BRPI0822871B1

BRPI0822871B1 - Transmissão para um veículo, e, método para operar uma transmissão em um veículo

Info

Publication number: BRPI0822871B1
Application number: BRPI0822871-0A
Authority: BR
Inventors: Herbert A. Larsen; Raymond D. Meek
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2020-09-15
Also published as: CN102057177A; EP2307748B1; CN102057177B; US9482290B2; BRPI0822871A2; US20110259695A1; WO2010002365A1; EP2307748A1; EP2307748A4

Abstract

transmissão para um veículo, máquina motriz, e, método para operar uma transmissão em um veículo é descrita uma transmissão (12) para um veículo (10) que inclui um eixo de engrenagem (40) com uma passagem de fluido (106) e uma engrenagem (42) com um primeiro furo montado no eixo da engrenagem (40). a engrenagem tem uma primeira face axial (74) com uma pluralidade de dentes (76) e um primeiro recorte (78) em cada um do primeiro furo e da primeira face axial. um colar de deslocamento (64) tem um segundo furo (88) é móvel axialmente e fixo rotacionalmente em relação ao eixo da engrenagem (40). o colar de deslocamento (64) tem uma segunda face axial (92) com uma pluralidade de dentes (84), e um segundo recorte (98) em cada um do segundo furo (88) e da segunda face axial (92). os dentes (84) da segunda face axial (92) são engrenados com os dentes (76) da primeira face axial (74). um pistão anular (66) é montado de forma deslizante no eixo da engrenagem (40) e posicionamento dentro de cada um do primeiro recorte (78) e do segundo recorte (98).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção diz respeito a máquinas motrizes e, mais particularmente, a transmissões usadas em tais máquinas motrizes.

Fundamentos da Invenção

[002] Uma máquina motriz tal como um trator agrícola pode ser acionado com força motriz que assume diversas diferentes formas, tais como uma tração na roda traseira, tração nas quatro rodas (4WD), tração mecânica na roda dianteira (MFWD), tração tipo esteira, etc. No caso de um trator equipado com MFWD, a tração na roda dianteira tipicamente não é todo o tempo, e uma chave eletrônica na estação do operador é usada para comutar entre o modo de tração na roda traseira e MFWD.

[003] Um trator MFWD pode incluir um motor de combustão interna (IC) que fornece potência de entrada a uma transmissão, que, por sua vez, é acoplada nos eixos traseiros, e aciona os mesmos, por meio de um diferencial da extremidade traseira. A transmissão pode também incluir um eixo de saída, tipicamente voltado para a direção dianteira, que conecta via um eixo de acionamento ou similares no MFWD na extremidade dianteira do trator. A saída do eixo de acionamento a partir da transmissão pode ser engrenada para prover seletivamente potência de saída da transmissão ao MFWD. Desenhos de embalagem convencionais são efetivos para encaixe e desencaixe do eixo de acionamento, mas tende ser de desenho relativamente complexo.

[004] Um exemplo de um arranjo de embreagem usado em um trato equipado com MFWD é revelado na patente U.S. 6.364.045, que é atualmente adquirido pelo requerente da presente invenção para uso nos tratores da série John Deere 5000. Referindo-se à figura 2, um cilindro 55 é disposto entre um elemento de embreagem 52 e uma engrenagem de acionamento 37. O cilindro 55 inclui um recorte com forma geral de U no qual um pistão 57 é posicionado de forma deslizante. Pressão hidráulica é transmitida através do eixo 36, e então em um ângulo de 45 graus através da parede traseira do cilindro 55, antes de finalmente agir no pistão 57. O número de componentes e configurações de componentes aumentam a complexidade e custo do desenho da embreagem.

[005] O que é necessário na tecnologia é uma embreagem para um arranjo de engrenagem em uma transmissão que seja simples, econômica e confiável.

Sumário da Invenção

[006] A invenção em uma forma está voltada para uma transmissão para um veículo, incluindo um eixo de engrenagem com uma passagem de fluido, e uma engrenagem com um primeiro furo montado no eixo da engrenagem. A engrenagem tem uma primeira face axial com uma pluralidade de dentes, e um primeiro recorte em cada um do primeiro furo e da primeira face axial. Um colar de deslocamento tem um segundo furo montado no eixo da engrenagem. O segundo furo é móvel axialmente e fixo rotacionalmente em relação ao eixo da engrenagem. O colar de deslocamento tem uma segunda face axial com uma pluralidade de dentes, e um segundo recorte em cada um do segundo furo e da segunda face axial. Os dentes da segunda face axial são engrenados com os dentes da primeira face axial. Um pistão anular é montado de forma deslizante no eixo da engrenagem e posicionado dentro de cada um do primeiro recorte e do segundo recorte. O pistão anular é configurado para mover o colar de deslocamento para fora da engrenagem usando fluido pressurizado na passagem de fluido.

[007] A invenção em uma outra forma está voltada para um método de operação de uma transmissão tal como descrita no parágrafo anterior, incluindo as etapas de: solicitar o colar de deslocamento contra a engrenagem usando uma mola; e desencaixar o colar de deslocamento da engrenagem aplicando um fluido pressurizado na passagem de fluido e movendo assim o colar de deslocamento para fora da engrenagem.

Descrição Resumida dos Desenhos

[008] A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma transmissão da presente invenção usada em um trator agrícola. A figura 2 é uma vista seccional lateral da transmissão mostrada na figura 1 feita ao longo da linha 2-2. A figura 3 é uma vista ampliada do detalhe A mostrado na figura 2. A figura 4 é uma vista seccional lateral da embreagem mostrada nas figuras 2 e 3. A figura 5 é uma vista em perspectiva da embreagem e arranjo louco mostrado nas figuras 2 e 3.

Descrição Detalhada da Invenção

[009] Referindo-se agora aos desenhos e, mais particularmente, às figuras 1 e 2, está mostrada uma porção de uma máquina motriz 10 na forma de um trator agrícola, particularmente o trem de acionamento da extremidade traseira do trator. Embora mostrada como um trator agrícola, é possível que a máquina motriz 10 possa ser na forma de um tipo diferente de máquina motriz, tal como um trator de construção ou máquina florestal.

[0010] O trator 10 inclui uma transmissão 12 que é acoplada a um diferencial da extremidade traseira 14, que, por sua vez, aciona um par de eixos traseiros 16. Cada eixo traseiro 16 inclui um cubo externo 18 no qual uma respectiva roda motriz traseira (não mostrada) é montada.

[0011] A transmissão 12 inclui um eixo acionado 20 que é acoplado mecanicamente no motor e recebe potência de entrada rotational deste IC 22, mostrado esquematicamente na figura 1. O eixo acionado 20 transfere potência rotacional por meio de engrenagem apropriado para o eixo de acionamento do diferencial 24, que, por sua vez, estende-se da traseira até o conjunto da engrenagem do diferencial da extremidade traseira 26, e fornece potência rotational a esta (vide figura 2).

[0012] O eixo acionado 20 estende-se através do alojamento 28, e é suportado rotacionalmente por este, que similarmente aloja inúmeros outros componentes, e carrega rotacionalmente os mesmos. Também posicionado dentro do alojamento 28, e suportado por ele, fica um arranjo louco 30 que é mecanicamente conectado entre uma entrada de potência 32 e uma saída de potência 34. Referindo-se às figuras 2 e 3, a entrada de potência 32 inclui um eixo de entrada 36 e uma engrenagem de entrada 38 carregada pelo eixo de entrada 36. Na modalidade mostrada, o eixo de entrada 36 de fato é o eixo de acionamento do diferencial 24, mas poderia ser um eixo de acionamento rotativo que fornece potência de entrada ao arranjo louco 30. O eixo de entrada 36 recebe potência de entrada do eixo acionado 20 acoplado no motor IC 22.

[0013] Os termos entrada de potência 32 e saída de potência 34 são usados em relação ao arranjo louco 30. Ou seja, a entrada de potência 32 fornece potência de entrada ao arranjo louco 30, e a saída de potência 34 recebe e fornece saída de potência do arranjo louco 30.

[0014] O arranjo louco 30 (figuras 3 e 4) inclui um eixo louco 44, engrenagem acionada 46 e engrenagem de acionamento 48. A engrenagem acionada 46 é rigidamente fixada no eixo louco 44 e gira com ele durante operação. A engrenagem de acionamento 48 tem um diâmetro interno que é chavetado no dispositivo do eixo louco 44 quando em uma posição instalada. A engrenagem de acionamento 48 apóia-se em um ressalto 50 no eixo louco 44 para retenção em uma direção axial, e é retido por um anel de encaixe por pressão 52 na outra direção axial (com uma arruela de pressão 53 entre o anel de encaixe por pressão 52 e a engrenagem de acionamento 48).

[0015] Uma tampa de acesso 54 forma parte do alojamento 28, e se encaixa em uma abertura de acesso 56 formada no alojamento 28. A tampa de acesso 54 também define um suporte de mancai que suporta um mancai 62, que, por sua vez, tem uma pista interna que suporta rotacionalmente uma extremidade externa do eixo louco 44. A tampa de acesso 54 é presa no alojamento 28 usando três parafusos 60, ou outra técnica de fixação adequada.

[0016] A saída de potência 34 inclui similarmente um eixo de saída 40 e uma engrenagem de saída 42 suportada pelo eixo de saída 40. Na modalidade mostrada, o eixo de saída 40 estende-se através do alojamento 28 e fornece potência de saída rotacional ao MFWD no eixo dianteiro do trator 10. A engrenagem de saída 42 é engrenada no eixo de saída 40 de forma que a engrenagem de saída 42 gire positivamente com o eixo de saída 40 quando o MFWD é encaixado pela atuação de uma chave (não mostrada) na estação do operador.

[0017] Mais particularmente, um arranjo de embreagem 62 no geral inclui engrenagem de saída 42, colar de deslocamento 64, pistão anular 66 e mola 68 (figuras 3-5). A engrenagem de saída 42 inclui um primeiro furo 70 que é montado no eixo da engrenagem 40. Pelo menos uma vedação 72 pode ser suportada pela engrenagem de saída 42 e/ou eixo de saída 40 para selar completamente a engrenagem de saída 42 e o eixo de saída 40, ou permitir uma quantidade limitada de fluxo entre estes. Na modalidade mostrada, a vedação 72 é suportada pelo eixo de saída 40 e permite que apenas uma pequena quantidade de fluido hidráulico escoe além dela para lubrificação adequada.

[0018] A engrenagem de saída 42 tem uma primeira face axial 74 com uma pluralidade de dentes 76. Na modalidade mostrada, os dentes 76 são dentes de forma retangular, mas poderiam ser feitos de uma forma diferente. Um primeiro recorte de forma anular 78 é feito no diâmetro interno da engrenagem de saída 42 adjacente à primeira face 74.

[0019] A engrenagem de saída 42 é rotacionável em torno do eixo de saída 40, mas é retida em uma direção axial em relação ao eixo de saída 40. Com essa finalidade, um primeiro anel de encosto 80 e primeiro anel de encaixe por pressão 82 é suportado pelo eixo de saída 40 em um lado da engrenagem de saída 42 que é oposta ao colar de deslocamento 64. Adicionalmente, um segundo anel de encosto 84 e um segundo anel de encaixe por pressão 86 são suportados pelo eixo de saída 40 em um lado da engrenagem de saída 42 que é adjacente ao pistão anular 66. O segundo anel de encosto 84 e o segundo anel de encaixe por pressão 86 são cada qual posicionados dentro do primeiro recorte 78 da engrenagem de saída 42. O segundo anel de encaixe por pressão 86 fica posicionado dentro de um entalhe voltado axialmente formado no segundo anel de encosto 84, de maneira tal que o segundo anel de encaixe por pressão 86 e o segundo anel de encosto 84 fiquem dispostos no geral coplanares em relação a uma extremidade do pistão anular 66.

[0020] O colar de deslocamento 64 inclui um segundo furo 88 montado no eixo de saída 40. O segundo furo 88 é móvel axialmente e fixo rotacionalmente em relação ao eixo de saída 40. Na modalidade mostrada, o segundo furo 88 e o diâmetro externo do eixo de saída 40 são chavetados um no outro (indicado pelo número de referência 90) de forma que é permitido somente um único grau de movimento na direção axial.

[0021] O colar de deslocamento 64 inclui uma segunda face axial 92 com uma pluralidade de dentes 94. Os dentes 94 são também mostrados com uma forma retangular que é dimensionada para engrenar com os dentes 76 na extremidade axial da engrenagem de saída 42. Os dentes 76 e os dentes 94 têm cada qual um entalhe 96 entre eles que é dimensionado para prover uma folga substancial para facilitar o encaixe entre o colar de deslocamento 64 e a engrenagem de saída 42.

[0022] O colar de deslocamento 64 também inclui um segundo recorte 98 que é formado no segundo furo 88 adjacente à segunda face axial 92.

[0023] O pistão anular 66 é montado de forma deslizante no eixo de saída 40, e fica posicionado dentro do recesso anular definido por cada do primeiro recorte 78 e do segundo recorte 98. O pistão anular 66 é selado com cada eixo de saída 40 e engrenagem de saída 42. Uma vedação 100 suportada pelo eixo de saída 40 fica posicionado no diâmetro interno do pistão anular 66, e uma vedação 102 é suportada em um entalhe anular no diâmetro externo do pistão anular 66.

[0024] O pistão anular 66 inclui adicionalmente um entalhe anular 104 que é formado no diâmetro interno adjacente à engrenagem de saída 42. O entalhe anular 104 interconecta fluidicamente uma passagem de fluido 106 formada no eixo de saída 40 com uma extremidade do pistão anular 66 adjacente à engrenagem de saída 42.

[0025] A mola 68 é suportada pelo eixo de saída 40 em um lado do colar de deslocamento 64 que é oposto à engrenagem de saída 42. A mola 68 solicita o colar de deslocamento 64 em direção à engrenagem de saída 42 de maneira tal que os dentes 76 e 94 casem uns com os outros durante um modo MFWD. Na modalidade mostrada, a mola 68 é configurada como uma mola de disco que é compressível a uma distância fixa X mediante movimento do colar de deslocamento 64 para fora da engrenagem de saída 42.

[0026] Durante operação da máquina motriz 10 em um modo MFWD, não existe fluido pressurizado na passagem de fluido 106 e a mola 68 solicita mecanicamente o colar de deslocamento 64 para engrenamento com a engrenagem de saída 42 de maneira tal que os dentes 76 e 94 casem uns com os outros. Quando um operador desencaixa a chave MFWD, fluido hidráulico pressurizado escoa através da passagem de fluido 106 e do entalhe anular 104 para agir contra a face de extremidade do pistão anular 66 adjacente à engrenagem de saída 42. O fluido pressurizado move o pistão anular 66 para fora da engrenagem de saída 42, que, por sua vez, move o colar de deslocamento 64 em uma direção axial para fora da engrenagem de saída 42. A extensão na qual o colar de deslocamento 64 move-se é limitada pela distância fixa X da mola 68. À medida que o pistão anular 66 move-se através desta mesma distância X, a vedação 102 permanece selada com o diâmetro interno do primeiro recorte 78. Os dentes 76 e 94 desencaixam e a engrenagem de saída 42 fica livre para girar em torno do eixo de saída 40, dessa forma não acionando o eixo de saída 40 e permitindo operação da máquina motriz 10 em um modo de acionamento da roda traseira.

[0027] Tendo sido descrita a modalidade preferida, ficará aparente que várias modificações podem ser feitas sem fugir do escopo da invenção, definido nas reivindicações anexas.

Claims

1. Transmissão (12) para um veículo, compreendendo: um eixo de engrenagem (40) com uma passagem de fluido (106); uma engrenagem (42) com um primeiro furo (70) suportada pelo eixo de engrenagem (40), a engrenagem (42) circunda circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e é rotacionável em relação ao eixo de engrenagem (40), a engrenagem (42) tendo uma primeira face axial (74) com uma pluralidade de dentes (76), e um primeiro recorte (78) em cada um do primeiro furo (70) e da primeira face axial (74), o primeiro recorte (78) definindo pelo menos parcialmente uma primeira cavidade anular circundando circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e estendendo-se radialmente a partir do eixo de engrenagem (40) até uma porção da engrenagem (42); um colar de deslocamento (64) com um segundo furo (88) suportado pelo eixo de engrenagem (40), o segundo furo (88) circunda circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e sendo móvel axialmente e fixo rotacionalmente em relação ao eixo de engrenagem (40) de modo que o colar de deslocamento (64) rotaciona com o eixo de engrenagem (40), o colar de deslocamento (64) tendo uma segunda face axial (92) com uma pluralidade de dentes (94), e um segundo recorte (98) em cada um do segundo furo (88) e da segunda face axial (92), o segundo recorte (98) definindo pelo menos parcialmente uma segunda cavidade anular circundando circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e estendendo-se radialmente a partir do eixo de engrenagem (40) até uma porção do colar de deslocamento (64), os dentes (94) da segunda face axial (92) sendo engrenáveis com os dentes (76) da primeira face axial (74) de modo a fazer com que a engrenagem (42) rotacione com o colar de deslocamento (64); e, um pistão anular (66) suportado de forma deslizante pelo eixo de engrenagem (40) de modo que o pistão anular (66) circunda circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e posicionado dentro de cada uma da primeira cavidade anular e da segunda cavidade anular de modo que o pistão anular (66) é pelo menos parcialmente disposto radialmente entre o eixo de engrenagem (40) e cada um da engrenagem (42) e do colar de deslocamento (64), o pistão anular (66) configurado para mover o colar de deslocamento (64) para fora da engrenagem (42) quando o pistão anular (66) é submetido a um fluido pressurizado da passagem de fluido (106) do eixo de engrenagem (40) entrando em pelo menos um do primeiro furo (70) e do segundo furo (88); caracterizadapelo fato de que inclui pelo menos uma vedação (100, 102) entre o pistão anular (66) e cada um do eixo da engrenagem (40) e do primeiro recorte (78) na engrenagem (42), e inclui adicionalmente pelo menos uma vedação (72) entre a engrenagem (42) e o eixo da engrenagem (40).

2. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que inclui uma mola (68) suportada pelo eixo de engrenagem (40) em um lado do colar de deslocamento (64) oposto à engrenagem (42), a mola (68) solicitando o colar de deslocamento (64) em direção à engrenagem (42).

3. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de que a mola (68) é compressível a uma distância fixa (X), e o pistão anular (66) pode mover o colar de deslocamento (64) aproximadamente na distância fixa, desencaixando assim o colar de deslocamento (64) da engrenagem (42).

4. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de que a mola (68) é uma mola de disco.

5. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o colar de deslocamento (64) é chavetado no eixo de engrenagem (40).

6. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o pistão anular (66) inclui um entalhe anular (104) que interconecta fluidicamente a passagem de fluido (106) com uma extremidade do pistão anular (66) adjacente à engrenagem (42).

7. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que os dentes (76, 94) em cada uma da engrenagem (42) e do colar de deslocamento (64) são dentes de forma retangular.

8. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 7, caracterizadapelo fato de que os dentes (76, 94) em cada uma da engrenagem (42) e do colar de deslocamento (64) são separados por entalhes que fornecem uma folga substancial e facilitam o encaixe entre a engrenagem (42) e o colar de deslocamento (64).

9. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que inclui um primeiro anel de encosto (80) e um primeiro anel de encaixe por pressão (82) suportados pelo eixo da engrenagem (40) em um lado da engrenagem (42) oposto ao colar de deslocamento (64).

10. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que inclui um segundo anel de encosto (84) e um segundo anel de encaixe por pressão (86) suportados pelo eixo da engrenagem (40) em um lado da engrenagem (42) adjacente ao pistão anular (66), o segundo anel de encosto (84) e o segundo anel de encaixe por pressão (86) posicionado dentro do primeiro recorte (78) na engrenagem (42).

11. Transmissão (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o veículo compreende uma máquina motriz.

12. Método para operar uma transmissão em um veículo, compreendendo as etapas de: prover uma transmissão (12) incluindo: um eixo de engrenagem (40) com uma passagem de fluido (106); uma engrenagem (42) com um primeiro furo (70) suportada pelo eixo de engrenagem (40) de modo que a engrenagem (42) circunda circunferencialmente o eixo de engrenagem (40), a engrenagem (42) tendo uma primeira face axial (74) com uma pluralidade de dentes (76), e um primeiro recorte (78) em cada do primeiro furo (70) e da primeira face axial (74) definindo uma primeira cavidade anular circundando circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e estendendo-se radialmente entre o eixo de engrenagem (40) e a engrenagem (42); um colar de deslocamento (64) com um segundo furo (88) suportado pelo eixo de engrenagem (40), o segundo furo (88) circunda circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e sendo móvel axialmente e fixo rotacionalmente em relação ao eixo de engrenagem (40), a engrenagem (42) tendo uma segunda face axial (92) com uma pluralidade de dentes (94), e um segundo recorte (98) em cada do segundo furo (88) e da segunda face axial (92) definindo uma segunda cavidade anular circundando circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e estendendo-se radialmente entre o eixo de engrenagem (40) e o colar de deslocamento (64), os dentes (94) da segunda face axial (92) sendo engrenáveis com os dentes (76) da primeira face axial (74) de modo a fazer com que a engrenagem (42) rotacione com o colar de deslocamento (64); um pistão anular (66) suportado pelo eixo de engrenagem (40) de modo que o pistão anular (66) circunda circunferencialmente o eixo de engrenagem (40) e posicionado dentro de cada uma da primeira cavidade anular e da segunda cavidade anular de modo que o pistão anular (66) é pelo menos parcialmente disposto radialmente entre o eixo de engrenagem (40) e cada um da engrenagem (42) e do colar de deslocamento (64), o pistão anular (66) deslizável no eixo de engrenagem (40) para mover o colar de deslocamento (64) para fora da engrenagem (42) usando fluido pressurizado na passagem de fluido (106) do eixo de engrenagem (40) entrando em pelo menos um do primeiro furo (70) e do segundo furo (88); e, uma mola (68) suportada pelo eixo de engrenagem (40) em um lado do colar de deslocamento (64) oposto à engrenagem (42); caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de: solicitar o colar de deslocamento (64) contra a engrenagem (42) usando a mola (68); e, desencaixar o colar de deslocamento (64) da engrenagem (42) aplicando um fluido pressurizado na passagem de fluido (106) e mover assim o colar de deslocamento (64) para fora da engrenagem (42).

13. Método para operar uma transmissão de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que inclui a etapa de encaixar o colar de deslocamento (64) com a engrenagem (42), diminuindo a pressão do fluido para permitir que a mola (68) solicite o colar de deslocamento (64) contra a engrenagem (42).