商用自动车辆、用于商用自动车辆的辅助轴、用于控制商用自动车辆的轴和辅助发动机之间的联接和/或解联接的装置和方法与流程

本发明描述了一种诸如卡车和公交车之类的、包括与辅助发动机相关联的辅助轴的商用自动车辆，用于控制商用自动车辆的轴和与该轴相关联的辅助发动机之间的联接和/或解联接的联接和/或解联接装置以及方法。所述装置将至少一个辅助发动机的作用与轴联接和/或解联接，从而允许在联接状态，轴接收来自辅助发动机的辅助牵引或者发动机用作再生制动能量的发生器，以及在解联接状态，允许轴自由地旋转使得不会由于装置部件的摩擦而发生能量损失。本发明属于机械工程领域，专注于用于运输货物和乘客的商用车辆的解决方案领域。

背景技术：

1、在例如带有众所周知的4×4牵引力的越野车辆的情况下，存在联接和/或解联接机构，其中，这些联接和/或解联接机构的功能是根据驾驶员的致动或者由于以下两个原因自动地致动来接合或脱离接合车辆的轴中的一个的牵引系统，从而中断或致动补充性的辅助牵引的供应，该两个原因是：第一，其中，补充性的辅助牵引被提供以克服需要更大扭矩的车辆路径状况；和第二，其中，补充性的辅助牵引供应被关闭以避免拖曳该系统以及随之而来的燃料消耗的增加和/或系统部件的过早磨损。以这样的方式，前面提及的联接和/或解联接机构，诸如已知为飞轮的联接和/或解联接机构，仅适用于对主要牵引系统具有辅助的或补充的牵引的功能的轴。

2、随着与在车辆中使用电动马达相关的技术的进步以及越来越高效和更小的电池，现有技术中正在探索所谓的电动轴，该电动轴包括带有电动马达的车辆的轴，该电动马达联接到该车辆的轴。因为电动轴使用来自电动马达的扭矩来转动轴并且向轴和轮提供牵引，这些电动轴在能量和环境方面具有多个优点，电动马达由诸如电池的蓄能器提供动力，由此在不排放污染气体的情况下为车辆提供电动牵引，以及电动轴在制动时刻被用作再生器，回收使用的动能，从而促进了车辆运动的控制并且还给蓄能器供电。

3、在其他应用中，带有电动马达的轴被用在诸如公交车和卡车的通常的商用车辆中，以向轴提供辅助牵引，该轴通常是被动的，即仅被牵引。以这样的方式，将辅助牵引轴装载在商用自动车辆中并且在需要辅助牵引时联接该辅助牵引轴的可能性，在对牵引的需求高的换位期间、例如在上坡通道，向商用自动车辆提供了辅助扭矩的供应。在下坡时，电动马达可以用作发生器，利用由车辆的运动产生的能量来为诸如蓄电池的蓄能器充电。在这些情况下，仍需要联接辅助牵引轴，以便满足辅助牵引轴的牵引和再生功能。由此，利用辅助牵引，对于化石燃料的需求减少，污染气体的产生也减少。

4、然而，在不需要辅助轴的电气化组件的情况下，如在平坦路段的情况下，电动轴的机械部件的接合可能对商用自动车辆的性能产生负面影响。在这些情况下，考虑到包含在辅助牵引-再生轴中的齿轮系统的摩擦，来自电气化组的齿轮的联接对轮组的转动运动产生限制，从而导致在与对运动没有限制的原始的轴相比时出现更大阻力的状况，这因此意味着在与市场上的标准商用车辆相比时燃料消耗增加。

5、还已知将差速器用于万向轴的牵引联接或解联接，该差速器可以被称为自由差速器。专利文件br 102018074558-1和br 102019002876-9公开了用于道路货品运输车辆的这种类型的自由差速器。在本发明中，辅助牵引源在没有万向轴的情况下利用自由差速器组件直接与商用自动车辆的轴联接或解联接。

6、在像巴西这样具有大陆尺寸和非常多变的测高平面的国家中，测高变化的这种状况使得特别期望在上升时刻具有辅助牵引轴以及在下坡(declives)时刻具有再生轴。然而，在平坦路段中或者在以平坦路段为主的情况下，保持辅助牵引轴的联接会引起部件之间的摩擦，这意味着能量损失和/或增加的燃料消耗。本发明解决了该问题。

7、现有技术缺乏具有这种有效性的解决方案，即允许使用辅助牵引-再生轴，即使如此，也可以安全地且有效地操作，而不会干扰车辆整体的驾驶性能，并且不会引起能量的损失或者增加的车辆燃料消耗。

8、从研究文献中可以推断出，没有发现文献预见或暗示本发明的教导，因此本文中提出的解决方案相对于现有技术具有新颖性和创造性。

技术实现思路

1、本发明通过一种装置及其方法解决了现有技术中的这些问题和其他问题，该装置和方法响应于来自装置的控制系统的信号的驱动，控制辅助再生发动机或任何辅助能量源的作用在辅助牵引-再生轴上的联接和/或解联接。

2、本发明提出了一种解决方案，用于将至少一个辅助发动机的动作在商用自动车辆的至少一个轴上联接和/或解联接，使该至少一个轴成为辅助牵引轴，使得在通过驾驶员致动或者通过车辆响应于需要辅助牵引的状况自动地致动时，装置通过将一对齿轮与辅助牵引-再生轴联接/解联接来执行辅助发动机的联接/解联接动作。

3、为了本发明的目的，辅助发动机是带有辅助动力源的发动机，该辅助动力源能够为车辆提供辅助动力，辅助发动机对于车辆的主发动机是补充发动机，但该辅助发动机也能够用作再生器，回收来自车辆的动能来为蓄能器充电。在诸如卡车和公交车之类的用于运输货物或乘客的商用自动车辆中，用于移动这些商用自动车辆的牵引力来自与商用自动车辆的主发动机相关联的轴，而不是布置在被动轴或者没有牵引的轴中。另一方面，本发明的辅助发动机可以与商用自动车辆的、不与主发动机相关联的至少一个轴一起放置，从而使被动轴成为源辅助扭矩轴，从而在需要时提供附加的扭矩，或者在下坡或制动情况下用作能量再生器，由此为蓄能器充电。在一个实施例中，辅助马达是电动马达，并且蓄能器是电池。

4、本发明的目的还是提供一种联接和/或解联接机构，该联接和/或解联接机构提供辅助轴的更好的能量使用，使得通过优化的齿轮传动比，对用于运输乘客或货物的商用自动车辆的、通常的被动轴增加了牵引力。

5、本发明的另一个目的是提供一种机构，该机构在不干扰商用自动车辆的驾驶性能的情况下以安全且有效的方式将辅助发动机的作用与轴适当地联接和/或解联接，使得辅助发动机的作用的联接/传动连接，在下坡情况下用作再生器，在上坡情况下用作牵引辅助器；并且在不包括这些状况的情况下，允许系统自由转动，并且该安全操作状况由编程来保证，该编程将齿轮的联接和解联接系统的致动与发动机的旋转同步，所有这些都由本发明的装置的系统控制算法来管理。

6、此外，本发明的另一个目的是提供一种机构，该机构用于将辅助发动机的作用与商用自动车辆的轴联接和/或解联接，其与来自传感器的输入同步地操作，该传感器集成到车辆而成为一个整体。

7、在第一目的中，本发明具有商用自动车辆的轴和至少一个辅助发动机之间的联接和/或解联接装置，其中，辅助马达与商用车辆的轴一起布置，所述装置包括至少一个机构，该至少一个机构联接和/或解联接至少一个辅助发动机和自由轴差速器组件之间的扭矩传递，该至少一个辅助发动机向车辆供应辅助能量，其中，联接和/或解联接响应于由装置的控制系统发送的至少一个信号。

8、在一个实施例中，本发明的联接和/或解联接装置与动力传动系相关联，通过驾驶员致动和/或响应于需要辅助牵引的状况自动地致动。在一个实施例中，本发明的动力传动系包括电动马达，该电动马达用作与减速器组件(9)相关联的牵引-再生源，其直接地将辅助牵引传递到商用自动车辆的轴或者接收再生制动能量并且将该能量传递到一组电池。在一个实施例中，本发明的动力传动系响应于来自装置的控制系统的可编程电子控制单元的电信号。在一个实施例中，本发明的动力传动系，通过使辅助牵引源的速度与以自由旋转操作的轴的速度同步，来提供所述辅助牵引与运动中的车辆的联接，该同步由车辆传感器系统协助。

9、在第二目的中，本发明示出了一种控制商用自动车辆的轴和至少一个辅助发动机之间的联接和/或解联接的方法，该至少一个辅助发动机邻近该轴布置，所述方法包括轴和辅助发动机之间的联接和/或解联接装置以及该装置的控制系统，该装置配备有自由差速器组件，其中，所述方法包括步骤：

10、a.在由辅助发动机驱动车辆命令起动的联接阶段(a)期间，在辅助马达的旋转与轴的旋转同步时，从控制系统向装置的致动器(1)发送第一信号，从而致动至少一个自由差速器组件；

11、b.通过致动器(1)使装置的驱动轴(2)从初始位置移位，从而通过运动传递叉(4)将所述驱动轴(2)的运动传递到套筒联接器(5)，其中，套筒联接器(5)的移位以与装置的自由差速器组件的差速器(6)的链轮(6.1)同轴的运动来进行，从而将套筒联接器(5)接合到齿轮(7)，该齿轮(7)联接到辅助马达的减速器组件(9)；

12、c.在由车辆的停用辅助发动机的新命令起动的解联接阶段(d)期间，从控制系统向装置的致动器(1)发送第二信号，以使驱动轴(2)返回到初始位置；以及

13、d.将驱动轴(2)返回到初始位置，从而通过运动传递叉(4)将所述驱动轴(2)的运动传递到套筒联接器(5)，其中，套筒联接器(5)的以与装置的自由差速器组件的差速器(6)的链轮(6.1)同轴的运动进行的移位使套筒联接器(5)与齿轮(7)脱离接合，从而中断辅助发动机和轴之间的相互作用，结束解联接阶段(d)。

14、在第三目的中，本发明示出了一种商用自动车辆，该商用自动车辆包括至少一个轴，该至少一个轴与至少一个辅助发动机相关联，该至少一个辅助发动机配备有减速器组件(9)，该减速器组件(9)与差速器相关联，差速器与轴相关联、是自由差速器组件、并且与所述辅助发动机和轴之间的至少一个扭矩传递联接和/或解联接装置相关联，其中，联接和/或解联接响应于由装置的控制系统发送的至少一个信号。

15、在第四目的中，本发明示出了一种用于商用自动车辆的辅助轴，该辅助轴由再生能量提供动力，该辅助轴包括至少一个辅助发动机，该至少一个辅助发动机配备有减速器组件(9)，该减速器组件(9)通过至少一个自由差速器组件与辅助轴相关联，所述差速器与所述辅助发动机和轴之间的至少一个扭矩传递联接和/或解联接装置相关联，以响应由该装置的控制系统发送的至少一个信号。

16、附加地，本发明在本文详细阐述的构思的实施例中提供了，辅助能量源的发动机作用与运动中的车辆发生联接，执行辅助轴机构的速度与自由操作的轴的速度的同步。在同步性被给出的情况下，机构执行所述联接，该同步性可以通过传感器系统检测。

17、本领域技术人员将立即理解本发明的这些目的和其他目的，并且将在下面详细描述。