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Patent Searching and Data


Title:
ARRANGEMENT FOR AN ELECTRIC GENERATOR APPLICABLE TO TRACTORS AND AGRICULTURAL MACHINES AND IMPLEMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/024027
Kind Code:
A9
Abstract:
The model relates to an arrangement for an electric generator applicable to tractors and agricultural machines and implements, with the objective of characterizing a different form of propulsion from the force or power take-off, dispensing with the use of an exclusive PTO unit. The model is characterized in that it comprises: a electric generator (13) provided with an apparent double-ended rotor shaft (14 and 15), one of the ends (14) being mechanically coupled, via a coupling or gearing (9), to the main shaft (8) of the internal combustion engine (7), whilst the force or power take-off (3) is connected at the other end (15), via a coupling or gearing (9), thereby configuring an in-series connection formed by the internal combustion engine (7), the electric generator (13) provided with the apparent double-ended rotor shaft (14 and 15), and by the force take-off (3); and which, concomitant with its primary function of generating electrical energy for the propulsion system and auxiliary systems, transmits the rotation and the torque produced by the internal combustion engine (7) to the force or power take-off (3) in tractors and agricultural machines/implements (1) with a hybrid electrical propulsion system, formed by the internal combustion engine (7) and by the electric generator (13) structured with a double-ended shaft (14 and 15).

Inventors:
STAPELBROEK TRENNEPHOL ÁTILA (BR)
Application Number:
BR2019/050245
Publication Date:
November 26, 2020
Filing Date:
July 02, 2019
Export Citation:
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Assignee:
STARA S/A IND DE IMPLEMENTOS AGRICOLAS (BR)
International Classes:
A01B71/06; B60K25/02; B60K25/06; B62D49/06
Attorney, Agent or Firm:
ARARIPE & ASSOCIADOS (BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

01. DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM GERADOR ELÉTRICO APLICÁVEL EM TRATORES, MÁQUINAS E IMPLEMENTOS AGRÍCOLAS, compreendendo motor de combustão interna (7), gerador elétrico (13) e tomada de força ou de potência (3), caracterizado por consistir: em um gerador elétrico (13) dotado de dupla ponta aparente do eixo rotor (14 e 15), sendo que uma das pontas (14) será acoplada mecanicamente, através de acoplamento ou embreagem (9), ao eixo principal (8) do motor de combustão interna (7), enquanto que na outra ponta (15) será conectada, através de acoplamento ou embreagem (9), a tomada de força ou de potência (3), configurando uma conexão em série formada pelo motor de combustão interna (7), gerador elétrico (13) dotado de dupla ponta aparente do eixo rotor (14 e 15) e pela tomada de força (3); e, em um gerador elétrico (13) dotado de dupla ponta aparente do eixo rotor (14 e 15) que, concomitante a sua função primária de gerar energia elétrica para o sistema de propulsão e sistemas auxiliares, transmite a rotação e o torque produzidos pelo motor de combustão interna (7) para a tomada de força ou de potência (3) em tratores e máquinas/implementos agrícolas (1 ) com sistema de propulsão híbrido elétrico, formado pelo motor de combustão interna (7) e pelo gerador elétrico (13) estruturado com dupla ponta de eixo (14 e 15).

Description:
DISPOSIÇÃO INTRODUZIDA EM GERADOR ELÉTRICO APLICÁVEL EM TRATORES, MÁQUINAS E IMPLEMENTOS AGRÍCOLAS

Campo do modelo

[001] O presente modelo refere-se, de uma maneira geral, ao setor tecnológico de máquinas e implementos agrícolas e, mais especificamente, a peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, objetivando caracterizar uma forma diferenciada de propulsionamento da tomada de força ou de potência, dispensando a utilização de um conjunto exclusivo de PTO (do inglês, “Power Take Off’), que poderá ser utilizado para outras funções ou até mesmo ser removido.

[002] Efetivamente, o presente modelo tem por objeto, peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, projetada cuidadosa e criteriosamente na intenção de caracterizar algo realmente novo e capaz de ocupar um lugar de destaque, quando levado a confronto com as características apresentadas pelos equipamentos ou dispositivos conhecidos no estado da técnica deste setor tecnológico conhecido até o presente momento.

Antecedentes do modelo

[003] No respeitante aos objetivos a serem atingidos pelo presente modelo, sabe-se, através do estado da técnica, conhecido neste setor tecnológico, até o presente momento, que máquinas elétricas, como são conhecidos motores e geradores elétricos, utilizam forças eletromagnéticas para converter energia elétrica em energia mecânica (motores) e energia mecânica em energia elétrica (geradores).

[004] Sabe-se, ainda, que os motores elétricos são as máquinas elétricas que comumente apresentam dupla ponta de eixo para aplicações na indústria, como por exemplo para acionamento de engrenagens, esteiras, discos de corte etc.

[005] Que os geradores elétricos são as máquinas elétricas que

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91) comumente apresentam apenas uma ponta de eixo, que é utilizada para se conectar com sua fonte propulsora, como por exemplo um motor diesel, uma roda d ' água, uma turbina eólica etc.

[006] Também, se tem conhecimento, que os tratores ou máquinas tratoras possuem, em sua parte traseira ou em sua parte frontal ou em ambas, uma tomada de potência (TDP) também conhecida como tomada de força (TDF), que se apresenta como um ponto de acoplamento mecânico que fica disponível e acessível, através de um eixo estriado saliente, para receber conexões de outras máquinas/implementos agrícolas que necessitem de potência mecânica para seu funcionamento, como por exemplo, sistemas hidráulicos auxiliares, caixa de transmissão de carreta graneleira, etc, sendo que tal tomada de potência configura-se como um sistema ou conjunto mecânico formado por um eixo estriado, uma caixa de redução e um eixo de transmissão.

[007] Sabe-se, ainda, que haja vista o motor de combustão interna do trator ou máquina tratora, ter a função principal de prover propulsão a este veículo, seu eixo principal (árvore de manivelas) ou ponta de eixo conecta-se, através de um acoplamento mecânico ou embreagem, a uma caixa de transmissão que tem seu eixo de saída conectado aos sistemas de propulsão que transmitem rotação e torque para as rodas veiculares ou tratoras.

[008] Como decorrência desta estrutura operacional e funcional responsável pela propulsão veicular, tem-se que a tomada de potência ou de força se conecta comumente a um conjunto de engrenagens/acoplamento denominado PTO (do inglês, “Power Take Off’) que poderá ser montado lateralmente no motor de combustão interna ou lateralmente na caixa de transmissão.

[009] Há que se tecer um comentário importante no respeitante à denominação técnica do mecanismo tomada de força (TDF) ou de potência (TDP) e do conjunto PTO {“Power Take Off’) a saber: haja vista que no estado da técnica, usualmente estes mecanismos são sempre utilizados acoplados, normalmente este conjunto - tomada de força (TDF) ou de potência (TDP) e

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91) conjunto PTO - é conhecido e denominado tecnicamente como conjunto PTO. Isto ocorre normalmente no setor tecnológico de máquinas e implementos agrícolas, tanto é assim que se formos citar a“tomada de força ou de potência” poucos técnicos saberão do que se trata. Agora se falarmos do“conjunto PTO” todos saberão do que se trata pois, este termo técnico está consagrado no setor identificando o conjunto acoplado - tomada de força ou de potência e conjunto PTO.

[0010] Entretanto, haja vista os objetivos perseguidos pelo presente modelo, ao longo deste relatório descritivo, se fará nítida distinção entre tomada de força (TDF) ou de potência (TDP) e conjunto PTO {“Power Take Off’), sendo o primeiro um sistema ou conjunto mecânico formado por um eixo estriado, uma caixa de redução e um eixo de transmissão, enquanto o segundo um conjunto de engrenagens/acoplamento.

[0011] Enfatiza-se esta diferenciação para que não ocorra problemas de interpretação quando da análise do presente pedido, haja vista que ao longo deste relatório faz-se nítida distinção entre os mecanismos (tomada de força e conjunto PTO), não levando em consideração o termo consagrado no estado da técnica - conjunto PTO - que identifica os dois mecanismos acoplados. Tomada de força (TDF) ou de potência (TDP) é um mecanismo diferente do conjunto PTO, ao menos no presente relatório.

[0012] Voltando ao estado da técnica, tem-se que a instalação do conjunto PTO {“Power Take Off), segundo estes arranjos operacionais e funcionais descritos apresentam algumas dificuldades técnicas em se tratando de tratores convencionais existentes no mercado, tanto para a montagem lateral no motor de combustão interna como para a montagem lateral na caixa de transmissão.

[0013] No caso do eixo principal e conjunto PTO lateral de um motor de combustão interna, já estarem sendo conectados, por exemplo, ao gerador elétrico e à bomba hidráulica respectivamente, este propulsionamento enfrenta as seguintes dificuldades (possibilidades):

[0014]- adicionar uma caixa de engrenagens com uma entrada conectada ao

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91) eixo principal do motor de combustão interna e duas saídas, sendo uma saída destinada a conexão da bomba hidráulica e a outra destinada a conexão da tomada de potência; ou,

[0015]- adicionar uma caixa de engrenagens com uma entrada conectada ao PTO do motor de combustão interna ou ao PTO da caixa de transmissão e duas saídas, sendo uma saída destinada a conexão da bomba hidráulica e a outra destinada a conexão da tomada de potência; ou,

[0016]- adicionar uma caixa de engrenagens com uma entrada conectada ao eixo principal do motor de combustão interna e três saídas, sendo uma saída destinada a conexão da bomba hidráulica, outra destinada a conexão da tomada de potência e outra destinada a conexão do gerador elétrico; ou,

[0017]- conectar a saída de energia elétrica do gerador elétrico em um conjunto de inversor e ao motor elétrico para gerar rotação e torque para o sistema tomada de potência.

[0018] O desenvolvimento de cada solução alternativa descrita demanda um longo tempo e expressivo investimento, além, de acarretarem na introdução de componentes adicionais que necessitam de manutenção e representam mais um ponto de falha a ser considerado.

Novidade e objetivos do modelo

[0019] A depositante, Stara, com forte vocação tecnológica, utilizando como ferramentas o planejamento e atuação agressiva no mercado produz máquinas agrícolas com tecnologia de ponta e conquista de novos segmentos no mercado nacional e internacional, sendo altamente conceituada no mercado, nacional e internacional, como uma empresa dinâmica que se antecipa às necessidades dos produtores rurais, gerando tecnologia voltada para o aumento da produtividade e do lucro na atividade laborai de cultivar a terra.

[0020] Pensando num futuro próximo em que vai se tornar essencial para a sobrevivência de empresas, a busca por melhor eficiência energética, com a redução do uso de combustíveis fósseis etc, a depositante vislumbrando um grande desafio tecnológico, tem realizado pesquisas incessantes no setor

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91) tecnológico de tratores, que se trata de um segmento muito competitivo, amplamente dominado por empresas multinacionais, objetivando introduzir no mercado nacional e internacional tecnologia essencialmente brasileira, mostrando a capacidade, seriedade, eficiência e evolução da indústria brasileira para enfrentar tão grandioso desafio.

[0021]Assim sendo, objetiva-se com o presente modelo caracterizar peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, que, além de solucionar os problemas relatados no estado da técnica, consistirá numa maneira diferenciada de propulsionamento da tomada de força (TDF) ou de potência (TDP), garantindo substancial economia de tempo e de investimentos, comparativamente as alternativas descritas no estado da técnica.

[0022] Objetiva-se caracterizar peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, que permitirá acoplar mecanicamente a tomada de força (TDF) ou de potência (TDP) no eixo principal (árvores de manivelas) do motor de combustão interna, utilizando a rotação e o torque produzidos pelo mesmo.

[0023]Assim, não será utilizado o conjunto PTO lateral que, além de representar um custo adicional, apresenta o inconveniente técnico de ter que ser projetado para suportar o toque e a rotação com a relação de redução necessária para serem utilizados pelos sistemas a serem conectados à tomada de força ou de potência; assim, o conjunto PTO pode ser utilizado para realizar outras funções ou até mesmo ser removido.

[0024] Os objetivos do presente modelo serão plenamente atingidos através da peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, que consistirá em um gerador elétrico estruturado com dupla ponta do eixo rotor, sendo que uma delas será acoplada mecanicamente ao eixo principal do motor de combustão interna, enquanto que a outra receberá a conexão da tomada de potência (TDP) ou de força (TDF).

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91) [0025] Assim, o torque mecânico e a rotação disponibilizados no eixo principal do motor de combustão interna serão transferidos mecanicamente para a tomada de potência (TDP) ou de força (TDF), através do eixo do rotor do gerador elétrico, enquanto este continua a desempenhar sua função principal, qual seja a geração de energia elétrica para o sistema de propulsão veicular e sistemas auxiliares.

[0026] Esta peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico será aplicada em tratores e máquinas/implementos agrícolas com sistema de propulsão híbrido elétrico, formado pelo motor de combustão interna e pelo gerador elétrico estruturado com dupla ponta de eixo.

Descrição dos desenhos anexos

[0027]A fim de que o modelo revelado neste relatório descritivo, qual seja a peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, seja plenamente compreendida e levada à prática por qualquer técnico deste setor tecnológico, a mesma será explicada de forma clara, concisa e suficiente para permitir sua reprodução, tendo como base os desenhos anexos abaixo listados.

[0028]Assim sendo, tem-se que a:

[0029] FIGURA 01 representa uma vista esquemática denotando-se um exemplo de como convencionalmente estão posicionados o eixo estriado da tomada de potência (TDP) ou de força (TDF) e as rodas veiculares de um trator ou máquina tratora;

[0030] Revela, do estado da técnica descrito, um trator ou máquina tratora (1 ) que na parte posterior tem o eixo estriado (2) da tomada de força (TDF) ou de potência (TDP) (3) e as rodas veiculares ou tratoras (4);

[0031] FIGURA 02 representa uma vista esquemática denotando-se os componentes que convencionalmente integram a tomada de potência (TDP) ou de força (TDF);

[0032] Revela, do estado da técnica descrito, a tomada de potência (TDP) ou de força (TDF) (3) constituída por um eixo estriado (2), uma caixa de redução (5) e

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91) um eixo de transmissão (6);

[0033] FIGURA 03 representa uma vista esquemática denotando-se a tomada de potência (TDP) ou de força (TDF) associada ao conjunto PTO montado lateralmente no motor de combustão interna;

[0034] Revela, do estado da técnica descrito, um motor de combustão interna (7) com seu eixo principal (árvores de manivelas) (8) conectado, através de acoplamento mecânico ou embreagem (9), a uma caixa de transmissão (10), cujo eixo de saída (1 1 ) será utilizado para conexão dos sistemas de propulsão das rodas veiculares ou tratoras (4); lateralmente, o motor de combustão interna (7) tem acoplado o conjunto PTO (12) no qual é conectada a tomada de força (TDF) (3) com acoplamento ou embreagem (9);

[0035] FIGURA 04 representa uma vista esquemática denotando-se a tomada de potência (TDP) ou de força (TDF) associada ao conjunto PTO montado lateralmente na caixa de transmissão;

[0036] Revela, do estado da técnica descrito, um motor de combustão interna (7) com seu eixo principal (árvores de manivelas) (8) conectado, através de acoplamento mecânico ou embreagem (9), a uma caixa de transmissão (10), cujo eixo de saída (1 1 ) será utilizado para conexão dos sistemas de propulsão das rodas veiculares ou tratoras (4); lateralmente, a caixa de transmissão (10) tem acoplado o conjunto PTO (12) no qual é conectada a tomada de força (TDF) (3) com acoplamento ou embreagem (9);

[0037] FIGURA 05 representa uma vista esquemática da peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, conforme preconizado pelo presente modelo.

[0038] Revela o objeto do presente modelo, qual seja a peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em trator, máquinas e implementos agrícolas, que essencialmente se constitui de um gerador elétrico (13) estruturado com dupla ponta do eixo rotor (14 e 15), sendo que uma delas será acoplada mecanicamente ao eixo principal do motor de combustão interna (7), enquanto que a outra receberá a conexão da tomada de potência (TDP) ou

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91) de força (TDF) (3).

Descrição detalhada do modelo

[0039] Conforme pode ser inferido pela análise das figuras anexas, a peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, compreende motor de combustão interna (7), gerador elétrico (13) e tomada de força ou de potência (3), sendo caracterizada por consistir:

[0040] em um gerador elétrico (13) dotado de dupla ponta aparente do eixo rotor (14 e 15), sendo que uma das pontas (14) será acoplada mecanicamente, através de acoplamento ou embreagem (9), ao eixo principal (8) do motor de combustão interna (7), enquanto que na outra ponta (15) será conectada, através de acoplamento ou embreagem (9), a tomada de força ou de potência (3), configurando uma conexão em série formada pelo motor de combustão interna (7), gerador elétrico (13) dotado de dupla ponta aparente do eixo rotor (14 e 15) e pela tomada de força (3); e,

[0041] em um gerador elétrico (13) dotado de dupla ponta aparente do eixo rotor (14 e 15) que, concomitante à sua função primária de gerar energia elétrica para o sistema de propulsão e sistemas auxiliares, transmite a rotação e o torque produzidos pelo motor de combustão interna (7) para a tomada de força ou de potência (3) em tratores e máquinas/implementos agrícolas (1 ) com sistema de propulsão híbrido elétrico, formado pelo motor de combustão interna (7) e pelo gerador elétrico (13) estruturado com dupla ponta de eixo (14 e 15).

[0042] Convém ser salientado que a peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, configura um gerador elétrico (13) estruturado com dupla ponta do eixo rotor (14 e 15), intercalado e conectado mecanicamente em série entre o motor de combustão interna (7) e a tomada de força ou de potência (3), transmitindo a rotação e o torque produzidos pelo primeiro para serem utilizados pelo segundo, sendo que o gerador elétrico (13) continuará a executar sua função primária ou principal de gerar energia elétrica para o sistema de

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91) propulsão e sistemas auxiliares.

[0043] Conforme já referido anteriormente, a depositante Stara, na sua busca incessante por tecnologias inovadoras e essencialmente nacionais, através de estudos, simulações computacionais e testes, prevê que com a utilização da presente disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, haverá um ganho estimado em 15% (quinze por cento) em eficiência energética, representando redução no consumo de combustível fóssil, emissões de gases etc, objetivando caracterizar uma futura base tecnológica para um trator nacional puramente elétrico.

[0044] O objeto do presente modelo foi desenvolvido a partir da mais alta tecnologia com o intuito de solucionar problemas e suprir deficiências, representando uma considerável evolução quando comparado com os similares conhecidos no estado da técnica deste setor tecnológico, ensejando que sejam atingidos todos aqueles objetivos para os quais foi desenvolvido o presente modelo.

[0045] Tratou-se na presente invenção de peculiar modalidade de disposição introduzida em gerador elétrico aplicável em tratores, máquinas e implementos agrícolas, revestida conforme pode ser evidenciado pela análise realizada, acompanhada das ilustrações anexas, que a subsidiaram, de características técnicas completamente inovadoras em relação a tudo o que é conhecido no estado da técnica deste setor tecnológico, merecendo a proteção legal ora formalizada.

FOLHAS RETIFICADAS (REGRA 91)