BR102016014086A2 - Vehicle with improved drive device - Google Patents

Abstract

a presente invenção se refere a um veículo com dispositivo de tração melhorado dotado de um motor que compreende um rotor elétrico e um eixo de rotação axial sendo que o motor está em uma posição central, dividindo o seu peso uniformemente em ambos os lados do eixo longitudinal do veículo; um elemento de transmissão situado em uma posição lateralmente central dividindo o seu peso uniformemente em ambos os lados do eixo longitudinal do veículo, e um eixo oscilante.

Description

"VEÍCULO COM DISPOSITIVO DE TRAÇÃO MELHORADO" ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um veículo terrestre de preferência com duas rodas, com uma tração melhorada que compreende um motor e uma transmissão sendo que tanto o motor quanto a transmissão estão em uma posição central, dividindo o seu peso uniformemente em ambos os lados do eixo longitudinal do veículo. O motor é de rotação axial e compreende um ou mais rotores elétricos, sendo que o eixo de rotação do motor é coplanar e convergente com o eixo primário da transmissão.

[0002] O eixo primário acima citado é por sua vez coaxial com o eixo de saída, de modo que o eixo de saída cruza o eixo primário e se prolonga por uma ou por ambas as extremidades.

[0003] Deve se entender que o eixo primário é o eixo que recebe a força do motor porque está ligado ao seu eixo de rotação e o eixo de saída é considerado ser aquele que, através da transmissão, está ligado à roda ou rodas.

[0004] A presente invenção é aplicada ao campo da arte dos veículos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0005] Cada vez mais é frequente o uso de motores que compreendem um ou mais rotores elétricos em todos os tipos de veículos, especialmente, mas não exclusivamente em veículos terrestres.

[0006] Uma das principais desvantagens da utilização destes motores é que eles precisam de energia elétrica e consequemente existe a necessidade de utilizar baterias, que de modo geral possuem volumes e pesos grandes.

[0007] Em veículos terrestres com três ou mais rodas, o problema é menor, porque os pesos podem ser distribuídos de várias maneiras sem comprometer a estabilidade, e as baterias têm espaço suficiente para serem colocadas. No entanto, o uso de motores que requerem energia elétrica em veículos de duas rodas é ainda raro porque o peso e a localização das baterias, assim como a posição axial do eixo de rotação dos rotores dificultam seu uso, como normalmente ocorrem em veículos duas rodas, o eixo de rotação do motor é paralelo ao eixo de transmissão e, de modo geral ao eixo da roda motriz.

[0008] Outro problema relacionado aos veículos de duas rodas é a oscilação da suspensão da roda traseira, o que dificulta a transmissão e gera tensões e esforço nas correias de transmissão.

[0009] O modelo de utilidade espanhol ES1076136U se refere a uma caixa de marcha oscilante para motocicletas elétricas, no entanto a caixa de marcha oscilante requer que o eixo de rotação do motor elétrico fique paralelo ao eixo de rotação do braço de suspensão oscilante da motocicleta, isto é, paralelo ao eixo de rotação da roda traseira, de modo que a distribuição do peso do motor é necessariamente uniforme em ambos os lados do veiculo, podendo comprometer a estabilidade.

[0010] Por outro lado, a ligação lateral dos diferentes eixos através de coroas, polias e transmissões, requer um espaço considerável, o que reduz o espaço para a colocação das baterias.

[0011] A patente europeia EP 2236338 descreve um veiculo híbrido com um motor elétrico que é disposto de modo que o seu eixo de rotação é transversal em relação ao corpo do veículo na direção do movimento deste, com os problemas de cargas acima referidos.

[0012] A patente europeia EP 2168861 diz respeito a uma motocicleta elétrica em que o motor está sujeito a um elemento oscilante sendo que também neste caso, o eixo de rotação do motor é transversal em relação ao corpo do veículo.

[0013] A patente americana US 5,433,284 se refere a uma bicicleta elétrica em que o motor está localizado na lateral e seu eixo de rotação está ligado ao eixo da roda motriz, em uma extremidade do eixo. Devido ao motor se situar na lateral do veiculo, o centro de gravidade é afetado e o veiculo é instável.

[0014] No campo das caixas de marchas existe uma extensa literatura de patentes, sem que nenhum documento tenha sido encontrado incluindo os principais elementos da caixa de marcha da presente invenção.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0015] Para resolver os problemas, o veiculo proposto inclui um dispositivo de tração, que por sua vez compreende: [0016] Um motor que compreende: 1. Pelo menos um rotor, sendo o motor em uma posição central, dividindo o seu peso uniformemente em ambos os lados do eixo longitudinal do veiculo. Para efeitos da presente será referido como uma unidade de montagem de motor que compreende um ou mais rotores.

Este motor tem dimensões independentes das dimensões do quadro ou chassi do veiculo, pois pode exceder e sobressair do mesmo desde que se mantenha em uma posição de equilíbrio. 2. Pelo menos um eixo de rotação engatado com a transmissão, de preferência, um eixo de articulação para cada rotor, embora possam ter diferentes rotores, convergem através da engrenagem sobre um eixo de rotação do motor. Não pode ser, portanto, um único eixo de rotação do motor no caso de haver um único rotor ou mesmo quando são vários, convergem através das engrenagens sobre um eixo de rotação comum, mas também podem ter diferentes eixos de rotação, um para cada rotor. Será chamada de rotação do eixo do motor, qualquer uma destas opções mencionadas.

[0017] Uma transmissão que compreende: 1. Um eixo primário é coplanar e convergente com o eixo de rotação do motor, estando um acoplado ao outro sendo que o eixo primário recebe a força do motor. No caso de um motor com um único eixo de rotação, seria o caso de um motor com um único rotor ou de vários rotores que convergem em um único eixo de rotação, o acoplamento ocorre preferencialmente na zona central da extensão axial do eixo primário. No caso de motores com mais do que um rotor, que não convergem em um único eixo de rotação, cada rotor se acopla com o eixo primário da transmissão em um ponto diferente, embora preferencialmente todos eles se acoplam na zona central da extensão axial do eixo primário. 2. Um eixo de saída que transmite a força do motor para a roda motriz através de um pinhão com corrente, polia com corrente ou coroa entre outros.

[0018] O eixo primário é coaxial com o eixo de saída sendo que o eixo de saída passa de modo axial através do eixo primário.

[0019] Em uma execução simples, o eixo primário e o eixo de saída giram solidariamente de forma permanente, os dois eixos podem vir a ser uma só peça.

[0020] Na invenção aqui proposta, cada um dos eixos, a rotação do motor e o eixo primário de transmissão são coplanares e convergentes e podem variar de operação para operação, o ângulo formado entre os dois eixos, não precisam ser coplanares uns com os outros, caso haja mais do que um eixo rotação do motor.

[0021] Como observado acima, no caso de motores com mais de um rotor, a invenção pode ser implementada de duas formas alternativas: [0022] Todos os eixos axiais dos rotores convergem e se acoplam em um único eixo do motor que transmite o movimento para o eixo primário.

[0023] Cada rotor se acopla com o eixo primário da transmissão em um ponto.

[0024] Assim, a posição do motor do veículo em relação ao eixo primário pode variar de operação para operação. Por exemplo, podem surgir motores que compreendem dois rotores em V que atuam sobre o mesmo eixo primário, ou dois motores em paralelo, ou dois motores opostos, entre outras opções.

[0025] Como discutido, em uma modalidade simples, o sistema de tração poderia não incluir um elemento de mudança de velocidade, pois o desempenho dos motores elétricos torna isto possível.

[0026] Um motor elétrico gera um torque perto de seu valor máximo (aproximadamente 80%) de 750 RPM a 1500 rpm e um torque máximo de 1500 RPM a 3000 RPM, mas a partir deste valor começa a cair até o regime de rotação máxima.

[0027] Devido a este comportamento, considera-se possível a utilização de uma única engrenagem. No entanto, como o torque cai abruptamente em rotações elevadas, a velocidade máxima é obtida com muito pouca aceleração a partir de 3.000 rpm e leva muito tempo para obtê-la.

[0028] Esta característica faz com que seja aconselhável a utilização de pelo menos uma engrenagem adicional, de modo que de parado ou com pouca velocidade, a primeira marcha permite boas acelerações até a metade da velocidade máxima, e engatando a segunda marcha, aproveitando a inércia do veículo e o torque melhora através da redução da velocidade do motor, se consegue velocidades mais elevadas.

[0029] Para este efeito, o objeto de invenção aqui descrito é fornecido com um caixa de marchas que compreende: [0030] Um eixo primário, definido como o eixo sobre o qual o eixo de rotação do motor atua diretamente através de alguns elementos de engrenagem.

[0031] Pelo menos um eixo secundário permanentemente engatado com o dito eixo primário.

[0032] Um eixo de saida coaxial com o eixo primário sendo que o eixo de saida cruza de modo coaxial o eixo primário.

[0033] Com este arranjo de dois eixos coaxiais em que um eixo cruza o outro, o deslocamento longitudinal dos eixos é evitado nas operações de engate e desengate dos mesmos, o que resulta em um requisito de espaço reduzido, particularmente no que diz respeito ao comprimento do eixo de saida e, por conseguinte, na largura total da transmissão.

[0034] No caso de veículos que incluem um braço oscilante, como é o caso dos veículos de duas rodas, tanto o eixo primário quanto o eixo de saída, que, como mencionados antes são coaxiais, também são coaxiais com o eixo do braço oscilante da suspensão; esta posição pode ser adotada devido à reduzida largura da transmissão, evitando desse modo o desgaste da transmissão devido às mudanças de tensão na corrente, por exemplo.

[0035] Como discutido, o eixo primário e secundário estão permanentemente engatados.

[0036] Se em uso a segunda marcha (direta) , o eixo de saída se encontra engatado no eixo primário e, por conseguinte, o eixo secundário roda livremente, sem transmitir o movimento a nenhum outro eixo.

[0037] Se a primeira marcha está sendo usada, o eixo secundário também está engatado com o eixo de saída.

[0038] A mudança de uma marcha para outra depende do fato do eixo de saída está engatado ao eixo primário ou secundário, e pode ser realizada manualmente ou automaticamente, com o auxílio de elementos elétricos, tais como servo-motores, ou por ação mecânica.

[0039] O caixa de marchas pode incorporar mais marchas usando eixos paralelos com relação de rotação diferente entre si que, em um determinado momento, se engata com o eixo de saída.

[0040] Um sistema de tração, tal como descrito, permite um arranjo do veículo em que o motor e a transmissão estão em uma configuração vertical, o motor é colocado em um plano normalmente acima ao da transmissão, de tal forma que a parte dianteira do motor deixa um espaço suficiente para acomodar as baterias do veiculo.

[0041] Em qualquer caso, das várias posições possíveis do motor, na maioria delas o motor apresenta um de seus lados no sentido do movimento, resultando pouca eficácia das aletas de ventilação dispostas no sentido longitudinal ao eixo de rotação do motor, como habitualmente se apresenta.

[0042] Para maximizar o efeito de arrefecimento do ar com o motor em funcionamento, a invenção compreende uma série de aletas de ventilação transversais ao eixo de rotação do motor, de modo a favorecer a passagem de ar entre elas com o veículo em movimento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0043] A figura 1 mostra uma vista em perspectiva do sistema de tração que compreende um motor (1) e uma transmissão (9) , sendo que o eixo de rotação (2) do motor se acopla através de meios de engrenagem (5) , a zona central da extensão axial de um eixo primário (3) , que é coaxial com um eixo de saída (4) , que transmite a força do motor para a roda motriz ou, se for o caso, para as rodas motrizes, através de um pinhão (6) . Pode também ser visto um eixo secundário (7) permanentemente acoplado ao eixo primário e as aletas de ventilação (13) transversal em relação ao eixo de rotação do motor.

[0044] A figura 2 mostra uma secção transversal em elevação do sistema de tração que compreende um motor (1) e uma transmissão (9), sendo que o eixo de rotação (2) do motor se acopla através de meios de engrenagem (5), a zona central da extensão axial de um eixo primário (3) , que é coaxial com um eixo de saída (4) , que transmite a força do motor para a roda motriz ou, se for o caso, para as rodas motrizes, através de um pinhão (6) . Pode também ser visto um eixo secundário (7) permanentemente acoplado ao eixo primário.

[0045] A figura 3 mostra o veículo (8) com o dispositivo de tração melhorado apreciando se que o dispositivo permite um arranjo no qual o motor (1) ocupa uma posição mais elevada do que a transmissão (9), deixando um espaço grande para a acomodação das baterias (10) . Os tubos verticais (14) da estrutura do veículo também são mostrados.

[0046] A figura 4 mostra uma vista ampliada do veículo em que as baterias foram removidas, revelando o motor (1) posicionado de modo centrado, distribuindo seu peso de modo equilibrado lateralmente em ambos os lados do veículo, com as aletas de ventilação (13) , a transmissão (9) e o braço oscilante (11) que é coaxial ao eixo primário e ao eixo de saída, que aqui não são representados, vê-se a corrente (12) que transmite a força do pinhão (6) do eixo de saida, que aqui se mostra coberta, até que a roda motriz.

[0047] A figura 5 mostra um exemplo de concretização do dispositivo que compreende dois motores dispostos em V

[0048] A figura 6 mostra um exemplo de concretização do dispositivo que compreende dois motores dispostos em paralelo.

[0049] A figura 7 mostra um exemplo de concretização do dispositivo que compreende dois motores dispostos frente a frente.

MODALIDADE PREFERIDA DA INVENÇÃO

[0050] É descrito a seguir uma modalidade da invenção, que não é exclusiva, mas é meramente para fins explicativos, mas não limitativos.

[0051] 0 veiculo de acordo com a implementação aqui proposta inclui: 1. Um motor (1) que compreende um rotor elétrico, estando o motor em uma posição central, dividindo o seu peso uniformemente em ambos os lados do eixo longitudinal do veiculo. Um elemento de transmissão (9) que compreende uma caixa de marchas de duas velocidades, que compreende: • Um eixo primário (3) que é coplanar e convergente com o eixo de rotação (2) do motor, sendo que o motor (1) se encontra disposto acima do elemento de transmissão (9). • Um eixo de saída (4) que é coaxial com o dito eixo primário (3) , sendo que o eixo primário (3) envolve parcialmente o eixo de saída (4). • Ambos os eixos, o primário (3) e de saída (4), são coaxiais com o braço oscilante (11) do veículo, que neste caso é de duas rodas. • Elementos de engrenagem para solidarizar, se necessário, ao movimento do eixo primário com o eixo de saída. • Um eixo secundário (7) permanentemente acoplado ao eixo primário (3). • Elementos para acoplar, se for o caso, ao eixo secundário (7) com o eixo de saída (4). • Elementos, neste caso, uma corrente (12) que transmite o movimento do eixo de saída (4), que incorpora um pinhão (6) , para a roda motriz, neste caso, a parte traseira.

[0052] Como mencionado, o motor (1) ocupa uma posição superior em relação ao elemento de transmissão (9), ganhando um espaço em sua parte da frente suficiente para a localização das baterias.

[0053] O fato do eixo de saída (4) ser coaxial com o braço oscilante (11) reduz o esforço dos elementos de transmissão, tal como uma corrente (12) , ao se mantem constante a distância entre o eixo de saída (4) e o eixo da roda motriz.

[0054] Conforme a velocidade, a caixa de marchas funciona do seguinte modo: [0055] Na segundo marcha, o eixo primário (3) e o eixo de saída (4) se encontram acoplados girando em conjunto, enquanto que o eixo secundário (7) , permanentemente acoplado ao eixo primário (3), também gira sem transmitir movimento a nenhum outro eixo.

[0056] Na primeira marcha, o eixo secundário (7) interage com o eixo de saída (4) antes do engate com o eixo secundário (7), sendo acoplado a deixar eixo primário (3).

[0057] As diferenças de velocidade de rotação entre um eixo e outro são alcançadas através de uma cascata de pinhões e engrenagens.

[0058] O acoplamento e desacoplamento entre um eixo e outro pode ser feito automaticamente ou manualmente, e, no caso de ser feito manualmente, de forma assistida com servo-motores ou câmbio mecânico.

[0059] Em adição à modalidade divulgada, muitas execuções podem ocorrer, sendo exemplo de alguma delas as figuras 5 a 7, para a disposição do motor.

[0060] Para facilitar o resfriamento do motor e da transmissão, foram incorporadas aletas de ventilação (13) as quais estão dispostas transversalmente em relação ao eixo de rotação do motor, favorecendo que o ar passe facilmente através delas ajudado pela velocidade do veiculo.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1. Veículo com dispositivo de tração melhorado CARACTERIZADO pelo fato do veículo compreender: um motor que compreende um rotor elétrico e um eixo de rotação axial sendo que o dito motor se encontra em uma posição lateralmente central dividindo o seu peso uniformemente em ambos os lados do eixo longitudinal do veículo sendo que este motor possui uma dimensão independe da dimensão da estrutura do veículo. um elemento de transmissão situado em uma posição lateralmente central dividindo o seu peso uniformemente em ambos os lados do eixo longitudinal do veículo, que compreende: a) um eixo primário coplanar e convergente (3) com o eixo de rotação do motor (2); b) elementos de engrenagem (5) entre o eixo primário (3) e o ou os eixos de rotação do motor (2), onde o eixo primário se acopla com o eixo de rotação ou eixos de rotação do motor, na zona central da extensão axial do eixo primário; c) um eixo de saída (4) coaxial ao eixo primário; d) dispositivos solidários, de modo temporário ou permanente, à rotação do eixo primário (3) e ao eixo de saída (4) ; e) dispositivo para transmitir a rotação do eixo de saída (4) ao elemento motriz do veículo; e um eixo oscilante.

2. Veículo com dispositivo de tração melhorado, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o eixo de saída (4) é independente do eixo primário (3) sendo que o eixo de saída (4) cruza o eixo primário (3) e se prolonga por suas extremidades; e o elemento de transmissão, também compreende: • pelo menos um eixo secundário (7) acoplado ao eixo primário; • dispositivos para acoplar o eixo primário e o eixo de saída; e • dispositivos para acoplar o eixo secundário com o eixo de saída.

3. Veículo com dispositivo de tração melhorado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO por compreender ainda um eixo oscilante que é coaxial com o eixo de saída, e o eixo primário.

4. Veículo com dispositivo de tração melhorado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor se encontra acima do elemento de transmissão.

5. Veículo com dispositivo de tração melhorado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato do motor ser elétrico.

6. Veículo com dispositivo de tração melhorado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO por compreender uma pluralidade de aletas de ventilação (13) disposta transversalmente em relação ao eixo de rotação do motor.

7. Veículo com dispositivo de tração melhorado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato do motor compreende dois rotores em V, paralelos ou dispostos frente a frente.

8. Veículo com dispositivo de tração melhorado, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o motor compreende uma pluralidade de aletas de ventilação transversal em relação ao eixo de rotação do motor.