ES1056281U - Rueda automotriz para vehículo ligero. - Google Patents

Abstract

1. Rueda automotriz para vehículo ligero, del tipo que comprende un cubo de rueda (1) soportado y guiado para girar respecto a unas primera y segunda porciones de eje (2a, 2b), mutuamente alineadas, que sobresalen por ambos lados de dicho cubo (1) y adaptadas para ser fijadas a un bastidor o chasis (3) del vehículo, y un motor (8) alojado en el interior del cubo (1) y conectado para hacer girar el cubo (1) respecto a dichas primera y segunda porciones de eje (2a, 2b), caracterizada porque las primera y segunda porciones del eje (2a, 2b) son parte integral de un eje (2) de una sola pieza, estando una parte estática (9) de dicho motor (8) fijada al eje (2) y una parte giratoria (10) del motor (8) conectada al cubo (1).

Description

Rueda automotriz para vehículo ligero.

La presente invención concierne a una rueda automotriz para vehículo ligero que incluye un motor dentro del cubo de la rueda. La invención es útil en el campo de las bicicletas, tándems, carretillas, triciclos ligeros, y otros derivados de la bicicleta.

Se está produciendo en las ciudades mediterráneas un evidente aumento del uso de la bicicleta como medio de transporte urbano; se trata de una circunstancia característica de estos últimos años, que va adquiriendo en nuestras ciudades la importancia que ha tenido y tiene desde hace décadas en las ciudades del Norte de Europa. Observados desde las ciudades del sur, los circuitos para bicicleta de las ciudades bálticas y de la cornisa atlántica proyectaban tiempo atrás un suplemento de calidad de vida, ecología y silencio; de civilización, en definitiva. Actualmente, y a pesar de la disuasión que representan las frecuentes cuestas que hay en la mayoría de las ciudades del sur de Europa, en ellas cada vez hay más usuarios de la bicicleta, y los organismos públicos están habilitando carriles bici a la vista de la demanda creciente.

El caso es que la bicicleta es casi el ideal de transporte urbano individual por no contaminante, silencioso, barato y, demás, por ser complementario y compatible con el transporte colectivo, exigir una mínima superficie en aparcamiento y, adicionalmente, por aportar beneficios de salud al usuario. Está claro que, dejando de lado su vertiente deportiva, la manifestación práctica más funcional de la bicicleta, incluso desde el punto de vista de beneficio social, es su utilidad como medio de transporte urbano.

Pero las pendientes existentes en gran número de calles, característica peculiar de las ciudades mediterráneas, constituyen un elemento de disuasión (que resulta definitivo para una amplia gama de edades) en el uso de la bicicleta como medio de transporte. Esa circunstancia ha incentivado, ya desde décadas atrás, un alto interés por conseguir el diseño híbrido ``bici-moto'' consistente en una bicicleta reforzada provista de un motor de explosión interna. Esto, en la realidad, ha acabado produciendo motocicletas pequeñas con pedales de puesta en marcha, o bicicletas sobrecargadas de peso, las cuales resultan inestables y que, en definitiva, no conservan las calidades, ni los beneficios, de la bicicleta. Posiblemente el diseño que conserva mejor perfil y función de bicicleta, dentro de este grupo, dispone de un motor de explosión con una transmisión por fricción susceptible de ser acoplada manualmente sobre la parte más alta de la rueda de delante mediante una palanca al efecto. En la posición de acople, el motor impulsa la bicicleta mediante unos rodillos de goma que actúan, por rozamiento, directamente sobre la cubierta de la rueda de delante. Aun siendo un modelo que conserva esencialmente la estética y la función de una bicicleta, puesto que puede funcionar como tal tras desacoplar el motor, tiene dos inconvenientes fundamentales: el centro de gravedad del vehículo es muy elevado debido a la posición elevada del motor, lo que confiere cierta inestabilidad; y la transmisión externa mediante cilindros de caucho sobre el caucho de la cubierta de la rueda delantera produce, además de un desgaste prematuro del dibujo de la rueda, una pérdida de eficacia bajo lluvia o sobre suelo mojado, puesto que la rueda humedece las superficies de fricción de la transmisión provocando que patinen.

Más recientemente, han aparecido en el mercado bicicletas motorizadas mediante motor eléctrico, en las cuales un motor eléctrico alimentado por una o más baterías está conectado a la rueda trasera de la bicicleta para accionar la misma permanente o circunstancialmente. Generalmente, la transmisión de movimiento entre el motor y la rueda trasera no interfiere con la operatividad de los pedales, y está incorporado un selector que permite al ciclista seleccionar el uso de la tracción motorizada, el uso de la tracción por pedales, o ambas cosas a la vez. Un inconveniente de este tipo de bicicletas provistas el motor eléctrico es que requieren un cuadro modificado para acomodar el motor, la transmisión, las baterías y otros elementos, y en algunos casos incluso el soporte de la rueda trasera es modificado respecto a la horquilla estándar. Por otra parte, el uso de una transmisión externa entre el motor y la rueda accionada limita la aplicación casi exclusivamente al accionamiento de la rueda trasera por motivos de complejidad técnica.

El documento EP-A-0980821 describe una rueda aplicable a una bicicleta que incluye un motor eléctrico alojado en el cubo de la propia rueda, incluyendo una transmisión reductora por engranajes planetarios y un trinquete entre el motor y la rueda. Esta concepción proporciona una evidente ventaja en cuanto a aprovechamiento del espacio, equilibrio de masas, y versatilidad, puesto que permite aplicar la tracción motorizada a la rueda delantera, a la rueda trasera o a ambas a la vez sin un incremento significativo en la complejidad de la transmisión. Sin embargo, el diseño del citado documento EP-A-0980821 tiene el inconveniente de presentar un eje de la rueda partido en varias porciones, con dos porciones extremas, sobresalientes por los laterales del cubo, adaptadas para ser fijadas a la horquilla de soporte de la bicicleta, y otras porciones intermedias mutuamente alineadas, giratorias a diferentes velocidades, conectadas entre sí a través de una carcasa interna del rotor del motor y de una o más etapas de transmisión por engranajes planetarios. Este eje partido en porciones supone una gran complejidad en el diseño interno del dispositivo de tracción y una mayor fragilidad que implica una propensión a las averías, roturas y desgastes.

Breve exposición de la invención

La presente invención pretende superar los anteriores y otros inconvenientes aportando una rueda automotriz para vehículo ligero, del tipo que comprende un cubo de rueda soportado y guiado para girar respecto a unas primera y segunda porciones de eje, mutuamente alineadas, que sobresalen por ambos lados de dicho cubo y adaptadas para ser fijadas a un bastidor o chasis del vehículo, y un motor alojado en el interior del cubo y conectado para hacer girar el cubo respecto a dichas primera y segunda porciones de eje. La rueda automotriz de la presente invención se caracteriza porque las primera y segunda porciones del eje son parte integral de un eje de una sola pieza, y porque una parte estática de dicho motor está fijada al eje y una parte giratoria del motor está conectada al cubo.

Dependiendo de las características del motor, parte giratoria del mismo puede estar conectada al cubo de manera directa o a través de una transmisión reductora, tal como, por ejemplo, una transmisión reductora epicicloidal, o planetaria, por engranajes. Tanto en un caso como en otro, la conexión se efectúa preferiblemente mediante un elemento de arrastre accionado por el motor y un mecanismo de trinquete, el cual escapa cuando la velocidad de giro de la rueda es mayor que la velocidad de giro del elemento de arrastre del motor, lo que puede ocurrir, por ejemplo, en las bajadas, y enclava cuando la velocidad de giro de la rueda es menor que la velocidad de giro del elemento de arrastre del motor.

Mediante esta construcción, la rueda automotriz de la presente invención conserva todos los elementos del diseño propios de una rueda de bicicleta u otro vehículo ligero de tracción humana, al tiempo que incorpora un mecanismo de tracción con el que el usuario puede, a voluntad, verse liberado de una buena parte del sobreesfuerzo que exigen las múltiples cuestas. Al estar el motor ubicado en el mismo cubo de la rueda, éste sólo ocupa un espacio que en condiciones normales está inutilizado. El mecanismo, una vez activado, empuja la rueda en el sentido de la marcha, de forma conjunta y complementaria con la fuerza ejercida por el usuario sobre los pedales, de modo que libera de parte del esfuerzo que exige la pendiente. Inicialmente, la invención no tiene como función arrastrar el vehículo, lo que lo convertiría en una motocicleta, sino únicamente liberar al usuario del esfuerzo añadido que exige cualquier desnivel pronunciado. De esta forma, aun en subida y a velocidad prácticamente constante, los pedales ofrecen una resistencia semejante a la que ofrecen en llano.

Además, la rueda automotriz de la presente invención es susceptible de ser colocada en cualquier bicicleta, u otro vehículo ligero, existente, y puede estar adaptada fácilmente como rueda trasera, en combinación con el clásico dispositivo de piñón y cadena accionado por pedales, o como rueda delantera, o incluso una bicicleta puede montar ruedas automotrices tanto delante como detrás.

Aunque la rueda automotriz para vehículo ligero de la presente invención está ideada fundamentalmente para bicicletas individuales, no deja de ser tanto o más útil para otro tipo de vehículos que se desplazan por fuerza humana, como cualquiera de los vehículos derivados de la bicicleta, tales como, por ejemplo, tándems y triciclos, además de cualquier tipo de silla de ruedas que utilizan en sus desplazamientos quienes padecen ciertos tipos de minusvalías funcionales. Además, rueda automotriz de la presente invención no limita ni entorpece ninguna de las posibilidades de cualquier chasis existente puesto que actúa sobre un eje de rueda que deja intactas todas las posibilidades de diseño de las bicicletas o de otro tipo de vehículos ligeros, por ejemplo, plegables, abatibles, etc., o de nuevos desarrollos.

Breve explicación de los dibujos

Las características y ventajas de la invención se comprenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Fig. 1 es una vista en sección transversal del cubo de una rueda automotriz de acuerdo con un ejemplo de realización de la presente invención;

la Fig. 2 es una vista en sección transversal del cubo de una rueda automotriz de acuerdo con otro ejemplo de realización de la presente invención; y

la Fig. 3 es una vista lateral que muestra el reductor de engranajes y el mecanismo de trinquete de la Fig. 2.

Descripción detallada de un ejemplo de realización

Haciendo referencia en primer lugar a la Fig. 1, la rueda automotriz para vehículo ligero, de acuerdo con un ejemplo de realización simple de la invención, comprende un cubo de rueda 1 soportado y guiado para girar respecto a un eje 2 de una sola pieza, el cual integra unas primera y segunda porciones 2a, 2b, mutuamente alineadas, que sobresalen por ambos lados de dicho cubo 1. Estas primera y segunda porciones 2a, 2b están adaptadas para ser fijadas a un bastidor o chasis 3 del vehículo, por ejemplo, una horquilla de una bicicleta. Para ello, las primera y segunda porciones 2a, 2b del eje incorporan un fileteado de rosca exterior 20 al que se acoplan unas palometas 21 para aprisionar la horquilla 3, si bien son posibles otros medios de anclaje alternativos para fijar el eje 2 a la horquilla 3. Con esta disposición, que es la clásica en la mayoría de las bicicletas existentes, el eje 2 queda fijado de manera estática en el bastidor o chasis 3 y la rueda gira alrededor del eje 2.

El cubo 1 define un cuerpo hueco con una pared anular 5 que se extiende entre dos paredes laterales 6 soportadas y guiadas giratoriamente por sus centros sobre el eje 2 por medio de unos cojinetes 7, y preferiblemente dichos cojinetes 7 son unos rodamientos de bolas. En un espacio habilitado en el interior hueco del cubo 1 está alojado un motor 8 que tiene una parte estática 9 fijada al eje 2 y una parte giratoria 10 conectada al cubo 1. Con el fin de proporcionar un acceso al motor 8, el cubo 1 está constituido por al menos dos partes separables. En los ejemplos de realización mostrados, una de dichas partes define la pared anular 5 y una de las paredes laterales 6 del cubo 1, mientras que la otra de dichas dos partes separables del cubo 1 define una tapa 18 que realiza las funciones de la otra de las paredes laterales 6 del cubo 1. Para ello, dicha tapa 18 incluye en su zona central una configuración adaptada para incorporar el correspondiente cojinete 7. Dado que la tapa 18 realiza una función estructural, están provistos unos medios de encaje y fijación 16, 17 para unir de manera liberable la tapa 18 al resto del cubo 1 que garantizan un posicionamiento preciso del cojinete 7 y una resistencia suficiente de la unión. En el ejemplo ilustrado, estos medios de encaje y fijación comprenden unos escalonados circulares perimetrales en los bordes de una abertura de la pared lateral 6 y de la tapa 18 susceptibles de encajar mutuamente de manera autocentrante, y unos tornillos 17 instalados y fijados en unos correspondientes agujeros existentes en dichos escalonados.

La parte estática 9 del motor 8 está fijada al eje 2, por ejemplo, por medio de un estriado 22, aunque el eje 2 podría formar parte o estar incluido en el conjunto del motor 8. La mencionada conexión entre la parte giratoria 10 del motor 8 y el cubo 1 se realiza, preferiblemente, por medio de un mecanismo de trinquete 11, 12, el cual está dispuesto de modo que una uña 11 de dicho mecanismo de trinquete escapa de un dentado 12 del mecanismo de trinquete cuando la velocidad de giro de la rueda es mayor que la velocidad de giro del motor 8, y dicha uña 11 del mecanismo de trinquete enclava en dicho dentado 12 cuando la velocidad de giro de la rueda es menor que la velocidad de giro del motor 8. En el ejemplo de realización mostrado en la Fig. 1, un par de uñas 11 están fijadas articuladamente a la parte giratoria 10 del motor 8 y el dentado 12 está incorporado interiormente a una corona fijada o integral del cubo 1.

El motor 8 es preferiblemente un motor eléctrico alimentado a través de un cableado 13 conectado a una fuente de alimentación eléctrica dispuesta en dicho bastidor o chasis 3 del vehículo, típicamente una o más baterías recargables. El mencionado cableado 13 está instalado a través de un pasaje 14 existente en el eje 2 para alcanzar la parte estática 9 del motor 8 desde el exterior evitando el inconveniente del giro de la rueda. Así, el citado pasaje 14 tiene una embocadura en un extremo exterior del eje 2 y otra embocadura en una parte intermedia del eje 2, desde donde el cableado 13 accede a unas escobillas 23 o equivalentes instalas en la parte estática 9 del motor 1. Ventajosamente, el cableado 13 incluye un conector 15 situado en el extremo del eje 2 donde se encuentra la embocadura del pasaje 14, o cerca del mismo. El motor eléctrico tiene un gran número de ventajas. Sin embargo, también sería posible instalar dentro del cubo un motor de explosión con el bloque fijado al eje de la rueda y un reductor de engranajes para conectar el eje de salida del motor al cubo, pudiéndose utilizar para la alimentación de combustible un conducto a través del eje de la rueda análogo al empleado para los cables en el motor eléctrico.

La rueda automotriz de la invención comprende una llanta (no mostrada) sobre la que va montado un elemento de rodadura, y unos elementos de conexión 4 para conectar concéntricamente dicha llanta con el cubo 1. En el ejemplo ilustrado, el cubo 1 incluye unas pestañas 19 que sobresalen radialmente de la pared anular 5 a continuación de cada una de las paredes laterales 6, y estas pestañas 19 incluyen una pluralidad de orificios para la instalación de unos radios 4 que constituyen los citados elementos de conexión 4 de la llanta con el cubo 1. Adicionalmente, el cubo 1 incluye una pluralidad de aletas 24 que sobresalen radialmente de la pared anular 5. Estas aletas son preferiblemente integrales del material del que está hecho el cubo 1 y tienen por función disipar el calor generado por el motor 8 en el interior del cubo 1.

La rueda mostrada y descrita en relación con la Fig. 1 tiene aplicación, por ejemplo, como rueda delantera de una bicicleta, donde el nuevo dispositivo de tracción a motor sería compatible y complementario con el clásico dispositivo de tracción humana por pedales aplicado a la rueda trasera.

A continuación, con referencia a la Fig. 2, se describe otro ejemplo de realización de la rueda automotriz de acuerdo con la presente invención. La rueda automotriz mostrada en la Fig. 2 es en todo análoga a la anteriormente descrita en relación con la Fig. 1, excepto en que aquí la parte giratoria 10 del motor 8 está conectada a dicho mecanismo de trinquete 11, 12 por medio de una transmisión reductora, la cual incluye, preferiblemente por razones de espacio, al menos una etapa de reducción por engranajes planetarios o epicicloidales 25, 26, 27.

En la Fig. 3 se muestra en mayor detalle el montaje de dicha transmisión reductora y del mecanismo de trinquete 11, 12. Una rueda exteriormente dentada 25, estática, está fijada por su parte central al eje 2 (Fig. 1), por ejemplo, mediante el mismo estriado 22 de fijación de la parte fija 9 del motor 8 al eje 2. Alternativamente, dicha rueda exteriormente dentada 25, estática, podría ser integral del eje 2. Sobre otra sección del eje 2 está montada una pieza de soporte giratoria 28 sobre la que están montadas tres ruedas exteriormente dentadas 26, planetarias, que engranan de manera epicicloidal por un lado con la rueda exteriormente dentada 25 y por otro lado con una rueda interiormente dentada 27, fijada o integral de la parte giratoria 10 del motor 8. Para evitar fuerzas de rozamiento negativas, entre el eje 2 y la citada pieza de soporte giratoria 28 está incorporado un cojinete o rodamiento 29. El giro de la rueda interiormente dentada 27 hace girar las ruedas exteriormente dentadas 26 planetarias sobre sus propios ejes y al mismo tiempo las hace desplazar alrededor de la rueda exteriormente dentada 25, estática, arrastrando en giro la pieza de soporte giratoria 28, sobre la cual están montadas varias uñas 11 del mecanismo de trinquete. Cada una de estas uñas está empujada por un muelle 35 y es susceptible de enclavar, tal como se ha descrito en relación con la Fig. 1, en el dentado 12, el cual es un dentado inclinado interior de una corona fijada al cubo 1, o integral del mismo. El sentido de giro en avance, tanto de la rueda como de pieza de soporte giratoria 28 impulsada por el motor 8, está indicado mediante una flecha 34.

El ejemplo de realización de la Fig. 2 incluye además un piñón 30 montado mediante un rodamiento 31 para girar respecto al eje 2 y conectado exteriormente al cubo 1 a través de un mecanismo de trinquete provisto de al menos una uña 32 susceptible de enclavar en un dentado 33. Este conjunto de piñón 30 y mecanismo de trinquete 32, 33 se encuentra comercialmente disponible y es de uso general en toda clase de bicicletas y derivados, y sirve para trasladar la fuerza ejercida con los pedales, y transmitida por medio de una cadena (no mostrada), a la rueda. En el ejemplo ilustrado, el piñón 30 es un piñón múltiple.

La rueda mostrada y descrita en relación con las Figs. 2 y 3 tiene aplicación, por ejemplo, como rueda trasera de una bicicleta, donde el nuevo accionamiento por motor es compatible y complementario con el clásico dispositivo de tracción humana por pedales quedaría inalterado. Se comprenderá que se puede conseguir fácilmente una bicicleta provista de tracción integral montando la rueda descrita en relación con la Fig. 1 como rueda delantera y la rueda descrita en relación con las Figs. 2 y 3 como rueda trasera. Otras combinaciones son posibles en otros tipos de vehículos.

Los ejemplos de realización mostrados y descritos tienen un carácter meramente ilustrativo y no limitativo, y un experto en la materia podrá hacer modificaciones o variaciones sin salirse del alcance de la invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, la transmisión reductora podría ser por rodillos de fricción, poleas o engranajes dispuestos de otra forma distinta a la epicicloidal. En la reducción por engranajes epicicloidales podría haber una única rueda dentada planetaria, o dos, o más de tres. Similarmente, en el mecanismo de trinquete podría haber una sola uña, o dos o más de tres.

Claims (13)

1. Rueda automotriz para vehículo ligero, del tipo que comprende un cubo de rueda (1) soportado y guiado para girar respecto a unas primera y segunda porciones de eje (2a, 2b), mutuamente alineadas, que sobresalen por ambos lados de dicho cubo (1) y adaptadas para ser fijadas a un bastidor o chasis (3) del vehículo, y un motor (8) alojado en el interior del cubo (1) y conectado para hacer girar el cubo (1) respecto a dichas primera y segunda porciones de eje (2a, 2b), caracterizada porque las primera y segunda porciones del eje (2a, 2b) son parte integral de un eje (2) de una sola pieza, estando una parte estática (9) de dicho motor (8) fijada al eje (2) y una parte giratoria (10) del motor (8) conectada al cubo (1).

2. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la conexión entre dicha parte giratoria (10) del motor (8) y el cubo (1) se realiza por medio de un mecanismo de trinquete (11, 12) dispuesto de modo que una uña (11) de dicho mecanismo de trinquete escapa de un dentado (12) del mecanismo de trinquete cuando la velocidad de giro de la rueda es mayor que la velocidad de giro del motor (8), y dicha uña (11) del mecanismo de trinquete enclava en dicho dentado (12) del mecanismo de trinquete cuando la velocidad de giro de la rueda es menor que la velocidad de giro del motor (8).

3. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque la parte giratoria (10) del motor (8) está conectada a dicho mecanismo de trinquete (11, 12) por medio de una transmisión reductora.

4. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada porque dicha transmisión reductora incluye al menos una etapa de reducción por engranajes planetarios o epicicloidales.

5. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dicho motor (8) es un motor eléctrico alimentado a través de un cableado (13) conectado a una fuente de alimentación eléctrica dispuesta en dicho bastidor o chasis (3) del vehículo, estando dicho cableado (13) instalado a través de un pasaje (14) existente en el eje (2) con una embocadura en un extremo exterior del eje (2) y otra embocadura en una parte intermedia del eje (2).

6. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque dicho cableado (13) incluye un conector (15) situado en dicho extremo del eje (2) donde se encuentra dicha embocadura del pasaje (14), o cerca del mismo.

7. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el cubo (1) define un cuerpo hueco con una pared anular (5) que se extiende entre dos paredes laterales (6) soportadas y guiadas giratoriamente por sus centros sobre el eje (2) por medio de unos cojinetes (7).

8. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque dichos cojinetes (7) para el soporte y guiado giratorio del cubo (1) respecto al eje (2) incluyen unos rodamientos de bolas.

9. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque dicho cubo (1) está constituido por al menos dos partes separables con el fin de proporcionar un acceso al motor (8), y están provistos unos medios de encaje y fijación (16, 17) para unir de manera liberable dichas dos partes entre sí.

10. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque una de dichas dos partes separables del cubo (1) define una tapa (18) en una de las paredes laterales (6) del cubo (1), incluyendo dicha tapa (18) en su zona central una configuración adaptada para incorporar uno de dichos cojinetes (7).

11. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque comprende una llanta sobre la que va montado un elemento de rodadura, y unos elementos de conexión (4) para conectar concéntricamente dicha llanta con el cubo (1).

12. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada porque el cubo (1) incluye unas pestañas (19) que sobresalen radialmente de la pared anular (5) a continuación de las paredes laterales (6), cuyas pestañas (19) incluyen una pluralidad de orificios para la instalación de unos radios (4) que constituyen los citados elementos de conexión (4) de la llanta con el cubo (1).

13. Rueda, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada porque comprende el cubo (1) incluye una pluralidad de aletas (24) que sobresalen radialmente de la pared anular (5) para disipar el calor generado por el motor (8) en el interior del cubo (1).