ES2202216T3

ES2202216T3 - Accionamiento electrico para un vehiculo.

Info

Publication number: ES2202216T3
Application number: ES00990533T
Authority: ES
Inventors: Hardy Haas; Ian Faye; Herbert Vollert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: DE50002777D1; JP2003516899A; EP1242261A1; US20030019675A1; CN1433362A; KR20020066330A; US6904987B2; WO2001044007A1; EP1242261B1; DE19960327A1

Abstract

Accionamiento eléctrico para un vehículo con un motor eléctrico y con un dispositivo de transmisión de momentos con el cual puede transmitirse un momento de giro del motor eléctrico a una rueda del vehículo, caracterizado porque el accionamiento (10) eléctrico presenta un dispositivo (24) de frenado de las ruedas, y porque el dispositivo (16) de transmisión de momentos presenta una ramificación, con la cual puede accionarse, a elección, el dispositivo (24) de frenado de las ruedas.

Description

Accionamiento eléctrico para un vehículo.

Estado de la técnica

La invención se refiere a un accionamiento eléctrico para un vehículo con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Este tipo de accionamientos eléctricos son conocidos por sí mismos. También cómo se emplean especialmente en vehículos eléctricos o híbridos y se alimentan con energía eléctrica de una batería (realmente un acumulador) o también de una pila de combustible. Un vehículo híbrido circula por ejemplo, dentro de una zona de la ciudad con un motor de combustión interna, que, al mismo tiempo, recarga la batería.

Los accionamientos eléctricos conocidos, por ejemplo, según el documento FR 2 663 591 A, presentan un motor eléctrico así como un dispositivo de transmisión de momentos, por ejemplo, un engranaje, con el que puede transmitirse un momento de torsión del motor eléctrico a una o varias ruedas del vehículo. Puede estar previsto un motor eléctrico para accionar todas las ruedas del vehículo, las ruedas de un eje o para accionar una rueda del vehículo.

También se conoce utilizar el accionamiento eléctrico para frenar el vehículo haciendo funcionar el motor eléctrico como generador y aplicando corriente eléctrica a la batería. No obstante, este tipo de freno tiene la desventaja de que el momento de frenado depende del número de revoluciones y, por consiguiente, el efecto de frenado es reducido a bajas velocidades. Además, el vehículo no puede frenarse hasta el estado de parada puesto que en el estado de parada no existe ningún efecto de frenado. Por tanto, siempre son necesarios frenos adicionales, por ejemplo, los tradicionales frenos de disco o frenos de tambor.

Además, a partir del documento CH 161 213 A se conoce prever un motor de combustión interna en un vehículo para accionar un generador, uno o varios motores eléctricos para accionar las ruedas del vehículo, así como un dispositivo para frenar las ruedas. El flujo de energía que sale del generador está sujeto a una ramificación conectable, desde la cual fluye energía eléctrica o bien al motor eléctrico o a los motores eléctricos o bien al dispositivo de frenado de las ruedas.

Ventajas de la invención

El accionamiento eléctrico según la invención con las características de la reivindicación 1 presenta un dispositivo de frenado de las ruedas que puede accionarse con el motor eléctrico del accionamiento eléctrico por medio del dispositivo de transmisión de momentos. Para accionar el dispositivo de frenado de las ruedas, el dispositivo de transmisión de momentos según la invención presenta una ramificación, que posibilita un accionamiento, a elección, del vehículo por medio del motor eléctrico o un accionamiento del dispositivo de frenado de las ruedas. Los denominados dispositivos de frenado de las ruedas electromecánicos que pueden accionarse por medio de un motor eléctrico son conocidos por sí mismos y se remite, a modo de ejemplo, al documento WO 96/03301. Los dispositivos conocidos de frenado de las ruedas presentan un motor eléctrico con el que puede apretarse y también volverse a levantar un engranaje de cambio de posición rotación/ translación, normalmente un engranaje helicoidal, un forro de freno por fricción en un elemento de frenado, por ejemplo, un disco de freno o un tambor de freno. En el accionamiento eléctrico según la invención, el accionamiento del dispositivo de frenado de las ruedas tiene lugar por medio del motor eléctrico del accionamiento eléctrico, mediante el dispositivo de transmisión de momentos. La ramificación del dispositivo de transmisión de momentos posibilita un accionamiento, a elección, de una rueda del vehículo o un accionamiento del dispositivo de frenado de las ruedas.

La invención tiene la ventaja de que el motor eléctrico del accionamiento eléctrico también se utiliza para accionar el dispositivo de frenado de las ruedas. El dispositivo de frenado de las ruedas no necesita ningún motor eléctrico propio. Con ello se ahorra peso y espacio constructivo en el vehículo. Otra ventaja de la invención es que un momento de frenado del dispositivo de frenado de las ruedas del accionamiento eléctrico es independiente del número de revoluciones de las ruedas y, con ello, de la velocidad del vehículo. Además, también es posible un frenado hasta el estado de parada así como una función del freno de estacionamiento. Además, independientemente de ello, con el accionamiento eléctrico según la invención es posible poner en funcionamiento el motor eléctrico como generador para frenar el vehículo, para cargar una batería, en todo caso, cuando no se acciona el mecanismo de frenado de las ruedas. Otra ventaja de la invención es que el motor eléctrico gira durante la marcha del vehículo y, por tanto, no tiene que acelerarse a partir del estado de parada para el accionamiento del dispositivo de frenado de las ruedas, por tanto, el accionamiento del dispositivo de frenado de las ruedas es muy rápido y es posible casi sin retardo.

Las reivindicaciones dependientes tienen como objeto configuraciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención indicada en la reivindicación
principal.

En una configuración de la invención según la reivindicación 2, el dispositivo de transmisión de momentos presenta un engranaje de distribución con una entrada del engranaje que puede accionarse con el motor eléctrico, y con al menos dos salidas del engranaje. La rueda del vehículo está conectada con una de las salidas del engranaje y puede accionarse por medio de ésta, con la otra salida del engranaje puede accionarse el dispositivo de frenado de las ruedas, por tanto puede accionarse haciendo girar, por ejemplo, su engranaje de cambio rotación - translación para presionar y levantar un forro de frenado por fricción contra / de un elemento de frenado. Las dos salidas del engranaje pueden accionarse, a elección, con la entrada del engranaje, salidas del engranaje son, por tanto, conmutables.

En una configuración de la invención según la reivindicación 3, para separar las salidas del engranaje está previsto un dispositivo de separación, por ejemplo, según la reivindicación 4, un acoplamiento conectable. En este caso puede tratarse de un acoplamiento en arrastre de forma o accionado por fricción.

En una configuración de la invención según la reivindicación 6, el dispositivo de transmisión de momentos presenta un engranaje diferencial, por ejemplo, un engranaje planetario (reivindicación 7) con la cual es posible una distribución del momento de giro del motor eléctrico a la rueda del vehículo y al dispositivo de frenado de las ruedas en la relación que se desee, con lo que también puede accionarse exclusivamente la rueda del vehículo o exclusivamente el dispositivo de frenado de las ruedas. Esta configuración de la invención tiene la ventaja de que no puede accionarse o bien la rueda del vehículo o bien el dispositivo de frenado de las ruedas, sino que es posible accionar ambos al mismo tiempo. Con ello puede utilizarse el motor eléctrico en funcionamiento como generador para frenar la rueda del vehículo y, al mismo tiempo, accionarse el dispositivo de frenado de las ruedas. Otra ventaja de esta configuración de la invención es que, en un fallo de corriente, la rueda giratoria del vehículo puede accionar el dispositivo de frenado de las ruedas por medio del engranaje diferencial.

En una configuración de la invención según la reivindicación 8, está prevista una inversión conectable del sentido de giro según el tipo de una marcha atrás. Esto tiene la ventaja de que no es necesario invertir el sentido de giro del motor eléctrico para la marcha atrás y / o para desbloquear el dispositivo de frenado de las ruedas.

Una configuración de la invención según la reivindicación 9 prevé una bomba hidráulica que puede accionarse con el motor hidráulico, con la que puede accionarse un motor hidráulico para accionar la rueda del vehículo. Además, esta configuración de la invención presenta un dispositivo de frenado de las ruedas que puede accionarse hidráulicamente, es decir, por ejemplo, una pinza del freno de disco tradicional, que está alimentada hidráulicamente con energía de la bomba hidráulica para el accionamiento. El accionamiento del dispositivo de frenado de las ruedas puede tener lugar, por ejemplo, con válvulas magnéticas, de forma conocida, mediante los denominados frenos electro-hidráulicos. Esta configuración de la invención tiene la ventaja de que es muy flexible en la distribución de la energía hidráulica desde la bomba hidráulica a la o las ruedas del vehículo accionadas y al / los dispositivo /s de frenado de las ruedas hidráulicamente accionable /s, así como es muy flexible en la utilización de una bomba hidráulica regulable y / o de un motor hidráulico regulable en la transmisión de momentos del motor eléctrico al motor hidráulico que acciona la rueda del vehículo así como de una
eventual inversión del sentido de giro.

Dibujo

La invención se explica detalladamente a continuación mediante ejemplos de realización mostrados en el dibujo. Se muestra:

La figura 1, en perspectiva, un accionamiento eléctrico según la invención para un vehículo; y

Las figuras 2 - 6, esquemas de conexiones mecánicas de las formas de realización del accionamiento a partir de la figura 1.

Las figuras han de entenderse como representaciones simplificadas y esquematizadas.

Descripción de los ejemplos de realización

El accionamiento 10 eléctrico según la invención mostrado en la figura 1 para una rueda 12 de vehículo presenta un motor 14 eléctrico que está montado en el vehículo fijado a la carrocería. En el motor 14 está colocado un engranaje 16 con una entrada 18 del engranaje y dos salidas 20, 22 del engranaje como dispositivo de transmisión de momentos. La entrada 18 del engranaje puede accionarse con el motor 14 eléctrico. Con una de las salidas 20 del engranaje puede accionarse la rueda 12 del vehículo por medio de un eje articulado al que también se hace referencia con 20. En algunas formas de realización de la invención, también puede accionarse, a elección, en lugar de la rueda 12 del vehículo, también, al mismo tiempo, un dispositivo 24 de frenado de las ruedas con el accionamiento de la rueda 12 del vehículo. El dispositivo 24 de frenado de las ruedas está configurado como freno de disco mecánicamente accionable. Este tipo de dispositivos 24 de frenado de las ruedas son conocidos como tales por el experto, puesto que el dispositivo 24 de frenado de las ruedas no constituye en sí el objeto de la invención, no es necesario ocuparse detalladamente de su estructura aquí. A modo de ejemplo para una posible estructura del dispositivo 24 de frenado de las ruedas se remite al documento WO 96/03301, que da a conocer un dispositivo de freno de disco que puede accionarse electromecánicamente. El dispositivo 24 de frenado de las ruedas presenta un engranaje de husillo, no mostrado, como engranaje de cambio rotación - translación, que transforma un movimiento de accionamiento giratorio del motor 14 eléctrico, que se transmite mediante el engranaje 16 y la otra salida 22 del engranaje al dispositivo 24 de frenado de las ruedas, en un movimiento de desplazamiento para presionar y levantar los forros del freno por fricción contra / de un disco 26 de freno.

La figura 2 muestra una posible realización del accionamiento 10 eléctrico mostrado en la figura 1 para un vehículo. El dispositivo 16 de transmisión de momentos está configurado aquí como engranaje 16 distribuidor de rueda dentada con la entrada 18 del engranaje y las dos salidas 20, 22 del engranaje. Una rueda 28 dentada fijada de forma no giratoria con la entrada 18 del engranaje puede engranarse, a elección, con una de las dos ruedas 30, 32 dentadas, estando una de las ruedas 30 dentadas fijada de forma no giratoria con una de las salidas 20 del engranaje para el accionamiento de la rueda 12 del vehículo y estando la otra rueda 32 dentada fijada de forma no giratoria con la otra salida 22 del engranaje para el accionamiento del dispositivo 24 de frenado de las ruedas. El engranaje 28, 30, 32 distribuidor también puede conectarse para poder accionar, a elección, una de las dos salidas 20, 22 del engranaje con el motor 14 eléctrico. Adicionalmente, el engranaje 16 distribuidor presenta una inversión 34 conectable del sentido de giro, es decir, un tipo de marcha atrás para la otra salida 22 del engranaje, para el accionamiento del dispositivo 24 de frenado de las ruedas. La inversión 34 del sentido de giro posibilita, al girar el motor 34 eléctrico hacia delante, desbloquear el dispositivo 24 de frenado de las ruedas, para ello no tiene que invertirse el sentido de giro del motor 14 eléctrico, el motor 14 eléctrico tampoco se frena hasta el estado de parada y, a continuación, se acelera nuevamente en sentido contrario. Asimismo, con la inversión 34 del sentido de giro es posible, girando el motor 14 eléctrico hacia tras (marcha atrás), frenar el dispositivo 24 de frenado de las ruedas sin tener que invertir el sentido de giro del motor 14 eléctrico. En principio, también puede estar prevista una inversión del sentido de giro para una de las salidas 20 del engranaje para el accionamiento de la rueda 12 del vehículo (no mostrado). Al acoplar la inversión 34 del sentido de giro tiene que estar desacoplado, naturalmente, el par 28, 32 de ruedas dentadas para la otra salida 22 del engranaje. Preferiblemente, también está desacoplado el par 28, 32 de ruedas dentadas para una de las salidas 20 del engranaje.

La figura 3 muestra otra posibilidad de realización del dispositivo 16 de transmisión de momentos del
accionamiento 10 eléctrico según la invención para un vehículo. Asimismo, en la figura 3 el dispositivo 16 de transmisión de momentos está configurado como engranaje distribuidor de rueda dentada. El engranaje 16 distribuidor de rueda dentada presenta una rueda 36 dentada fijada de forma no giratoria con la entrada 18 del engranaje y que puede accionarse con el motor 14 eléctrico, que se engrana con dos ruedas 38, 40 dentadas, que están fijadas de forma no giratoria con las dos salidas 20, 22 del engranaje. El engranaje 16 distribuidor presenta, para cada salida 20, 22 del engranaje, un acoplamiento 42, 44 conectable, de manera que alternativamente puede accionarse una u otra salida 20, 22 del engranaje por medio del engranaje 16 distribuidor.

En la forma de realización de la invención mostrada en la figura 4, el dispositivo 16 de transmisión de momentos está configurado como engranaje distribuidor de rueda de fricción. El engranaje 16 distribuidor de rueda de fricción presenta, para cada una de las dos salidas 20, 22 del engranaje, una rueda 46 48 de fricción, que pueden unirse, a elección, de forma accionadora con una rueda 50 de accionamiento, que puede ser accionada por el motor 14 eléctrico por medio de la entrada 18 del engranaje.

En la forma de realización de la invención mostrada en la figura 5, el dispositivo 16 de transmisión de momentos presenta un engranaje diferencial, que en el ejemplo de realización mostrado está configurado como engranaje 46 planetario. En el ejemplo de realización mostrado, un piñón 48 satélite del engranaje 46 planetario está unido de forma no giratoria con la entrada 18 del engranaje. El accionamiento de una de las salidas 20 del engranaje para el accionamiento de la rueda 12 del vehículo tiene lugar por medio de una corona 50 (rueda dentada interior) del engranaje 46 planetario, que presenta un segundo engranaje con el que se engrana una rueda 52 dentada fijada de forma no giratoria con una de las salidas 20 del engranaje. El accionamiento de la otra salida 22 del engranaje para el accionamiento del dispositivo 24 de frenado de las ruedas tiene lugar por medio de un piñón 56 central que porta ruedas 54 satélites del engranaje 46 planetario, con el cual está fijada de forma no giratoria una rueda 58 dentada dispuesta coaxialmente al piñón 48 satélite. Esta rueda 58 dentada engrana con una rueda 60 dentada que está fijada de forma no giratoria con la otra salida 22 del engranaje. Al detener el piñón 56 central, el accionamiento de una de las salidas 20 del engranaje para accionar la rueda 12 del vehículo es llevado a cabo por el motor 14 eléctrico, por medio de la entrada 18 del engranaje, del piñón 48 satélite, de las ruedas 54 satélites, que, sin embargo, no giran sobre su propio eje debido al piñón 56 central estático, de la corona 50 y de la rueda 52 dentada. Para el accionamiento del dispositivo 24 de frenado de las ruedas se detiene, en lugar del piñón 56 central, la corona 50, y el accionamiento es llevado a cabo por el motor 14 eléctrico, por medio de la entrada 18 del engranaje, del piñón 48 satélite, de las ruedas 54 satélites giratorias, del piñón 56 central y de las dos ruedas 58, 60 dentadas. Si se frena el piñón 56 central o la corona 50, aunque no se detenga por completo, pueden accionarse al mismo tiempo las dos salidas 20, 22 del engranaje, con lo que la distribución de los momentos de giro entre las dos salidas 2D, 22 del engranaje puede regularse modificando el momento de frenado ejercido sobre el piñón 56 central o sobre la corona 50.

Naturalmente, un engranaje planetario también permite otras posibilidades de conexión diferentes de las mostradas y descritas. Asimismo, el piñón 48 satélite no debe ser accionado por el motor 14 eléctrico sino, en lugar de ello, puede accionarse, de forma conocida, también el piñón 56 central o la corona 50 y la salida de la fuerza puede tener lugar con los otros dos elementos restantes, es decir, el piñón 48 satélite y la corona 50 o el piñón 56 central.

También es posible de forma conocida una inversión del sentido de giro con un engranaje planetario. Al conectar varios juegos planetarios unos tras otros pueden aumentarse las posibilidades de variación y, especialmente, conseguirse diferentes transmisiones.

La figura 6 muestra un acoplamiento hidráulico del accionamiento de la rueda 12 del vehículo y del dispositivo 24 de frenado de las ruedas por medio del dispositivo 16 de transmisión de momentos en el motor 14 eléctrico. El dispositivo 16 de transmisión de momentos del accionamiento 10 eléctrico mostrado en la figura 6 para un vehículo presenta un engranaje hidráulico con una bomba 62 hidráulica, un motor 64 hidráulico y una unidad 66 de control que presenta una válvula magnética. Preferiblemente, la bomba 62 hidráulica y el motor 64 hidráulico están realizados de forma que puedan regularse. La bomba 62 hidráulica puede accionarse con el motor 14 eléctrico. Ésta aporta energía hidráulica para el accionamiento de una o también de varias ruedas 12 del vehículo, así como para el accionamiento de los dispositivos 24 de frenado de las ruedas. Mediante el circuito 66 de control hidráulico puede conectarse hidráulicamente el motor 64 hidráulico con la bomba 62 hidráulica, con lo que el motor 64 hidráulico puede accionar una o también varias ruedas 12 del vehículo. También pueden estar previstos varios motores 64 hidráulicos, por ejemplo, un motor 64 hidráulico para cada rueda 12 del vehículo accionada. En el ejemplo de realización de la invención mostrado en la figura 6, los dispositivos 24 de frenado de las ruedas están configurados como pinzas 24 de freno hidráulicas, que pueden impulsarse por medio del circuito 66 de control hidráulico con energía hidráulica de la bomba 62 hidráulica y, con ello, pueden accionarse hidráulicamente. En este caso se trata de un freno electro-hidráulico en el que, por medio del circuito 66 de control, también puede tener lugar una regulación de la protección de bloqueo y del deslizamiento de forma conocida.

Claims

1. Accionamiento eléctrico para un vehículo con un motor eléctrico y con un dispositivo de transmisión de momentos con el cual puede transmitirse un momento de giro del motor eléctrico a una rueda del vehículo, caracterizado porque el accionamiento (10) eléctrico presenta un dispositivo (24) de frenado de las ruedas, y porque el dispositivo (16) de transmisión de momentos presenta una ramificación, con la cual puede accionarse, a elección, el dispositivo (24) de frenado de las ruedas.

2. Accionamiento eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (16) de transmisión de momentos presenta un engranaje (28, 30, 32; 36, 38, 40; 46, 48, 50) distribuidor con una entrada (18) del engranaje que puede accionarse con el motor (14) eléctrico y al menos dos salidas (20, 22) del engranaje, con lo que las dos salidas (20, 22) del engranaje, pudiendo accionarse alternativamente las dos salidas (20, 22) del engranaje con la entrada (18) del engranaje, y con lo que la rueda (12) del vehículo puede accionarse con una de las salidas (20) del engranaje y el dispositivo (24) de frenado de las ruedas puede activarse con la otra salida (22) del engranaje.

3. Accionamiento eléctrico según la reivindicación 2, caracterizado porque las dos salidas (20, 22) del engranaje presentan un dispositivo (42, 44) de
separación, con el cual éstas pueden separarse de la entrada (18) del engranaje.

4. Accionamiento eléctrico según la reivindicación 3, caracterizado porque los dispositivos (42, 44) de separación presentan acoplamientos conectables.

5. Accionamiento eléctrico según la reivindicación 2, caracterizado porque el engranaje distribuidor presenta un engranaje (46, 48, 50) de fricción.

6. Accionamiento eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (16) de transmisión de momentos presenta un engranaje (46) diferencial.

7. Accionamiento eléctrico según la reivindicación 6, caracterizado porque el engranaje diferencial es un engranaje (46) planetario.

8. Accionamiento eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (16) de transmisión de momentos presenta una inversión (34) conectable del sentido de giro.

9. Accionamiento eléctrico según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (16) de transmisión de momentos presenta una bomba (62) hidráulica que puede accionarse con el motor (14) eléctrico, un motor (64) hidráulico que puede accionarse con la bomba (62) hidráulica para accionar la rueda (12) del vehículo y un dispositivo (24) de frenado de las ruedas que puede accionarse de forma
hidráulica.