ES2273248T3 - Generador de pedal. - Google Patents

Abstract

Generador de pedal que comprende una palanca de pedal (2) conectada a un árbol de arrastre (3) y que puede desplazarse entre una posición levantada y una posición bajada para que un usuario pueda impartir rotación al árbol de arrastre, un brazo (12) uno de cuyos extremos está montado sobre dicho árbol de arrastre (3) para que pueda ser pivotable a lo largo de un arco cuando se produzca el desplazamiento de la palanca de pedal (2) entre sus posiciones levantada y bajada para provocar la rotación de una polea de arrastre de entrada (14) en respuesta al movimiento del brazo, y un primer engranaje (17) de un tren de engranajes dispuesto para accionar un alternador, siendo el primer engranaje (17) rotado por la polea de arrastre (14) cuando la palanca de pedal (12) es oprimida a partir de su posición levantada; y caracterizado porque un embrague monodireccional acopla la polea de arrastre de entrada (14) al primer engranaje (17) del tren de engranajes y el extremo del brazo (12) alejado del árbol de arrastre (3) está acoplado a un miembro flexible alargado (13) el cual está también acoplado a la polea de arrastre (14) de forma que el movimiento del miembro flexible (13) en respuesta al movimiento del brazo (12) provoca la rotación de la polea de arrastre de entrada (14).

Description

Generador de pedal.

La presente invención se refiere al campo de los generadores para generar corriente eléctrica.

Es bien conocido proporcionar un generador de pedal basado en el diseño de una bicicleta estándar en el cual el operador se sienta sobre un asiento y utiliza ambos pies para accionar unos pedales fijados a un sistema de engranajes que acciona un alternador.

Esta es sin duda la forma más eficiente de generar corriente eléctrica utilizando un entrada de energía física. No solo es ergonómicamente eficiente sino que dicho sistema puede proporcionar al alternador una constante entrada de energía bajo cuyo estado rinde con máxima eficacia. Sin embargo, dichos sistemas tienen el problema de que son relativamente voluminosos. En consecuencia, la presente invención late el ánimo de proporcionar un generador de energía que sea fácil y compacto de transportar y al mismo tiempo pueda proporcionar una energía eléctrica suficiente para, por ejemplo, cargar una batería de 12 voltios, cargar un teléfono móvil o una computadora o proporcionar una iluminación temporal. Por supuesto, hay otros muchos usos posibles para un generador del tipo indicado en lugares donde la energía de la red no es fácilmente disponible. El documento DE 3142176 divulga un generador de pedal de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

De acuerdo con un aspecto de la invención se proporciona un generador de pedal que tiene un pedal operado mediante un solo pie, y unos medios de presión por muelle para convertir el movimiento oscilatorio del pedal en el accionamiento de un alternador.

Los medios presionados por muelle pueden comprender una porción de correa tensionada que se desplaza sobre una polea de arrastre dentada cada vez que la palanca de pedal es desplazada. Preferentemente, la polea de arrastre tiene un embrague monodireccional.

Con el fin de que la presente invención pueda ser más fácilmente entendida a continuación se describirá una forma de realización de la misma a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un generador de pedal de acuerdo con una forma de realización de la presente invención;

la Figura 2 es una vista parcialmente recortada de los principales componentes del generador de pedal de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en despiece ordenado que muestra con mayor detalle los componentes del generador de pedal de la Figura 1;

la Figura 4 es una vista del tren de engranajes y del alternador de la forma de realización de la Figura 1;

la Figura 5 es una vista en perspectiva del estator del alternador mostrado en la Figura 4; y

la Figura 6 es un diagrama de bloques de los componentes eléctricos del generador de pedal de la Figura 1.

Con referencia ahora a los dibujos, la Figura 1 es una vista en perspectiva de una forma de realización de un generador de electricidad energizada a pedal de acuerdo con la presente invención. El generador comprende una carcasa exterior principal 1 preferentemente hecha de material de plástico duro y resistente a los golpes, aunque, por supuesto, puede utilizarse cualquier otro material apropiado. La carcasa se compone de cuatro secciones principales denominadas 1a, 1b, 1c y 1d que están sujetas entre sí mediante pernos. Una palanca de pedal 2 sustancialmente en forma de U está montada sobre un árbol de arrastre 3 que se extiende a través de la carcasa. Como puede apreciarse en la Figura 1, la cara frontal 4 de la carcasa está sustancialmente arqueada, siendo su radio de curvatura ligeramente inferior a la longitud de los brazos de la palanca de pedal 2, de forma que la palanca de pedal 2 puede pivotar dentro de un arco alrededor del eje geométrico del árbol de arrastre 3 sin dañar la superficie de la carcasa. Montados en la base 5 del generador se encuentran un par de pies 6 de los cuales solo uno se muestra en la Figura 1, ya que la Figura 6 muestra los pies 6 en su posición de almacenaje. En funcionamiento, los pies 6 son basculados hacia abajo hasta un ángulo de 180 grados hasta extenderse en frente de la base 5 para proporcionar estabilidad contra la acción de pedaleo de un usuario del generador.

También mostrado en la Figura 1 se encuentra un panel 7 que incluye un casquillo de cojinete tipo encendedor de cigarrillos y un casquillo de cojinete para una cc de 12 voltios. Finalmente, la Figura 1 muestra una pequeña parte de un estabilizador trasero 8 que se extiende transversalmente a través de la base del generador de pedal en el extremo opuesto a los pies 5.

Con referencia ahora a la Figura 2 de los dibujos, consiste en una vista en perspectiva del generador de la Figura 1 mostrado con la carcasa 1 retirada. En la Figura 2 los pies 6 se muestran en su posición operativa. Como puede apreciarse están montados sobre un árbol 10 que se extiende a través de la carcasa y están sujetos sobre este árbol mediante los cabezales 11. Montado de manera fija sobre el árbol de arrastre 3 se encuentra un brazo en voladizo 12 cuyo extremo alejado curvado incorpora una serie de dientes transversales. Este brazo 12 está montado sobre el árbol de arrastre 3 para situarse sustancialmente en paralelo a la palanca de pedal 2. En uso, el generador de pedal se mantiene en posición vertical sobre su base con los pies 6 extendidos desde la posición de almacenaje, como se muestra en la Figura 2. El usuario coloca entonces un pie sobre el pedal y repetidamente lo oprime. La opresión de la palanca de pedal 2 por parte de un usuario hace pivotar el árbol de arrastre 3 provocando un grado correspondiente de movimiento arqueado en el brazo 12. Los dientes del brazo 12 encajan con unas ranuras transversales correspondientes constituidas en la superficie interior de un miembro flexible 13. En la presente forma de realización el miembro flexible es una porción de una correa similar a las correas de leva utilizadas en motores de combustión interna. Sin embargo, el miembro flexible puede ser una cadena eslabonada. El miembro flexible 13 se extiende también sobre una polea de entrada dentada 14 de forma que los dientes de la polea de entrada 14 encajan también en las ranuras constituidas en el lado inferior de la porción de correa dentada. Se apreciará así que, cuando se hace pivotar el brazo 12 hacia abajo mediante el accionamiento de la palanca de pedal, el movimiento hacia abajo del brazo en voladizo o traccionador de la correa 12 desplaza la porción de correa 13 en dirección antidextrorso para hacer rotar la polea de entrada 14. El movimiento de retorno de la palanca de pedal 2 invierte la dirección de rotación de la polea de entrada 14. Un muelle tensor 15 está conectado entre un extremo de la correa 13 y un punto fijo 16 dispuesto internamente dentro del generador de pedal de forma que el movimiento hacia abajo del brazo 12 provocado por un movimiento correspondiente de la palanca de pedal 2 estira el muelle tensor y la liberación de la presión sobre la palanca de pedal provoca que el muelle tensor haga retroceder el brazo 12 hasta la posición mostrada en la Figura 2. Un cojinete 15 de retención de la correa sujeta el miembro flexible 13 contra la polea dentada 14 la cual está acoplada mediante un cojinete 15 de embrague monodireccional para arrastrar un árbol de entrada 16 al cual está montado de manera fija un engranaje principal de entrada 17. El engranaje principal de entrada 17 arrastra un piñón 18 el cual transmite la rotación del engranaje de entrada a un engranaje dentado secundario 19. Este engranaje secundario arrastra un piñón de alternador final 20 (veánse las Figuras 3 y 4) montado sobre un volante 21 que lleva una cazoleta de rotor, un imán y una vía de flujo que se describirá más adelante. Una placa de estator 22 que forma parte de un alternador está montada sobre una pared interna de la carcasa principal. El conjunto de engranajes que acaba de describirse está dispuesto de forma que una rotación del árbol de entrada provocará efectivamente treinta rotaciones del accionamiento final en el alternador.

Volviendo ahora a la Figura 3 de los dibujos dicha figura muestra una vista en despiece ordenado del generador de pedal que acaba de describirse en relación con las Figuras 1 y 2. Así, aquellos números que son comunes con los primeros dos dibujos se indican con las mismas referencias numerales. Adicionalmente, al árbol sobre el cual están montados los 6 pies se le ha otorgado la referencia numeral 6'. Como puede apreciarse en la Figura 3 (y como se muestra en un bosquejo de línea de puntos de la Figura 2) el generador aloja una batería 23 que puede tener un voltaje de 12 voltios o cualquier otro voltaje según lo requerido y que puede ser cargada o bien por el alternador o mediante una fuente de energía externa.

El sistema puede fácilmente configurarse para cargar la batería de otro dispositivo.

Como puede apreciarse en la Figura 3, la palanca de pedal 2 comprende un par de palancas respectivas de entrada izquierda y derecha 24, 25 montadas en lados opuestos del árbol de arrastre 3 con sus extremos libres conectados por una porción de pedal constituida por un par de partes principales 26, 27 del pedal.

El casquillo de cojinete tipo encendedor de cigarrillos al que se hizo referencia con respecto a la Figura 1 se muestra en la referencia numeral 29 y el casquillo de cojinete de cc en la referencia numeral 30. Se muestra también un panel de control 30 y una cubierta 31 del panel. Naturalmente, puede haber otras configuraciones de casquillos de entrada/salida. Adicionalmente, pueden incorporarse unos medios de conversión del voltaje, de forma que pueda generarse una salida selectivamente variable.

Otros componentes detallados mostrados en la Figura 3 y no en las más generales Figuras 1 y 2, incluyen un pestillo 32 para retener una tapa desprendible 33 que forma parte de la sección derecha extrema 1D para proporcionar acceso a los terminales de la batería 33. Los elementos no enumerados mostrados en la Figura 3 esencialmente comprenden unos pernos o tornillos para sujetar entre sí los componentes, cojinetes, y árboles.

Con referencia ahora a la Figura 4 de los dibujos en ella se muestran el tren de engranajes de arrastre y el alternador, este último en forma de despiece ordenado. Como anteriormente, los números enteros ya descritos con respecto a las anteriores figuras tienen las mismas referencias numerales. Comprende un estator 34 del alternador que sostiene sobre sus brazos radiales unos devanados de cobre (que no se muestran) y una cazoleta 35 del rotor del alternador en la cual están montados los segmentos de imán 36 que constituyen los polos del rotor y un anillo metálico 36' que proporciona una vía de flujo del alternador. El paquete de estator 34 está constituido por una serie de laminaciones de acero delgadas para reducir las corrientes parásitas y las pérdidas asociadas. El alternador utiliza un devanado de estator trifásico con nueve dientes del estator y doce polos del rotor que hacen un total de seis pares de polos. Por supuesto, es posible que puedan utilizarse más de tres fases. El rotor 35 del alternador tiene forma de cazoleta aplastada con un tetón. El piñón 20 y el montaje de cazoleta del rotor están montados sobre este tetón para que puedan ser rotados por el engranaje secundario 19.

Los imanes utilizados en el alternador son imanes de tierras raras sinterizadas de elevada calidad de neodio-hierro-boro (NFeB, o NiB). El alternador tiene un par de entredientes inicial relativamente alto, que se retromultiplica por la relación de transmisión, de forma que puede producirse un par de arranque inaceptablemente alto. Con el fin de reducir el efecto de este par de entredientes las caras de los dientes del estator están situadas en oblicuo alrededor del eje geométrico del estator. Es posible que las laminaciones sean idénticas con cada laminación angularmente oblicua con respecto a las laminaciones vecinas con el fin de obtener el efecto de oblicuidad necesario. Es, sin embargo, preferente, que las laminaciones difieran. Ello es porque se ha encontrado que las prestaciones del estator pueden mejorarse utilizando no laminaciones idénticas cada una de las cuales esté angularmente desplazada con respecto a su vecina. En consecuencia, el efecto de oblicuidad requerido de los dientes del estator puede obtenerse variando cada laminación y concretamente variando los dientes de las laminaciones como se muestra en la Figura 5. Se apreciará que cada diente se extiende a ambos lados de su brazo del estator siendo la extensión antidextrorso de los dientes de la laminación de más arriba sustancialmente más larga que la extensión en sentido dextrorso. El efecto de oblicuidad se obtiene progresivamente reduciendo las extensiones antidextrorso y progresivamente incrementando las extensiones dextrorso. Esta disposición posibilita que los devanados de cobre alrededor de los brazos del estator sean más eficaces cuando las secciones transversales de los brazos efectivos no sean oblicuas, de forma que ya no sea necesario oblicuar los imanes del rotor del alternador. En cualquier caso, la oblicuación de las laminaciones tiene el efecto secundario de suavizar la entrada del par y de proporcionar un funcionamiento silencioso incluso durante la generación de elevada energía. El rotor 35 del alternador está preferentemente montado dentro de un casquillo de latón sinterizado con un lubricante de fricción muy baja.

Volviendo ahora a la Figura 6 de los dibujos que se acompañan dicha figura muestra un diagrama de bloques de la circuitería del generador de pedal. De esta forma los componentes mecánicos del generador se indican con la referencia numeral 40 estando la salida del alternador conectada a un circuito rectificador 41 que proporciona una salida de cc a la batería 23. En la presente forma de realización la batería puede ser también cargada mediante una entrada de carga 42 conectable a un suministro de red (no mostrado) mediante un circuito de control de carga 53. El panel de control ya mencionado tiene unas indicaciones LED (no mostradas) que muestran a un usuario que la batería 23 está siendo cargada externamente por una entrada de carga, que la batería está siendo cargada por el propio alternador del generador de pedal, y una indicación del voltaje de la batería. También se incorpora una salida 44 de elevada cantidad y una salida para la salida 28 del casquillo de tipo encendedor de cigarrillos. Adicionalmente, se proporciona un circuito 45 para cortar el suministro de corriente cuando la carga de la batería cae por debajo de un nivel predeterminado. Los componentes eléctricos que acaban de describirse son también de construcción estándar y, en consecuencia, no se describirán con detalle.

Claims (11)

1. Generador de pedal que comprende una palanca de pedal (2) conectada a un árbol de arrastre (3) y que puede desplazarse entre una posición levantada y una posición bajada para que un usuario pueda impartir rotación al árbol de arrastre,

un brazo (12) uno de cuyos extremos está montado sobre dicho árbol de arrastre (3) para que pueda ser pivotable a lo largo de un arco cuando se produzca el desplazamiento de la palanca de pedal (2) entre sus posiciones levantada y bajada para provocar la rotación de una polea de arrastre de entrada (14) en respuesta al movimiento del brazo, y un primer engranaje (17) de un tren de engranajes dispuesto para accionar un alternador, siendo el primer engranaje (17) rotado por la polea de arrastre (14) cuando la palanca de pedal (12) es oprimida a partir de su posición levantada; y caracterizado

porque un embrague monodireccional acopla la polea de arrastre de entrada (14) al primer engranaje (17) del tren de engranajes y el extremo del brazo (12) alejado del árbol de arrastre (3) está acoplado a un miembro flexible alargado (13) el cual está también acoplado a la polea de arrastre (14) de forma que el movimiento del miembro flexible (13) en respuesta al movimiento del brazo (12) provoca la rotación de la polea de arrastre de entrada (14).

2. Generador de pedal de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el extremo del brazo alejado del árbol de arrastre es curvo y tiene una pluralidad de dientes externos que encajan con unos dientes complementarios dispuestos sobre el lado inferior del miembro flexible alargado, y en el que la polea de arrastre está también endentada con los dientes de la polea de arrastre de entrada que encajan con los dientes situados sobre el lado inferior del miembro flexible, de forma que el movimiento del miembro flexible en respuesta al movimiento del brazo provoca la rotación de la polea de arrastre de entrada.

3. Generador de pedal de acuerdo con la reivindicación 2, que incluye unos medios para determinar el retorno de la palanca de pedal a la posición levantada.

4. Generador de pedal de acuerdo con la reivindicación 3, en el que un extremo del miembro flexible está fijado al brazo y el otro extremo del miembro flexible está fijado a un muelle presionante que es estirado cuando la palanca de pedal es oprimida para proporcionar la presión que provoca el retorno de la palanca de pedal hasta la posición levantada.

5. Generador de pedal de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que la polea de arrastre de entrada está montada sobre el extremo curvo del brazo con respecto al movimiento descendente del brazo entre el miembro elástico alargado y el extremo curvo del brazo, y el primer engranaje arrastrado por la polea de arrastre de entrada encaja con un piñón dentado montado coaxialmente sobre un segundo engranaje de arrastre dentado.

6. Generador de pedal de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el segundo engranaje de arrastre encaja con un piñón de alternador que arrastra el montaje de rotor del alternador.

7. Generador de pedal de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el alternador comprende un apilamiento de estator oblicuo para reducir los efectos de entredientes y rodeado por un anillo magnético multipolo montado dentro de una cazoleta del rotor rotada por el piñón de alternador.

8. Generador de pedal de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la cazoleta del rotor lleva un volante.

9. Generador de pedal de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el generador de pedal comprende una carcasa de cuerpo principal que tiene una base por medio de la cual el generador de pedal puede descansar sobre una superficie sólida, estando dicho árbol de arrastre provisto en un extremo de la base de una palanca de pedal que comprende un cuerpo sustancialmente en forma de U cuyos brazos se extienden a uno y otro lado de la carcasa principal.

10. Generador de pedal de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la cara terminal de la carcasa principal alrededor de la cual se desplaza la palanca de pedal cuando es oprimida está curvada alrededor de un radio menor que el radio de la palanca de pedal, y en el que el extremo curvo de la carcasa principal está provisto de unos pies extensibles para proporcionar la estabilización del generador de pedal una vez montado.

11. Generador de pedal de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes y que comprende adicionalmente unos medios para montar una batería, unos medios para obtener una salida de una batería montada, y unos medios para controlar la carga de la batería ya sea por la salida de dicho alternador o bien mediante una fuente de corriente externa.