ES2318599T3 - Vehiculo hibrido del tipo de montar a horcajadas. - Google Patents

Vehiculo hibrido del tipo de montar a horcajadas. Download PDF

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Haruyoshi Yamaha Hatsudoki K.K. Hino
Tomohiro Yamaha Hatsudoki K.K. Ono
Hiroaki Yamaha Hatsudoki K.K. Takechi
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Abstract

Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas provisto de un motor (12) y un dispositivo rotativo eléctrico (16), incluyendo un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) para transmitir una fuerza de accionamiento producida por el motor (12) a una rueda motriz, donde el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) incluye un embrague (26) para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de accionamiento a la rueda motriz, y un mecanismo intermedio (36), que está dispuesto entre el embrague (26) y la rueda motriz, para trabajar en unión con un eje de salida (40) del dispositivo rotativo eléctrico (16), caracterizado por un mecanismo de regulación (50) para ajustar un campo del dispositivo rotativo eléctrico (16) donde el estator incluye un primer estator (83) dispuesto de manera que mire al rotor (44), y un segundo estator (87) dispuesto enfrente de una cara (81b) en el otro lado de otra cara (81a) que mira al rotor (44), donde el primer estator (83) tiene múltiples primeros dientes (81) con las superficies periféricas laterales (81c) alrededor de las que se forman devanados en espiral (82), donde el segundo estator (87) tiene múltiples segundos dientes (84) en su cara que mira al primer estator (83), y donde el mecanismo de regulación (50) regula un ángulo de la rotación del segundo estator (87) alrededor del eje de salida con relación al primer estator (83).

Description

Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas.
La presente invención se refiere a un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas provisto de un motor y un dispositivo rotativo eléctrico según el preámbulo de la reivindicación independiente 1. Tal vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas se puede ver en el documento de la técnica anterior EP 1 518 737 A1. En particular, dicho documento de la técnica anterior EP 1 518 737 A1 se refiere a una estructura unitaria de potencia para un vehículo híbrido, especialmente un vehículo tipo scooter, donde la unidad de accionamiento incluye un motor, su cigüeñal está conectado con una transmisión CVT por medio de un embrague de arranque, y un motor de accionamiento está conectado con medios de transmisión conectados con la rueda trasera. Dicho motor puede ser usado como un generador y está conectado con la CVT por medio de un embrague unidireccional. Por medio de dicho embrague unidireccional, no se puede transmitir par de accionamiento desde la rueda trasera a la CVT.
El documento de la técnica anterior EP 1 270 302 A2 describe un mecanismo de recuperación de energía en un scooter híbrido según el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, dicho documento de la técnica anterior describe un vehículo tipo scooter con unos medios de motor de combustión interna para mover una rueda trasera por medio de un dispositivo de transmisión, donde se ha dispuesto un motor eléctrico de accionamiento/generación. Dicho motor está conectado por un embrague de volante (primera realización) o está fijado directamente al eje de accionamiento (segunda realización) de los medios de transmisión conectados a la rueda trasera. Dichos medios de accionamiento/generación pueden cargar la batería o proporcionar potencia de accionamiento adicional, de modo que constituya un dispositivo de potencia auxiliar.
El documento de la técnica anterior EP 1 388 923 A2 describe un vehículo del tipo de montar a horcajadas movido eléctricamente, donde el motor eléctrico se usa como una sola fuente de potencia. Un intervalo en dicho motor eléctrico rotativo se ajusta por unos medios de volante, de modo que la generación de par se adapte a la velocidad rotacional del motor eléctrico.
Recientemente, se ha desarrollado un vehículo híbrido, que es movido con una fuente de accionamiento combinada de un motor operado por energía de combustión de carburante y un dispositivo rotativo eléctrico operado por energía eléctrica (motor eléctrico que también sirve como un generador). En el vehículo híbrido conocido convencionalmente, el dispositivo rotativo eléctrico está conectado a un cigüeñal del motor para transmitir una fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico a un neumático de accionamiento mediante el cigüeñal, un embrague y una transmisión. En dicho vehículo híbrido, el cigüeñal del motor debe operar en unión con las operaciones del dispositivo rotativo eléctrico. Esto crea el problema de que una fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico es consumida por la rotación del cigüeñal y el movimiento ascendente-descendente de un pistón, lo que impide que la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico se transmita suficientemente al neumático de accionamiento. Además, en tal vehículo híbrido, el dispositivo rotativo eléctrico debe operar en unión con la rotación del cigüeñal mientras el motor está funcionando. Esto crea otro problema de que el motor está sometido constantemente a una carga de generación de potencia según la velocidad del motor, cuando el motor está funcionando.
Con respecto a estos problemas, un vehículo híbrido descrito en JP-A-2003-80956 emplea un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento para transmitir una fuerza de accionamiento del motor a un neumático de accionamiento, en el que un dispositivo rotativo eléctrico está más próximo al neumático de accionamiento que el embrague, es decir, la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico se transmite al neumático de accionamiento sin embrague. En dicho vehículo híbrido, cuando el dispositivo rotativo eléctrico está operando, su fuerza de accionamiento es transmitida solamente al neumático de accionamiento mientras el embrague desengancha la transmisión de la fuerza de accionamiento al motor. Así, mientras el dispositivo rotativo eléctrico está operando, el cigüeñal del motor y análogos no operan en unión con la rotación del dispositivo rotativo eléctrico. Esto puede resolver el problema, producido por dicho vehículo híbrido conocido, de que la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico sea consumida por la rotación del cigüeñal cuando el dispositivo rotativo eléctrico está operando.
Sin embargo, el vehículo híbrido descrito en JP-A-2003-80956 permite que el dispositivo rotativo eléctrico gire en sincronismo con las operaciones del motor. Esto significa que existe el problema de que el motor siga sometiéndose constantemente a una carga de generación de potencia según la velocidad del motor.
La presente invención parte de los problemas anteriores, y el objeto de la invención es proporcionar un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas como el indicado anteriormente que puede transmitir eficientemente una fuerza de accionamiento de un dispositivo rotativo eléctrico a un neumático de accionamiento, cuando el dispositivo rotativo eléctrico está operando.
Según la presente invención dicho objeto se logra con un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas que tiene las características de la reivindicación independiente 1. Se exponen realizaciones preferidas en las reivindicaciones dependientes.
Consiguientemente, se facilita un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas provisto de un motor y un dispositivo rotativo eléctrico, incluyendo un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento para transmitir una fuerza de accionamiento salida del motor a una rueda motriz, donde el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento incluye un embrague para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de accionamiento a la rueda motriz, y un mecanismo intermedio, que está dispuesto entre el embrague y la rueda motriz, para trabajar en unión con un eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico.
Con el vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas de la presente invención, un cigüeñal y análogos no operan ventajosamente en unión con la rotación del dispositivo rotativo eléctrico, y la carga de generación de potencia del dispositivo rotativo eléctrico a que se somete el motor, se puede regular cuando el motor está operando.
El dispositivo rotativo eléctrico incluye un rotor, un estator situado de manera que mire al rotor, y un mecanismo de regulación para regular un campo del dispositivo rotativo eléctrico.
El estator incluye un primer estator dispuesto de manera que mire al rotor, y un segundo estator dispuesto enfrente de una cara en el otro lado de otra cara que mira al rotor, donde el primer estator tiene múltiples primeros dientes con las superficies periféricas laterales alrededor de las que se han formado devanados en espiral, donde el segundo estator tiene múltiples segundos dientes en su cara que mira al primer estator, y donde el mecanismo de regulación regula un ángulo de la rotación del segundo estator alrededor del eje de salida con relación al primer estator.
Además, preferiblemente el dispositivo rotativo eléctrico está situado de tal manera que su eje de salida sea paralelo a un eje de accionamiento de la rueda motriz. En él, el dispositivo rotativo eléctrico puede estar situado de tal manera que un eje del eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico esté alineado con un eje del eje de accionamiento de la rueda motriz.
Además, el mecanismo intermedio dispuesto entre el embrague y la rueda motriz incluye preferiblemente un mecanismo de engranaje para el elemento de transmisión de fuerza de accionamiento a trabajar en unión con el eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico. En él, también es beneficioso que un engranaje esté montado en el eje de accionamiento, y el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento tiene además un eje intermedio para transmitir la fuerza de accionamiento del motor, y donde el eje intermedio está conectado al eje de accionamiento mediante el engranaje, estando colocado al mismo tiempo de tal manera que una distancia entre ejes del eje intermedio y el eje de accionamiento sea menor que un radio de una rueda de la rueda motriz. En él, también es beneficioso que el eje intermedio esté situado más próximo al cigüeñal del motor que el eje de accionamiento. Además, el eje intermedio está separado ventajosamente del cigüeñal del motor, y el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento tiene además un mecanismo de reducción de velocidad, que se extiende en la dirección longitudinal del vehículo para transmitir la fuerza de accionamiento del cigüeñal al eje intermedio, para transmitir la fuerza de accionamiento del motor del cigüeñal al eje intermedio, y donde el dispositivo rotativo eléctrico está dispuesto en el lado exterior en la dirección lateral del vehículo con relación al mecanismo de reducción de velocidad.
A continuación, la presente invención se explica con más detalle con respecto a sus varias realizaciones en unión con los dibujos acompañantes, donde:
La figura 1 es una vista lateral de una motocicleta híbrida.
La figura 2 es una vista esquemática en sección transversal de un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento y un dispositivo rotativo eléctrico.
La figura 3 es una vista ampliada en sección transversal, que representa el dispositivo rotativo eléctrico y una parte trasera del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento en la dirección de avance de un vehículo, según una realización que no forma parte de la presente invención.
La figura 4 es una vista en perspectiva despiezada de un dispositivo rotativo eléctrico según una realización de la presente invención
La figura 5 es una vista en perspectiva, que representa un dispositivo rotativo eléctrico montado según una realización en combinación con un mecanismo de regulación.
Las figuras 6(a)-6(c) representan operaciones de un segundo estator del dispositivo rotativo eléctrico según otra realización, que gira recíprocamente un cierto ángulo.
Y las figuras 7(a) y 7(b) ilustran un principio de control de la rotación del dispositivo rotativo eléctrico según otra realización, desde rotación a alto par y baja velocidad a rotación a bajo par y alta velocidad.
En las figuras,
1
es una motocicleta híbrida,
2
es una horquilla delantera,
3
es un manillar,
4
es una empuñadura,
5
es un espejo retrovisor,
6
es un medidor,
8
es un asiento,
10
es una batería,
11
es un bastidor de carrocería,
12
es un motor,
12a
es un cilindro,
12b
es un pistón,
12c
es una biela,
14
es un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento,
15
es un neumático delantero,
16
es un dispositivo rotativo eléctrico,
18
es un neumático trasero,
18a
es una rueda,
20
es una caja,
22
es una suspensión trasera,
24
es un cigüeñal,
24a
es un extremo de cigüeñal,
26
es un embrague centrífugo,
26a
es una zapata de embrague,
26b
es un tambor de embrague,
28
es una transmisión de variación continua movida por correa,
28a
es una polea de accionamiento,
28b
es una correa,
28c
es una polea movida,
28d
es una roldana móvil,
28e
es una roldana fija,
30
es un primer eje intermedio,
30a, 30b
son cojinetes,
32
es un segundo eje intermedio,
32a
es un engranaje,
32b, 32c
son cojinetes,
34
es un eje trasero,
34a
es un engranaje,
34b
es un extremo de eje trasero,
36
es un mecanismo de engranaje planetario,
36a
es un soporte planetario,
36b
es un extremo de soporte planetario,
36c
es un engranaje anular,
36d
es un extremo de soporte planetario,
36e
es un engranaje planetario,
40
es un eje de salida,
40a, 40b
son extremos de eje de salida,
42
es un estator,
44
es un rotor,
46
es un yugo,
48
es un imán,
49
es un soporte,
50
es un mecanismo de regulación,
51
es un elemento deslizante,
53
es un motor paso a paso,
54
es un estator,
55
es un rotor,
55b
es un elemento cilíndrico interior,
60, 62, 63, 64
son cojinetes,
65
es un elemento de prevención de rotación,
67, 69, 70
son cojinetes,
71
es un rotor,
74
es una porción de aro,
75
es una porción de ahusamiento,
76
es una primera porción cilíndrica,
77
es una porción de aro,
78
es una segunda porción cilíndrica,
81
son primeros dientes,
82
es una bobina,
83
es un primer estator,
84
son segundos dientes,
85
es una base,
86
es un agujero de encaje,
87
es un segundo estator,
88
es una hendidura,
89
son dientes de enganche de engranaje,
91
es un tercer engranaje reductor de velocidad,
92
es un segundo engranaje reductor de velocidad,
93
es un primer engranaje reductor de velocidad,
94
es un motor, y
95
es un engranaje sinfín.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es una vista lateral exterior de un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas. En la figura 1, el vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas representa una motocicleta híbrida. Una motocicleta híbrida 1 tiene una horquilla delantera 2 que se extiende hacia arriba desde una parte delantera inferior del vehículo. Se ha previsto una rueda delantera 15 en la parte delantera de la motocicleta híbrida 1. Un extremo inferior de la horquilla delantera 2 está conectada a un eje delantero de una rueda delantera 15. La rueda delantera se soporta rotativamente alrededor del eje delantero. Un manillar 3 que se extiende en dirección lateral del vehículo, se soporta en el extremo superior de la horquilla delantera 2. Cada extremo del manillar 3 está equipado con una empuñadura 4 mientras que una porción media del manillar 3 está equipada con espejos retrovisores 5 y un medidor 6.
Un bastidor de carrocería 11 se extiende desde una porción media de la horquilla delantera 2 hacia la parte trasera del vehículo. Más específicamente, el bastidor de carrocería 11 se extiende oblicuamente hacia abajo a la parte trasera del vehículo, posteriormente se curva y se extiende horizontalmente hacia la parte trasera del vehículo. Posteriormente, el bastidor de carrocería 11 se curva más extendiéndose oblicuamente hacia arriba a la parte trasera del vehículo. Un asiento 8 está dispuesto encima de la parte trasera del bastidor de carrocería 11. Una batería 10 está colocada debajo de la parte trasera del asiento 8.
Un motor 12 está instalado debajo de la porción media del asiento 8. Un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 y un dispositivo rotativo eléctrico 16 están dispuestos detrás del motor 12 en la dirección de avance del vehículo (dirección representada por Fr en la figura 1). El motor 12 y el dispositivo rotativo eléctrico 16 están conectados a un neumático de accionamiento o un neumático trasero 18 mediante el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14. La motocicleta híbrida 1 usa una o ambas fuerzas de accionamiento del motor 12 y el dispositivo rotativo eléctrico 16 para girar el neumático trasero 18 de modo que la motocicleta 1 se pueda mover. Cuando la motocicleta híbrida 1 se mueve usando la fuerza de accionamiento del motor 12, el dispositivo rotativo eléctrico 16 puede servir como un generador para cargar la batería 10.
El dispositivo rotativo eléctrico 16 y el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 están alojados en una caja 20. Una parte delantera de la caja 20 se soporta con el bastidor de carrocería 11. Una suspensión trasera 22 se extiende oblicuamente hacia abajo del vehículo. Un extremo de la suspensión trasera 22 está conectado con un extremo trasero del bastidor de carrocería 11 mientras que el otro extremo de la suspensión trasera 22 está fijado a la parte trasera de la caja 20 con pernos. La extensión/compresión de la suspensión trasera 22 permite que el neumático trasero 18, que está conectado a la caja 20 y el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14, bascule hacia arriba y hacia abajo. Esto permite la absorción de choques generados por el vehículo en movimiento, mejorando por ello la comodidad de la marcha.
Ahora, se describen con referencia a las figuras 2 y 3 el motor 12, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 y el dispositivo rotativo eléctrico 16. La figura 2 es una vista esquemática en sección transversal que ilustra la disposición del motor 12, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 y el dispositivo rotativo eléctrico 16. La figura 3 es una vista ampliada en sección transversal, que representa el dispositivo rotativo eléctrico y una parte trasera del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 en la dirección de avance del vehículo.
Como se ha descrito anteriormente, las fuerzas de accionamiento del motor 12 y el dispositivo rotativo eléctrico 16 son transmitidas al neumático trasero 18 a través del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14. Como se representa en la figura 2, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 incluye un embrague 26, un mecanismo de reducción de velocidad 28, un primer eje intermedio 30, un segundo eje intermedio 32 y un eje trasero 34. La fuerza de accionamiento del motor 12 es transmitida al neumático trasero 18 a través del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14. En esta realización, se usa un embrague centrífugo conocido como el embrague 26, y se usa una transmisión conocida de variación continua movida por correa como el mecanismo de reducción de velocidad 28.
En la figura 2, el motor 12 propiamente dicho es un motor monocilindro de cuatro tiempos, en el que se suministra carburante a una cámara de combustión dentro de un cilindro 12a, y un pistón 12b sube y baja dentro del cilindro 12a durante las carreras de compresión, expansión, escape y admisión. Una biela 12c está conectada operativamente al pistón 12b en su parte inferior. El extremo inferior de la biela 12c está conectado a un cigüeñal 24. El movimiento ascendente/descendente del pistón 12b permite que el cigüeñal 24 gire alrededor de su eje transmitiendo la fuerza de accionamiento del motor.
El embrague centrífugo 26 permite o desengancha la transmisión de la fuerza de accionamiento salida desde el cigüeñal 24 a la transmisión de variación continua movida por correa 28 dispuesta en el lado situado hacia abajo del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14.
Para ser más específicos, el embrague centrífugo 26 está situado coaxialmente con el cigüeñal 24 en su extremo 24a. El embrague centrífugo 26 incluye múltiples zapatas de embrague 26a, y un tambor de embrague 26b que encierra todas las zapatas de embrague 26a y que puede girar independientemente de las zapatas de embrague 26a. Las zapatas de embrague 26a se pueden mover radialmente, y están conectadas con el cigüeñal 24 de modo que las zapatas de embrague 26a y el cigüeñal 24 trabajen en unión uno con otro. Según la rotación del cigüeñal 24, las zapatas de embrague 26a giran alrededor del eje del cigüeñal 24. Cuando aumenta la velocidad rotacional del cigüeñal 24, las zapatas de embrague 26a se mueven radialmente hacia fuera por una fuerza centrífuga del cigüeñal 24. La velocidad rotacional del cigüeñal 24 aumenta a una velocidad predeterminada o más grande, las zapatas de embrague 26a y el tambor de embrague 26b entran en contacto uno con otro. La fuerza de rozamiento mutuo permite que el tambor de embrague 26b gire alrededor del eje del cigüeñal 24 en unión con las zapatas de embrague 26a. Así, cuando la velocidad rotacional del cigüeñal 24, es decir, la velocidad rotacional del motor 12, es igual o inferior a una velocidad predeterminada, solamente las zapatas de embrague 26a giran, y el embrague centrífugo 26 desengancha la transmisión de la fuerza de accionamiento del motor 12. A su vez, cuando la velocidad rotacional del motor 12 aumenta a una velocidad predeterminada o mayor, el tambor de embrague 26b opera en unión con las zapatas de embrague 26a, transmitiendo por ello la fuerza de accionamiento del motor 12 a la transmisión de variación continua movida por correa 28.
La transmisión de variación continua movida por correa 28 se ha construido extendiéndose en la dirección de avance del vehículo, y está más próxima al neumático trasero 18 que el dispositivo rotativo eléctrico 16. Específicamente, la transmisión de variación continua movida por correa 28 incluye una polea de accionamiento 28a, una correa 28b y una polea movida 28c. La polea de accionamiento 28a se inserta a través del cigüeñal 24 para rotación libre, y está situada entre el embrague centrífugo 26 y el motor 12. La polea movida 28c está espaciada de la polea de accionamiento 28a y está situada hacia atrás de la polea de accionamiento 28a en la dirección de avance del vehículo. Un eje de la polea movida 28c se ha dispuesto paralelo a un eje de la polea de accionamiento 28a, es decir, el cigüeñal 24, y más próximo al neumático trasero 18 que el dispositivo rotativo eléctrico 16. Una correa 28b rodea la polea de accionamiento 28a y la polea movida 28c de modo que ambas poleas trabajen en unión una con otra. La polea de accionamiento 28a está conectada con el tambor de embrague 26b de modo que trabajen en unión uno con otro coaxialmente con el cigüeñal 24. Una fuerza de accionamiento transmitida desde el tambor de embrague 26b es transmitida a la polea movida 28c a través de la polea de accionamiento 28a y la correa 28b.
La polea de accionamiento 28a incluye una roldana móvil 28d que se puede mover a uno y otro lado en la dirección axial del cigüeñal 24, y una roldana fija 28e que no se puede mover axialmente. Según la velocidad rotacional del motor 12, la roldana móvil 28d se mueve a lo largo del eje del cigüeñal 24. Cuando el diámetro de la polea de accionamiento 28a varía, el diámetro de la polea movida 28c varía, y por lo tanto, la relación de reducción varía, llevando a cabo por ello una velocidad variable de forma continua.
El primer eje intermedio 30 como un eje de la polea movida 28c está montado en la polea movida 28c para transmitir una fuerza de accionamiento del motor 12 desde la polea movida 28c al primer eje intermedio, el segundo eje intermedio 32, el eje trasero 34 y el neumático trasero 18 en secuencia.
Específicamente, el primer eje intermedio 30 es soportado rotativamente por cojinetes 30a y 30b como se representa en la figura 3. La fuerza de accionamiento transmitida a la polea movida 28c hace que el primer eje intermedio 30 gire. El primer eje intermedio 30 se ha dispuesto de tal manera que el eje 30 tenga un eje que esté en el mismo plano que un plano formado por los ejes del eje trasero 34 y el cigüeñal 24, y de tal manera que el eje 30 esté más próximo al cigüeñal 24 que el eje trasero 34. Esto da lugar a una distancia reducida entre la polea de accionamiento 28a, que está unida al cigüeñal 24, y la polea movida 28c, que comparte un elemento de eje común con el primer eje intermedio 30. Por ello, se puede lograr una construcción compacta del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14.
El primer eje intermedio 30 tiene una acanaladura en su superficie periférica exterior en el lado del neumático trasero 18. La acanaladura engrana con un engranaje 32a montado en el segundo eje intermedio 32. El segundo eje intermedio 32 es soportado rotativamente por cojinetes 32b y 32c de modo que el segundo eje intermedio trabaje en unión con el primer eje intermedio.
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El segundo eje intermedio 32 se ha dispuesto de tal manera que su eje esté debajo de un plano formado por los ejes del eje trasero 34 y el cigüeñal 24. Esto permite montar un engranaje de mayor tamaño 32a en el segundo eje intermedio 32 para una relación de reducción más grande reduciendo al mismo tiempo la distancia entre el primer eje intermedio 30 y el eje trasero 34. Por ello, se puede realizar una construcción compacta del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14.
El primer eje intermedio 30 y el segundo eje intermedio 32 están dispuestos de tal manera que la distancia entre los ejes del primer eje intermedio 30 y el eje trasero 34 y la distancia entre los ejes del segundo eje intermedio 32 y el eje trasero 34 sean menores que un radio de una rueda 18a. Esto permite que todo el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 esté más próximo al neumático trasero 18, asegurando por ello un ángulo de inclinación grande.
El segundo eje intermedio 32 tiene una acanaladura en su superficie periférica exterior, estando la acanaladura más próxima al neumático trasero 18 que el engranaje 32a y engranando con un engranaje 34a montado en el eje trasero 34, de modo que la acanaladura y el engranaje 34a trabajen en unión uno con otro. Un extremo del eje trasero 34 está conectado con la rueda 18a del neumático trasero 18. Así, se transmite fuerza de accionamiento del motor desde el primer eje intermedio 30 a través del segundo eje intermedio y el eje trasero 34 al neumático trasero 18.
Como se ha mencionado anteriormente, el vehículo movido por motor se puede mover con una fuerza de accionamiento del motor 12 transmitida al embrague centrífugo 26, la transmisión de variación continua movida por correa 28, el primer eje intermedio 30, el segundo eje intermedio 32 y el eje trasero 34. Como se representa en la figura 2, un extremo del cigüeñal 24, que está enfrente del extremo en el que está montado el embrague centrífugo 26, está provisto de un generador 35. Un eje de salida de un motor de arranque (no representado) está conectado a un engranaje 136 montado en el cigüeñal 24. Cuando el motor 12 arranca, el motor de arranque puede operar por la potencia eléctrica suministrada desde la batería 10 para mover el motor 12.
Ahora se describe una ruta de transmisión de la fuerza de accionamiento, que se extiende desde el dispositivo rotativo eléctrico 16 al neumático trasero 18. Como se ha explicado previamente, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 tiene el eje trasero 34, que está conectado al mecanismo de engranaje planetario 36 que opera en unión con un eje de salida 40 del dispositivo rotativo eléctrico 16, como se representa en las figuras 2 y 3. La fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico 16 es transmitida al neumático trasero 18 a través del mecanismo de engranaje planetario 36 y el eje trasero 34.
Específicamente, un extremo 40b del eje de salida 40 del dispositivo rotativo eléctrico 16 engancha con un engranaje planetario 36e del mecanismo de engranaje planetario 36. Un soporte planetario 36a conectado al engranaje planetario 36e conecta con el eje trasero 34 de modo que el soporte planetario 36a y el eje trasero 34 operen en unión uno con otro. El eje de salida 40 del dispositivo rotativo eléctrico 16 opera así en unión con el eje trasero 34 a través del mecanismo de engranaje planetario 36. Como se ha descrito anteriormente, la rueda 18a del neumático trasero 18 está conectada a un extremo del eje trasero 34, permitiendo por ello que el vehículo sea movido por una fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico 16 además de la fuerza de accionamiento del motor 12. Más adelante se explican construcciones detalladas del dispositivo rotativo eléctrico 16 y el mecanismo de engranaje planetario 36.
En esta realización, como se ha mencionado anteriormente, el mecanismo de engranaje planetario 36 y el eje trasero 34, que operan en unión con el eje de salida 40 del dispositivo rotativo eléctrico 16, se han dispuesto a lo largo de la ruta para transmitir la fuerza de accionamiento, más próximos al neumático trasero 18 que el embrague centrífugo 26. El eje trasero 34, el segundo eje intermedio 32, el primer eje intermedio 30, la transmisión de variación continua movida por correa 28 y el tambor de embrague 26b del embrague centrífugo 26 operan en unión uno con otro. Por lo tanto, mientras el dispositivo rotativo eléctrico 16 está operando, la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico 16 es transmitida al eje trasero 34, y posteriormente es transmitida desde el eje trasero 34 al segundo eje intermedio 32, el primer eje intermedio 30, la transmisión de variación continua movida por correa 28, y el tambor de embrague 26b en secuencia. Pero la transmisión de esta fuerza de accionamiento se desengancha entre el tambor de embrague 26b y las zapatas de embrague 26a de tal manera que no se transmita fuerza de accionamiento al cigüeñal 24 y el pistón 12b conectado al cigüeñal 24. Como resultado, mientras el dispositivo rotativo eléctrico 16 está operando, el cigüeñal 24 y el pistón 12b no operan según la rotación del dispositivo rotativo eléctrico 16. Esto permite que la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico 16 se transmita eficientemente al neumático trasero 18. A su vez, mientras el motor 12 está operando, la fuerza de accionamiento del motor 12 se transmite al eje trasero 34 así como al dispositivo rotativo eléctrico 16 a través del mecanismo de engranaje planetario 36. En tal condición, el dispositivo rotativo eléctrico 16 puede servir como un generador.
Además, en esta realización, el dispositivo rotativo eléctrico 16 está situado en el lado más exterior que la transmisión de variación continua movida por correa 28 en la dirección lateral del vehículo. Además, la anchura del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 se puede reducir por lo tanto en la dirección lateral del vehículo.
A continuación se ofrece una descripción detallada del dispositivo rotativo eléctrico 16 y una parte trasera del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 en el vehículo. Como se representa en la figura 3, el mecanismo de engranaje planetario 36 reduce la velocidad rotacional del dispositivo rotativo eléctrico 16 para transmitir la rotación a velocidad reducida al eje trasero 34.
Más específicamente, el mecanismo de engranaje planetario 36 está formado con: un engranaje anular 36c; el soporte planetario 36a; y múltiples engranajes planetarios 36e; estando conectados los engranajes planetarios al soporte planetario 36a y girando en sus ejes mientras giran alrededor del soporte planetario. El eje de salida 40 tiene una acanaladura en su extremo 40b más próximo al mecanismo de engranaje planetario 36. El extremo 40b del eje de salida 40 está montado en un centro del mecanismo de engranaje planetario 36, y la acanaladura del eje de salida 40 engrana con los engranajes planetarios 36e. El engranaje anular 36c está fijado a la caja. Cuando el eje de salida 40 del dispositivo rotativo eléctrico 16 gira, los engranajes planetarios 36e giran en sus ejes mientras giran alrededor del eje de salida 40. El soporte planetario 36a es soportado rotativamente por cojinetes 69 y 70. Un extremo 36b del soporte planetario 36a, que está más próximo al dispositivo rotativo eléctrico 16, está conectado a cada engranaje planetario 36e. Los múltiples engranajes planetarios 36e giran alrededor del soporte planetario 36a, permitiendo por ello que el soporte planetario 36a gire consiguientemente. Un extremo 36d del soporte planetario 36a, que está más próximo al neumático trasero 18, tiene múltiples ranuras formadas axialmente en la superficie periférica interior del extremo 36d. Un extremo 34b del eje trasero 34, que está más próximo al mecanismo de engranaje planetario 36, tiene una acanaladura formada en la superficie periférica exterior del extremo 34b. Las ranuras formadas en la superficie periférica interior del soporte planetario 36a enganchan con la acanaladura del eje trasero 34. Una fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico 16 se transmite así al eje trasero 34 a través del mecanismo de engranaje planetario 36. Cuando la fuerza de accionamiento del motor 12 se usa para girar el eje trasero 34, la fuerza de accionamiento del motor 12 también es transmitida desde el eje trasero 34 al eje de salida 40 del dispositivo rotativo eléctrico 16 a través del mecanismo de soporte planetario 36.
El dispositivo rotativo eléctrico 16 incluye: un estator en forma de disco 42; un rotor en forma de disco 44 que mira de manera opuesta al estator 42 con un espacio entremedio; el eje de salida 40 que pasa a través de centros del estator 42 y el rotor 44; y un mecanismo de regulación 50 para regular una distancia de separación G entre el rotor 44 y el estator 42.
El estator 42 está fijado a la caja 20 con pernos y tiene un yugo de estator (no representado) provisto de dientes alrededor de los que se han formado devanados en espiral. El rotor 44 tiene un yugo en forma de disco 46, y un soporte cilíndrico 49 que está fijado a una periferia interior de un agujero formado en un centro del yugo 46 y que se extiende axialmente a lo largo del eje de salida 40. El yugo 46 tiene múltiples imanes 48 fijados en su superficie que mira al estator 42, teniendo sus polos magnéticos polaridad alternativamente opuesta. El soporte 49 tiene múltiples ranuras formadas en su periferia interior, extendiéndose las ranuras axialmente a lo largo del eje de salida 40. Un soporte 67 está montado en la superficie exterior de la porción cilíndrica del soporte 49. Una superficie periférica interior del soporte 67 acopla con la superficie periférica exterior del soporte 49.
Un extremo 40a y el otro extremo 40b del eje de salida 40 se soportan respectivamente con un soporte 60 fijado a la caja 20 y un soporte 62 dispuesto más próximo al neumático trasero 18 de manera rotativa, pero inmóvil en la dirección axial. El eje de salida 40 tiene una acanaladura en una parte de su superficie periférica exterior, que mira de manera opuesta a la superficie periférica interior del soporte 49, estableciendo enganche de acanaladura entre el eje de salida 40 y el soporte 49. Esto permite que el rotor 44 gire alrededor del eje del eje de salida 40 conjuntamente con el eje de salida 40. El mecanismo de regulación 50 opera de tal manera que el rotor 44 se mueva a uno y otro lado axialmente a lo largo del eje de salida 40 para el ajuste de la distancia de separación G entre el rotor 44 y el estator 42.
El mecanismo de regulación 50 incluye un elemento deslizante 51 y un motor paso a paso 53. El motor paso a paso 53 está montado en la caja 20. El motor paso a paso 53 incluye un estator cilíndrico 54 en su periferia exterior y un rotor cilíndrico 55 en su periferia interior, que están dispuestos coaxialmente con el eje del eje de salida 40. El estator 54 está fijado a la caja 20.
El rotor 55 tiene, en su superficie periférica exterior, múltiples imanes 55a mirando a la superficie periférica interior del estator 54. El rotor 55 también tiene un elemento cilíndrico 55b en su periferia interior. El elemento cilíndrico 55b se soporta rotativamente alrededor del eje del eje de salida 40 por un soporte 63 fijado a la caja 20 y un soporte 64 fijado a un elemento de prevención de rotación 65 fijado a la caja 20. Se han formado roscas de tornillo en una superficie periférica interior del elemento cilíndrico 55b.
El elemento deslizante 51 tiene el eje de salida 40 que pasa a su través, y no gira en su eje, pero se mueve a uno y otro lado axialmente a lo largo del eje de salida 40. Según este movimiento a uno y otro lado, el rotor 44 del dispositivo rotativo eléctrico 16 también se puede mover a uno y otro lado axialmente.
Específicamente, el elemento deslizante 51 tiene: una porción cilíndrica exterior 51a en el lado exterior en la dirección lateral del vehículo; y una porción cilíndrica interior 51b en el lado del neumático trasero 18. La porción cilíndrica interior 51b se extiende desde un borde de la porción cilíndrica exterior 51a radialmente formando otra forma cilíndrica hacia el neumático trasero 18. El eje de salida 40 se extiende a través de ejes de las porciones cilíndricas exterior e interior 51a y 51b. La porción cilíndrica interior 51b acopla con la superficie exterior del soporte 67. La porción cilíndrica exterior 51a tiene roscas de tornillo fijadas en su superficie periférica exterior para enganchar con las roscas de tornillo en la superficie periférica interior del elemento cilíndrico 55b.
Se ha formado un plano parcialmente en la porción cilíndrica exterior 51a. El elemento de prevención de rotación 65 está dispuesto en el exterior del plano. El elemento de prevención de rotación 65 tiene un plano en su superficie periférica interior para apoyar contra el plano de la porción cilíndrica exterior 51b. Por lo tanto, cuando el motor paso a paso 53 opera mientras el elemento cilíndrico 55b gira coaxialmente con el eje de salida 40 en una dirección, el elemento deslizante 51 que engancha con el elemento cilíndrico 55b, convierte la fuerza rotacional del motor paso a paso 53 en una fuerza que actúa en la dirección axial del eje de salida 40 para movimiento en la dirección del eje de salida 40. Entonces, el elemento deslizante 51, juntamente con el soporte 67, empuja el rotor 44 hacia el neumático trasero 18 con el fin de aumentar la distancia de separación G. En contraposición, la distancia de separación G se reduce cuando el elemento cilíndrico 55b gira en la dirección inversa. En este momento, la parte plana del elemento deslizante 51 apoya sobre la parte plana del elemento de prevención de rotación 65. Esto detiene la rotación del elemento deslizante 51 alrededor del eje del eje de salida 40 permitiendo al mismo tiempo que el elemento deslizante 51 se mueva a uno y otro lado a lo largo del eje del eje de salida 40.
Cuando el vehículo se mueve con la fuerza de accionamiento del motor 12, y el dispositivo rotativo eléctrico 16 sirve como un generador, el mecanismo de regulación 50 opera para aumentar la distancia de separación G entre el rotor 44 y el estator 42. Por ello, la reluctancia magnética entre el rotor 44 y el estator 42 aumenta mientras el flujo magnético disminuye, dando lugar a una reducción de la carga de generación de potencia a ejercer en el motor 12. A su vez, cuando el volumen de carga de la batería 10 es insuficiente, la distancia de separación G se puede reducir de modo que la reluctancia magnética disminuya mientras el flujo magnético aumentar, cargando por ello eficientemente la batería 10. Cuando el vehículo se mueve con la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico 16, la distancia de separación G entre el rotor 44 y el estator 42 se puede reducir de modo que la reluctancia magnética disminuya mientras el flujo magnético aumenta, permitiendo por ello que el dispositivo rotativo eléctrico 16 proporcione un par más grande. En contraposición, si se incrementa la distancia de separación G entre el rotor 44 y el estator 42, entonces el flujo magnético disminuye, haciendo por ello que el dispositivo rotativo eléctrico 16 gire a alta velocidad, aunque el par disminuya. Esto permite que el dispositivo rotativo eléctrico 16 gire en un amplio rango de velocidades bajas a altas. Además, si el accionamiento del acelerador por el motorista detecta que el estrangulador está cerrado, la distancia de separación G se puede reducir con el fin de utilizar el frenado regenerativo para aumentar el volumen de generación de potencia.
En dicha realización, el mecanismo de regulación 50 para el rotor 44 y el estator 42 regula la distancia de separación G entremedio con el fin de controlar un campo. Según la invención, el mecanismo para controlar el campo se logra empleando un estator 42 que incluye un primer y un segundo estator de modo que el mecanismo de regulación 50 haga que el segundo estator gire alrededor del eje de salida con relación al primer estator. Con referencia a las figuras 4 a 7, a continuación se describe una construcción de un dispositivo rotativo eléctrico 16 para girar un segundo estator alrededor de un eje de salida con el fin de controlar el campo. La figura 4 es una vista en perspectiva despiezada de un dispositivo rotativo eléctrico 16 provisto de un primer estator 83 y un segundo estator 87 de la manera descrita. La figura 5 es una vista en perspectiva, que representa el dispositivo rotativo eléctrico montado 16 en combinación con un mecanismo de regulación 50. Las figuras 6(a)-6(c) muestran operaciones del segundo estator 87 que gira recíprocamente un cierto ángulo con relación al primer estator 83 en la dirección rotacional del rotor 44. Las figuras 7(a) y 7(b) ilustran un principio de controlar la rotación del dispositivo rotativo eléctrico 16 desde rotación a alto par y baja velocidad a rotación a bajo par y alta velocidad. En la descripción siguiente, los componentes comunes a los representados en las figuras 1 a 3 llevan los mismos números de referencia.
Como se representa en la figura 4, la máquina rotativa eléctrica 16 está provista del rotor 44 que está diseñado para girar de forma circular alrededor del eje de salida 40. Un yugo 46 del rotor 44 incluye: una porción de aro 74; una porción ahusada 75; una primera porción cilíndrica 76; una segunda porción cilíndrica 78; una porción de aro 77; e imanes 48. Múltiples primeros dientes 81 están dispuestos de tal manera que sus caras de extremo 81a miren al rotor 44. Se han formado devanados en espiral totalmente alrededor de cada periferia lateral 81c de los primeros dientes 81, a excepción de su cara superior e inferior (81a y 81b). Cada primer diente 81 tiene: la cara de extremo 81a mirando al rotor 44; y la otra cara de extremo 81b; siendo la cara de extremo 81a mayor que la otra cara de extremo 81b. Por lo tanto, el intervalo entre los primeros dientes adyacentes 81 es estrecho en el lado donde las caras de extremo 81a están enfrente del rotor 44 mientras que el intervalo entre los primeros dientes adyacentes 81 es ancho en el lado de las otras caras de extremo 81b.
Los múltiples primeros dientes 81 con los devanados de bobina 82 alrededor se moldean integralmente uno con otro para formar el primer estator 83 en forma de aro en su totalidad. La corriente de generación de par a aplicar a la bobina 82 de los primeros dientes 81 del primer estator 83 es controlada por un método de accionamiento básico sin implementación de control de debilitamiento de campo.
Se han previsto segundos dientes 84, en número igual al de los primeros dientes 81, de manera que miren enfrente de las caras de extremo 81b de los primeros dientes 81, que están enfrente de las caras de extremo 81a que miran enfrente del rotor 44. Cada segundo diente 84 tiene un extremo 84a dispuesto enfrente de la cara de extremo correspondiente 81b de los primeros dientes 81. El otro extremo 84b del segundo diente 84 se encaja fijamente a presión en cada agujero de encaje 86 formado en una base en forma de aro 85.
Los segundos dientes 84 y la base 85, en la que los segundos dientes 84 se encajan fijamente a presión en los agujeros de montaje 86, forman el segundo estator 87. Preferiblemente, los segundos dientes 84 y la base 85 se moldean integralmente, aunque la figura 4 no lo ilustra.
En la figura 5, se han formado hendiduras 88 en comunicación con los agujeros pasantes 86 en la base 85 del segundo estator 87. En el dispositivo rotativo eléctrico 16, el rotor 44, el primer estator 83 y el segundo estator 87 están colocados en secuencia a lo largo de la dirección axial del eje de salida, mirando uno a otro con un ligero intervalo entremedio. El primer estator 83 está fijado a la caja 20 (véase la figura 3). En contraposición, el segundo estator 87 gira ligeramente con relación a los primeros dientes 81. La descripción detallada de cómo gira el segundo estator 87 se explicará más tarde.
En el dispositivo rotativo eléctrico 16, como se representa en la figura 5, dientes de enganche de engranaje 89 formados en una parte de la superficie periférica de la base 85 del segundo estator 87 engranan con un engranaje de diámetro pequeño de un tercer engranaje reductor de velocidad 91 del mecanismo de regulación 50. El mecanismo de regulación 50 incluye el tercer engranaje reductor de velocidad 91, un segundo engranaje reductor de velocidad 92, un primer engranaje reductor de velocidad 93 y un motor 94. Un engranaje de gran diámetro del tercer engranaje reductor de velocidad 91 engrana con el engranaje de diámetro pequeño del segundo engranaje reductor de velocidad 92. Un engranaje de gran diámetro del segundo engranaje reductor de velocidad 92 engrana con un engranaje de diámetro pequeño del primer engranaje reductor de velocidad 91. Un engranaje de mayor diámetro del engranaje reductor de velocidad 93 engrana con un engranaje sinfín 95 fijado a un extremo distal de un eje rotacional del motor 94.
El motor 94 está conectado a un controlador 97 al que suministrar potencia eléctrica desde una batería 10, y es movido para rotación hacia delante/atrás. La rotación hacia delante/atrás del motor 94 es convertida por el engranaje sinfín 95 en rotación alrededor de un eje perpendicular al eje de rotación del motor 94, que reduce la velocidad rotacional. Esta rotación a velocidad reducida es transmitida de manera que se reduzca gradualmente en tres etapas según la relación de engranaje a través del engranaje de gran diámetro del primer engranaje reductor de velocidad 93, el segundo engranaje reductor de velocidad 92 y el tercer engranaje reductor de velocidad 91. La rotación es transmitida eventualmente a los dientes de enganche de engranaje 89 del segundo estator 87. Así, el segundo estator 87 está diseñado de manera que pueda girar ligeramente en la dirección de rotación del rotor 44 con relación al primer estator 83. En otros términos, el segundo estator 87 gira recíprocamente de forma continua un ángulo pequeño en la dirección de rotación del rotor 44 (dirección (a) en la figura 5).
Con referencia a las figuras 6(a), 6(b) y 6(c), la descripción se referirá ahora al movimiento alternativo del segundo estator 87 en la dirección de rotación del rotor 44 con relación al primer estator 83. Las figuras 6(a), 6(b) y 6(c) no ilustran lo que se representa en la figura 5, tal como la bobina 82, la hendidura 88, los dientes de enganche de engranaje 89 y el mecanismo de regulación 50, al objeto de comprender fácilmente cómo los segundos dientes 84 del segundo estator 87 se desplazan con relación a los primeros dientes 81 del primer estator 83.
La figura 6(a) ilustra una relación posicional de los segundos dientes 84 con relación a los primeros dientes 81 en asociación con la rotación a alto par y baja velocidad del dispositivo rotativo eléctrico 16 de la figura 5. En esta realización, esta relación posicional se denomina una posición de referencia. Debido a la rotación del segundo estator 87 como se ha descrito, los segundos dientes 84 en la posición de referencia de la figura 6(a), es decir, una posición donde los segundos dientes 84 miran directamente a los primeros dientes 81, puede girar (alternar) en la dirección de la flecha (a) en la que el rotor 44 gira a través de una posición intermedia de la figura 6(b) a una posición de desplazamiento máximo de la figura 6(c). La posición de desplazamiento máximo está exactamente en el medio entre el primer diente 81 y su primer diente adyacente 81. La posición intermedia de la figura 6(b) indica cualquier posición donde los segundos dientes 84 pueden girar de forma continua e intermitentemente.
Con referencia a las figuras 7(a) y 7(b), se describe el principio de controlar la rotación del dispositivo rotativo eléctrico 16 de esta realización desde rotación a alto par y baja velocidad a rotación a bajo par y alta velocidad. En las figuras 7(a) y 7(b), los devanados de la bobina 82 formados alrededor de los primeros dientes 81, un artículo moldeado de la bobina 82 y los primeros dientes 81, y otro artículo moldeado de los segundos dientes 84 y la base 85 no se representan al objeto de facilitar la descripción.
La figura 7(a) ilustra la rotación a alto par y baja velocidad en la que cada segundo diente 84 se coloca de manera que mire directamente al primer diente correspondiente 81 como se representa en la figura 6(a).
La figura 7(b) ilustra la rotación a bajo par y alta velocidad en la que cada segundo diente 84 se coloca exactamente en el medio entre el primer diente correspondiente 81 y su primer diente adyacente 81 como se representa en la figura 6(b). En la figura 7 (a), cada imán 48 del rotor 44 mira directamente al primer diente correspondiente 81, y cada segundo diente 84 mira directamente al primer diente correspondiente 81. En otros términos, la figura 7(a) y la figura 6(a) muestran la misma condición. En la figura 7(b), la relación posicional entre los imanes 48 y los primeros dientes 81 del rotor 44 permanece sin cambiar, mientras que cada segundo diente 84 se coloca exactamente en el medio entre el primer diente correspondiente 81 y su primer diente adyacente 81. En otros términos, la figura 7(b) y la figura 6(c) muestran la misma condición.
En la figura 7(a), un yugo 46, los primeros dientes 81, los segundos dientes 84 y la base 85, que forman el rotor 44, tienen alta permeabilidad magnética, y un intervalo (h) entre los imanes opuestos 48 y los primeros dientes 81 y un intervalo (k) entre los primeros dientes opuestos 81 y los segundos dientes 84 son sumamente estrechos, lo que da lugar a baja reluctancia magnética en el entrehierro. Como se ha descrito anteriormente, dado que las caras de extremo 81a de los primeros dientes 81, que miran al rotor 44, se hacen más grandes que las otras caras de extremo 81b, un intervalo (j) entre las caras de extremo 81a de los dos primeros dientes adyacentes 81, que miran al rotor 44, es mucho más estrecho que un intervalo entre las otras caras de extremo. El intervalo (j) es mayor que el intervalo (h) entre las caras de extremo 81a y el rotor 44. Es decir, se facilita una relación entre estos intervalos: "h\approxk<j". Así, el flujo magnético, generado entre el imán 48i (polo N) y su imán adyacente 48i-1 (polo S), apenas fluye a través del intervalo (j), pero fluye a través del intervalo (h), el primer diente 81i, el intervalo (k), el segundo diente 84i, la base 85, el segundo diente 84i-1, el intervalo (k), el primer diente 81i-1, el intervalo (h) y el yugo 46, produciendo por ello un flujo magnético fuerte 98a. Además, el flujo magnético, generado entre el imán 48i (polo N) y su imán adyacente 48i+1 (polo S), apenas fluye a través del intervalo (j), pero fluye a través del intervalo (h), el primer diente 81 i, el intervalo (k), el segundo diente 84i+1, la base 85, el segundo diente 84i+1, el intervalo (k), el primer diente 84i-1, el intervalo (h) y el yugo 46, produciendo por ello un flujo magnético fuerte 98b. Aunque el polo N del imán 48i cambie a polo S, se produce el mismo fenómeno, en el que se genera un flujo magnético fuerte a través de los dos imanes asociados 48, primeros dientes 81 y segundos dientes 84, así como a través de la base 85 y el yugo 46, con la excepción de que el flujo magnético fluye en la dirección inversa.
El flujo magnético fuerte, o una reluctancia magnética, interfieren con el dispositivo rotativo eléctrico 16 por el cambio fácil de la rotación a alto par y baja velocidad a la rotación a bajo par y alta velocidad. Así, en esta realización, descrita en la figura 5 y las figuras 6(a)-6(c), los segundos dientes 84 pueden girar (alternar), en la dirección de la flecha (a) en que gira el rotor 44, en un rango estrecho de ángulos desde la posición de referencia, donde cada segundo diente 84 mira directamente al primer diente correspondiente 81, a la posición exactamente media entre el primer diente correspondiente y su primer diente adyacente (posición de desplazamiento máximo).
Supóngase que los segundos dientes 84 se giran desde la posición de referencia de la figura 7(a) a la posición de desplazamiento máximo de la figura 7(b). En esta condición, un intervalo (m), creado entre los primeros dientes que miran oblicuamente 81 y los segundos dientes 84, es más grande que el intervalo (k), creado entre los primeros dientes que miran directamente 81 y los segundos dientes 84. Además, los segundos dientes 84 están formados sobresaliendo de la base 85. Esto da lugar a un intervalo (n), creado entre los primeros dientes 81 y la base 85, que es más grande que el intervalo (m) entre los primeros dientes 81 y los segundos dientes 84.
Es decir, se facilita una relación entre estos intervalos: "m<n". Como se ha descrito, dado que el intervalo (n) es más grande que el intervalo (m), no el intervalo (m), sino el intervalo (n) es despreciable en términos de reluctancia magnética. Cuando cada segundo diente 84 se desplaza a la posición exactamente media entre el primer diente correspondiente 81 y su primer diente adyacente 81 como se representa en la figura 7(b), la distancia creada entre los segundos dientes y las caras de extremo 81b de los primeros dientes, estando las caras de extremo 81b enfrente de las caras de extremo 81a que miran al rotor 44, se puede minimizar como el intervalo (m).
Como se ha descrito anteriormente, dado que las caras de extremo 81a de los primeros dientes 81, que miran a un rotor 71, se hacen más grandes que las otras caras de extremo 81b, el intervalo (j) entre las caras de extremo 81a de los dos primeros dientes adyacentes 81, que miran al rotor 71, es sumamente estrecho. En la condición representada en la figura 7(b), se facilita una relación entre los intervalos (j) y (m): "j<m". En otros términos, la distancia (j) creada entre la cara de extremo 81a del primer diente 81, que mira al rotor 44, y otra cara de extremo 81a del primer diente adyacente 81, que mira al rotor 44, es menor que la distancia mínima (intervalo (m)) creada entre el segundo diente 84 y la cara de extremo correspondiente 81b del primer diente 81.
En esta condición donde se establece una relación "h<j<m<n" para los intervalos creado entre los elementos individuales, el flujo magnético generado entre el imán 48i (polo N) y su imán adyacente 48i-1 (polo S) fluye desde el primer diente 81 i, no a través del segundo diente 84i-1 o la base 85, sino a través del intervalo (j), el primer diente 81+1 y el yugo 46 debido a las reluctancias de flujo magnético dentro del intervalo (m) y dentro del intervalo (n), como se representa en la figura 7(b), generando por ello un flujo magnético débil 99a. El flujo magnético generado entre el imán 48i (polo N) y su imán adyacente 48i+1 (polo S) fluye desde el primer diente 81 i, no a través del segundo diente 84i+1 o la base 85, sino a través del intervalo (j), el primer diente 81 i+1 y el yugo 46 debido a las resistencias de flujo magnético dentro del intervalo (m) y dentro del intervalo (n), generando por ello un flujo magnético débil 99b. Esto inhibe que el flujo magnético procedente del imán 48 cruce una bobina 82 (no representada) de los primeros dientes 81 al otro, y por lo tanto puede reducir la reluctancia de flujo magnético en la dirección de rotación del rotor 44, que se podría producir debido al flujo magnético que cruza una bobina 82 al otro, permitiendo por ello la rotación a alta velocidad. Igualmente, dado que el flujo magnético del imán 48 apenas fluya a un núcleo de las bobinas de los primeros dientes 81, se genera par reducido entre los primeros dientes 81, energizados por las bobinas 82, y los imanes 48, y se aplica al rotor 44. Esto da lugar a la rotación a bajo par y alta velocidad.
Como se ha descrito, en esta realización, el dispositivo rotativo eléctrico 16 únicamente desplaza el segundo estator 87 en la dirección rotacional del rotor 44 con relación al primer estator 83 con el fin de aumentar/disminuir el flujo magnético que fluye desde el imán 48 en el rotor 44 a los primeros dientes 81. Esto puede facilitar el cambio de las características de salida rotacional. Así, este dispositivo rotativo eléctrico 16 permite la regulación fácil del flujo magnético del rotor 44 con el fin de generar corriente eléctrica según el volumen de carga de la batería 10 por unidad de tiempo. El dispositivo rotativo eléctrico 16 también permite generar corriente eléctrica más grande que el volumen de carga de la batería 10 por unidad de tiempo, inhibiendo por ello que se ejerza una carga excesiva de generación de potencia en el motor 12.
En dicha realización se emplea una transmisión de variación continua movida por correa como el mecanismo de reducción de velocidad 28, pero también se puede usar un mecanismo del tipo movido por cadena o por eje como el mecanismo de reducción de velocidad 28. Si se usa dicho mecanismo de reducción de velocidad de tipo movido por cadena o por eje, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 puede estar provisto de la transmisión en el lado situado hacia arriba del embrague 26.
En dicha realización, el dispositivo rotativo eléctrico 16 está situado de tal manera que su eje de salida 40 esté alineado con el eje trasero 34. Sin embargo, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 puede estar provisto de un engranaje a lo largo de la ruta para transmitir una fuerza de accionamiento del embrague 26 al eje intermedio, de tal manera que el eje de engranaje y el eje de salida 40 del dispositivo rotativo eléctrico 16 puedan estar conectados conjuntamente.
La descripción anterior describe (entre otros) una realización de un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas provisto de un motor y un dispositivo rotativo eléctrico, que tiene: un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento para transmitir la fuerza de accionamiento salida del motor a un neumático de accionamiento, incluyendo el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento: un embrague para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de accionamiento al neumático de accionamiento; y un mecanismo, dispuesto entre el embrague y el neumático de accionamiento, para trabajar en unión con un eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico; incluyendo el dispositivo rotativo eléctrico: un rotor; un estator situado de manera que mire al rotor; y un mecanismo de regulación para ajustar un campo del dispositivo rotativo eléctrico.
En esta realización, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento incluye un mecanismo para trabajar en unión con el eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico entre el embrague y el neumático de accionamiento. Así, cuando el dispositivo rotativo eléctrico está operando, una fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico es transmitida al neumático de accionamiento, mientras el embrague desengancha la transmisión de la fuerza de accionamiento al motor. Como resultado, mientras el dispositivo rotativo eléctrico está operando, un cigüeñal del motor y análogos no opera según la rotación del dispositivo rotativo eléctrico. Esto permite que la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico sea transmitida eficientemente al neumático de accionamiento. El campo del dispositivo rotativo eléctrico puede ser controlado, y por ello se puede controlar el par del dispositivo rotativo eléctrico. Esto hace innecesario un mecanismo de embrague para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico al neumático de accionamiento. A su vez, mientras el motor está operando, se puede controlar la carga de generación de potencia del motor. El vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas aquí descrito puede ser una motocicleta híbrida (incluyendo un scooter híbrido), buggy híbrido de cuatro ruedas, móvil híbrido para nieve, y análogos.
Según otra realización, el vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas está provisto de un motor y un dispositivo rotativo eléctrico, y tiene un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento para transmitir una fuerza de accionamiento salida del motor a un neumático de accionamiento, incluyendo el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento: un embrague para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de accionamiento al neumático de accionamiento; y un mecanismo, dispuesto entre el embrague y el neumático de accionamiento, para trabajar en unión con un eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico; incluyendo el dispositivo rotativo eléctrico: un rotor; un estator situado de manera que mire al rotor con un espacio entremedio; y un mecanismo de regulación para ajustar una distancia de separación entre el rotor y el estator.
Según esta realización, la distancia de separación entre el rotor y el estator del dispositivo rotativo eléctrico se puede regular, y así la carga de generación de potencia en el motor se puede regular mientras el motor está operando. En el caso de que no se necesite más generación de potencia por el dispositivo rotativo eléctrico, por ejemplo la batería se ha cargado completamente, la distancia de separación entre el rotor y el estator se puede incrementar para reducir la carga de generación de potencia en el motor. Si el volumen de carga de la batería es insuficiente, la distancia de separación entre el rotor y el estator se puede reducir para aumentar la carga de generación de potencia en el motor, incrementando por ello el volumen de generación de potencia. Esto permite que la fuerza de accionamiento del motor sea transmitida eficientemente al neumático de accionamiento.
Según otra realización, se describe un vehículo híbrido de tipo de montar a horcajadas, en el que el estator incluye: un primer estator dispuesto de manera que mire al rotor; y un segundo estator dispuesto enfrente de una cara en el otro lado de otra cara que mira al rotor; el primer estator tiene múltiples dientes con las superficies periféricas laterales alrededor de las que se forman devanados en espiral; el segundo estator tiene múltiples dientes en su cara que mira al primer estator; y el mecanismo de regulación regula un ángulo de la rotación del segundo estator alrededor del eje de salida con relación al primer estator.
Según esta realización, sin variación del tamaño del dispositivo rotativo eléctrico en la dirección del eje de salida, la distancia entre extremos de los primeros dientes y los segundos dientes se puede regular para variar el flujo magnético que fluye en el primer estator. Esto permite ajustar la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico.
Según otra realización, se describe un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que el dispositivo rotativo eléctrico está situado de tal manera que su eje de salida sea paralelo a un eje de accionamiento del neumático de accionamiento. Según esta realización, se puede simplificar un mecanismo para transmitir la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico al neumático de accionamiento, en comparación con un dispositivo rotativo eléctrico situado de tal manera que su eje de salida esté vertical u oblicuo con relación al eje de accionamiento. En otros términos, si el dispositivo rotativo eléctrico está situado de tal manera que su eje de salida esté vertical u oblicuo con relación al eje de accionamiento, entonces se necesita otro mecanismo para convertir una fuerza que gira en la dirección del eje de salida en una fuerza que gira en la dirección del eje de accionamiento. Sin embargo, la idea de la presente realización no requiere dicho mecanismo.
Según otra realización, se describe un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que el dispositivo rotativo eléctrico está situado de tal manera que un eje del eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico esté alineado con un eje del eje de accionamiento del neumático de accionamiento. Según esta realización, el eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico se puede conectar al eje de accionamiento al que se transfiere una velocidad del motor minimizada a través de engranajes, tal como una transmisión. Esto puede reducir la velocidad rotacional del dispositivo rotativo eléctrico, mejorando por ello su durabilidad. Además, un voltaje, generado cuando el dispositivo rotativo eléctrico sirve como un generador, se puede reducir, en comparación con un dispositivo rotativo eléctrico conectado a un elemento (por ejemplo polea móvil o piñón móvil) dispuesto más cerca del motor en el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento. Esto da lugar a que se aplique un voltaje inferior desde el dispositivo rotativo eléctrico a componentes eléctricos conectados a él, lo que reduce la posibilidad de fallo de los componentes eléctricos, proporcionando por ello un vehículo con excelente durabilidad de los componentes eléctricos.
Según otra realización, se describe un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que un engranaje está montado en el eje de accionamiento; el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento tiene además un eje intermedio para transmitir la fuerza de accionamiento del motor; el eje intermedio está conectado al eje de accionamiento mediante el engranaje estando al mismo tiempo colocado de tal manera que la distancia entre ejes del eje intermedio y el eje de accionamiento sea menor que un radio de una rueda del neumático de accionamiento. Según esta realización, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento puede estar más cerca de un centro en la dirección lateral del vehículo, asegurando por ello un ángulo de inclinación grande. En otros términos, el neumático de accionamiento está generalmente fuera de la periferia exterior de la rueda en la dirección lateral del vehículo. Según esta realización, el eje intermedio se coloca de tal manera que la distancia entre los ejes del eje intermedio y el eje de accionamiento sea menor que un radio de la rueda. Así, el eje intermedio puede estar más próximo al centro en la dirección lateral del vehículo, en comparación con un eje intermedio situado al lado del neumático de accionamiento en la dirección lateral del vehículo. Consiguientemente, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento puede estar más próximo al centro en la dirección lateral del vehículo, asegurando por ello un ángulo de inclinación grande.
Según otra realización, se describe un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que el eje intermedio está situado más próximo al cigüeñal del motor que el eje de accionamiento. Según esta realización, un mecanismo de reducción de velocidad (por ejemplo un mecanismo de reducción de velocidad del tipo movido por cadena o por correa) para transmitir la fuerza de accionamiento del motor del cigüeñal al eje intermedio puede ser de tamaño más pequeño, en comparación con un eje intermedio dispuesto encima del eje de accionamiento. Esto da lugar a una reducción del tamaño del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento.
La descripción describe otra realización de un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que el eje intermedio está separado del cigüeñal del motor; el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento tiene además un mecanismo de reducción de velocidad, que se extiende en la dirección de avance del vehículo a lo largo de una ruta para transmitir la fuerza de accionamiento del cigüeñal al eje intermedio, para transmitir la fuerza de accionamiento del motor del cigüeñal al eje intermedio; y el dispositivo rotativo eléctrico está dispuesto en el lado más exterior en la dirección lateral del vehículo que el mecanismo de reducción de velocidad. Según esta realización, el mecanismo de reducción de velocidad (por ejemplo un mecanismo de reducción de velocidad del tipo movido por cadena o por correa) para transmitir la fuerza de accionamiento del motor del cigüeñal al eje intermedio está situado entre el neumático de accionamiento y el dispositivo rotativo eléctrico. Esto puede reducir el tamaño del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento, en comparación con el elemento de transmisión de fuerza de accionamiento situado fuera del dispositivo rotativo eléctrico.

Claims (7)

1. Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas provisto de un motor (12) y un dispositivo rotativo eléctrico (16), incluyendo un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) para transmitir una fuerza de accionamiento producida por el motor (12) a una rueda motriz, donde el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) incluye un embrague (26) para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de accionamiento a la rueda motriz, y un mecanismo intermedio (36), que está dispuesto entre el embrague (26) y la rueda motriz, para trabajar en unión con un eje de salida (40) del dispositivo rotativo eléctrico (16), caracterizado por un mecanismo de regulación (50) para ajustar un campo del dispositivo rotativo eléctrico (16) donde el estator incluye un primer estator (83) dispuesto de manera que mire al rotor (44), y un segundo estator (87) dispuesto enfrente de una cara (81b) en el otro lado de otra cara (81a) que mira al rotor (44), donde el primer estator (83) tiene múltiples primeros dientes (81) con las superficies periféricas laterales (81c) alrededor de las que se forman devanados en espiral (82), donde el segundo estator (87) tiene múltiples segundos dientes (84) en su cara que mira al primer estator (83), y donde el mecanismo de regulación (50) regula un ángulo de la rotación del segundo estator (87) alrededor del eje de salida con relación al primer estator (83).
2. Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo rotativo eléctrico (16) está situado de tal manera que su eje de salida sea paralelo a un eje de accionamiento (34) de la rueda motriz.
3. Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas según la reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo rotativo eléctrico (16) está situado de tal manera que un eje del eje de salida (40) del dispositivo rotativo eléctrico (16) esté alineado con un eje del eje de accionamiento (34) de la rueda motriz.
4. Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el mecanismo intermedio dispuesto entre el embrague y la rueda motriz incluye un mecanismo de engranaje para que el elemento de transmisión de fuerza de accionamiento trabaje en unión con el eje de salida (40) del dispositivo rotativo eléctrico (16).
5. Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas según la reivindicación 4, caracterizado porque un engranaje (34a) está montado en el eje de accionamiento (34), y el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) también tiene un eje intermedio (30) para transmitir la fuerza de accionamiento del motor (12), y donde el eje intermedio (30) está conectado al eje de accionamiento (34) mediante el engranaje (34a) estando al mismo tiempo colocado de tal manera que una distancia entre ejes del eje intermedio (30) y el eje de accionamiento (34) sea menor que un radio de una rueda de la rueda motriz.
6. Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas según la reivindicación 5, caracterizado porque el eje intermedio (30) está situado más próximo al cigüeñal (24) del motor (12) que el eje de accionamiento (34).
7. Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas según la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque el eje intermedio (30) está separado del cigüeñal (24) del motor (12), y donde el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) también tiene un mecanismo de reducción de velocidad (28), que se extiende en la dirección longitudinal del vehículo para transmitir la fuerza de accionamiento del cigüeñal al eje intermedio, para transmitir la fuerza de accionamiento del motor (12) desde el cigüeñal (24) al eje intermedio (30), y donde el dispositivo rotativo eléctrico (16) está dispuesto en el lado exterior en la dirección lateral del vehículo con relación al mecanismo de reducción de velocidad (28).
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