ES2665429T3 - Dispositivo de tracción para vehículo y vehículo que incorpora tal dispositivo - Google Patents

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Ulises BLASCO GRACIA
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Abstract

DISPOSITIVO DE TRACCION PARA VEHICULO que comprende: Al menos un motor (1) y un elemento de transmisión que comprende: a. Un eje primario (3) coplanario y concurrente con el eje de giro del motor (2). b. Elementos de engranaje (5) entre el eje primario (3) y el eje de giro del motor (2). c. Un eje de salida (4) coaxial al eje primario. d. Medios para solidarizar, de manera temporal o permanente, el giro del eje primario (3) y el eje de salida (4). e. Medios para transmitir el giro del eje de salida (4) al elemento motriz del vehículo caracterizado por que comprende: Al menos un motor (1) ubicado simétricamente entre los tubos verticales laterales del bastidor del vehículo, en el cual el eje primario (3) y el eje del giro del motor (2) se acoplan entre sí en la zona central de una extensión axial del eje primario.

Description

imagen1
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de tracción para vehículo y vehículo que incorpora tal dispositivo
5 Tal y como su nombre indica, el objeto de la presente invención es un dispositivo de tracción para vehículo, principalmente terrestre, del tipo de los que comprenden un motor y una transmisión siendo que el motor es preferiblemente de giro axial, como puede ser un motor eléctrico, siendo que el eje de giro del motor es coplanario y concurrente con el eje primario de la transmisión.
10 El eje primario antes citado es a su vez coaxial con el eje de salida, de tal forma que el eje de salida atraviesa al eje primario sobresaliendo por sus extremos.
Entenderemos por eje primario el eje que recibe la fuerza del motor al estar relacionado con el eje de giro del mismo, y por eje de salida el eje que, desde la transmisión, se relaciona con la rueda o ruedas 15 motrices.
El campo de la técnica al que se aplica la presente invención es el de los vehículos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
20 Cada vez es más frecuente el uso de motores eléctricos en todo tipo de vehículos, especialmente aunque no de forma única en los terrestres.
Una de las principales desventajas de la utilización de motores eléctricos es el necesario uso de baterías 25 que, por lo general, tiene un gran volumen y peso.
En los vehículos terrestres de tres o más ruedas el problema es menor, pues los pesos pueden distribuirse de varias formas sin comprometer especialmente a la estabilidad, y las baterías cuentan con espacio suficiente para ubicarlas. Sin embargo el uso de motores eléctricos en vehículos de dos ruedas
30 es todavía poco común, pues el peso y ubicación de las baterías así como la posición del eje de giro del motor eléctrico dificultan su uso.
Otro de los problemas que presentan los vehículos de dos ruedas es la basculación de la suspensión de la rueda posterior, que dificulta la transmisión y genera tensiones y sobreesfuerzos en las cadenas de 35 transmisión.
El modelo de utilidad español ES1076136U se refiere a un cambio de marchas basculante para motocicleta eléctrica, sin embargo dicho cambio de marchas basculante requiere que el eje de giro del motor eléctrico se encuentre paralelo al eje de giro del brazo basculante de la suspensión de la 40 motocicleta, es decir, paralelo al eje de giro de la rueda trasera, por lo que el reparto de pesos del motor es necesariamente desigual en uno y otro lado del vehículo, pudiendo verse comprometida su estabilidad.
imagen2
Por otro lado, la conexión lateral de los distintos ejes a través de coronas, poleas y transmisiones, requiere bastante espacio, lo cual reduce el hueco para la ubicación de las baterías.
La patente europea EP2236338 describe un vehículo híbrido siendo que el motor eléctrico que incorpora 5 se encuentra dispuesto de manera que su eje de giro es transversal al cuerpo del vehículo en su dirección de movimiento, con los problemas de cargas antes expuestos.
La patente europea EP2168861 se refiere a una motocicleta eléctrica en que el motor está sujeto a un elemento basculante, siendo que también en este caso el eje de giro del motor es transversal al cuerpo 10 del vehículo.
La patente estadounidense 5433284, que muestra las características del preámbulo de la reivindicación 1, se refiere a una bicicleta eléctrica en la que el motor está ubicado al costado del vehículo y su eje de rotación está conectado al eje de la rueda accionada en uno de los extremos de ese eje. Debido a que el
15 motor está colgado al costado del vehículo, el centro de gravedad se ve afectado y el vehículo es inestable.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
20 Para solventar los problemas anteriormente mencionados, el dispositivo de tracción para vehículo objeto de la presente invención comprende las características de la reivindicación 1. En particular,comprende:
Un motor, preferiblemente eléctrico, ubicado simétricamente entre los tubos verticales laterales del bastidor del vehículo.
25 El término “vertical” utilizado en relación con los tubos de un bastidor de vehículo significa que los tubos se extienden desde una posición más baja del vehículo a una posición superior del vehículo.
Un eje primario que es coplanario y concurrente con el eje de giro del motor, estando uno y otro 30 engranados, siendo este eje primario el eje al cual se le transmite directamente la fuerza del motor.
Un eje de salida que transmite la fuerza del motor a la rueda motriz o, en su caso, a las ruedas motrices, a través de un piñón con cadena, polea con correa o cardan entre otros.
35 El eje primario es coaxial con el eje de salida, siendo que el eje de salida atraviesa axialmente al eje primario.
En una ejecución simple, el eje primario y el eje de salida giran solidariamente de forma permanente, pudiendo venir realizados ambos ejes en una sola pieza.
40 En la invención que se propone, el eje de giro del motor y el eje primario de la transmisión son coplanarios y concurrentes. El ángulo formado entre ambos ejes puede ser diferente en diferentes ejecuciones..
imagen3
De esta manera la posición del motor respecto del eje primario puede variar de una ejecución a otraComo se ha expuesto, en una ejecución simple, el sistema de tracción podría no incluir un elemento de cambio de velocidad, dado que el comportamiento de los motores eléctricos lo permitiría.
5 La entrega de par de un motor eléctrico es cercana a su máximo valor (aproximadamente el 80%) desde 750 RPM hasta 1.500 RPM y máxima desde 1.500 RPM hasta 3.000 RPM, pero a partir de este valor empieza a decaer hasta el régimen de giro máximo.
Debido a este comportamiento, se considera viable utilizar una sola marcha para todo el uso, pero dado que 10 el par cae en picado a altas revoluciones, la velocidad máxima se consigue con muy poca aceleración a partir de 3.000 RPM y cuesta mucho tiempo conseguirla.
Esta característica hace recomendable la utilización de, al menos, una marcha adicional, de modo que desde parado o a poca velocidad, la primera marcha permita buenas aceleraciones hasta la mitad de la 15 velocidad máxima, y al insertar la segunda marcha, aprovechando la inercia del vehículo y la mejora del par al reducir las revoluciones del motor, se consigan velocidades más elevadas.
Para ello, la invención objeto del presente se complementa con un cambio de velocidad que comprende:
20 Un eje primario, entendiéndose por tal el eje sobre el que actúa directamente el eje de giro del motor a través de unos elementos de engranaje.
Al menos un eje secundario engranado permanentemente a ese eje primario.
25 Un eje de salida, coaxial con el eje primario siendo que el eje de salida atraviesa coaxialmente al eje primario.
Con esta disposición de dos ejes coaxiales en donde uno atraviesa al la otro, se evita el desplazamiento longitudinal de los ejes en las operaciones de engranado y desengranado de uno y otro, lo que redunda en 30 un menor requerimiento de espacio, sobre todo en la longitud del eje de salida y por tanto en la anchura total de la transmisión.
En el caso de los vehículos que incorporan un brazo basculante, como ocurre entre otros en el caso de los de dos ruedas, tanto el eje primario como el eje de salida, coaxiales entre sí como ya se ha dicho, son
35 además coaxiales con el eje del brazo basculante de la suspensión, posición que puede adoptar gracias a la reducida anchura de la transmisión, evitándose de ese modo el sufrimiento de la transmisión por tensado y destensado de, por ejemplo, la cadena.
Como se ha expuesto, el eje primario y el secundario se encuentran permanentemente engranados.
40 En caso de estar en uso la segunda marcha (directa), el eje de salida se encuentra engranado al eje primario y por lo tanto, el eje secundario gira libre sin transmitir movimiento a ningún otro eje.
imagen4
En caso de estar en uso la primera marcha, el eje secundario está engranado también al eje de salida.
El cambio de una marcha a otra dependerá de si el eje de salida se encuentra engranado al eje primario o al secundario, pudiendo hacerse de forma manual o automática, con asistencia de elementos eléctricos, como 5 pueden ser servomotores, o por acción mecánica.
El cambio de marchas puede incorporar más marchas a través de ejes paralelos con distinta relación de giro entre sí que, en un momento dado, engranen con el eje de salida.
10 Un sistema de tracción como el descrito, permite una disposición del motor en una posición superior y con el eje de giro esencialmente vertical, siendo que ese eje de giro actúa sobre el eje primario, que es coaxial al eje del basculante y al eje de salida, de tal forma que en la parte delantera del motor queda un espacio suficiente para albergar las baterías del vehículo.
15 En cualquier caso, de las múltiples posiciones posibles del motor, en la mayoría de ellas el motor presenta uno de sus laterales al sentido de la marcha, resultando poco efectivas las aletas de ventilación dispuestas longitudinalmente al eje de giro del motor, que es la manera habitual de presentarse.
Para aprovechar al máximo la acción refrigerante del aire con el motor en marcha, la invención comprende
20 una serie de aletas refrigerantes transversales al eje de giro del motor, de forma que se favorezca el paso del aire entre ellas con el vehículo en marcha.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
25 La FIGURA 1 muestra una sección en perspectiva del sistema de tracción, que comprende un motor (1) y una transmisión (9), siendo que el eje de giro (2) del motor se engrana, a través de unos medios de engranaje (5), a un eje primario (3) que es coaxial a un eje de salida (4), que transmite la fuerza del motor a la rueda motriz o, en su caso, a las ruedas motrices, a través de un piñón (6). Se puede ver también un eje secundario (7) permanentemente engranado al eje primario así como las aletas refrigerantes (13)
30 transversales al eje de giro del motor.
La FIGURA 2 muestra un sección en alzado del sistema de tracción, que comprende un motor (1), y una transmisión (9), siendo que el eje de giro (2) del motor se engrana, a través de unos medios de engranaje
(5) a un eje primario (3), que es coaxial a un eje de salida (4) que transmite la fuerza del motor a la rueda
35 motriz o, en su caso, a las ruedas motrices, a través de un piñón (6). Se puede ver también un eje secundario (7) permanentemente engranado al eje primario. La FIGURA 3 muestra el dispositivo de tracción instalado en un vehículo de dos ruedas (8), apreciándose que el dispositivo permite una disposición en la que motor (1) se aloja sobre la transmisión (9), dejando un gran espacio para la ubicación de baterías (10). Los tubos verticales laterales (14) del bastidor también se
40 muestran.
La FIGURA 4 muestra en detalle el dispositivo instalado en un vehículo de dos ruedas del que se han eliminado las baterías, apreciándose el motor (1) ubicado simétricamente entre los tubos verticales laterales del bastidor del vehículo, con las aletas de refrigeración (13), la transmisión (9) y el eje del basculante (11), que es coaxial al eje primario y al eje de salida, que aquí no se muestran, viéndose la cadena (12) que lleva la fuerza desde el piñón (6) del eje de salida, que aquí se muestra cubierto, hasta la rueda motriz. Los tubos verticales laterales (14) del bastidor también se muestran.
imagen5
5 La FIGURA 5 muestra un ejemplo de ejecución del dispositivo.
La FIGURA 6 muestra un ejemplo de ejecución del dispositivo .
10 La FIGURA 7 muestra un ejemplo de ejecución del.
En las figuras 5, 6 y 7 las aletas refrigerantes cubren no sólo la transmisión, sino el motor propiamente dicho.
15 DESCRIPCION DE UN MODO DE LLEVAR A CABO LA INVENCIÓN
Se describe a continuación un modo de llevar a cabo la invención, que no es el único, sino que es a los meros efectos explicativos pero no limitativos.
20 El dispositivo de tracción para vehículo conforme a la ejecución que aquí se propone comprende:
1. Un motor eléctrico (1) ubicado simétricamente entre los tubos verticales laterales del bastidor del vehículo , un elemento de transmisión (9) que comprende una caja de cambios de dos velocidades la cual comprende:
25  Un eje primario (3) que es coplanario y concurrente con el eje de giro (2) del motor, siendo que el motor
(1) se encuentra dispuesto sobre el elemento de transmisión (9).  Un eje de salida (4) que es coaxial con el eje primario (3) antes dicho, siendo que el eje primario (3) envuelve parcialmente al eje de salida (4).  Ambos ejes, el primario (3) y el de salida (4), son a su vez coaxiales con el eje del basculante (11) del 30 vehículo, que en este caso es de dos ruedas.  Elementos de engranaje para solidarizar, en su caso, el movimiento del eje primario con el eje de
salida.  Un eje secundario (7) permanentemente engranado al eje primario (3).  Elementos para engranar, en su caso, el eje secundario (7) con el eje de salida (4).
35  Elementos, en este caso una cadena (12), que transmite el movimiento del eje de salida (4), el cual incorpora un piñón (6), a la rueda motriz, en este caso la posterior.
Como se ha dicho, el motor (1) ocupa una posición superior al elemento de transmisión (9), ganándose un espacio en su parte anterior suficiente para la ubicación de las baterías.
40 El hecho de que el eje de salida (4) sea coaxial al eje del basculante (11), reduce los esfuerzos de los elementos de transmisión, tales como una cadena (12), al permanecer constante la distancia entre el eje de salida (4) y el eje de la rueda motriz.
imagen6
5 En cuanto a las velocidades, la caja de cambios opera de la siguiente manera:
En la velocidad segunda, el eje primario (3) y el eje de salida (4) se encuentran engranados girando solidariamente, mientras que el eje secundario (7), engranado permanentemente al eje primario (3), gira igualmente pero sin transmitir el movimiento a ningún otro eje.
10 En la velocidad primera, el eje secundario (7) se engrana con el eje de salida (4) que, previamente a engranar con el eje secundario (7), deja de estar engranado al eje primario (3).
Las diferencias de velocidad de giro entre un eje y orto se consiguen a través de una cascada de piñones y 15 engranajes.
El engranado y desengranado de unos ejes y otros puede hacerse de manera automática o manual, así como, en el caso de la manual, de forma asistida con servomotores o con cambio mecánico.
20 Además de la ejecución expuesta, son muchas las ejecuciones que pueden darse, siendo ejemplo de alguna de ellas las figuras 5 a 7 en cuanto a disposición del motor, siendo también muchas las opciones en cuanto a tipo de vehículo que lo incorpore.
Para facilitar la refrigeración del motor y de la transmisión, se han incorporado unas aletas de refrigeración
25 (13) que están dispuestas en sentido transversal al eje de giro del motor, favoreciendo que el aire pase fácilmente a través de ellas ayudado por la velocidad del vehículo.

Claims (4)

  1. imagen1
    REIVINDICACIONES
    1.-DISPOSITIVO DE TRACCION PARA VEHICULO que comprende: Al menos un motor (1) y un elemento de transmisión que comprende: 5 a. Un eje primario (3) coplanario y concurrente con el eje de giro del motor (2).
    b.
    Elementos de engranaje (5) entre el eje primario (3) y el eje de giro del motor (2).
    c.
    Un eje de salida (4) coaxial al eje primario.
    d. Medios para solidarizar, de manera temporal o permanente, el giro del eje primario (3) y el eje de salida (4). 10 e. Medios para transmitir el giro del eje de salida (4) al elemento motriz del vehículo caracterizado por que comprende:
    Al menos un motor (1) ubicado simétricamente entre los tubos verticales laterales del bastidor del vehículo, en el cual el eje primario (3) y el eje del giro del motor (2) se acoplan entre sí en la zona central de una extensión axial del eje primario.
    15 2.-DISPOSITIVO DE TRACCIÓN PARA VEHICULO conforme reivindicación 1 caracterizado por que comprende:
     Un eje de salida (4) independiente del eje primario en donde el eje de salida (4) atraviesa el eje primario (3) sobresaliendo por sus extremos y porque el dispositivo de tracción del vehículo comprende
    20 además  Al menos un eje secundario (7) engranado al eje primario.  Medios para engranar el eje primario y el eje de salida.  Medios para engranar el eje secundario con el eje de salida.
    25 3.-DISPOSITIVO DE TRACCION PARA VEHICULO conforme reivindicación 1 o 2 caracterizado por que el eje basculante es coaxial al el eje primario (3) y al eje de salida (4).
  2. 4.-DISPOSITIVO DE TRACCIÓN PARA VEHICULO conforme reivindicación 1 o 2 caracterizado por que el motor ocupa una posición superior al elemento de transmisión.
    30 5.-DISPOSITIVO DE TRACCION PARA VEHICULO conforme reivindicación 1 o 2 caracterizado por que el motor es eléctrico.
  3. 6.-DISPOSITIVO DE TRACCIÓN PARA VEHÍCULO conforme reivindicación 1 o 2 caracterizado por que 35 comprende una serie de aletas de refrigeración (13) dispuestas en sentido transversal al eje de giro del motor.
  4. 7.-VEHICULO QUE INCORPORA EL SISTEMA DE TRACCION expuesto en las reivindicaciones anteriores.
    8
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