ES2823598A1 - Dispositivo generador de energia electrica por efecto de rodadura - Google Patents

Abstract

Es un dispositivo generador de energía eléctrica por efecto de rodadura, que aprovechando el peso y/o la deformación sufrida durante la rodadura del conjunto neumático-llanta y mediante elementos piezoeléctricos se genera un potencial eléctrico que se transmite a la batería del automóvil. El arreglo del dispositivo comprende una matriz de elementos generadores piezoeléctricos, colocados en la cara opuesta de la banda de rodamiento y que tras una adecuada conexión eléctrica entre todos los elementos, el terminal negativo estará conectado a la llanta (6) tal como se aprecia en la figura 3 y el terminal positivo debe atravesar la cámara de la llanta a través de un pasacables-sello (7) y se conecta a un aro conductor concéntrico (8) en el lado interno de la llanta a través de un orificio en esta, que permita pasar un conductor eléctrico. En el exterior de la cámara, del lado interno de la llanta, se conecta al aro conductor (8). Del lado del vehículo habrá un elemento porta escobilla que se conectará con el aro conductor, así se obtiene el potencial eléctrico generado en el neumático durante la rodadura.

Description

DESCRIPCIÓN

DISPOSITIVO GENERADOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA POR EFECTO DE

RODADURA

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención pertenece al sector automotriz, específicamente a vehículos eléctricos y/o híbridos.

Se pretende generar un aporte eléctrico a la batería de vehículos eléctricos y/o híbridos, que ayude a alargar los periodos entre recargas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El desarrollo de vehículos más amigables con el medio ambiente ha generado una serie de automóviles eléctricos o híbridos. La mayor limitación de estos vehículos es el almacenamiento de energía, que los condiciona a recorrer relativamente cortas distancias o al empleo de alternativas hibridas que de esa manera terminan consumiendo combustibles fósiles, perdiéndose en parte la amabilidad con el ambiente.

Los avances que se están dando en la industria automotriz eléctrica están enfocados en: incrementar la eficiencia de los propulsores eléctricos, desarrollo de baterías más eficientes y ligeras, disminución de la carga muerta del vehículo entre otros.

Por otro lado, se conoce que ciertos cristales cerámicos tienen la capacidad de generar electricidad cuando se les aplica una fuerza, fenómeno que se conoce como piezoelectricidad.

De esta manera, los pequeños desplazamientos originados por las pisadas sobre las baldosas se están empleando para generar energía eléctrica por efecto piezoeléctrico, fenómeno que está ganando cierto interés en el ámbito industrial, como por ejemplo las baldosas de Energy Floors© o Pavegen©, que hoy en día son un hecho.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se fundamenta en el modo de producción de energía eléctrica por el efecto de rodadura en los neumáticos de los vehículos. La idea se basa en que cuando la banda de rodadura de un neumático que está en contacto con el suelo, sufre una pequeña deformación durante su rodaje por el peso que soporta y/o por las irregularidades del pavimento; esta es capaz de producir electricidad mediante el efecto piezoeléctrico o incluso electromagnético.

Un elemento generador puede estar compuesto por un disco piezoeléctrico que a su vez puede tener acoplado eléctricamente un puente rectificador, así, ante una pequeña deformación aplicada sobre el disco piezoeléctrico, este generará un pulso eléctrico que luego, en este caso, será rectificado y en los terminales de salida del puente rectificador se tendrá un pulso de voltaje en DC.

El fundamento, no limitativo de esta idea, es adherir una matriz de elementos generadores sobre toda la cara interna de la banda de rodadura del neumático. Estos elementos generadores estarán interconectados eléctricamente entre sí en serieparalelo para obtener el voltaje deseado, teniendo en cuenta que cuantos más elementos generadores estén conectados en serie, el voltaje será mayor, mientras, que si están en paralelo la corriente será mayor.

Realizada la conexión eléctrica de la matriz en serie-paralelo de los elementos generadores, la corriente generada por estos elementos debido a la rotación de los neumáticos, se conduce hasta el vehículo.

Una de las posibles formas de realizar la conducción eléctrica hacia el vehículo, sería acoplar el terminal negativo a un punto de conexión en la llanta, que, a través de la misma, el disco de freno, los rodamientos, ejes, etc., se conectará con el punto de masa del vehículo. Siguiendo con el circuito, el terminal positivo, que, a través de un conductor el cual pasará por un orificio convenientemente realizado y sellado en la llanta, se conectará con una pista concéntrica por el lado interno de la llanta (hacia el vehículo), el cual servirá de elemento conductor para que una escobilla colocada en el vehículo conduzca el potencial eléctrico hacia éste para ser aprovechada.

De esta manera, la deformación elástica que sufre el neumático genera una deformación al elemento generador que está acoplado al neumático y esa deformación en el piezoeléctrico genera un pulso eléctrico que rectificado, puede ser conducido hacia la batería del vehículo aumentando la carga eléctrica y alargando así el tiempo entre recargas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para ayudar a una mejor comprensión de esta invención, se describirán los siguientes dibujos, los cuales son una representación esquemática y no limitativa de la propuesta formativa de esta invención.

La figura 1 es una perspectiva del conjunto de una manera de realizar el elemento generador (1) con sus piezas básicas. Se puede observar el componente piezoeléctrico (2) y el puente rectificador (3)

La figura 2 muestra un corte en perspectiva de un neumático (4) y su llanta (5), así como los elementos generadores (1) sobre la cara interna de la banda de rodadura.

La figura 3 muestra una sección de un corte del neumático (4) donde se aprecia en detalle la disposición de la matriz de elementos generadores (1) y las piezas involucradas en una posible forma de ensamble. Adicionalmente un posible conector a negativo (6), también el pasacable-sello (7) que es el orificio en la llanta con una pieza que permite pasar un cable al exterior sin perder la estanqueidad de la cámara neumático-llanta, de igual manera el aro conductor (8) que es una pista concéntrica que sirve para conducir electricidad, este aro está conectado físicamente con la llanta pero aislado eléctricamente de la llanta mediante un elemento aislante (10)

La figura 4 es la representación de la configuración de la disposición de los elementos para una posible conexión eléctrica mediante el uso del aro conductor (8) el cual esta conectado eléctricamente a través de una escobilla (11) que se aloja en un porta escobillas que esta físicamente anclado al vehiculo.

La Figura 5 es un corte de una configuración de la invención en un neumático con cámara, en esta se puede ver la disposición de la malla o matriz de elementos generadores (1) que están sujetos contra la cara opuesta a la banda de rodadura mediante una cámara neumática (13) y con un arreglo similar a los antes descritos.

La figura 6 representa una configuración viable del dispositivo en un neumático airless, en donde como está representado en este caso mas no limitativo, el elemento generador (1) esta inserto dentro de los radios del neumatico (14), la configuración eléctrica y la transmisión de energía se puede llevar de manera similar a los ya mencionados.

La figura 7 es la representación de una configuración de los elementos generadores colocados sobre le llanta en un neumático airless, en este caso se aprovecha la presión generada por el neumático (14) a través de los radios (15) sobre la llanta (5) interponiendo entre estos (15-5) los elementos generadores (1).

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

De acuerdo a las figuras se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.

Una posible configuración del elemento generador (1), en este caso, compuesto por un disco piezoeléctrico (2) pero que puede ser reemplazado por cualquier configuración de elementos piezoeléctricos y un puente rectificador (3) que eventualmente puede no ser necesario, conforman el elemento base de esta idea.

En donde, el disco piezoeléctrico (2) y el puente rectificador (3) cuyas patillas correspondientes a la entrada de la señal alterna están conectadas, una a la base metálica del disco piezoeléctrico (2) y la otra conexión de entrada a la parte cerámica de este elemento (2). Las patillas de salida y - se conectarán en una matriz serie paralelo entre las demás patillas de salida de los elementos generadores, la configuración de serie-paralelo se ajusta a los requerimientos de voltaje o corriente en la etapa de generación como ya se mencionó.

En esta realización preferente de la invención que se muestra a través de las figuras 1 a 4, a la cara interna de la banda de rodadura del neumático (4) se la han adherido una serie de elementos generadores (1), de manera matricial, tantos como espacio haya, de cada pata de salida del puente rectificador, una positiva y una negativa, se conecta eléctricamente al resto de los puentes rectificadores de la matriz en una configuración serie-paralelo como ya se mencionó, a través de los terminales en común de esta conexión serie-paralelo, el polo negativo, se conecta a la llanta al conector (6) y se emplea ésta como elemento conductor negativo hacia el vehículo.

El ramal positivo que emplea un conductor que debe atravesar un orificio previamente realizado en la llanta (5) y convenientemente sellado ante posibles fugas de aire, pasacables-sello (7), se conecta a un aro conductor (8) concéntrico en el lado interno de la llanta, es decir, el lado que da hacia el disco o tambor de freno (9). Este aro conductor debe estar unido físicamente con la llanta, pero eléctricamente aislado de la misma por un elemento aislante (10). De la pista concentrica (8) se conducirá la corriente hacia el vehículo mediante una escobilla (11), la escobilla estará alojada y convenientemente alineada en un portaescobillas (12) de la escobilla mediante un conductor se transmite el potencial eléctrico hacia el vehículo y esta corriente se aprovechará de la manera más adecuada en función de la carga y potencial en el vehículo.

Otra realización preferente comprendería, la invención que se muestra a través de las figuras 1 a 4, similar a la antes descrita, salvo que, en la cara interna de la banda de rodadura del neumático (4) los elementos generadores (1) estén insertos dentro de la goma del neumático (4) de manera matricial, similar a la antes descrita, el resto del funcionamiento es análogo al descrito en el apartado anterior.

Esta realización preferente abarca la invención que se muestra en la figura 5 en donde siguiendo una configuración equivalente a las antes descritas en este caso los elementos generadores (1) están en contacto con la cara opuesta a la banda de rodadura por efecto de la presión generada por una cámara neumática (13) dentro del conjunto neumático llanta y un funcionamiento equivalente a los anteriores.

La realización preferente en el caso de neumáticos airless (14) como se aprecia en la figura 6 consiste en la disposición de elementos generadores por el lado interno de la banda de rodadura en pequeñas matrices entre los radios (15) y se conectaran entre estas matrices a través de los radios, la conexión final puede conectarse de manera análoga a la anterior, el polo negativo a un conector en la llanta (6) y el polo positivo apoyándose igualmente en el sistema aro conductor escobilla (8, 11, 12).

Otra realización preferente es la disposición de los elementos generadores (1) adheridos o insertos dentro de los radios (15) de los neumáticos airless y una conexión eléctrica similar a las antes descritas.

Una realización preferente es la disposición de los elementos generadores (1) sobre la superficie de la llanta (5) entre la llanta y el neumático airless, de manera que los elementos generadores queden en medio de la llanta y el neumático. Como esquematiza en la figura 7

Esta invención es susceptible de ser fabricada por los distintos fabricantes de neumáticos, la propia industria automotriz, así como empresas dedicadas a dispositivos innovadores en el ámbito tecnológico, que en conjunto con la industria automotriz podrán favorecer un incremento del potencial eléctrico disponible a lo largo del recorrido de los vehículos eléctricos.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. El dispositivo que comprende una matriz de elementos generadores piezoeléctricos (1), adheridos a la cara opuesta de la banda de rodamiento mediante un adhesivo y que tras una adecuada conexión eléctrica entre todos los elementos generadores, que entre otras configuraciones podría ser conectar éstos en paralelo en bloques de 8 o 10 elementos generadores y a su vez estos bloques conectados en serie entre sí, esta configuración puede variar en función del voltaje que se desee, cuantos más elementos se conecten en serie mayor será el voltaje producido.

De la conexión común serie-paralelo, el terminal negativo puede ir conectado a la llanta en el conector (6) tal como se aprecia en las figuras 3 y 4, y el terminal positivo a través de un orificio en la llanta, que permita pasar un conductor eléctrico y que sea estanco para el aire dentro de esta cámara (7). En el exterior de la llanta, por el lado interno, se conecta a un aro conductor (8) que a través de una escobilla (11) o elemento equivalente conduce la electricidad al vehículo.

2. El dispositivo que comprende una matriz de elementos generadores piezoeléctricos, insertos en la goma de la cara opuesta de la banda de rodamiento, dentro del caucho del neumático y su conexión eléctrica puede seguir la descrita en la reivindicación 1.

3. El dispositivo que comprende una matriz de elementos generadores piezoeléctricos, sujetos contra la cara opuesta de rodamiento mediante una cámara neumática (13) y su conexión eléctrica puede seguir la descrita en la reivindicación 1.

4. El dispositivo que comprende elementos generadores que entre otras configuraciones pueden estar adheridos en la cara opuesta a la banda de rodadura en neumáticos airless del estilo de tweel de Michelin o similares y su conexión eléctrica como las antes descritas.

5. El dispositivo que comprende elementos generadores que entre otras configuraciones pueden estar insertos en la cara opuesta a la banda de rodadura en neumáticos airless del estilo de tweel de Michelin o similares y su conexión eléctrica como las antes mencionados.

6. El dispositivo que comprende elementos generadores insertos en los "radios” de los neumáticos airless como se describe en la figura 6 y un arreglo eléctrico similar a los ya descritos.

7. El dispositivo que comprende elementos generadores adheridos o insertos en la llanta o un símil de esta, en neumáticos airless como se describe en la figura 7 y su configuración eléctrica como se ha expuesto en las reivindicaciones anteriores.

8. El dispositivo que de manera análoga a las antes descritas emplee como elemento generador un mecanismo electromagnético en vez de un elemento piezoeléctrico.

9. El dispositivo para transmitir la energía eléctrica producida por elementos generadores, por el conjunto neumático-llanta, de manera inalámbrica hasta el vehículo.

10. El dispositivo que, en cualquiera de los ensambles o reivindicaciones antes descritos, sin el puente rectificador, de esta manera aprovecha la corriente alterna, que posteriormente acondicionará.

11. El dispositivo que, en cualquiera de los ensambles o reivindicaciones antes descritos, salvo que el puente rectificador sea reemplazado por un puente de media onda en vez del puente rectificador de onda completa.