ES2905547T3 - Accionamiento de avance para un vehículo accionado eléctricamente - Google Patents
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Abstract
Accionamiento de avance para un vehículo accionado eléctricamente, con ruedas izquierda y derecha del vehículo (1, 2) dispuestas en una línea de eje común (A) y con unidades de accionamiento (11, 12) separadas para la rueda izquierda y derecha del vehículo, en donde cada unidad de accionamiento (11, 12) - está conectada al cubo de rueda (18) de la respectiva rueda del vehículo (1, 2) a través de un árbol cardán (20) provisto de al menos un elemento cardán (20A, 20B), - en un eje común (A1, A2), comprende al menos un motor eléctrico (24) y un elemento de salida (26) para la conexión al árbol cardán (20), caracterizado por que las dos unidades de accionamiento (11, 12) están dispuestas en la dirección longitudinal del vehículo la una detrás de la otra cerca de la línea central del vehículo o en la línea central del vehículo, teniendo las unidades de accionamiento (11, 12) un desplazamiento hacia delante y hacia atrás respecto a la línea de eje de las dos ruedas del vehículo y estando dispuestos de manera inclinada los ejes de las unidades de accionamiento en un ángulo (W2) respecto a la horizontal y en un ángulo horizontal (W1) respecto a la dirección transversal del vehículo.
Description
DESCRIPCIÓN
Accionamiento de avance para un vehículo accionado eléctricamente
La invención se refiere a un accionamiento de avance para un vehículo accionado eléctricamente, con ruedas izquierda y derecha del vehículo dispuestas en una línea de eje común y con unidades de accionamiento separadas para la rueda izquierda y derecha del vehículo, en donde cada unidad de accionamiento
- está conectada al cubo de rueda de la respectiva rueda del vehículo a través de un árbol cardán provisto de al menos un elemento cardán,
- en un eje común, comprende al menos un motor eléctrico, una transmisión y un elemento de salida para la conexión al árbol cardán.
Por los documentos DE 20201 379 U1 y WO 2012/139567 A2 se conocen accionamientos de avance eléctricos con dos motores y transmisiones dispuestos coaxialmente sobre un eje común, estando accionada cada rueda del vehículo a través de su propio motor con transmisión. Dicho tipo de construcción posibilita un accionamiento de avance eléctrico relativamente compacto, en el que el número de componentes es pequeño y se evitan las desventajas de peso y de eficiencia. El documento FR2680733 describe un eje de accionamiento posterior para un vehículo híbrido con medios eléctricos para el accionamiento de las ruedas. El eje se compone de una placa horizontal, que está conectada a la carrocería del vehículo a través de medios elásticos y a la que están fijados dos motores eléctricos, que pueden accionar en cada caso una de las ruedas y cuyos ejes están inclinados con respecto al eje de las ruedas y, en el caso de carga nominal, se encuentran esencialmente en el mismo plano horizontal.
Aunque los accionamientos de avance conocidos se construyen de manera relativamente compacta, el tipo de construcción no es óptimo para todos los ámbitos de aplicación. Para las finalidades de carreras de automóviles, por ejemplo, no solo es importante una construcción ligera conceptual, es decir, una mejor relación potencia a peso, sino que también se requieren inercias bajas en cuanto al problema del balanceo o guiñada del vehículo. En el caso de un vehículo de carreras, también es importante un centro de gravedad que se encuentre bajo. Se puede lograr un centro de gravedad bajo cuando los componentes particularmente pesados del vehículo están colocados en la medida de lo posible en su centro, a lo largo de la línea central del vehículo así como lo más abajo posible.
La invención se basa en el objetivo de crear un accionamiento de avance adecuado para vehículos accionados eléctricamente conductora y, sobre todo, para vehículos que se pueden utilizar en deportes de motor, prestando especial atención a la distribución optimizada del peso dentro del vehículo.
Para la resolución de este objetivo, se propone un accionamiento de avance de acuerdo con la reivindicación 1.
A través de la disposición de las unidades de accionamiento la una detrás de la otra es posible disponer cada una de las dos unidades de accionamiento cerca de la línea central del vehículo o incluso en la línea central del vehículo, de manera que la distribución del peso dentro del vehículo también está concentrada en gran medida a lo largo de su eje central. Por ello, se mejora el comportamiento en marcha, sobre todo en el caso de altas aceleraciones en curva, y se reduce al mínimo la tendencia del vehículo al balanceo.
La disposición de las dos unidades de accionamiento en la dirección longitudinal del vehículo la una detrás de la otra solo se logra en el caso de un cierto desplazamiento hacia delante y hacia atrás de las unidades de accionamiento relativamente a la línea de eje de las dos ruedas del vehículo. No obstante, este desplazamiento no es grande y no tiene mucha importancia, en particular en el caso de la combinación con árboles cardán y juntas cardán adecuados. A través de una ligera posición oblicua de las dos unidades de accionamiento, en la que estas están dispuestas en un ángulo horizontal respecto a la dirección transversal del vehículo, se pueden reducir las pérdidas en las juntas cardán hasta tal punto que no tienen ninguna importancia práctica significativa.
En las reivindicaciones 2-7 se proponen diseños adicionales del accionamiento de avance eléctrico.
Con un diseño adicional del accionamiento de avance eléctrico, se propone que los ejes de las unidades de accionamiento estén dispuestos de manera inclinada con respecto a la horizontal, siendo el extremo del lado del árbol cardán de la unidad de accionamiento en cada caso el extremo que se encuentra más alto. Una disposición de este tipo de las unidades de accionamiento crea la condición previa para disponer las unidades de accionamiento muy abajo en el vehículo, es decir, solo a una pequeña altura por encima la superficie de conducción. Por regla general, una disposición baja de este tipo no resulta problemática para el deporte de motor, puesto que estos vehículos tienen de todos modos un pequeño recorrido de resorte vertical y, por eso, no existe ningún riesgo de colisión de las unidades de accionamiento con la superficie de conducción.
Por otra parte, las unidades de accionamiento también pueden estar dispuestas de forma inclinada con respecto a la horizontal, de manera que los dos accionamientos de avance estén dispuestos en la parte alta del vehículo. Esto
puede resultar ventajoso cuando se requiere una mayor distancia al suelo, por ejemplo, para vehículos especiales.
Un diseño adicional del accionamiento de avance está caracterizado, para cada unidad de accionamiento, por un disco de freno, dispuesto fuera de la unidad de accionamiento, de un freno de disco, estando fijado el disco de freno sin posibilidad de giro al elemento de salida y, por eso, estando dispuesto el disco de freno asimismo sobre ese eje común, sobre el que también están dispuestos el motor eléctrico, la transmisión y el elemento de salida para la conexión al árbol cardán. A través de esta disposición del disco de freno también se puede disponer el freno de disco muy hacia dentro, es decir, relativamente cerca de la línea central del vehículo. Esto mejora aún más la concentración de los componentes del vehículo relativamente pesados cerca del centro del vehículo.
El accionamiento de avance eléctrico descrito se puede utilizar tanto para accionar ruedas directrices, las cuales en la práctica son generalmente las ruedas delanteras del vehículo, como para ruedas no directrices, es decir, habitualmente las ruedas traseras del vehículo.
Ventajas y detalles adicionales se explican a continuación con referencia a los dibujos. Aquí muestran:
la figura 1 una vista superior de un vehículo de dos ejes y cuatro ruedas concebido para carreras, en el que cada una de las cuatro ruedas se acciona a través de su propio motor eléctrico con su propia transmisión;
la figura 2 una vista simplificada de un eje de vehículo de un vehículo accionado eléctricamente con dirección visual en la dirección de marcha, incluyendo una unidad de accionamiento para la rueda izquierda del vehículo y una unidad de accionamiento separada para la rueda derecha del vehículo del eje de vehículo, y un freno de disco para cada rueda, y
la figura 3 una vista superior del accionamiento de avance según la figura 2.
La figura 1 muestra un vehículo eléctrico concebido especialmente para carreras con un eje delantero VA directriz y un eje posterior HA no directriz. Las ruedas izquierda y derecha del vehículo se encuentran en cada caso en la misma línea de eje A. Todas las ruedas del vehículo 1, 2 de ambos ejes de vehículo VA, HA están accionadas. El accionamiento de cada rueda se realiza eléctricamente.
A cada rueda 1,2 individual está asignado su propio accionamiento eléctrico. Preferentemente, de su control se hace cargo una unidad de control eléctrica central, es decir, común, para todas las ruedas con un microprocesador.
El accionamiento de las ruedas izquierdas del vehículo 1 en la dirección de marcha se realiza en cada caso a través de una primera unidad de accionamiento eléctrica 11. Esta está conectada a través de un árbol cardán 20 al cubo de rueda de la rueda izquierda del vehículo 1 en cuestión. El accionamiento de las ruedas derechas del vehículo 2 se realiza en cada caso a través de una segunda unidad de accionamiento 12. Esta también está conectada a través de un árbol cardán 20 al cubo de rueda de la rueda derecha del vehículo 2 en cuestión.
De acuerdo con la figura 1, las dos unidades de accionamiento 11, 12 del mismo eje de vehículo VA o bien HA están dispuestas en la dirección longitudinal del vehículo la una detrás de la otra así como de manera algo desplazada la una respecto a la otra. A través de esta disposición es posible disponer ambas unidades de accionamiento 11, 12 en la línea central del vehículo o al menos muy cerca de la línea central del vehículo para lograr, de este modo, una distribución óptima del peso en el centro del vehículo, sobre todo para carreras, especialmente porque precisamente las unidades de accionamiento 11, 12 son componentes relativamente pesados.
A continuación, mediante las figuras 2 y 3 se reproducen detalles adicionales de la disposición de las unidades de accionamiento separadas para las dos ruedas del vehículo 1, 2, mostrando la figura 2 el accionamiento de avance eléctrico con dirección visual en la dirección longitudinal del vehículo, y mostrando la figura 3, por el contrario, una vista superior. Las figuras 2 y 3 muestran la disposición de las unidades de accionamiento esencialmente tanto para el eje delantero VA directriz como para el eje posterior HA no directriz.
Cada unidad de accionamiento 11, 12 se compone de un motor eléctrico 24, un codificador, una transmisión 25 y un elemento de salida 26, el cual transfiere la potencia de la unidad de accionamiento al árbol cardán 20, eventualmente a través de una junta cardán 20A adicional dispuesta entremedias o una junta de compensación comparable. El elemento de salida 26 puede ser, por ejemplo, el árbol de salida, que se hace salir de una carcasa 22, la cual rodea el motor eléctrico 24 y la transmisión 25, de la transmisión 25.
Preferentemente, la carcasa 22 es una carcasa común, la cual aloja tanto el motor eléctrico con el codificador como la transmisión y presenta una abertura para el paso a través del elemento de salida 26, que conduce hacia el árbol cardán, de la transmisión, así como, dado el caso, aberturas adicionales para cables eléctricos o conexiones de refrigerante para la refrigeración del motor eléctrico.
La transmisión 25 puede ser una transmisión de rueda planetaria para un tipo de construcción particularmente compacto con alto potencial de rendimiento. En este caso, el elemento de salida 26 se asienta o bien en el mismo árbol central que el portapiñón satélite, o bien la rueda satélite de la transmisión planetaria, o bien el elemento de salida 26 es una sección de árbol, que se hace salir de la carcasa 22, del portapiñón satélite o de la rueda satélite de la transmisión planetaria.
Las dos carcasas 22 están fijadas en el chasis del vehículo de manera adecuada. Esta fijación puede ser rígida, o puede estar amortiguada por elementos amortiguadores elásticos. Las dos carcasas 22 se pueden conectar la una a la otra, o en cada caso pueden estar fijadas en sí en el chasis.
En cada unidad de accionamiento 11, 12, el motor eléctrico 24, el codificador, la transmisión 25 y el elemento de salida 26 se encuentran coaxialmente sobre un eje común. La abertura en la carcasa 22 para el paso a través del elemento de salida 26 también está dispuesta sobre este eje. Este eje común es el eje A1 para la unidad de accionamiento izquierda 11, y el eje A2 es para la unidad de accionamiento derecha 12. Los ejes A1, A2 de las unidades de accionamiento 11, 12 están dispuestos en cada caso oblicuamente con respecto a esa línea axial común A sobre la que giran las dos ruedas del vehículo 1, 2 en el caso de marcha en línea recta.
El elemento de salida 26 de la respectiva unidad de accionamiento está conectado a través de una junta cardán interior 20A al árbol cardán 20, y este está conectado a través de una junta cardán exterior 20B al cubo de rueda 18 de la respectiva rueda del vehículo 1 o bien 2. En lugar de las juntas cardán, también se pueden usar otras juntas de compensación comparables.
Asimismo, sobre el eje común A1, A2 de la respectiva unidad de accionamiento 11, 12 está dispuesto un disco de freno 32 de un freno de disco 30. El disco de freno 32 está fijado sin posibilidad de giro al elemento de salida 26 y se encuentra fuera de la carcasa 22 de la unidad de accionamiento 11 o bien 12. A través de este tipo de construcción también se puede disponer el freno de disco 30 relativamente cerca de la línea central del vehículo, lo cual da como resultado una concentración adicional de componentes que presentan un peso relativamente alto cerca de la línea central del vehículo.
De acuerdo con la figura 1 y la figura 3, las dos unidades de accionamiento 11, 12 del mismo eje de vehículo VA o bien HA están dispuestas en la dirección de marcha la una detrás de la otra. Sus ejes A1, A2 no discurren exactamente en la dirección transversal del vehículo, sino en un ángulo horizontal W1 respecto a la dirección transversal del vehículo. Este ángulo W1 asciende a entre 2,5° y 15°, preferentemente a entre 2,5° y 10°. Solo en el caso de la observación en vista superior, como se reproduce en la figura 1 y la figura 3, los ejes A1, A2 se extienden (aparentemente) en paralelo el uno respecto al otro.
Adicionalmente, como se puede reconocer asimismo en la figura 1 y la figura 3, las dos unidades de accionamiento 11, 12, observado desde arriba, están dispuestas de manera desplazada la una respecto a la otra en la dirección de sus ejes A1, A2.
De acuerdo con la figura 2, es decir, en el caso de la observación en la dirección longitudinal del vehículo, las dos unidades de accionamiento 11, 12 se superponen en gran parte. Preferentemente, esta superposición de las unidades de accionamiento 11, 12 asciende a al menos dos tercios para concentrar, de este modo, el peso de las unidades de accionamiento cerca de la línea central del vehículo.
De acuerdo con la figura 2, los ejes A1, A2 están dispuestos en cada caso más profundos que la línea de eje común A de las ruedas del vehículo 1, 2 para un centro de gravedad profundo, como es importante sobre todo para la utilización en carreras de automóviles.
Aparte de eso, la figura 2 permite reconocer que los ejes A1, A2 de las unidades de accionamiento 11, 12 están dispuestos de manera inclinada en ángulos W2 opuestos los unos respecto a los otros con respecto a un plano horizontal, representado en este caso por la superficie de conducción 35, de tal manera que en cada caso el extremo del lado del árbol cardán de la unidad de accionamiento 11, 12 es el extremo que se encuentra más alto. El ángulo de inclinación W2 con respecto al plano horizontal 35 asciende en cada caso a entre 2,5° y 20°, preferentemente a entre 5° y 10°.
A través del uso de transmisiones planetarias, transmisiones coaxiales y una refrigeración de las conexiones frontales, se consiguen unidades constructivas extremadamente compactas para las unidades de accionamiento 11, 12, mediante lo cual se reduce la inclinación en el plano horizontal. También se reducen las pérdidas en las juntas cardán.
Lista de referencias
1 Rueda izquierda del vehículo
2 Rueda derecha del vehículo
11 Unidad de accionamiento para la rueda izquierda del vehículo 12 Unidad de accionamiento para la rueda derecha del vehículo 18 Cubo de rueda
20 Árbol cardán
20A Elemento cardán interior
20B Elemento cardán exterior
22 Carcasa
24 Motor eléctrico
25 Transmisión
26 Elemento de salida
30 Freno de disco
32 Disco de freno
35 Superficie de conducción, plano horizontal
A Línea de eje común
A1 Eje de la unidad de accionamiento
A2 Eje de la unidad de accionamiento
HA Eje posterior
VA Eje delantero
W1 Ángulo respecto a la dirección transversal del vehículo W2 Ángulo respecto a la horizontal
Claims (7)
1. Accionamiento de avance para un vehículo accionado eléctricamente, con ruedas izquierda y derecha del vehículo (1, 2) dispuestas en una línea de eje común (A) y con unidades de accionamiento (11, 12) separadas para la rueda izquierda y derecha del vehículo, en donde cada unidad de accionamiento (11, 12)
- está conectada al cubo de rueda (18) de la respectiva rueda del vehículo (1, 2) a través de un árbol cardán (20) provisto de al menos un elemento cardán (20A, 20B),
- en un eje común (A1, A2), comprende al menos un motor eléctrico (24) y un elemento de salida (26) para la conexión al árbol cardán (20),
caracterizado por que las dos unidades de accionamiento (11, 12) están dispuestas en la dirección longitudinal del vehículo la una detrás de la otra cerca de la línea central del vehículo o en la línea central del vehículo, teniendo las unidades de accionamiento (11, 12) un desplazamiento hacia delante y hacia atrás respecto a la línea de eje de las dos ruedas del vehículo y estando dispuestos de manera inclinada los ejes de las unidades de accionamiento en un ángulo (W2) respecto a la horizontal y en un ángulo horizontal (W1) respecto a la dirección transversal del vehículo.
2. Accionamiento de avance según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento de salida (26) es el árbol de salida de una transmisión (25).
3. Accionamiento de avance según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las dos unidades de accionamiento (11, 12) se superponen al menos en parte, observado en la dirección longitudinal del vehículo.
4. Accionamiento de avance según la reivindicación 3, caracterizado por que la superposición asciende a al menos dos tercios.
5. Accionamiento de avance según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que los ejes (A1, A2) de las unidades de accionamiento (11, 12) están dispuestos en cada caso más profundos que la línea de eje común (A).
6. Accionamiento de avance según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el extremo del lado del árbol cardán de la unidad de accionamiento (11, 12) es en cada caso el extremo que se encuentra más alto.
7. Accionamiento de avance según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por un disco de freno (32), dispuesto fuera de la unidad de accionamiento (11, 12), de un freno de disco (30), estando fijado el disco de freno (32) sin posibilidad de giro al elemento de salida (26).
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