ES2926101A1 - Sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central - Google Patents
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Abstract
Es un sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central y aumentar la autonomía (freno regenerativo). Actualmente, las bicicletas eléctricas hacen uso del piñón de gatillo o libre; este método impide que la energía cinética se traslade al motor central. Este método impide que el motor central genere electricidad con la energía cinética. Esta invención sustituye el piñón de gatillo por un piñón fijo que gira en solidaridad con la rueda. Esta invención acopla un eje de gatillo en el eje de los pedales. La energía cinética se traslada al piñón fijo, el piñón fijo traslada la energía al eje de gatillo por medio de la cadena, el piñón de gatillo traslada la energía al motor central y el motor central transforma la energía cinética en energía eléctrica, cargando la batería y aumentando la autonomía de la bicicleta.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención pertenece al sector de la bicicleta eléctrica.
El objeto principal de la presente invención es un sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central, y convertir la frenada en energía útil, "freno regenerativo”. Transformando la energía cinética en energía eléctrica; electricidad que se almacena en la batería, aumentando la autonomía de la bicicleta.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El freno regenerativo proporciona más autonomía a la bicicleta eléctrica. Las bicicletas eléctricas con los motores en los ejes de las ruedas pueden utilizar la energía cinética para producir electricidad, cargar la batería y aumentar la autonomía de la bicicleta. Los motores en los ejes de los pedales reciben la energía cinética directamente y transformarlos en generadores eléctricos al frenar no tiene ninguna dificultad, pero el peso de los motores en los ejes de las ruedas las hace más inestables, además, los motores al no estar vinculados con un cambio de velocidades se revolucionan excesivamente, consumiendo más energía, reduciendo la autonomía de la bicicleta.
Las bicicletas eléctricas con motor central tienen más estabilidad y consumen menos energía, pero no aprovechan la energía cinética, no utilizan el motor central como freno regenerativo. El piñón sin fin o piñón de gatillo impide que la energía cinética llegue al motor central, al no llegar la energía cinética al motor central, el motor central no puede actuar como generador eléctrico, cómo freno regenerativo. El sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central utiliza el motor central como freno regenerativo.
En las bicicletas eléctricas con motor central y cambio de velocidades, el motor eléctrico no se revoluciona excesivamente, gracias al cambio de velocidades el consumo de energía disminuye.
En el sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central cuando se activa el motor o el ciclista pedalea, se tensa la cadena por la parte superior, cuando se activa el freno regenerativo y actúa la energía cinética, se tensa la cadena por la parte inferior. Este efecto obliga a eliminar la cadena sobrante, y sustituir el cambio de velocidades convencional por un sistema de transmisión simple, o un cambio de velocidades con la cadena justa, y el tensor por un tensor leve.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central, transforma la energía cinética en energía eléctrica (freno regenerativo). El sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central obliga al motor central a actuar como generador eléctrico cuando el ciclista deja de pedalear y la bicicleta sigue en movimiento, transformando la energía cinética en energía eléctrica. Electricidad que carga las baterías, proporcionando más autonomía a la bicicleta eléctrica.
Las ventajas principales de esta invención se resume como sigue:
• El movimiento continuo de la cadena o transmisión mientras la bicicleta se desplaza por la energía cinética y el ciclista no pedalea, con este efecto se consigue:
- trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central.
- transformar el motor central en generador eléctrico.
- cargar las baterías.
• Trasladar la energía del motor central al eje de la rueda, la bicicleta se desplaza mientras el ciclista mantiene los pedales inmóviles.
• El ciclista puede pedalear y desplazar la bicicleta mientras el motor eléctrico actúa, o no, trasladando toda la potencia del ciclista al sistema, instantáneamente.
En el primer punto, la cadena tensa por la parte inferior, en el segundo y tercer punto, la cadena tensa por la parte superior. Este efecto requiere de un sistema de transmisión con la cadena justa, o de un cambio de velocidades singular, con la cadena justa, con un tensor leve superior y un tensor leve inferior, tensores que también se utilizarán para cambiar las velocidades.
En el sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central se instala un piñón fijo en el eje de la rueda que gira en solidaridad con la rueda. El piñón fijo sustituye al piñón de gatillo de una bicicleta convencional. El piñón fijo mantiene la cadena siempre en movimiento y traslada la energía cinética al "eje de gatillo”, accione el ciclista los pedales o no los accione.
El sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central integra un "eje de gatillo” en el eje de los pedales, que permite al ciclista mantener los pedales inmóviles mientras la cadena se mantiene en movimiento por la energía cinética o la energía del motor. El "eje de gatillo” permite al ciclista trasladar toda su potencia instantáneamente al sistema, en un solo sentido de giro.
El "eje de gatillo” se comprende de dos ejes, uno interior y otro exterior, y se ubican uno dentro del otro, el "eje de gatillo” también comprende varios gatillos ubicados entre los dos ejes, en el interior del eje exterior se hallan unos dientes, en el exterior del eje interior en unos orificios se ubican los gatillos. Los gatillos se clavan en los dientes del eje exterior cuando el ciclista utiliza los pedales para desplazar la bicicleta, girando ambos ejes en solidaridad, o se desclavan y quedan libres, cuando el ciclista deja de pedalear y la bicicleta sigue desplazándose por la energía cinética o la energía del motor eléctrico. El eje interior está acoplado a los pedales y gira en solidaridad con los pedales, el eje exterior gira en solidaridad con el soporte del piñón, con el piñón y con la cadena.
Con el piñón fijo acoplado a la rueda, la cadena está siempre en movimiento con la energía cinética, y se traslada por medio de la cadena, del piñón fijo al piñón acoplado al eje exterior, el eje exterior está engranado al motor central, el motor central se transforma en generador cuando recibe la energía cinética, generando electricidad, cargando la batería y aumentando la autonomía de la bicicleta, mientras el ciclista mantiene los pedales inmóviles.
Cuando el motor central recibe electricidad gira y hace girar el engranaje acoplado al eje exterior, obligando al eje exterior a girar, el eje exterior a través del piñón que tiene acoplado, transmite el movimiento al piñón fijo ubicado en el eje de la rueda, a través de la cadena, obligando a la rueda a girar y desplazar la bicicleta.
En el engranaje del "eje de gatillo” pueden engranar los diferentes modelos de motores eléctricos que existen en el estado de la técnica o existirán, y lo pueden
hacer desde cualquier ángulo. Los diferentes modelos de motores eléctricos también pueden engranar directamente a la cadena, y aprovechar la energía cinética para generar electricidad si utilizan el "eje de gatillo”.
El "eje de gatillo” también se puede adaptar directamente a un motor eléctrico, ubicando el "eje de gatillo” en el mismo eje del motor eléctrico. En un motor eléctrico con "eje de gatillo”, el eje exterior del "eje de gatillo” es el rotor, y tiene acoplado el piñón. El eje interior está acoplado a los pedales y gira en solidaridad con los pedales. Cuando el motor recibe electricidad, el eje exterior rotor gira en solidaridad con el piñón, el piñón a través de la cadena transmite la energía al piñón fijo, el piñón fijo que gira en solidaridad con la rueda desplaza la bicicleta.
Los gatillos asentados en el eje interior se clavan en los dientes del eje exterior rotor cuando el ciclista pedalea, girando ambos ejes en solidaridad, y desplazando la bicicleta, o se desclavan y son libres cuando el ciclista mantiene los pedales inmóviles, al actuar la energía cinética o el motor eléctrico. El motor eléctrico con eje de gatillo es más compacto en la bicicleta y reacciona mejor a su potencia, ya que la energía no tiene que pasar por tantos engranajes.
En el sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central cuando se activa el motor o el ciclista ejerce fuerza sobre los pedales y se desplaza la bicicleta, se tensa la cadena por la parte superior, cuando actúa la energía cinética tensa la cadena por la parte inferior. Este efecto obliga a sustituir el cambio de velocidades convencional, y el tensor por un tensor leve. Un cambio de velocidades con la cadena justa, sin tensor o con tensor leve. En el sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central se puede utilizar como transmisión un único piñón en el eje de los pedales, y un único piñón en el eje de la rueda, o un cambio de velocidades singular.
Un cambio velocidades singular con el mismo numero de piñones, y del mismo tamaño, en el eje de la rueda que en el eje de los pedales, y con el mismo numero de dientes, por ejemplo, el piñón pequeño del eje de la rueda tiene el mismo numero de dientes que el piñón pequeño del eje de los pedales, o el piñón grande del eje de los pedales tiene el mismo numero de dientes que el piñón grande del eje de la rueda. De este modo al cambiar de velocidad la cadena irá desplazándose completamente de izquierda a derecha para aumentar las velocidades o de derecha
a izquierda para reducir, y lo podrá hacer con la cadena justa, cambiando las velocidades en este orden:
-1a primer piñón del plato con el primer piñón de la rueda,
-2a mantiene el primer piñón del plato y cambia al segundo piñón de la rueda, -3a cambia al segundo piñón del plato y mantiene el segundo piñón de la rueda, -4a mantiene el segundo piñón del plato y cambia al tercer piñón de la rueda, -5a cambia al tercer piñón del plato y mantiene el tercer piñón de la rueda,
-6a mantiene el tercer piñón del plato y cambia al cuarto piñón de la rueda,
-7a cambia al cuarto piñón del plato y mantiene el cuarto piñón de la rueda, o viceversa, al reducir las velocidades. Un cambio de velocidades singular que reduce las revoluciones del motor eléctrico al cambiar de una velocidad menor a una mayor cuando acelera, reduciendo el consumo de energía. Un cambio de velocidades singular que aprovecha más la energía cinética al cambiar de una velocidad mayor a una menor, revolucionando más el generador eléctrico, generando más electricidad, aprovechando más el freno regenerativo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Es una vista esquemática frontal de una modalidad de realización preferida del eje de gatillo.
Figura 2.- Es una vista esquemática derecha de una modalidad de realización preferida del eje de gatillo en despiece.
Figura 3.- Es una vista esquemática izquierda de una modalidad de realización preferida del eje de gatillo.
Figura 4.- Es una vista esquemática derecha de una modalidad de realización preferida del motor eléctrico con eje de gatillo en despiece.
Figura 5.- Es una vista esquemática izquierda de una modalidad de realización preferida del motor eléctrico con eje de gatillo acoplado a la bicicleta.
Figura 6.- Es una vista esquemática derecha de una modalidad de realización preferida del sistema de transmisión simple con piñón fijo.
Figura 7.- Es una vista esquemática derecha de una modalidad de realización preferida del cambio de velocidades singular.
Figura 8.- Es una vista esquemática inferior de una modalidad de realización preferida de como actúan y en el orden en el que actúan, las diferentes velocidades en el cambio de velocidades singular.
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, 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.
En la figura 6 se observa un sistema de transmisión simple, con un solo piñón (18) fijo en el eje de la rueda y un solo piñón (19) en el eje de los pedales. En las figuras 7 y 8 se observa un cambio de velocidades singular, con piñones (16) fijos en el eje de la rueda, y piñones (15) en el eje de los pedales. En ambos sistemas de transmisión los piñones (18 y 16) giran en solidaridad con la rueda y mantienen a la cadena siempre en movimiento.
Así, tal y como se observa en las figuras 1 y 3, una posible realización preferente del eje de gatillo (1), como al girar el eje interior (4) en el sentido contrario a las agujas del reloj, los gatillos (6) se clavan en los dientes (7) del eje exterior (5), el eje interior (4) obliga al eje exterior (5) a girar en solidaridad, en este momento el ciclista acciona los pedales y desplaza la bicicleta. En la figura 1 y 3 se observa el eje interior (4) que al girar en el sentido de las agujas del reloj, los gatillos (6) se desclavan y el eje exterior (5) queda libre, los ejes (4 y 5) patinan entre ellos, en este momento el ciclista mantiene los pedales inmóviles y es la energía cinética o la del motor las que actúan sobre el eje exterior (5).
En la figura 2 se observa el asentamiento (17) de los gatillos (6), también se observa el soporte (13) del piñón (15) que gira en solidaridad con el piñón (15) y el eje exterior (5). En las figuras 2 y 3 se observa como el eje de gatillo (1) está ubicado en el eje de los pedales, se aprecia el engranaje (12) con el que engranan por diferentes lados (dependiendo del modelo de motor eléctrico) los diferentes modelos de motores centrales que existen en el estado de la técnica o existirán.
El motor central actúa sobre el engranaje (12) que se muestra en las figuras 2 y 3, la energía se traslada del motor al engranaje (12), el engranaje (12) gira en solidaridad con el eje exterior (5), el eje exterior (5) gira en solidaridad con el piñón (15), el piñón (15) traslada el movimiento al piñón (16) fijo por medio de la cadena (14), tensándola por la parte superior. El piñón (16) fijo al ser solidario con la rueda, hace girar la rueda y desplaza la bicicleta. El eje interior (4) y los gatillos (6) le dan la opción al ciclista de pedalear o no; si no pedalea los gatillos (6) quedan desclavados y los ejes (4 y 5) patinarán entre ellos, en este caso la energía sale del motor eléctrico. Si el ciclista pedalea, hace girar el eje interior (4), los gatillos (6) se clavan en los dientes (7) del eje exterior (5) y lo hará girar, ayudando al motor eléctrico, el motor eléctrico realizará menos esfuerzo y consumirá menos electricidad.
Si el ciclista quiere utilizar la energía cinética para cargar la batería, dejará de hacer fuerza útil en los pedales, la bicicleta seguirá desplazándose, la rueda seguirá girando, la rueda al ser solidaria con el piñón trasero (16) traslada la energía al piñón (15) a través de la cadena (14), tensándola por la parte inferior, el piñón delantero (15) al ser solidario con el eje exterior (5) comienza a girar, el eje exterior (5) al estar engranado con el motor central, el motor central comienza a girar generando electricidad y cargando la batería, proporcionando más autonomía a la bicicleta. En este caso los gatillos (7) se desclavarán y el eje exterior (5) y el eje interior (4) patinarán entre ellos.
En la figura 4 se observa en despiece el motor eléctrico de gatillo, se aprecia el rotor (9) con los dientes (7), el estátor (8), la carcasa del motor (10) y las tapas del motor (11).
En las figuras 4 y 5 se observa el motor eléctrico con el eje de gatillo (2) en el mismo eje del motor eléctrico. El eje exterior (9) en el motor eléctrico con eje de gatillo (2) es el rotor (9). En el rotor (9) se hallan los dientes (7). El eje interior (4) asienta los
gatillos (6) que se clavan en los dientes (7) del rotor (9) cuando el ciclista pedalea, o se desclavan cuando el ciclista deja de pedalear y actúa el motor eléctrico o se desclavan también cuando actúa la energía cinética, patinando el eje exterior (9) y el eje interior (4) entre ellos.
En la figura 6 se observa el sistema de transmisión con un solo piñón (19) en el eje de los pedales y un solo piñón (18) fijo en el eje de la rueda trasera. El sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central necesita la cadena (14) justa, si actúa el motor eléctrico o el ciclista pedalea se tensa la cadena (14) por la parte superior, si actúa la energía cinética se tensa la cadena (14) por la parte inferior.
En las figuras 7 y 8 se observa el sistema de transmisión con el cambio de velocidades singular, con la cadena justa y los tensores (20 y 21) leves, que a la vez de tensar levemente la cadena (14) cambian las velocidades.
En la figura 8 se observa el sistema de transmisión con el cambio de velocidades singular con la cadena justa, se aprecian los piñones (16) fijos del eje de la rueda, que giran en solidaridad con la rueda; y los piñones (15) del eje de los pedales que giran en solidaridad con el eje exterior (9). También se observan las diferentes posiciones de la cadena (14) en cada velocidad introducida, con la 1a (22), con la 2a (23), con la 3a (24), con la 4a (25), con la 5a (26), con la 6a (27) y con la 7a (28). Se puede observar en la figura 8 como se desplaza la cadena (14) de izquierda a derecha para aumentar las velocidades y de derecha a izquierda para reducir las velocidades.
Claims (4)
1. Sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central caracterizado porque comprende un piñón (18) fijo en el eje de la rueda, que gira en solidaridad con la rueda, el piñón (18) fijo mantiene a la cadena siempre en movimiento y traslada la energía cinética al eje de los pedales, el piñón (18) fijo sustituye al piñón libre o de gatillo de la bicicleta convencional, y acopla en el eje de los pedales un eje de gatillo (1), el piñón fijo (18) gira en solidaridad con la rueda y traslada la energía cinética al piñón (19) por medio de la cadena (14) que tensa por la parte inferior, el piñón (19) gira en solidaridad con el eje exterior (5) del eje de gatillo (1) y traslada la energía a los diferentes modelos de motores centrales ubicados en cualquier angulo de la bicicleta por medio del engranaje (12), que gira en solidaridad con el eje exterior (5) transformando el motor central en generador eléctrico, generando electricidad, electricidad que carga la batería y aumenta la autonomía de la bicicleta, si la energía proviene del motor central, el motor central hará girar el engranaje (12), el engranaje (12) gira en solidaridad con el eje exterior (5), el eje exterior (5) gira en solidaridad con el piñón (19), el piñón (19) traslada la energía al piñón (18) a través de la cadena que la tensa por la parte superior, el piñón (18) al girar en solidaridad con la rueda desplaza la bicicleta, el eje interior (4) está acoplado a los pedales y gira en solidaridad con los pedales, entre el eje interior (4) y el eje exterior (5) del eje de gatillo (1) se hallan unos gatillos (6) que se clavan en los dientes (7) del eje exterior (5) cuando la energía provenga del ciclista al pedalear, o se desclavan cuando actúa la energía cinética o la energía del motor central, manteniendo los pedales inmóviles, caracterizado porque comprende:
• un piñón fijo (18) en el eje de la rueda que gira en solidaridad con la rueda y mantiene a la cadena (14) siempre en movimiento,
• un eje de gatillo (1) integrado en el eje de los pedales que comprende:
- un eje exterior (5) con dientes (7) en su interior que gira en solidaridad con el engranaje (12), con el soporte (13) del piñón (19) y con el piñón (19),
- un eje interior (4) que se clava al eje exterior (5) por medio de unos gatillos (6) cuando el ciclista pedalea,
- unos gatillos (6) asentados (17) en eje interior (4) que se clavan en los dientes (7) del eje exterior (5) cuando el ciclista pedalea, girando ambos ejes (5 y 4) en solidaridad, o se desclavan y son libres cuando el ciclista mantiene los pedales inmóviles y actúa la energía cinética o el motor eléctrico,
- un engranaje (12) unido al eje exterior (5) por el cual se transmite la energía, • un sistema de transmisión con la cadena, (14) justa (figura 6) con un solo piñón (18) fijo en el eje de la rueda y un solo piñón (19) en el eje de los pedales, un sistema de transmisión con la cadena (14) precisa, cuando actúan el motor o el ciclista la cadena tensa por la parte superior, cuando actúa la energía cinética la cadena tensa por la parte inferior.
2. Sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central según la reivindicación 1 caracterizado porque comprende un eje de gatillo (1) que contiene:
• un eje exterior (5) con dientes (7) en su interior, que gira en solidaridad con el engranaje (12), con el soporte (13) del piñón (19), y con el piñón (19),
• un eje interior (4) que se clava al eje exterior (5) por medio de unos gatillos (6) cuando el ciclista pedalea,
• unos gatillos (6) asentados (17) en eje interior (4) que se clavan en los dientes (7) del eje exterior (5) cuando el ciclista pedalea, girando ambos ejes (5 y 4) en solidaridad, o se desclavan y son libres cuando el ciclista mantiene los pedales inmóviles y actúa la energía cinética o el motor eléctrico,
• un engranaje (12) unido al eje exterior (5) por el cual se transmite la energía,
3. Sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central según la reivindicación 1 y 2 caracterizado porque comprende un motor eléctrico con eje de gatillo (2) acoplado en el mismo rotor, más compacto, integrado en el eje de los pedales, que reacciona mejor a la potencia porque la energía no tiene que pasar por tantos engranajes, que comprende:
• un eje exterior rotor (9) con dientes (7) en su interior, que gira en solidaridad con el soporte (13) del piñón (15), y con el piñón (15),
• un eje interior (4) que se clava al eje exterior rotor (9) por medio de unos gatillos (6) cuando el ciclista pedalea,
• unos gatillos (6) asentados (17) en eje interior (4) que se clavan en los dientes (7) del eje exterior rotor (9) cuando el ciclista pedalea, girando ambos ejes (9 y 4) en solidaridad, o se desclavan y son libres cuando el ciclista mantiene los pedales inmóviles y actúa la energía cinética o el motor eléctrico,
• un estátor (8),
• una carcasa motor (10),
• unas tapas de motor (11).
4. Sistema para trasladar la energía cinética del eje de la rueda al motor central según la reivindicación 1, 2 y 3 caracterizado porque comprende un cambio de velocidades singular (3) que reduce las revoluciones del motor eléctrico al acelerar, al cambiar de una velocidad menor a una mayor, reduciendo el consumo de energía, un cambio de velocidades singular (3) que aprovecha más la energía cinética al cambiar de una velocidad mayor a una menor, revolucionando más el generador eléctrico, generando más electricidad, un cambio de velocidades singular (3) con la cadena (14) justa, sin tensor o con tensor leve (20 y 21), un cambio velocidades singular (3) que aprovecha la cadena (14) cambiando las velocidades en este orden:
-1a primer piñón del plato con el primer piñón de la rueda (22),
-2a mantiene primer piñón del plato y cambia al segundo piñón de la rueda (23), -3a cambia al segundo piñón del plato y mantiene segundo piñón de la rueda (24) -4a mantiene segundo piñón del plato y cambia al tercer piñón de la rueda (25), -5a cambia al tercer piñón del plato y mantiene tercer piñón de la rueda (26), -6a mantiene tercer piñón del plato y cambia al cuarto piñón de la rueda (27), -7a cambia al cuarto piñón del plato y mantiene cuarto piñón de la rueda (28), o viceversa, al reducir las velocidades, la cadena (14) se desplaza de izquierda a derecha para aumentar las velocidades y de derecha a izquierda para reducir las velocidades.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2926101 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20221021 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20230206 |