ES2949812T3 - Generador de ruedas - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un generador de ruedas, concretamente a un convertidor para generar energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo a partir de la deformación del neumático de la rueda mediante el contacto con la carretera, a un sistema para generar energía eléctrica que comprende el convertidor, y a un vehículo o rueda que compone el Sistema. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Generador de ruedas

La presente invención se refiere a un generador de ruedas, concretamente un convertidor para generar energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo a partir de la deformación del neumático de la rueda por contacto con la carretera. En particular, la presente invención se refiere a un transductor que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1. La presente invención también se refiere a un sistema para generar energía eléctrica y un vehículo o rueda que comprende el sistema.

Estado de la técnica

Los neumáticos de vehículos, en particular los neumáticos, se deforman bajo carga en la zona de la superficie de contacto durante el proceso de laminación. El neumático está flexionado, y hay una pérdida de energía durante la transmisión de potencia como resultado del calentamiento. El trabajo realizado se llama trabajo de flexión.

La fuerza requerida para flexionar el neumático es un componente importante de la resistencia a la rodadura y contrarresta la fuerza motriz de un vehículo. Por un lado, un mayor trabajo de flexión aumenta directamente el consumo de combustible del vehículo y también puede reducir la vida útil del neumático. Por otro lado, cierta deformación del neumático y, por lo tanto, un aumento del área de contacto del neumático con el suelo son deseables para aumentar el coeficiente de tracción del vehículo y también para aumentar el confort de conducción. Por lo tanto, la presión de aire en un neumático se ajusta típicamente como un compromiso entre el trabajo de flexión y la tracción del vehículo.

La pérdida de energía debido a la flexión de los neumáticos es uno de los principales componentes de la pérdida total de energía en un vehículo, junto con la resistencia aerodinámica. En el campo de los autos eléctricos en particular, el desarrollo de sistemas de recuperación (recuperación de energía, en particular para alimentar la batería del vehículo) basados en el aprovechamiento del trabajo de flexión de los neumáticos de los vehículos ha sido, por lo tanto, de interés desde hace varios años.

En el estado de la técnica, se conocen varios procedimientos y sistemas para generar energía sobre o dentro del neumático del vehículo, principalmente para suministrar energía eléctrica a varios sensores de control de neumáticos dispuestos en el neumático, por ejemplo, sensores de presión de neumáticos.

Así, del documento WO 2015/054763 A1, se conoce un generador en un neumático en el que se genera un movimiento alternativo y se activa un dispositivo aprovechando la pequeña deformación y reducción del espacio que se produce en la parte interior del neumático entre la rueda y la misma cuando está en contacto con el suelo para hacer girar el generador.

Además, el documento EP 3540921 A1 revela un convertidor de energía para generar energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo utilizando la deformación elástica de la rueda entre el plano de conducción y el eje central de la rueda. El convertidor de energía presenta un elemento de palanca con un voladizo montado en forma giratoria alrededor de un eje de rotación, estando el elemento de palanca configurado para una disposición tal en una rueda para un vehículo que una deformación de la banda de rodadura hacia el eje central de la rueda genera una fuerza que actúa sobre una superficie de contacto del voladizo, y la fuerza que actúa sobre la superficie de contacto provoca un movimiento de rotación del voladizo en un sentido de rotación de bombeo alrededor del eje de rotación.

Sin embargo, en el caso de los convertidores conocidos en la técnica anterior, existe un contacto directo con el neumático de la rueda entre las palancas o voladizos, que están firmemente conectados a la llanta. Se ha demostrado que, a velocidades más altas, a veces con un neumático de automóvil típico ya desde aproximadamente 50 km/h, el contacto directo de la palanca con el neumático de la rueda provoca un calentamiento significativo del material del neumático en el punto de contacto, su ablandamiento y un aumento en la pegajosidad, lo que eventualmente conduce a la falla del generador.

Los documentos WO 2007088627 A1 y US2004130157 A1 revelan un convertidor para generar energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo a partir de la deformación del neumático de la rueda a través del contacto con la superficie de la carretera.

Divulgación de la invención

Es objeto de la presente invención proporcionar un convertidor para la obtención de energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo a partir de la deformación del neumático de la rueda por contacto con la carretera, que no presente los problemas de la técnica anterior y, en particular, garantice un funcionamiento fiable incluso a velocidades más altas con un alto grado de eficiencia.

Este objeto se consigue según la presente invención con un transductor de acuerdo con la reivindicación 1.

Las configuraciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes.

La invención se basa en el hallazgo de que con los generadores conocidos, sus palancas o voladizos, que están firmemente conectados a la llanta, causan fricción cuando entran en contacto directo con el neumático de la rueda y, en consecuencia, se genera un fuerte calor local. Durante su movimiento de flexión, el neumático de la rueda realiza un movimiento no lineal en relación con la llanta, es decir, basándose en la llanta como sistema de referencia, el movimiento de una parte definida del neumático de la rueda que entra en contacto con la carretera durante una rueda revolución no está en línea recta, sino que describe una superficie. En el caso de palancas o voladizos que solo están montados en forma giratoria, se produce un movimiento relativo de la superficie de contacto correspondiente del neumático de la rueda y la palanca o voladizo que entra en contacto cuando la rueda gira y, por lo tanto, hay fricción entre ellos. Esto último parece conducir a la falla de los generadores conocidos, especialmente a velocidades más altas, con un neumático de automóvil típico que comienza a alrededor de 50 km/h.

De acuerdo con la invención, ahora se ha encontrado sorprendentemente que este problema se puede resolver por medio de al menos un elemento de contacto, típicamente un rodillo o una parte de un rodillo (segmento de rodillo), que está montado en forma giratoria en el segundo extremo del elemento de palanca de tal manera que el elemento de contacto media el contacto del elemento de palanca con el neumático de la rueda, y el eje de rotación del elemento de contacto es sustancialmente paralelo al eje de rotación de la rueda. El elemento de contacto está montado en forma giratoria en el segundo extremo del elemento de palanca y media el contacto del elemento de palanca con el neumático de la rueda. Debido a su cojinete giratorio, puede compensar el movimiento relativo entre el neumático de la rueda y el elemento de palanca a través de su propio movimiento de rodadura y, por lo tanto, minimizar o evitar la fricción entre el neumático de la rueda y el elemento de palanca.

La invención se describirá ahora con más detalle con referencia a las realizaciones preferidas.

El convertidor según la invención para obtener energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo a partir de la deformación del neumático de la rueda por contacto con la carretera comprende al menos un elemento de palanca que está montado en forma giratoria en su primer extremo y está configurado en su segundo extremo para entrar en contacto con el interior del neumático de la rueda a través de al menos un elemento de contacto de tal manera que una deformación del neumático de la rueda por contacto con la carretera provoca un movimiento giratorio del elemento de palanca.

Por movimiento de rotación del elemento de palanca normalmente se entiende una rotación parcial (movimiento de pivote) del elemento de palanca alrededor del eje de rotación N en el primer extremo. Por lo tanto, el elemento de palanca está diseñado específicamente para detectar deformaciones del neumático de la rueda en el área de la superficie de contacto que se producen durante el proceso de rodadura de la rueda cargada que rueda sobre una superficie de conducción esencialmente plana por medio del elemento de contacto y para transferirlas a un movimiento giratorio alrededor del eje de rotación N en el primer extremo del elemento de palanca. Por lo tanto, el propio elemento de palanca no está en contacto con el interior del neumático, sino que solo está en contacto con él a través del al menos un elemento de contacto. De acuerdo con una realización del convertidor, este o el elemento de palanca está configurado de tal manera que la superficie de contacto del elemento de contacto del elemento de palanca está diseñada para hacer contacto con una superficie interior del neumático de la rueda.

El elemento de palanca está montado en forma giratoria en su primer extremo, preferiblemente en la estructura de soporte o en la llanta de la rueda. En principio, el eje de rotación N en el primer extremo del elemento de palanca puede tener cualquier dirección que discurra esencialmente paralela a su superficie de contacto correspondiente en el interior del neumático de la rueda, ya que el movimiento de flexión del interior del neumático de la rueda, es decir, un movimiento hacia el borde, puede conducir a una rotación parcial del elemento de palanca. En una realización preferida, el eje de rotación del elemento de palanca discurre esencialmente paralelo al eje de rotación de la rueda.

En el contexto de la presente invención, esencialmente paralelo significa preferiblemente una desviación del paralelo de menos de 10°, más preferiblemente de menos de 5°.

En una realización preferida, el elemento de palanca es de una sola pieza. En esta realización, lleva preferiblemente un elemento de contacto, en particular solo uno, que está alojado en forma giratoria en él. En una realización alternativa, igualmente preferida, el elemento de palanca está al menos dividido en dos, es decir, consta de al menos dos, preferiblemente solo dos, partes que están unidas mecánicamente, de preferencia, parcialmente giratorias entre sí. Por ejemplo, la primera parte del elemento de palanca forma el primer extremo, en el que está montado en forma giratoria el elemento de palanca, y la segunda parte representa el segundo extremo, que lleva el elemento de contacto/los elementos de contacto. La capacidad de rotación parcial de la primera parte en relación con la segunda parte permite compensar el movimiento de rotación (movimiento de balanceo) del elemento de palanca cuando los elementos de contacto entran en contacto con el interior del neumático volcado y, al mismo tiempo, mantener el contacto de los elementos de contacto con el interior del neumático. En esta realización alternativa, el elemento de palanca lleva preferiblemente al menos dos, en particular solo dos, elementos de contacto que están montados en forma giratoria en esta parte, en particular en la segunda parte. En la realización alternativa, el elemento de palanca consta de manera especialmente preferida de una primera parte con el primer extremo y la segunda parte, que representa un elemento de sujeción para al menos dos, preferiblemente dos elementos de contacto. Este último está configurado de tal manera que ambos elementos de contacto pueden entrar en contacto con el interior del neumático de la rueda al mismo tiempo. De esta manera, se puede aumentar la superficie de contacto en el interior del neumático de la rueda y, por lo tanto, se puede reducir la fuerza puntual y, por lo tanto, la carga puntual sobre el neumático de la rueda.

En una realización preferida, el convertidor tiene al menos dos elementos de palanca dispuestos rotacionalmente simétricos alrededor del eje de rotación de la rueda, en particular al menos 6 a 16 , con máxima preferencia, 8 a 12.

El elemento de palanca del convertidor según la invención comprende al menos un elemento de contacto. A través de este último, el elemento de palanca entra en contacto con el interior del neumático, de modo que una deformación del neumático de la rueda por el contacto con la carretera provoca un movimiento giratorio del elemento de palanca. Esto significa que el elemento de palanca presenta al menos un elemento de contacto en el segundo extremo, que está montado en forma giratoria en o sobre el elemento de palanca de tal manera que el elemento de contacto media el contacto del elemento de palanca con el neumático de la rueda.

En ninguna posición de giro alrededor de su eje de rotación N en su primer extremo (en funcionamiento normal), el elemento de palanca preferiblemente entra en contacto directo con el interior del neumático de la rueda, es decir, no lo toca. Más bien, solo el elemento de contacto entra en contacto con el interior del neumático de la rueda, es decir, lo toca, si el elemento de palanca ha girado correspondientemente alrededor del eje de rotación en el primer extremo en la dirección de la superficie del neumático (alejándose de la llanta). El eje de rotación del o de los elementos de contacto es sustancialmente paralelo al eje de rotación de la rueda. Si hay más de un elemento de contacto en un elemento de palanca, sus ejes de rotación están dispuestos en paralelo. La posibilidad de que el elemento de contacto esté montado en forma giratoria sobre el elemento de palanca, por un lado, y pueda girar alrededor de un eje esencialmente paralelo al eje de rotación de la rueda, por otro lado, permite compensar el movimiento relativo entre el neumático de la rueda y el elemento de palanca y, por lo tanto, para reducir al mínimo la fricción entre el neumático de la rueda y el elemento de palanca de la rueda. El elemento de contacto es, de preferencia, rotacionalmente simétrico con respecto a sus dimensiones, al menos en el área que entra en contacto con el interior del neumático de la rueda, con respecto a su eje de rotación. En particular, se trata, por lo tanto, de un rodillo o rodillo parcial (segmento de rodillo). El rodillo tiene esencialmente una forma cilíndrica (el eje de rotación del elemento de contacto corresponde entonces al eje del cilindro), posiblemente con una superficie de camisa de cilindro curvada hacia afuera circular (rodillo en forma de barril). Los radios adecuados típicos del elemento de contacto, es decir, preferiblemente los radios de los rodillos, son aquellos en los que la relación entre el radio del elemento de contacto y el radio del interior del neumático de la rueda R (alrededor del centro de la rueda) está en el intervalo de 0,04 a 0,08, preferiblemente 0,05 a 0,07. Por lo tanto, los radios de rodillo adecuados típicos para un neumático de automóvil están en el intervalo de 18 mm a 30 mm. Preferiblemente, el elemento de contacto puede girar libremente con respecto a su eje de rotación, en particular, puede girar libremente 360°. Esto significa que, preferiblemente, el elemento de contacto puede girar libremente alrededor del eje de rotación sobre el que está montado y fijado en forma giratoria en el elemento de palanca, en particular completamente alrededor de su propio eje. Esto asegura un contacto uniforme del elemento de contacto con el interior del neumático de la rueda durante el funcionamiento, incluso a velocidades más altas.

De acuerdo con una realización preferida, la relación entre la distancia A del eje de rotación del elemento de palanca N desde el centro de la rueda M y el radio del lado interior del neumático de la rueda R (A/R) está en el intervalo de 0,55 a 0,60, preferiblemente de 0,56 a 0,59.

De acuerdo con una realización preferida, la relación entre la distancia B del eje de rotación del elemento de palanca N desde el punto de contacto K del elemento de contacto con el interior del neumático de la rueda (en el caso de varios elementos de contacto por elemento de palanca, el de mayor distancia desde el eje de rotación N) y el radio del interior del neumático de la rueda R (B/R) está en el intervalo de 0,44 a 0,55, preferentemente de 0,45 a 0,53, en particular de 0,46 a 0,50.

En el convertidor según la invención, el elemento de palanca, que está alojado en forma giratoria en su primer extremo, puede entrar en contacto con el interior del neumático de la rueda a través del al menos un elemento de contacto. Esto significa que la suma de la distancia A del eje de rotación del elemento de palanca N desde el centro de la rueda M y la distancia B del eje de rotación N desde el punto de contacto K del elemento de contacto con el interior del neumático de la rueda (en el caso de varios elementos de contacto por elemento de palanca, el punto de contacto es el que tiene la mayor distancia desde el eje de rotación N) (A+B) es mayor que el radio del interior del neumático de la rueda R. Según la invención, la relación entre A+B y el radio del interior del neumático de la rueda R ((A+B)/ R)) está en el intervalo del 102 % al 110%, especialmente del 103 % al 107 %.

El radio R aquí siempre se refiere al radio de la llanta descargada desde el centro de la rueda hasta el interior de la rueda. El eje de rotación del elemento de palanca N se refiere al eje de rotación del elemento de palanca en su primer extremo.

El convertidor según la invención también incluye un elemento de acoplamiento mecánico. Este está configurado y es adecuado para transmitir la fuerza que se produce como resultado del movimiento giratorio del elemento de palanca, preferiblemente al generador/generadores. Elementos de acoplamiento mecánico adecuados típicos son engranajes y ejes, correas, cadenas, y similares, el elemento de acoplamiento mecánico comprende preferiblemente al menos un anillo con dentado externo o interno, una cadena o correa, en particular una correa dentada. La fuerza de todos los elementos de palanca del convertidor se transmite preferiblemente a un elemento de acoplamiento mecánico común, por ejemplo, un anillo con dentado externo o interno, una cadena o una correa. Este último elemento de acoplamiento mecánico está, por lo tanto, en una conexión no positiva con todos los elementos de palanca del convertidor. Esto permite que los generadores funcionen de manera más continua. Preferiblemente, el elemento de acoplamiento mecánico también está conectado por fricción con todos los generadores. Al distribuir toda la energía generada por los elementos de palanca entre varios generadores, estos pueden funcionar de manera continua, lo que permite una recuperación de energía eficiente con un uso mínimo de materiales.

Finalmente, el convertidor según la invención comprende al menos un generador eléctrico, que está configurado para convertir en energía eléctrica la fuerza obtenida por el movimiento de rotación del o de los elementos de palanca, preferiblemente transmitida por el elemento de acoplamiento mecánico. En una realización preferida, el convertidor presenta al menos dos generadores dispuestos rotacionalmente simétricos alrededor del eje de rotación de la rueda, en particular al menos 2 a 12, más preferiblemente 3 a 8, por ejemplo, tres o cuatro. El número de elementos de palanca corresponde preferiblemente a un múltiplo del número de generadores.

Normalmente, el rotor del generador se mueve a través del elemento de acoplamiento mecánico, el estator está conectado al elemento de soporte/llanta de la rueda. Preferiblemente, todos los generadores se accionan simultáneamente a través del elemento de acoplamiento mecánico.

Alternativamente, el rotor del generador se mueve a través del acoplamiento directo a los elementos de palanca, por ejemplo, a través del embrague de rueda libre o un elemento de conexión adosado o acoplado al mismo, por ejemplo, una rueda de conexión; el estator está conectado al elemento de soporte/la llanta de la rueda. En esta realización, la fuerza de los elementos de palanca se transmite a través del elemento de acoplamiento mecánico a todos los embragues de rueda libre de los elementos de palanca y a través de estos a los generadores, preferiblemente a todos los generadores simultáneamente, accionándolos de este modo.

Para que el generador eléctrico pueda seguir siendo accionado a velocidades adecuadas, por ejemplo, mediante desviaciones relativamente pequeñas de un elemento de palanca y, por lo tanto, un pequeño movimiento del elemento de acoplamiento mecánico, el convertidor presenta un engranaje o una transmisión, preferiblemente a través del elemento de acoplamiento mecánico, según otra realización preferida, preferiblemente por generador, configurado para generar una traslación definida entre el movimiento de rotación (parcial) del elemento de palanca y un movimiento de rotación del rotor del generador. Por ejemplo, el engranaje y/o la transmisión están configurados para generar una transmisión entre el movimiento de rotación del elemento de palanca y el movimiento de rotación del rotor hacia velocidades más altas del rotor, en particular una transmisión de una relación de 1 a 2 a 1 a 10. Adicional o alternativamente, se puede garantizar una transmisión correspondiente mediante la unión por fricción entre el elemento de palanca y el elemento de acoplamiento mecánico y/o entre el elemento de acoplamiento mecánico y el generador. Preferiblemente, una velocidad correspondientemente adecuada del generador solo se garantiza mediante una transmisión entre el elemento de palanca y el elemento de acoplamiento mecánico y/o entre el elemento de acoplamiento mecánico y el generador.

Para garantizar un movimiento continuo y, por lo tanto, una transmisión de fuerza del elemento de acoplamiento mecánico, se prefiere que los elementos de palanca transmitan la fuerza a través de un embrague unidireccional, es decir, un embrague dependiente de la dirección, por ejemplo, al elemento de acoplamiento mecánico. El convertidor presenta preferiblemente un embrague de rueda libre por elemento de palanca, configurado para un embrague dependiente de la dirección de rotación, es decir, que presenta una dirección de embrague para producir un embrague operativo y una dirección de rueda libre. El embrague de rueda libre suele estar configurado de tal manera que la conexión por fricción tiene lugar cuando el elemento de palanca se mueve en la dirección del eje de rotación de la rueda y, en consecuencia, se produce la marcha libre cuando el elemento de palanca se aleja del eje de rotación del rueda. El elemento de palanca, el embrague de rueda libre, el elemento de acoplamiento mecánico y el generador eléctrico están dispuestos y configurados preferiblemente de tal manera que el movimiento giratorio del elemento de palanca se transmite a través del embrague de rueda libre en la dirección de acoplamiento a través del elemento de acoplamiento mecánico al rotor del generador eléctrico y se convierte en energía eléctrica por el generador eléctrico.

De acuerdo con otra realización preferida, el convertidor de acuerdo con la invención presenta un medio de pretensado para el (los) elemento(s) de palanca, en particular un resorte, que provoca la rotación del elemento de palanca sobre su primer extremo con una fuerza en el movimiento de rotación de los elementos de palanca causado por la deformación del neumático de la rueda por contacto con la superficie de la carretera, es decir, en la dirección del eje de rotación de la rueda. El elemento de pretensado asegura que el o los elementos de palanca no estén en contacto con el neumático de la rueda cuando la rueda está parada o la rueda solo gira a bajas velocidades, es decir, permanecen en un estado “retraído”. Esto último simplifica la reparación de la rueda y el cambio de neumáticos en la rueda. El medio de pretensado se configura convenientemente de tal manera que, por encima de las velocidades adecuadas de la rueda, se permite un movimiento del elemento de palanca alejándose del eje de rotación de la rueda y el elemento de contacto del elemento de palanca puede entrar en contacto con el neumático de la rueda. El medio de empuje está preferiblemente configurado de manera que se permite que el elemento de palanca se aleje del eje de rotación de la rueda a velocidades de rotación de la rueda de al menos 100 rpm, más preferiblemente de al menos 120 rpm. Las velocidades típicas son alrededor de 125 rpm, lo que corresponde a una velocidad de alrededor de 15 km/h (en un automóvil).

Para evitar que las fuerzas que actúan sobre el elemento de palanca dañen el convertidor o sus componentes debido a impactos excesivos y/o deformaciones excesivas de la superficie de rodadura de la rueda, se prevé preferiblemente un mecanismo de protección correspondiente, en particular una protección contra sobrecarga. Los embragues de rueda libre, los embragues dentro o hacia el elemento de embrague mecánico y/o los embragues hacia los generadores son preferiblemente embragues de seguridad con protección contra sobrecarga, que permiten la rotación sin un embrague efectivo cuando se exceden las fuerzas máximas definidas.

La presente invención se refiere, además, a un sistema para generar energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo a partir de la deformación del neumático de la rueda por contacto con la carretera, que comprende un convertidor como el descrito con anterioridad y un elemento portador/llanta de rueda como estructura de soporte. En una realización preferida, los elementos de palanca, incluidos los elementos de contacto, no sobresalen más allá de las pestañas de la llanta, es decir, más allá de la superficie exterior de un cilindro definido por las pestañas de la llanta.

En una realización, el sistema incluye un transductor como se describió con anterioridad y una estructura de soporte, donde la estructura de soporte se configura típicamente para mantener el convertidor de energía en una configuración fija alrededor del eje central de la rueda. En particular, la propia estructura de soporte puede estar diseñada como una llanta de la rueda o integrada en ella, o el sistema presenta una llanta, prevista específicamente para una combinación con la estructura de soporte, configurada para un alojamiento fijo de la estructura de soporte. La llanta es preferiblemente de una sola pieza.

De acuerdo con otra realización, el sistema presenta una llanta de varias partes, lo que puede simplificar el montaje del convertidor o la estructura de soporte en la rueda. Por ejemplo, la llanta de varias partes está diseñada como una llanta de dos partes con un hueco de llanta y un manguito de llanta o como una llanta de tres piezas con un hueco de llanta, un manguito de llanta y una cruceta de llanta. En este caso, el convertidor o la estructura de soporte y la llanta de varias partes pueden estar configurados, por ejemplo, de modo que el convertidor o la estructura de soporte se monten en un hueco de llanta de la llanta de varias partes.

Finalmente, la presente invención se refiere a un vehículo terrestre, preferiblemente un vehículo a motor o un camión, o una rueda, que comprende un sistema como el descrito con anterioridad.

La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos.

La Figura 1 muestra una vista lateral esquemática de un convertidor según la invención.

La Figura 2 muestra una vista lateral esquemática de un convertidor según la invención.

La Figura 3 muestra una vista lateral esquemática de un convertidor según la invención.

La Figura 4 muestra una vista lateral esquemática de un convertidor según la invención.

La Figura 5 muestra una vista isométrica de un elemento de palanca que incluye un elemento de contacto.

La Figura 6 muestra una vista isométrica de un elemento de palanca que incluye un elemento de contacto.

La Figura 7 muestra una vista isométrica de un transductor según la invención con elementos de palanca con elemento de contacto con llanta con neumático.

La Figura 8 muestra una vista isométrica de un transductor según la invención con elementos de palanca con elemento de contacto con llanta con neumático.

La Figura 9 muestra una vista isométrica de un convertidor según la invención con elementos de palanca que tienen cada uno dos elementos de contacto.

La Figura 10 muestra una vista isométrica de un convertidor según la invención con elementos de palanca que tienen cada uno dos elementos de contacto.

La Figura 11 ilustra las relaciones entre las distancias del eje de rotación del elemento de palanca N desde el centro de la rueda M y el punto de contacto K.

En la Figura 1, se muestra un convertidor según la invención, que comprende elementos 1 de palanca que incluyen elementos 2 de contacto, aquí rodillos. Debido a la deformación del neumático 8 por el contacto con la carretera, el elemento de palanca, que se apoya contra el lado interior del neumático 8 en la zona de contacto con la carretera a través del elemento de contacto, gira parcialmente alrededor del eje de rotación en su primer extremo, como se indica en la Figura 1 a continuación. La fuerza que se produce se transmite al generador 5 a través del embrague 3 de rueda libre y el elemento 4 de contacto mecánico, configurado aquí como un anillo central flotante con dientes internos. La energía eléctrica generada se alimenta al vehículo a través del controlador 6 a través de la conexión para la salida 9 de potencia. Las conexiones típicas según la invención son líneas, contactos deslizantes (escobillas) o transmisión electromagnética. Los elementos 1 de palanca están dispuestos con simetría de rotación alrededor de la llanta 7.

En la Figura 2, se muestra un convertidor alternativo según la invención, que comprende elementos 1 de palanca que incluyen elementos 2 de contacto, aquí rodillos. Debido a la deformación del neumático 8 por el contacto con la carretera, el elemento de palanca, que se apoya contra el lado interior del neumático 8 en la zona de contacto con la carretera a través del elemento de contacto, gira parcialmente alrededor del eje de rotación en su primer extremo, como se indica en la Figura 2 a continuación. La fuerza que se produce se transmite directamente a un generador 5 a través del embrague 3 de rueda libre y a los demás embragues de rueda libre y a los generadores a través del elemento 4 de contacto mecánico. La energía eléctrica generada se alimenta al vehículo a través del controlador 6 a través de la conexión para la salida 9 de potencia. Los elementos 1 de palanca están dispuestos con simetría de rotación alrededor de la llanta 7.

En la Figura 3, se muestra un convertidor alternativo según la invención, que comprende elementos 1 de palanca que incluyen elementos 2 de contacto, aquí rodillos. Debido a la deformación del neumático 8 por el contacto con la carretera, el elemento de palanca, que se apoya en el lado interior del neumático 8 en el área de contacto con la carretera a través del elemento de contacto, gira parcialmente alrededor del eje de rotación en su primer extremo, como se indica en la Figura 3 a continuación. La fuerza que se produce se transmite a un generador 5 a través del embrague 3 de rueda libre y una rueda de conexión con dentado 10 exterior y a través del elemento 4 de contacto mecánico a los otros embragues de rueda libre y los generadores. La energía eléctrica generada se alimenta al vehículo a través del controlador 6 a través de la conexión para la salida 9 de potencia. Los elementos 1 de palanca están dispuestos con simetría de rotación alrededor de la llanta 7.

En la Figura 4, se muestra un convertidor alternativo según la invención, que comprende elementos 1 de palanca que incluyen elementos 2 de contacto, aquí rodillos. Debido a la deformación del neumático 8 por el contacto con la carretera, el elemento de palanca, que se apoya en el lado interior del neumático 8 en el área de contacto con la carretera a través del elemento de contacto, gira parcialmente alrededor del eje de rotación en su primer extremo, como se indica en la Figura 4 a continuación. La fuerza generada se transmite a un generador 5 a través del embrague 3 de rueda libre y una rueda de unión con dentado 11 interior y a través del elemento 4 de contacto mecánico a los otros embragues de rueda libre y los generadores. La energía eléctrica generada se alimenta al vehículo a través del controlador 6 a través de la conexión para la salida 9 de potencia. Los elementos 1 de palanca están dispuestos con simetría de rotación alrededor de la llanta 7.

La Figura 5 muestra una vista detallada de una realización de un elemento 1 de palanca con elemento 2 de contacto, diseñado aquí como un rodillo. La fuerza se transmite a la rueda dentada a través del eje en el primer extremo del elemento de palanca. Este último transmite la fuerza al elemento de acoplamiento mecánico y posiblemente en forma directa a un generador (no mostrado). El embrague 3 de rueda libre transmite el movimiento del elemento de palanca en una sola dirección, la protección 12 de sobrecarga asegura que no se transmitan fuerzas excesivas.

La Figura 6 muestra una vista detallada de una realización de un elemento 1 de palanca con elemento 2 de contacto, configurado aquí como rodillo. La fuerza se transmite a la rueda dentada a través del eje en el primer extremo del elemento de palanca. Este último transmite la fuerza al elemento de acoplamiento mecánico y posiblemente en forma directa a un generador (no mostrado). El embrague 3 de rueda libre transmite el movimiento del elemento de palanca en una sola dirección, la protección 12 de sobrecarga asegura que no se transmitan fuerzas excesivas. Un resorte sirve como elemento 13 de pretensado.

La Figura 7 muestra un convertidor según la invención integrado en una rueda con neumáticos 8. El convertidor comprende un conjunto de elementos 1 de palanca, cada uno de ellos con un elemento 2 de contacto en estado plegado, es decir, ajustado firmemente contra la base de la llanta 7. El elemento 4 de acoplamiento mecánico está configurado como correa dentada y conecta todos los árboles de transmisión de los elementos 1 de palanca y los árboles de transmisión de los generadores (no representados).

La Figura 8 muestra un convertidor según la invención integrado en una rueda con neumáticos 8. El convertidor comprende un conjunto de elementos 1 de palanca, cada uno con un elemento 2 de contacto, como en la Figura 7, pero en estado extendido, por ejemplo, debido a la influencia de la fuerza centrífuga a una velocidad de rotación de la rueda suficientemente elevada, es decir, plegado lejos de la llanta 7. En este estado, los elementos 2 de contacto están en contacto con el interior del neumático 8. Un movimiento de flexión del neumático a través del contacto con la carretera conduce a un movimiento giratorio correspondiente de los elementos de palanca. El elemento 4 de acoplamiento mecánico está configurado como correa dentada y conecta todos los árboles de transmisión de los elementos 1 de palanca y los árboles de transmisión de los generadores (no representados).

La Figura 9 muestra un convertidor según la invención integrado en una rueda. El convertidor comprende un conjunto de elementos 1 de palanca, cada uno con dos elementos 2 de contacto, en estado plegado según la Figura 7, es decir, en estrecho contacto con el lecho de la llanta.

La Figura 10 muestra un convertidor según la invención integrado en una rueda. El convertidor comprende un conjunto de elementos 1 de palanca, cada uno con dos elementos 2 de contacto, como en la Figura 9, pero en el estado extendido (correspondiente a la Figura 8), por ejemplo, debido a la influencia de la fuerza centrífuga a una velocidad de rotación suficientemente alta de la rueda, es decir, plegada lejos de la llanta. En este estado, los elementos 2 de contacto están en contacto con la superficie interior del neumático. Un movimiento de flexión del neumático a través del contacto con la carretera conduce a un movimiento giratorio correspondiente de los elementos de palanca. La Figura 11 ilustra la longitud A como la distancia del eje de rotación del elemento de palanca N desde el centro de la rueda M y la longitud B como la distancia del eje de rotación del elemento de palanca N desde el punto de contacto K. El última es la mayor distancia del elemento de contacto desde el eje de rotación del elemento de palanca N, el que entra o puede entrar en contacto con el interior del neumático de la rueda.

Lista de signos de referencia:

1 elemento de palanca

2 elemento de contacto

3 embrague de rueda libre

4 elemento de acoplamiento mecánico

5 generador

6 controlador

7 llanta

8 neumático

9 conexión para salida de potencia

10 engranaje de conexión con dientes externos

11 engranaje de conexión con dientes internos

12 protección de sobrecarga

13 elemento de pretensado

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Convertidor para generar energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo a partir de la deformación del neumático de la rueda por contacto con la superficie de la carretera, que comprende

a) al menos un elemento (1) de palanca, que está montado en forma giratoria en su primer extremo y está configurado en su segundo extremo para entrar en contacto con el interior de un neumático de rueda a través de al menos un elemento (2) de contacto de manera que una deformación del neumático de rueda por contacto con la carretera provoque un movimiento giratorio del elemento de palanca,

b) un elemento (4) de acoplamiento mecánico que es adecuado para transmitir la fuerza que se produce como resultado del movimiento giratorio del elemento (1) de palanca, y

c) al menos un generador eléctrico (5) configurado para convertir la potencia transmitida en energía eléctrica,

en donde, en el segundo extremo del elemento (1) de palanca, el elemento (2) de contacto está montado en forma giratoria sobre el elemento de palanca alrededor de un eje de rotación de tal manera que el elemento (2) de contacto media el contacto del elemento de palanca con el neumático de rueda, y el eje de rotación del elemento (2) de contacto discurre esencialmente paralelo al eje de rotación de la rueda, caracterizado porque

la suma (A+B) de la distancia A del eje de rotación N del elemento (1) de palanca desde el centro de la rueda M y la distancia B del eje de rotación N desde el punto de contacto K del elemento de contacto con el interior del neumático de la rueda, en el caso de varios elementos de contacto por elemento de palanca, el punto de contacto con la mayor distancia del eje de rotación N, en relación con el radio del interior del neumático de la rueda R ((A+B)/R)) está en el intervalo del 102% al 110%.

2. Convertidor de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el generador eléctrico (5) está configurado para convertir la fuerza transmitida a través del elemento (4) de acoplamiento mecánico en energía eléctrica.

3. Convertidor de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el elemento (2) de contacto presenta una forma sustancialmente con simetría de rotación con respecto a la rotación alrededor de su eje de rotación, y en particular representa un rodillo.

4. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento (2) de contacto puede girar libremente con respecto a la rotación alrededor de su eje de rotación.

5. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento (2) de contacto puede girar libremente 360° con respecto a la rotación alrededor de su eje de rotación.

6. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje de rotación del elemento (1) de palanca discurre esencialmente paralelo al eje de rotación de la rueda.

7. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el convertidor presenta al menos dos elementos (1) de palanca dispuestos con simetría de rotación alrededor del eje de rotación de la rueda.

8. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el convertidor presenta al menos dos generadores (5) eléctricos dispuestos con simetría de rotación alrededor del eje de rotación de la rueda.

9. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento o elementos (1) de palanca transmiten la fuerza al elemento (4) de acoplamiento mecánico a través de un embrague (3) de rueda libre.

10. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque todos los elementos (1) de palanca transmiten la fuerza a un elemento (4) de acoplamiento mecánico común.

11. Convertidor de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el elemento (4) de acoplamiento mecánico está configurado de tal manera que puede transmitir la fuerza experimentada por los elementos (1) de palanca a todos los generadores (5) eléctricos.

12. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento (4) de acoplamiento mecánico comprende un anillo con dientes externos o internos, una cadena o una correa, en particular una correa dentada.

13. Convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el convertidor comprende, además, medios de empuje para los elementos (1) de palanca que fuerzan la rotación de los elementos (1) de palanca alrededor de su primer extremo con una fuerza en el movimiento de giro de los elementos de palanca causado por la deformación del neumático de la rueda a través del contacto con la superficie de la carretera.

14. Sistema de generación de energía eléctrica en una rueda rodante de un vehículo a partir de la deformación del neumático de la rueda por contacto con la carretera, que comprende un convertidor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores y una llanta de rueda como estructura de soporte.

15. Vehículo o rueda que comprende un sistema de acuerdo con la reivindicación 14.