ES2963554T3 - Bicicletas de pedaleo asistido eléctricamente - Google Patents

Abstract

Un sistema de accionamiento para una bicicleta en forma de pedelec (10) tiene una entrada (2) que recibe accionamiento de un pedal (40) de la bicicleta y gira alrededor del eje (1). Una salida (100) gira alrededor del eje (1) para accionar una rueda (30) de la bicicleta. Una máquina eléctrica (5, 6) proporciona motor a la salida (100). Un tren de transmisión recibe impulso de la máquina eléctrica (5, 6) y del pedal (40) y transmite el impulso a la salida (100). El tren de transmisión comprende conjuntos de engranajes planetarios primero y segundo EP-1, EP-2, cada uno de los cuales comprende un engranaje planetario (11, 21), un portasatélites (13, 23), una pluralidad de engranajes planetarios (12, 22) y un engranaje anular (14, 24). Ambos engranajes anulares (14, 24) están conectados a la salida (100) para girar con ella. Ambos planetas (11, 21) son accionados por la máquina eléctrica (5, 6). El primer conjunto de engranajes epicíclicos EP-1 transmite impulso desde su sol (11) a su anillo (14) con su portasatélites (13) en una posición fija. El segundo conjunto de engranajes epicíclicos EP-2 transmite la tracción desde un pedal (40) a su anillo (24) a través de su portasatélites (23). Opcionalmente, se podrá proporcionar asistencia eléctrica tanto cuando el ciclista esté pedaleando como cuando el ciclista no esté pedaleando. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bicicletas de pedaleo asistido eléctricamente

La presente invención se refiere a bicicletas de pedaleo asistido eléctricamente. El documento EP 3 059 155 A1 describe el preámbulo de la reivindicación 1.

Existen varias formas de bicicleta de pedal. Una forma convencional de bicicleta de pedales es aquella que solo es impulsada por un ciclista aplicando fuerza a los pedales, a veces estas bicicletas se conocen como "bicicletas de empuje". Otra forma más reciente de bicicleta de pedales es las bicicletas de pedaleo asistido eléctricamente, comúnmente conocida ahora como "bicicletas eléctricas", en la cual se utiliza energía eléctrica para ayudar o reemplazar los esfuerzos del ciclista. Tanto las bicicletas convencionales como las bicicletas eléctricas pueden tener dos, tres o cuatro ruedas, y en algunos casos incluso más. En el presente documento, el término "bicicleta de pedales" se utiliza para incluir tanto las bicicletas de pedales convencionales como las bicicletas eléctricas.

Como se mencionó, en una bicicleta eléctrica, se utiliza energía eléctrica para ayudar, o en algunos casos reemplazar, los esfuerzos del ciclista. En consecuencia, las bicicletas eléctricas incluyen medios para almacenar energía eléctrica, como baterías, y un motor eléctrico dispuesto para propulsar, ya sea en combinación con la entrada de pedales o para reemplazarla. Las baterías pueden recargarse conectándolas a una fuente de energía eléctrica, como un enchufe de una red eléctrica; en algunos casos, también mediante la recuperación de energía del movimiento de la bicicleta a través del frenado regenerativo, y en otros mediante la generación de electricidad en una configuración híbrida en serie. El principio de frenado regenerativo será familiar para aquellos expertos en este campo de la tecnología.

Como resultado, el esfuerzo generalmente requerido por un ciclista para pedalear una bicicleta eléctrica es menor que para una bicicleta convencional, o incluso nulo. Las bicicletas eléctricas se pueden clasificar en dos grupos.

El primer grupo es aquel en el que la bicicleta puede proporcionar asistencia eléctrica a pedido, en cualquier momento, independientemente de si el ciclista está pedaleando o no. Las bicicletas en este grupo pueden considerarse generalmente equivalentes a motocicletas eléctricas. La entrada del pedal puede ser raramente utilizada o solo como una capacidad de "regreso a casa" cuando la batería está descargada. Las bicicletas en el segundo grupo solo brindan asistencia eléctrica cuando el ciclista está pedaleando. Estos se conocen como "pedelecs".

Actualmente, en todos los países de la Unión Europea, incluido el Reino Unido, y muchos otros países, las bicicletas eléctricas de pedaleo asistido (pedelecs) se clasifican legalmente como bicicletas convencionales y, por lo tanto, se pueden conducir sin licencia de conducir ni seguro, siempre y cuando la asistencia eléctrica se detenga a una velocidad de 25 km/h (aunque existe una categoría separada de "speed pedelecs" con una limitación de velocidad de 45 km/h que requiere licencia y seguro). Por lo tanto, hay pocas barreras para poseer y operar una bicicleta eléctrica asistida.

En los últimos años, se han realizado avances técnicos en los arreglos de accionamiento electromecánico y en los dispositivos de almacenamiento y recuperación de energía asociados utilizados en las bicicletas eléctricas. Estos avances han dado lugar a bicicletas eléctricas que pueden ser operadas con mayor eficiencia, y, por lo tanto, con mayor facilidad, por el ciclista.

Por todas las razones mencionadas anteriormente, las bicicletas eléctricas están ganando cada vez más popularidad en todo el mundo.

A modo de antecedente, se remite al lector a nuestras publicaciones PCT WO2010/092345, WO2017/021715 y WO2018/020259, donde se proporciona mucha información sobre las bicicletas eléctricas. Hay una referencia particular al uso de transmisiones continuamente variables (CVT) en pedelecs.

El uso de CVT en pedelecs es reciente y se caracteriza por importantes ventajas de facilidad de uso. Sin embargo, dado la adopción previa de sistemas de transmisión directa en pedelecs, la sensación de conducción de una CVT requiere ser adaptada para que se comporte y se sienta similar a una transmisión directa, que se ha convertido en la norma. Esto implica modificar la configuración mecánica de la CVT para proporcionar una capacidad adicional de impulso en el arranque y en situaciones de alta demanda de torque. Entonces surge la pregunta de cómo se activa y desactiva esa asistencia eléctrica adicional de manera controlada y suave.

Las modalidades preferidas de la presente invención tienen como objetivo proporcionar pedelecs y sistemas de propulsión para ellos, en los cuales se pueda proporcionar un impulso de potencia eléctrica de manera predecible y repetible, con el fin de ofrecer una experiencia de conducción lo más natural posible para el ciclista. Las modalidades de la invención pueden ser particularmente efectivas en el uso de una transmisión epicíclica de combinación de potencia de 3 ramas (dos entradas y una salida) en una transmisión CVT.

Si bien las modalidades preferidas de la invención se refieren a pedelecs en los que la asistencia eléctrica se proporciona solo cuando el ciclista está pedaleando, opcionalmente se puede proporcionar asistencia eléctrica también cuando el ciclista no está pedaleando.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de impulsión para una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente, el sistema que comprende:

una entrada que, en uso, recibe impulso de los pedales de la bicicleta y gira alrededor de un eje;

una salida que, en uso, gira alrededor de dicho eje para proporcionar impulso a una rueda impulsada de la bicicleta; una máquina eléctrica que, en uso, proporciona accionamiento de motor a la salida.

un tren de transmisión que, en uso, recibe impulso de la máquina eléctrica y los pedales y transmite impulso a la salida:

en donde:

el tren de transmisión comprende un primer tren de engranaje epicicloidal y un segundo tren de engranaje epicicloidal:

cada uno de los trenes de engranajes epicicloidales comprende un engranaje solar, un portaplanetario, una pluralidad de engranajes planetarios y un engranaje anular, los engranajes planetarios están montados en el portaplanetario y engranan tanto con el engranaje solar como con el engranaje anular, y el engranaje anular está conectado a la salida para girar, en uso, con dicha salida:

ambos engranajes solares están conectados para impulsarse por la máquina eléctrica:

el primer tren de engranaje epicicloidal, en uso, transmite impulso desde su sol hasta su corona con su portaplanetario en una posición fija: y

el segundo tren de engranaje epicicloidal, en uso, transmite impulso de los pedales a su corona a través de su portaplanetario.

Preferiblemente, el sistema de impulsión además comprende un embrague unidireccional entre el portaplanetario y la corona de la segunda tren epicicloidal, para evitar que el portaplanetario gire más rápido que la corona de la segunda tren epicicloidal.

Preferiblemente, un mecanismo de rueda libre está operativo entre los pedales y la rueda impulsada de la bicicleta.

Preferiblemente, la máquina eléctrica está configurada para operar selectivamente como generador o motor y el sistema además comprende un controlador que opera alternativamente la máquina eléctrica como generador durante un primer período y luego como motor durante un segundo período, el controlador obtiene una indicación del par aplicado en el buje interno como función de la salida del generador, y luego aplica potencia al motor como función del par indicado.

Un sistema de impulsión como el anterior puede estar ubicado en una posición intermedia de la bicicleta, en donde dicho eje es un eje de rotación de los pedales.

Un sistema de impulsión como el anterior puede estar ubicado en un buje de una rueda impulsada de la bicicleta, en donde dicho eje es un eje de un eje alrededor del cual gira la rueda impulsada.

Dicha rueda impulsada puede ser una rueda trasera de la bicicleta.

El engranaje solar del primer tren de engranaje epicicloidal y el engranaje solar del segundo tren de engranaje epicicloidal pueden ser proporcionados como un engranaje solar común.

La rueda solar del primer tren de engranaje epicicloidal y el engranaje solar del segundo tren de engranaje epicicloidal pueden ser engranajes separados, uno de los cuales está conectado para recibir el accionamiento del motor a través de un rodamiento unidireccional, para facilitar el empuje de la bicicleta hacia atrás.

Preferiblemente, el primer y segundo trenes de engranajes epicicloidales tienen diferentes relaciones de transmisión.

Los primeros y segundos trenes de engranajes epicicloidales pueden estar dispuestos en lados opuestos de la máquina eléctrica.

Los primeros y segundos trenes de engranajes epicicloidales pueden estar dispuestos en el mismo lado de la máquina eléctrica.

La invención se extiende a una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente que tiene un sistema de impulsión de acuerdo con cualquiera de los aspectos anteriores de la invención.

Una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente es preferiblemente un pedelec en el cual la asistencia eléctrica se proporciona solo cuando el ciclista está pedaleando.

Opcionalmente, está disponible la asistencia eléctrica tanto cuando el ciclista está pedaleando como cuando el ciclista no está pedaleando.

Puede proporcionarse un control de acelerador mediante el cual un ciclista puede aplicar o superponer una cantidad deseada de asistencia eléctrica.

En otro aspecto, la invención proporciona un método de operación de una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente, que comprende los pasos de proporcionar accionamiento del motor a la rueda impulsada de la bicicleta mediante dicha máquina eléctrica y a través de dicho primer tren de engranaje epicicloidal, y proporcionar accionamiento de pedales a la rueda impulsada de la bicicleta mediante dicho segundo tren de engranaje epicicloidal.

Para una mejor comprensión de la invención y para mostrar cómo se pueden llevar a cabo las modalidades de la misma, se hará referencia, a modo de ejemplo, a los dibujos diagramáticos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista lateral de un pedelec.

La Figura 2 es una vista principalmente en sección de un sistema de impulsión para el pedelec.

La Figura 3 ilustra el movimiento de los engranajes de un primer tren de engranaje epicicloidal.

La Figura 4 ilustra el movimiento de los engranajes de un segundo tren de engranaje epicicloidal.

La Figura 5 es una vista principalmente en sección de un sistema de impulsión alternativo para el pedelec.

La Figura 6 es una vista principalmente en sección de otro sistema de impulsión alternativo para el pedelec. La Figura 7 es una tabla que muestra un ejemplo de cómo el sistema de impulsión de la Figura 2 puede operar bajo diferentes condiciones, haciendo referencia a unidades sucesivas de tiempo.

En las Figuras, las referencias similares denotan partes similares o correspondientes.

Se entiende que las diversas características que se describen a continuación y/o se ilustran en los dibujos son preferidas, pero no esenciales. Las combinaciones de características descritas y/o ilustradas no se consideran las únicas combinaciones posibles.

La Figura 1 muestra un pedelec en forma de una bicicleta 10. La bicicleta 10 es similar a una bicicleta convencional en tener una rueda direccionable 20 en la parte delantera y una rueda impulsora 30 en la parte trasera. La bicicleta 10 también tiene un arreglo convencional de pedales 40 en brazos de biela 50 que impulsan un piñón dentado delantero 60 conectado por una cadena 70 a un piñón trasero 80, el piñón trasero está montado coaxialmente con la rueda trasera 30. Sin embargo, la bicicleta 10 se diferencia de una bicicleta convencional en que el piñón trasero 80 no está montado fijamente en un buje 100 de la rueda trasera 30 para impulsar esa rueda directamente. En cambio, el piñón trasero 80 proporciona la entrada de potencia del ciclista a un sistema de impulsión que se encuentra dentro del buje 100.

Un alojamiento de control 90 y un alojamiento de batería 92 se ajustan al marco de la bicicleta 10.

Un sistema de impulsión se monta dentro del buje 100 y se describe de la siguiente manera, con referencia a la Figura 2. Para facilitar la explicación, el buje 100 se denomina en adelante como un buje externo 100 y proporciona una salida del sistema. El buje exterior 100 generalmente está conectado al exterior de la rueda trasera 30 mediante radios, o por cualquier otra conexión, para proporcionar impulso a la rueda trasera 30.

Como se mencionó anteriormente, el piñón 80 no está conectado directamente al buje exterior 100, como sería el caso de una bicicleta regular. En cambio, está conectado a un buje interno 2 (no mostrado en la sección) que está montado sobre rodamientos para girar alrededor de un eje fijo 1, el cual está asegurado al cuadro de la bicicleta. El piñón 80 incorpora un mecanismo de rueda libre, como el que se encuentra en muchas bicicletas convencionales. El buje exterior 100 tiene una forma generalmente cilíndrica y está montado en un primer extremo en el buje interior 2, a través de un embrague unidireccional K. Un extremo opuesto del buje exterior 100 está montado en el eje 1 mediante rodamientos 101. El buje exterior 100 y el buje interior 2 son giratorios alrededor de un eje común, que es el eje del eje 1.

Una máquina eléctrica que es operable como un motor comprende un estator 5 que está montado de forma fija en el eje 1 y un rotor 6 que está montado en un eje dividido 7A, 7B (no mostrado en la sección) que está montado en rodamientos adecuados para girar alrededor del eje 1. Un primer tren de engranaje epicicloidal EP-1 conecta el eje 7A al buje exterior 100. Un segundo tren de engranaje epicicloidal EP-2 conecta el eje 7B al buje exterior 100. El eje 1 es hueco y recibe cables para conectar un controlador 91 (y una batería 93) a los componentes del sistema de impulsión.

En una variación, un embrague unidireccional puede ser montado entre el rotor 6 y el eje dividido 7B, para permitir que el eje dividido 7B se desacople del rotor 6 en caso de que el rotor 6 sea forzado a girar en sentido horario si se ve en la dirección de la flecha A.

El primer tren de engranaje epicicloidal EP-1 comprende un engranaje solar 11 que está montado en el eje 7Aen un lado del motor 5,6, tres engranajes planetarios 12 que están montados en un portador planetario 13, y un engranaje anular o corona 14 que está asegurado al buje exterior 100. El portador del planeta 13 está conectado al eje 1 a través de un embrague unidireccional V. El tren de engranaje epicicloidal EP-1 proporciona así la transmisión entre el rotor 6 de la máquina eléctrica y el buje exterior 100.

El segundo tren de engranaje epicicloidal EP-2 comprende un engranaje solar 21 que está montado en el eje 7B en el otro lado del motor 5,6, tres engranajes planetarios 22 que están montados en un portaplanetario 23, y un engranaje anular 24 que está asegurado al buje exterior 100. El portador del planeta 23 está conectado al buje interno 2, para girar con él. El tren de engranaje epicicloidal EP-2 proporciona así la transmisión entre el rotor 6 de la máquina eléctrica y el buje exterior 100. También proporciona transmisión entre el piñón 80 y el buje exterior 100.

El segundo tren de engranaje epicicloidal EP-2 traduce el esfuerzo físico de los pedales 40 en el movimiento de la rueda trasera 30, a través del piñón 80 y el portaplanetario 23. El embrague unidireccional K evita que el portaplanetario 23 gire más rápido que la corona 24 y el buje exterior 100.

Con referencia a la Figura 3, se utiliza el accionamiento del motor desde el rotor 6 para aumentar la velocidad al girar el engranaje solar 11 en sentido horario (visto desde el lado izquierdo de la Figura 2 en dirección de la flecha A). El portador del planeta 13 también tendería a girar en sentido horario, pero está fijo al eje 1 a través del embrague V, que permite que el portador del planeta 13 gire solo en dirección antihoraria. Así, los engranajes planetarios 12 giran en sentido contrario a las agujas del reloj, provocando la rotación en sentido contrario a las agujas del reloj del engranaje anular 14 y, por lo tanto, del buje exterior 100, en la dirección del recorrido.

Con referencia a la Figura 4, cuando el buje exterior 100 y, por lo tanto, la corona 24 están estacionarios, la rotación del portaplanetario 23 provoca una rotación en sentido contrario a las agujas del reloj de los planetas 22, lo que tiende a girar la corona 24 y el buje exterior 100 en sentido contrario a las agujas del reloj, en la dirección del recorrido. Del mismo modo, si el sol 21 es impulsado en sentido horario por el eje del rotor 7B, provoca una rotación en sentido antihorario de los planetas 22 y, por lo tanto, dela corona 24 y el buje exterior 100.

La potencia generada por el ciclista a través de los pedales 40 se transmite al portador planetario 23 a través del piñón 80 y, por lo tanto, al buje exterior 100 para impulsar la rueda trasera 20. La asistencia eléctrica del rotor 6 se suministra a través del sol 21. EP-2 proporciona una transmisión variable continua (CVT). Se dan ejemplos de tales CVT en nuestras publicaciones de WO mencionadas anteriormente.

Al iniciar, EP-1 proporciona un impulso eléctrico. Como el portador del planeta 13 está bloqueado, se proporciona una transmisión directa desde el rotor 6 al sol 11 y, por lo tanto, a través del tren de engranajes al buje exterior 100. El impulso eléctrico también está disponible en otros momentos cuando sea necesario, como, por ejemplo, al subir una colina. Cuando se detiene el pedaleo y/o se aplica el freno de la bicicleta 10, esto se detecta y el controlador 91 deja de suministrar energía al motor 5,6.

La Figura 7 contiene la Tabla 1, que muestra un ejemplo de cómo el sistema de impulsión de la Figura 2 puede operar bajo diferentes condiciones, con referencia a unidades sucesivas de tiempo 1 a 7. Un sensor de velocidad de manivela dúplex (por ejemplo, un sensor Hall) está conectado al controlador 91. La relación de transmisión de EP-1 es de 1:5, es decir, la velocidad angular m del rotor 6 es 5 veces la velocidad angular n del buje exterior 100. La relación típica de transmisión de EP-2 es de 1:8, es decir, la velocidad angular m del rotor 6 es 8 veces la velocidad angular n del buje exterior 100.

El sistema tiene una zona de amortiguación entre m/8<n<=m/5 y dentro de esta zona de amortiguación, el motor 5,6 puede aumentar la potencia, mientras que el portador 23 de EP-2 está en modo de rueda libre o añadiendo potencia adicional al sistema, hasta que la velocidad dela corona / buje 100 supere la del portador 13 de EP-1.

Al adoptar un sensor de par, al cual responde el controlador 91, el motor puede arrancar desde el reposo y aumentar la potencia hasta que el buje 100 supere a EP-1.

Una ventaja del diseño de la Figura 2 es que el embrague V que pone a tierra el portador EP-1, mediante la conexión al eje fijo 1, es en realidad un dispositivo para prevenir el movimiento hacia atrás de la manivela, lo que puede eliminar el riesgo de que la manivela 50 sea girada hacia atrás por el motor 5,6. Otra ventaja es que la escalada de colinas puede ser mucho mejor que las transmisiones CVT propuestas anteriormente. Una ventaja adicional es que la adición de torque al buje 100 no se concentra en un solo lado. La configuración ilustrada permite que la bicicleta 10 sea empujada en modo de paseo al lado, sin bloquear el buje 100. Mientras se empuja, se puede proporcionar cierta asistencia del motor. Por ejemplo, según las regulaciones en la UE, mientras se empuja un pedelec, la persona que empuja el vehículo puede usar un botón de asistencia para caminar para activar el motor y proporcionarle un torque adicional hasta una velocidad de bicicleta de 6 km/h.

Como opción, la máquina eléctrica 5,6 puede configurarse para funcionar selectivamente como generador o motor y el controlador 91 opera alternativamente la máquina eléctrica 5,6 como generador durante un primer período y luego como motor durante un segundo período, el controlador 91 obtiene una indicación del par aplicado en el buje interno 2 en función de la salida del generador, y luego aplica potencia al motor 5,6 en función del par indicado. Se describe tal disposición en nuestra publicación WO2017/021715.

La Figura 5 ilustra un sistema de impulsión que opera de manera similar a la de la Figura 2, pero tiene una configuración física diferente.

En la Figura 5, el estator 5 está montado en una estructura de portal 200 que está fija al eje 1 y, por lo tanto, permanece estacionaria. El rotor 6 está dispuesto dentro del estator 5 y montado en el eje 7b que, como antes, está montado sobre rodamientos adecuados para girar alrededor del eje 1. Ambos engranajes solares 11 y 21 están montados en el eje 7B y, por lo tanto, giran con el rotor 6. En la Figura 5, el primer portaplanetario 13 está conectado a la estructura de portal estacionaria 200, y por lo tanto a 'tierra', a través de un rodamiento unidireccional o embrague V. Se proporciona un rodamiento en el lado derecho (visto) de la estructura de portal 200, para engancharse con el eje 7B.

Se apreciará que el sistema de impulsión de la Figura 5 tiene componentes que generalmente corresponden a los mostrados en la Figura 2 y opera de manera similar. Como los dos trenes de engranajes epicicloidales EP-1 y EP-2 están ubicados uno al lado del otro, podrían compartir un engranaje solar común y extendida en lugar de las dos coronas solares separadas 11, 21. La configuración de la Figura 5 puede ser muy adecuada para su uso como el buje de una rueda trasera impulsada de una bicicleta.

En la configuración de uso del dispositivo como se muestra en la Figura 5 como una unidad de accionamiento de buje de rueda trasera, el ciclista puede, de vez en cuando, empujar su vehículo hacia atrás, durante lo cual los engranajes solares 11 y 21 se verán obligados a girar en sentido contrario a las agujas del reloj (como se observa en la dirección A). Debido a que las proporciones de base del EP-1 y EP-2 pueden ser diferentes, uno de los engranajes solares teóricamente puede tener una velocidad diferente al otro. Mientras que, al estar acoplados, tener diferentes velocidades de rotación puede volverse imposible, de modo que el buje se bloqueará mientras la bicicleta es empujada hacia atrás y la rueda patinará sobre la superficie de la carretera. Para evitar que este fenómeno incómodo y antinatural ocurra, los engranajes solares pueden permanecer separados y uno de los engranajes solares puede incorporar un rodamiento unidireccional para desacoplarlo en dirección antihoraria, de modo que la bicicleta pueda ser empujada libremente hacia atrás.

El sistema de impulsión mostrado en la Figura 6 también opera de manera similar a los sistemas de las Figuras 2 y 5. Sin embargo, la variante de la Figura 6 está configurada para su uso como una ubicación central o de transmisión media, alrededor de un eje que conecta dos bielas de pedal 50.

La transmisión desde los pedales 40 se transmite a EP-2 a través de su portaplanetario 23 que, en este caso, está asegurado al eje 150 que gira junto con las bielas de los pedales 50. El eje 150 proporciona la entrada.

El motor 5, 6 tiene un estator 5 montado en una carcasa 130 que está asegurada a un marco de la bicicleta en 140. La carcasa 130 tiene rodamientos 101 en un extremo, que se acoplan con el eje 150, y rodamientos 103 que se acoplan en el otro extremo con un elemento de salida 100 que, a su vez, está montado en rodamientos que se acoplan con el eje 150 y proporciona la salida. El miembro de salida 100 y el eje 150 son giratorios alrededor de un eje común, que es el eje de rotación de las bielas de los pedales 50. La carcasa 130 tiene una pared intermedia 131 para formar un recinto alrededor del motor 5, 6.

El rotor 6 está montado en el eje de salida 7, el cual, a su vez, está montado en el eje 150 mediante rodamientos. Un engranaje solar común 121 que es común a EP-1 y EP-2 está montado en el eje 7. El primer portaplanetario 13 está conectado a la pared intermedia 131 de la carcasa 130 a través de un embrague unidireccional o rodamiento V, que fija el embrague o rodamiento V en una dirección. Ambos engranajes de corona 14 y 24 están conectados al miembro de salida común 100. El embrague unidireccional K es efectivo entre el portador del segundo planeta 23 y el miembro de salida común 100.

En uso, la entrada de las bielas del pedal 50 se aplica a EP-2 a través de su portaplanetario 23. Se proporciona un accionamiento de motor tanto a EP-1 como a EP-2 a través del engranaje solar común 121. La transmisión desde el miembro de salida 100 se transmite a una rueda impulsada a través de una rueda de cadena 60 que se conecta a un piñón de transmisión en la rueda impulsada, típicamente a través de un mecanismo de rueda libre.

Aparte de los cambios en la configuración, el sistema de impulsión de la Figura 6 opera de manera similar al de las Figuras 2 y 5. Sin embargo, es más adecuado para ubicarse como un motor central o de transmisión media, adyacente a las bielas de pedal 50 y su eje de conexión.

Características de particular interés de las modalidades de realización de la invención incluyen las siguientes. Un engranaje solar de doble cabeza (o dos engranajes solares en paralelo), lo que significa que un motor está impulsando al mismo tiempo dos trenes de engranajes diferentes. Una combinación de dos relaciones de transmisión diferentes, que crea un espacio para la conducción directa a baja velocidad y una transición a la conducción CVT a una velocidad más alta con mayor aporte humano. Un sistema de impulsión muy simple que proporciona un impulso directo en marchas bajas (al arrancar o a baja velocidad) y un impulso híbrido en su función de CVT mientras cambia de marcha de baja a alta. Un sistema de engranajes que vuelve a su marcha más baja cuando el vehículo se detiene, por ejemplo, en los semáforos (en comparación, volver a arrancar una bicicleta con desviador en los semáforos podría ser difícil y requerir un esfuerzo considerable si la marcha está demasiado alta antes de detenerse).

Por lo tanto, las modalidades de la invención, tal como se ilustran y describen anteriormente, pueden proporcionar pedelecs y sistemas de propulsión para ellos, en los cuales se puede proporcionar un impulso de potencia eléctrica de manera predecible y repetible, con el fin de ofrecer un paseo que se sienta lo más natural posible para un ciclista. Las modalidades pueden ser particularmente efectivas en el uso de una transmisión epicíclica de combinación de potencia de 3 ramas (dos entradas y una salida) en una transmisión CVT.

La descripción anterior se realiza con referencia a una bicicleta eléctrica, en la cual la asistencia eléctrica se proporciona únicamente cuando el ciclista está pedaleando. En la actualidad, las bicicletas eléctricas son comercialmente atractivas ya que, en muchos países, como se mencionó anteriormente, no se necesita una licencia para conducir una bicicleta eléctrica. Sin embargo, diferentes países tienen diferentes regímenes de licencias y, en algunos países, se puede conducir una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente sin licencia, incluso cuando se proporciona asistencia eléctrica cuando el ciclista no está pedaleando. Así, existe la opción de modificar el funcionamiento de las modalidades descritas anteriormente para incluir asistencia eléctrica cuando el ciclista no está pedaleando.

Tal opción no requiere ninguna modificación del arreglo mecánico de los sistemas de transmisión descritos anteriormente. Se puede lograr proporcionando al usuario un control de acelerador, por ejemplo, un control de giro incorporado en el manillar de la bicicleta. Haciendo referencia a la Figura 2 a modo de ejemplo, la salida del control del acelerador está conectada al controlador 91. En el modo pedelec normal, el controlador 91 ejecuta un algoritmo que calcula en tiempo real un valor PWM como comando para controlar el motor 5,6. Este valor PWM determina cuánta corriente se aplica al motor y a qué velocidad funciona el motor. Si el conductor desea aumentar la velocidad, utiliza el control del acelerador para simplemente aumentar el valor PWM a voluntad del conductor. Normalmente, el control del acelerador no omite por completo el algoritmo del controlador 91, pero puede aumentar deliberada y efectivamente la potencia del motor, es decir, permitir que el motor proporcione más potencia de forma ad hoc de lo que el algoritmo puede haber calculado, basado en parámetros predeterminados, para ordenar al motor que proporcione. Si el valor PWM establecido por el control del acelerador es mayor que el valor PWM real establecido por el algoritmo, se utilizará el valor más alto para controlar la corriente/velocidad del motor. Otro posible algoritmo de acelerador es que el acelerador proporcione un valor de desplazamiento PWM que se suma al valor PWM calculado por el algoritmo del controlador 91 para la operación normal de pedelec.

Así, el control del acelerador puede ser efectivamente superpuesto a la transmisión CVT previamente descrita.

En esta especificación, el verbo "comprender" tiene su significado normal en el diccionario, para denotar una inclusión no exclusiva. Es decir, el uso de la palabra "comprender" (o cualquiera de sus derivados) para incluir una característica o más, no excluye la posibilidad de incluir también características adicionales. La palabra "preferible" (o cualquiera de sus derivados) indica una característica o más que es preferida pero no esencial.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de impulsión para una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente (10), el sistema que comprende:

una entrada (2) que, en uso, recibe impulso de los pedales (40) de la bicicleta (10) y gira alrededor de un eje;

una salida (100) que, en uso, gira alrededor de dicho eje para proporcionar impulso a una rueda impulsada (30) de la bicicleta (10);

una máquina eléctrica (5,6) que, en uso, proporciona accionamiento de motor a dicha salida (100); y un tren de transmisión que, en uso, recibe impulso de la máquina eléctrica (5,6) y los pedales (40) y transmite impulso a la salida (100):

en donde:

el tren de transmisión comprende un primer tren de engranaje epicicloidal (EP-1) y un segundo tren de engranaje epicicloidal (EP-2):

cada uno de los trenes de engranajes epicicloidales (EP-1, EP-2) comprende un engranaje solar (11, 21), un portaplanetario (13, 23), una pluralidad de engranajes planetarios (12, 22) y un engranaje anular (14, 24), los engranajes planetarios (12, 22) están montados en el portaplanetario (13, 23) y engranan tanto con el engranaje solar (11, 21) como con el engranaje anular (14, 24), y el engranaje anular (14, 24) está conectado a la salida (100) para girar, en uso, con dicha salida (100):

el primer tren de engranaje epicicloidal (EP-1), en uso, transmite impulso desde su sol (11) a su corona (14) con su portaplanetario (13) en una posición fija: y

el segundo tren de engranaje epicicloidal (EP-2), en uso, transmite impulso desde los pedales (40) a su corona (24) a través de su portaplanetario, caracterizado porque ambos engranajes solares (11, 21) están conectados para impulsarse por la máquina eléctrica (5,6).

2. Un sistema de impulsión según la reivindicación 1, que además comprende un embrague unidireccional (K) entre el portaplanetario (23) y la corona (24) del segundo tren de engranaje epicicloidal (EP-2), para evitar que el portaplanetario (23) gire más rápido que la corona (24) del segundo tren de engranaje epicicloidal (EP-2).

3. Un sistema de impulsión según la reivindicación 1 o 2, que además comprende un mecanismo de rueda libre que está operativo entre los pedales (40) y la rueda impulsada (30) de la bicicleta (10).

4. Un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la máquina eléctrica (5.6) está configurada para operar selectivamente como generador o motor y el sistema además comprende un controlador (91) que opera alternativamente la máquina eléctrica (5,6) como generador durante un primer período y luego como motor durante un segundo período, el controlador (91) obtiene una indicación del par aplicado en el buje interno como función de la salida del generador (100), y luego aplica potencia al motor como función del par indicado.

5. Un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, ubicado en una posición intermedia de la bicicleta (10), en donde dicho eje es un eje de rotación de los pedales (40).

6. Un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, ubicado en un buje de la rueda impulsada (30) de la bicicleta (10), en donde dicho eje es un eje de un eje (1) alrededor del cual gira la rueda impulsada (30).

7. Un sistema de impulsión según la reivindicación 6, en donde la rueda impulsada (30) es una rueda trasera (30) de la bicicleta (10).

8. Un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el engranaje solar (11) del primer tren de engranaje epicicloidal (EP-1) y el engranaje solar (21) del segundo tren de engranaje epicicloidal (EP-2) se proporcionan como un engranaje solar común (11, 21).

9. Un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el engranaje solar (11) del primer tren de engranaje epicicloidal (EP-1) y el engranaje solar (21) del segundo tren de engranaje epicicloidal (EP-2) son engranajes separados, uno de los cuales está conectado para recibir el accionamiento del motor a través de un rodamiento unidireccional, para facilitar el empuje de la bicicleta (10) hacia atrás.

10. Un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer y segundo trenes de engranajes epicicloidales (EP-1, EP-2) tienen diferentes relaciones de transmisión.

11. Un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer y segundo trenes de engranajes epicicloidales (EP-1, EP-2) están dispuestos en lados opuestos de la máquina eléctrica (5.6) .

12. Un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el primer y segundo trenes de engranajes epicicloidales (EP-1, EP-2) están dispuestos en el mismo lado de la máquina eléctrica (5,6).

13. Una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente (10) que tiene un sistema de impulsión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. Una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente (10) según la reivindicación 13, siendo un pedelec en el cual la asistencia eléctrica se proporciona solo cuando el ciclista está pedaleando.

15. Una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente (10) según la reivindicación 13, en la cual la asistencia eléctrica está disponible tanto cuando el ciclista está pedaleando como cuando el ciclista no está pedaleando.

16. Una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente (10) según la reivindicación 15, que tiene un control de acelerador mediante el cual un ciclista puede aplicar o superponer una cantidad deseada de asistencia eléctrica.

17. Un método de operar una bicicleta de pedaleo asistido eléctricamente (10) según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, que comprende los pasos de proporcionar accionamiento del motor a la rueda impulsada (30) de la bicicleta (10) mediante dicha máquina eléctrica (5,6) y a través de dicho primer tren de engranaje epicicloidal (EP-1), y proporcionar accionamiento de pedales a la rueda impulsada (30) de la bicicleta (10) mediante dicho segundo tren de engranaje epicicloidal (EP-2).