IT202200026508A1 - HYBRID TRACTION SYSTEM FOR PEDAL VEHICLE AND RELATED CONTROL METHOD - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: ?SISTEMA DI TRAZIONE IBRIDA PER VEICOLO A PEDALI E METODO DI CONTROLLO RELATIVO? of the patent for industrial invention entitled: ?HYBRID TRACTION SYSTEM FOR PEDAL VEHICLE AND RELATED CONTROL METHOD?
SETTORE TECNICO TECHNICAL SECTOR
La presente invenzione ? relativa ad un sistema di trazione ibrida per veicolo a pedali, per cui trova applicazione preferita in una bicicletta ed un relativo metodo di controllo. The present invention relates to a hybrid traction system for a pedal vehicle, for which it finds preferred application in a bicycle and a relative control method.
STATO DELL?ARTE NOTA STATE OF THE ART NOTE
I veicoli a pedali, quali una bicicletta, sono sempre pi? utilizzate come sistema di movimentazione sia per motivi di svago sia per motivi di necessit?, quali il trasporto di merci, soprattutto in citt?. Pedal-powered vehicles, such as bicycles, are increasingly used as a means of transportation for both recreational and practical reasons, such as transporting goods, especially in cities.
Al fine di garantire di percorrere percorsi sempre pi? lunghi o percorsi a forte inclinazione, sono noti sistemi di trazione ibrida per biciclette. In order to ensure that increasingly longer routes or steeper routes can be covered, hybrid drive systems for bicycles are known.
Esempi di tali sistemi di trazione ibrida sono divulgati nelle pubblicazioni WO2020221491 A1 o EP2423032 B1 in cui viene rispettivamente divulgato l?uso di macchine elettriche configurate come motori elettrici per fornire coppia in modalit? di pedalata assistita o generatori per generare energia elettrica accumulabile in mezzi di accumulo dell?energia, quali batterie elettriche. Examples of such hybrid drive systems are disclosed in publications WO2020221491 A1 or EP2423032 B1 where the use of electric machines configured as electric motors to provide torque in pedal-assisted mode or generators to generate electric energy that can be stored in energy storage media, such as electric batteries, is disclosed respectively.
Tuttavia tali sistemi noti non sono ancora versatili al fine di fornire, in un ampio intervallo di coppia, sufficiente coppia motrice e, d?altra parte, di gestire in modo ottimizzato la generazione di energia elettrica in modalit? rigenerativa. However, these known systems are not yet versatile enough to provide sufficient drive torque over a wide torque range and, on the other hand, to optimally manage the generation of electrical energy in regenerative mode.
E? dunque sentita l?esigenza di risolvere i problemi tecnici rispetto ai sistemi d?arte nota come sopra riportato. It is therefore felt that there is a need to solve the technical problems with respect to the known art systems as reported above.
Scopo della presente invenzione ? soddisfare le esigenze sopra esposte in modo ottimizzato ed economico. The aim of the present invention is to satisfy the above mentioned needs in an optimized and economical way.
SOMMARIO DELL?INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
Il suddetto scopo ? raggiunto da un sistema di trazione ibrido, una bicicletta ed un relativo metodo di controllo come rivendicato nelle rivendicazioni allegate. The above object is achieved by a hybrid drive system, a bicycle and a related control method as claimed in the appended claims.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Per una migliore comprensione della presente invenzione viene descritta nel seguito una forma preferita di attuazione, a titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati nei quali: For a better understanding of the present invention, a preferred embodiment is described below, by way of non-limiting example and with reference to the attached drawings in which:
? Figura 1 ? una vista schematica di un sistema di trazione ibrido per bicicletta secondo una prima forma di realizzazione dell?invenzione; ? Figure 1 is a schematic view of a hybrid bicycle drive system according to a first embodiment of the invention;
? Figura 2 ? una vista schematica di un sistema di trazione ibrido per bicicletta secondo una seconda forma di realizzazione dell?invenzione; ? Figure 2 is a schematic view of a hybrid bicycle drive system according to a second embodiment of the invention;
? Figura 3 ? una vista schematica di un sistema di trazione ibrido per bicicletta secondo una terza forma di realizzazione dell?invenzione; ? Figure 3 is a schematic view of a hybrid bicycle drive system according to a third embodiment of the invention;
? Figura 4 ? una vista schematica di un sistema di trazione ibrido per bicicletta secondo una quarta forma di realizzazione dell?invenzione; e ? Figure 4 is a schematic view of a hybrid bicycle drive system according to a fourth embodiment of the invention; and
? Figura 5 e 6 illustrano diagrammi di flusso illustranti rispettivi metodi di controllo del sistema di trazione ibrido in due differenti condizioni operative. ? Figures 5 and 6 illustrate flowcharts illustrating respective control methods of the hybrid drive system under two different operating conditions.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Nelle figure allegate ? illustrato un sistema di trasmissione ibrida 1 per una bicicletta (non illustrata) comprendente un albero 2 di pedale rigidamente collegato ad una coppia di pedali 3 atti ad essere movimentati da un conducente della bicicletta tramite forza muscolare, una macchina elettrica 4 ed una trasmissione 5 operativamente interposta tra l?albero 2 di pedale e la macchina elettrica 4. L?albero 2 di pedale dunque si estende coassiale all?asse di pedalata identificato come A nei disegni allegati. The attached figures illustrate a hybrid transmission system 1 for a bicycle (not illustrated) comprising a pedal shaft 2 rigidly connected to a pair of pedals 3 capable of being moved by a rider of the bicycle using muscular force, an electric machine 4 and a transmission 5 operatively interposed between the pedal shaft 2 and the electric machine 4. The pedal shaft 2 therefore extends coaxially to the pedalling axis identified as A in the attached drawings.
La bicicletta comprende altres?, come noto, una ruota posteriore 6 collegata tramite la trasmissione 5 all?albero 2 di pedale ed alla macchina elettrica 4 ed una ruota anteriore, non illustrata, normalmente portata folle da un telaio della bicicletta stessa. The bicycle also comprises, as is known, a rear wheel 6 connected via the transmission 5 to the pedal shaft 2 and to the electric machine 4 and a front wheel, not illustrated, normally driven idle by a frame of the bicycle itself.
La macchina elettrica 4 ? configurata per agire come motore elettrico, fornendo coppia tramite la trasmissione 5 verso la ruota posteriore 6 oppure per agire come generatore elettrico, ricevendo coppia tramite la trasmissione 5 da parte della ruota posteriore 6. The electric machine 4 is configured to act as an electric motor, supplying torque via the transmission 5 to the rear wheel 6, or to act as an electric generator, receiving torque via the transmission 5 from the rear wheel 6.
A tal fine, il sistema di trasmissione ibrida 1 e/o la bicicletta comprendono mezzi di accumulo 7 dell?energia elettrica elettricamente collegati alla macchina elettrica 4 e configurati per fornire o accumulare energia elettrica. Tali mezzi di accumulo 7 possono essere una o pi? batterie elettriche. For this purpose, the hybrid drive system 1 and/or the bicycle comprise electrical energy storage means 7 electrically connected to the electric machine 4 and configured to supply or store electrical energy. Such storage means 7 may be one or more electric batteries.
Il sistema di trasmissione ibrida 1 e/o la bicicletta comprendono inoltre una unit? elettronica 8 elettricamente collegata alla macchina elettrica 4 e comprendente mezzi di elaborazione atti a controllare il funzionamento della macchina elettrica 4 come dettagliato in seguito. The hybrid drive system 1 and/or the bicycle further comprise an electronic unit 8 electrically connected to the electric machine 4 and comprising processing means for controlling the operation of the electric machine 4 as detailed below.
Nella forma di realizzazione di figura 1 e 2, la trasmissione 5 comprende un primo ed un secondo albero di supporto 11, 12 realizzati coassiali all?albero 2 di pedale e portati, rispettivamente, uno solidale alla rotazione con l?albero di pedale 2, ad esempio tramite un accoppiamento torsionale 17, e l?altro libero in rotazione rispetto ad esso, ad esempio tramite mezzi volventi 18 quali cuscinetti. In the embodiment of figures 1 and 2, the transmission 5 comprises a first and a second support shaft 11, 12 made coaxial with the pedal shaft 2 and carried, respectively, one integral with the rotation of the pedal shaft 2, for example by means of a torsional coupling 17, and the other free to rotate with respect to it, for example by means of rolling means 18 such as bearings.
La trasmissione 5 comprende inoltre un terzo albero di supporto 13 di asse B, parallelo all?asse A, operativamente interposto tra il primo e secondo di alberi 11, 12 coassiali. The transmission 5 also comprises a third support shaft 13 of axis B, parallel to axis A, operatively interposed between the first and second coaxial shafts 11, 12.
Nella forma di realizzazione di figura 1, il terzo albero di supporto 13, in particolare, ? operativamente collegato alla macchina elettrica 4 tramite un modulo di trasmissione 14. Vantaggiosamente il modulo di trasmissione 14 comprende una prima ruota dentata 14? portata in modo solidale alla rotazione con l?ulteriore albero di supporto 13 ed una seconda ruota dentata 14?? solidale alla rotazione ad un albero operativo della macchina elettrica 4. In the embodiment of figure 1, the third support shaft 13, in particular, is operatively connected to the electric machine 4 via a transmission module 14. Advantageously, the transmission module 14 comprises a first toothed wheel 14? integrally rotated with the further support shaft 13 and a second toothed wheel 14?? integrally rotated with an operating shaft of the electric machine 4.
In maggior dettaglio, la seconda ruota dentata 14?? ha diametro primitivo minore della prima ruota dentata 14?. La prima ruota dentata 14? pu? essere collegata all?ulteriore albero di supporto 13 tramite una frizione a comando elettronico 15. In greater detail, the second gear wheel 14?? has a smaller pitch diameter than the first gear wheel 14?. The first gear wheel 14? can be connected to the additional support shaft 13 via an electronically controlled clutch 15.
In particolare, la frizione a comando elettronico 15 ? configurata per permettere l?accoppiamento della prima ruota dentata 14?, in entrambe le direzioni di rotazioni, sul terzo albero di supporto 13 o mantenerla folle su di esso in funzione di un segnale di controllo fornito dall?unit? di controllo 8. In particular, the electronically controlled clutch 15 is configured to allow the coupling of the first gear wheel 14, in both directions of rotation, onto the third support shaft 13 or to keep it idle on it depending on a control signal provided by the control unit 8.
Nella forma di realizzazione di figura 2, il secondo albero di supporto 12, in particolare, ? operativamente collegato alla macchina elettrica 4 tramite un modulo di trasmissione 14 realizzato similmente alla forma di realizzazione di figura 1 e collegato tramite una medesima la frizione a comando elettronico 15. In the embodiment of figure 2, the second support shaft 12, in particular, is operatively connected to the electric machine 4 via a transmission module 14 made similarly to the embodiment of figure 1 and connected via the same to the electronically controlled clutch 15.
Nelle forme di realizzazione di figure 1 e 2, il secondo albero di supporto 12, in particolare, ? operativamente collegato alla ruota posteriore 6 tramite un modulo di trasmissione 16. Vantaggiosamente il modulo di trasmissione 16 comprende una prima ruota dentata 16? portata in modo solidale alla rotazione con il secondo albero coassiale 12 ed una seconda ruota dentata 16?? solidale alla rotazione ad un albero 6? operativamente collegato alla ruota posteriore 6. In the embodiments of figures 1 and 2, the second support shaft 12, in particular, is operatively connected to the rear wheel 6 via a transmission module 16. Advantageously, the transmission module 16 comprises a first toothed wheel 16? integrally rotated with the second coaxial shaft 12 and a second toothed wheel 16? integrally rotated with a shaft 6? operatively connected to the rear wheel 6.
In maggior dettaglio, la seconda ruota dentata 16?? ha diametro primitivo minore della prima ruota dentata 16?. La prima ruota dentata 16? pu? essere realizzata integrale con il secondo albero di supporto 12. In greater detail, the second gear wheel 16?? has a smaller pitch diameter than the first gear wheel 16?. The first gear wheel 16? can be made integral with the second support shaft 12.
La trasmissione 5 comprende inoltre una pluralit? di ruote dentate 21, 22, 23, 24 ingrananti tra i tre alberi di supporto 11, 12 e 13 come descritto nel seguito in maggior dettaglio. The transmission 5 further comprises a plurality of gear wheels 21, 22, 23, 24 meshing between the three support shafts 11, 12 and 13 as described in greater detail below.
In particolare, il primo albero di supporto 11 comprende una pluralit? di ruote dentate 21, ad esempio tre ruote dentate 21?, 21??, 21??? portate in modo solidale con il primo albero di supporto 11 stesso. In particular, the first support shaft 11 comprises a plurality of gear wheels 21, for example three gear wheels 21?, 21??, 21??? carried in a manner integral with the first support shaft 11 itself.
Il secondo albero di supporto 12 comprende una pluralit? di ruote dentate 22, ad esempio tre ruote dentate 22?, 22??, 22??? portate in modo solidale con il secondo albero di supporto 12 stesso. The second support shaft 12 comprises a plurality of gear wheels 22, for example three gear wheels 22?, 22??, 22??? carried in a manner integral with the second support shaft 12 itself.
Il terzo albero di supporto 13 comprende una prima pluralit? di ruote 23, ad esempio tre ruote dentate 23?, 23??, 23???, configurate per ingranarne rispettivamente con le ruote dentate 21 ed una seconda pluralit? di ruote 24, ad esempio tre ruote dentate 24?, 24??, 24???, configurate per ingranarne rispettivamente con le ruote dentate 22. The third support shaft 13 comprises a first plurality of wheels 23, for example three gear wheels 23?, 23??, 23???, configured to mesh respectively with the gear wheels 21 and a second plurality of wheels 24, for example three gear wheels 24?, 24??, 24???, configured to mesh respectively with the gear wheels 22.
In particolare, la prima pluralit? di ruote 23 ? collegata al terzo albero di supporto 13 tramite un meccanismo di cambio a ruota libera 25 configurato per accoppiare selettivamente una tra le ruote 23 e e l?albero di supporto 13 (mantenendo folli le rimanenti) solo quando la coppia viene fornita alle ruote dentate 23 dalle ruote dentate 22 e per permettere il supporto rotazionale libero della medesima quando la coppia viene fornita dalle ruote dentate 23 alle ruote dentate 22 . Siccome varie forme realizzative di meccanismo di cambio a ruota libera sono note, non saranno ulteriormente descritte nel dettaglio. In particolare, la seconda pluralit? di ruote 24 ? collegata al terzo albero di supporto 13 tramite un meccanismo di cambio 26 configurato per accoppiare selettivamente una tra le ruote 24 e l?albero di supporto 13 in entrambi i sensi di rotazione dell?albero 13, mentre le rimanenti ruote sono folli. In particolare, le ruote 24 possono essere accoppiate, quando selezionate dal meccanismo di cambio 26, tramite un giunto bidirezionale, non ulteriormente descritto essendo di per s? un meccanismo noto. In particular, the first plurality of wheels 23 is connected to the third support shaft 13 via a freewheel shift mechanism 25 configured to selectively couple one of the wheels 23 to the support shaft 13 (while keeping the remaining ones idle) only when torque is supplied to the gear wheels 23 by the gear wheels 22 and to allow free rotational support thereof when torque is supplied by the gear wheels 23 to the gear wheels 22. Since various embodiments of freewheel shift mechanism are known, they will not be further described in detail. In particular, the second plurality of wheels 24 is connected to the third support shaft 13 via a freewheel shift mechanism 26 configured to selectively couple one of the wheels 24 to the support shaft 13 in both directions of rotation of the shaft 13, while the remaining wheels are idle. In particular, the wheels 24 can be coupled, when selected by the gear shift mechanism 26, via a two-way joint, not further described as it is a known mechanism in itself.
Nella forma di realizzazione di figura 3 e 4, la trasmissione 5 comprende un primo albero di supporto 12? realizzato coassiale all?albero 2 di pedale e portato libero in rotazione rispetto ad esso, ad esempio tramite mezzi volventi 18 quali cuscinetti. In the embodiment of figures 3 and 4, the transmission 5 comprises a first support shaft 12? made coaxial with the pedal shaft 2 and made to rotate freely with respect to it, for example by means of rolling means 18 such as bearings.
La trasmissione 5 comprende inoltre un secondo ed un terzo albero di supporto 11?, 13? di rispettivi assi B e C, paralleli all?asse A, operativamente interposti tra la macchina elettrica 4 ed il primo albero di supporto 12?. The transmission 5 also comprises a second and third support shaft 11?, 13? of respective axes B and C, parallel to the axis A, operatively interposed between the electric machine 4 and the first support shaft 12?.
Il terzo albero di supporto 13?, in particolare, ? operativamente collegato alla macchina elettrica 4 tramite un modulo di trasmissione 14. Vantaggiosamente il modulo di trasmissione 14 comprende una prima ruota dentata 14? portata in modo solidale alla rotazione con l?ulteriore albero di supporto 13? ed una seconda ruota dentata 14?? solidale alla rotazione ad un albero operativo della macchina elettrica 4. In maggior dettaglio, la seconda ruota dentata 14?? ha diametro primitivo minore della prima ruota dentata 14?. La prima ruota dentata 14? pu? essere collegata all?ulteriore albero di supporto 13? tramite una frizione a comando elettronico 15 del tipo descritto per la forma di realizzazione di figure 1 e 2. The third support shaft 13?, in particular, is operatively connected to the electric machine 4 via a transmission module 14. Advantageously, the transmission module 14 comprises a first gear wheel 14? integrally rotated with the further support shaft 13? and a second gear wheel 14? integrally rotated with an operating shaft of the electric machine 4. In greater detail, the second gear wheel 14?? has a smaller pitch diameter than the first gear wheel 14?. The first gear wheel 14? can be connected to the further support shaft 13? via an electronically controlled clutch 15 of the type described for the embodiment of figures 1 and 2.
Il primo albero di supporto 12?, in particolare, ? operativamente collegato alla ruota posteriore 6 tramite un modulo di trasmissione 16. Vantaggiosamente il modulo di trasmissione 16 comprende una prima ruota dentata 16? portata in modo solidale alla rotazione con il primo albero di supporto 12? ed una seconda ruota dentata 16?? solidale alla rotazione ad un albero 6? operativamente collegato alla ruota posteriore 6. The first support shaft 12?, in particular, is operatively connected to the rear wheel 6 via a transmission module 16. Advantageously, the transmission module 16 comprises a first toothed wheel 16? integrally rotated with the first support shaft 12? and a second toothed wheel 16?? integrally rotated with a shaft 6? operatively connected to the rear wheel 6.
In maggior dettaglio, la seconda ruota dentata 16?? ha diametro primitivo minore della prima ruota dentata 16?. La prima ruota dentata 16? pu? essere realizzata integrale con il primo albero di supporto 12?. In greater detail, the second gear wheel 16? has a smaller pitch diameter than the first gear wheel 16?. The first gear wheel 16? can be made integral with the first support shaft 12?.
La trasmissione 5 comprende inoltre una pluralit? di ruote dentate 22, 31, 32 ingrananti tra i tre alberi di supporto 11?, 12? e 13? come descritto nel seguito in maggior dettaglio. The transmission 5 further comprises a plurality of gear wheels 22, 31, 32 meshing between the three support shafts 11?, 12? and 13? as described in greater detail below.
In particolare, il primo albero di supporto 12? comprende una pluralit? di ruote dentate 22, ad esempio tre ruote dentate 22?, 22??, 22??? portate in modo solidale con il secondo albero di supporto 12? stesso. In particular, the first support shaft 12? comprises a plurality of gear wheels 22, for example three gear wheels 22?, 22??, 22??? carried in a manner integral with the second support shaft 12? itself.
Il secondo ed il terzo albero di supporto 11?, 13? comprendono ciascuno una pluralit? di ruote 32, 31, ad esempio tre ruote dentate 32?, 31?, 32??, 31??, 32???, 31???, configurate per ingranarne rispettivamente con le ruote dentate 22. The second and third support shafts 11?, 13? each comprise a plurality of wheels 32, 31, for example three gear wheels 32?, 31?, 32??, 31??, 32???, 31???, configured to mesh respectively with the gear wheels 22.
In particolare, ciascuna ruota 32, 31 ? collegata al rispettivo albero 11?, 13? tramite un meccanismo di cambio 26 configurato per accoppiare selettivamente una tra le ruote 32, 31 con il rispettivo albero 11?, 13? mentre le rimanenti ruote sono folli. In particolare il meccanismo di cambio 26, comprende un giunto bidirezionale, non ulteriormente descritto essendo di per s? un meccanismo noto. In particular, each wheel 32, 31 is connected to the respective shaft 11?, 13? via a gear change mechanism 26 configured to selectively couple one of the wheels 32, 31 with the respective shaft 11?, 13? while the remaining wheels are idle. In particular, the gear change mechanism 26 comprises a bidirectional joint, not further described as it is a known mechanism in itself.
Secondo la forma di realizzazione di figura 3, il secondo ed il terzo albero di collegamento 11?, 13? sono operativamente collegati tramite un modulo di trasmissione 30 operativamente interposto tra di essi e l?albero 2 di pedale. According to the embodiment of figure 3, the second and third connecting shafts 11?, 13? are operatively connected via a transmission module 30 operatively interposed between them and the pedal shaft 2.
In particolare, il modulo di trasmissione 30 comprende una prima ruota dentata 30a solidale all?albero 2 di pedale e rispettive ruote dentate 30b ciascuna portata dal secondo e dal terzo albero di collegamento 11?, 13?. In particolare la ruota dentata 30a ? di diametro primitivo minore rispetto alle ruote dentate 30b. In particular, the transmission module 30 comprises a first gear wheel 30a integral with the pedal shaft 2 and respective gear wheels 30b each carried by the second and third connecting shafts 11?, 13?. In particular, the gear wheel 30a has a smaller pitch diameter than the gear wheels 30b.
In particolare le ruote dentate 30b sono portate tramite un meccanismo a ruota libera 27 configurato per rendere solidale la ruota dentata 30b al rispettivo albero 11?, 13? solo quando la coppia viene fornita dalla ruotata dentata 30a solidale all?albero 2 di pedale alla ruota dentata 30b e per rendere folle la ruota dentata 30b quando la coppia proviene da quest?ultima verso la ruotata dentata 30a solidale all?albero 2 di pedale. In particular, the gear wheels 30b are driven by a freewheel mechanism 27 configured to make the gear wheel 30b integral with the respective shaft 11?, 13? only when the torque is supplied by the gear wheel 30a integral with the pedal shaft 2 to the gear wheel 30b and to make the gear wheel 30b idle when the torque comes from the latter towards the gear wheel 30a integral with the pedal shaft 2.
Secondo la forma di realizzazione di figura 3, 4, il secondo ed il terzo albero di collegamento 11?, 13? sono operativamente collegati tramite rispettivi ingranaggi 34, 35 operativamente interposti tra ciascuno di essi e l?albero 2 di pedale. According to the embodiment of figure 3, 4, the second and third connecting shafts 11?, 13? are operatively connected via respective gears 34, 35 operatively interposed between each of them and the pedal shaft 2.
In particolare, ogni modulo di trasmissione 34, 35 comprende una prima ruota dentata 34?, 35? solidale all?albero 2 di pedale ed una ruota dentata 34??, 35?? ciascuna portata dal secondo e dal terzo albero di collegamento 11?, 13?. In particolare le prime ruote dentate 34?, 35? sono di diametro minore rispetto alle seconde ruote dentate 34??, 35??. In particular, each transmission module 34, 35 comprises a first gear wheel 34?, 35? integral with the pedal shaft 2 and a gear wheel 34??, 35?? each carried by the second and third connecting shafts 11?, 13?. In particular, the first gear wheels 34?, 35? have a smaller diameter than the second gear wheels 34??, 35??.
In particolare le ruote dentate 34??, 35?? sono portate tramite un meccanismo a ruota libera 27 configurato per rendere solidale la ruota dentata 34??, 35?? al rispettivo albero 11?, 13? solo quando la coppia viene fornita dalla prima ruota dentata 34?, 35? e per rendere folle la ruota dentata 34??, 35?? quando la coppia proviene da quest?ultima verso prima ruota dentata 34?, 35?. In particular, the gear wheels 34??, 35?? are driven by a freewheel mechanism 27 configured to make the gear wheel 34??, 35?? integral with the respective shaft 11?, 13? only when the torque is supplied by the first gear wheel 34?, 35? and to make the gear wheel 34??, 35?? idle when the torque comes from the latter towards the first gear wheel 34?, 35?.
Oltre alla frizione a comando elettronico 15, anche i summenzionati meccanismi di cambio 25, 26 possono altres? essere elettricamente collegati all?unit? elettronica 8 che controlla mezzi attuatori (non illustrati) per permettere l?innesto di una specifica ruota dentata operativamente collegata ad essi. Alternativamente i meccanismi di cambio 25, 26 possono essere attuati manualmente dall?utente della bicicletta, ad esempio tramite un sistema di controllo meccanico. In addition to the electronically controlled clutch 15, the aforementioned gear shift mechanisms 25, 26 may also be electrically connected to the electronic unit 8 which controls actuator means (not illustrated) to enable the engagement of a specific gear wheel operatively connected thereto. Alternatively, the gear shift mechanisms 25, 26 may be manually actuated by the user of the bicycle, for example by means of a mechanical control system.
Altres?, la bicicletta comprende, non illustrati, mezzi di controllo della frenata quali leve, premibili dall?utente e configurati per regolare la frenata della bicicletta tramite la macchina elettrica 4, come descritto nel seguito, e/o tramite sistemi di frenata meccanici, di tipo noto, configurati per impartire una coppia frenante alla ruota posteriore 6. Furthermore, the bicycle includes, not illustrated, braking control means such as levers, pressable by the user and configured to regulate the braking of the bicycle by means of the electric machine 4, as described below, and/or by means of mechanical braking systems, of a known type, configured to impart a braking torque to the rear wheel 6.
La bicicletta comprende altres?, mezzi sensori, non illustrati, configurati per: The bicycle also includes sensor means, not illustrated, configured for:
? rilevare lo stato di carica dei mezzi d?accumulo 7; ? mezzi sensori di velocit?, ad esempio encoder o sensori hall, configurati per rilevare la velocit? degli alberi 2, 11, 11?,12, 12?, 13, 13?; ? detect the charge status of the storage means 7; ? speed sensor means, for example encoders or hall sensors, configured to detect the speed of the shafts 2, 11, 11?,12, 12?, 13, 13?;
? mezzi sensori configurati per rilevare la selezione di una modalit? di funzionamento della bicicletta tra pedalata assistita, frenata rigenerativa, una pedalata in ricarica o nessuna tra di queste, quali un pulsante, un display o una leva; ? sensor means configured to detect the selection of a bicycle operating mode between assisted pedaling, regenerative braking, recharging pedaling or none of these, such as a button, a display or a lever;
? mezzi sensori di posizione configurati per rilevare l?attuazione di mezzi di controllo della frenata. ? position sensing means configured to detect the actuation of braking control means.
I mezzi sensori sono vantaggiosamente elettricamente collegati all?unit? elettrica in modo da fornire segnali indicativi delle grandezze da essi rilevate. The sensor means are advantageously electrically connected to the electrical unit in order to provide indicative signals of the quantities detected by them.
La bicicletta pu? altres? comprendere mezzi dissipatori (non illustrati), collegati ai mezzi di accumulo 7, configurati per dissipare la temperatura dei medesimi preferibilmente in modo passivo, quali alette. In tal caso, i mezzi sensori comprendono ulteriormente mezzi sensori di temperatura configurati per rilevare la temperatura dei mezzi dissipatori e/o del sistema d?accumulo, cio? una temperatura di soglia eccessiva della macchina elettrica 4. The bicycle may also comprise heat sink means (not illustrated), connected to the accumulation means 7, configured to dissipate the temperature of the same preferably passively, such as fins. In this case, the sensor means further comprise temperature sensor means configured to detect the temperature of the heat sink means and/or the accumulation system, i.e. an excessive threshold temperature of the electric machine 4.
Il funzionamento della forma di realizzazione di figura 1 sopra descritta ? il seguente. The operation of the embodiment of figure 1 described above is as follows.
In una prima condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 agisce da motore elettrico fornendo coppia tramite il modulo di trasmissione 14 al terzo albero di supporto 13 accoppiato tramite la frizione a comando elettronico 15 che risulta innestata. La macchina elettrica 4 utilizza dunque energia elettrica dai mezzi d?accumulo 7. In a first operating condition, the electric machine 4 acts as an electric motor supplying torque via the transmission module 14 to the third support shaft 13 coupled via the electronically controlled clutch 15 which is engaged. The electric machine 4 therefore uses electrical energy from the storage means 7.
Dal terzo albero di supporto 13 la coppia viene trasferita tramite gli ingranaggi 24, 22 al secondo albero di supporto 12, che ruota liberamente sull?albero 2 di pedale, e tramite il modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. Dall?altra parte il dispositivo di cambio a ruota libera 25 rende folle le ruote dentate 23 liberando cos? l?albero 2 di pedale. From the third support shaft 13 the torque is transferred via the gears 24, 22 to the second support shaft 12, which rotates freely on the pedal shaft 2, and via the transmission module 16 to the rear wheel 6. On the other hand, the freewheel gear change device 25 idles the gear wheels 23, thus freeing the pedal shaft 2.
In una seconda condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 non ? collegata alla trasmissione 5 in quanto la frizione a comando elettronico 15 ? disinnestata. In particolare, la coppia viene fornita tramite forza muscolare ai pedali 3 che mettono in rotazione l?albero 2 di pedale il quale porta tramite il collegamento 17 le ruote dentate 21 supportate sul primo albero di supporto 11 che ingranano con le ruote dentate 22, di cui una ? resa solidale tramite il dispositivo di cambio a ruota libera 25. Ivi, la coppia viene trasmessa alle ruote 24 tramite il terzo albero di supporto 13 che ingranando con le ruote 22 portano in rotazione il secondo albero di supporto 12 che ruota libero sull?albero 2 di pedale e tramite il modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. In tale condizione, siccome la frizione a comando elettronico 15 ? disinnestata, si mantiene la ruota 14? folle rispetto al terzo albero di supporto 13 di modo che la coppia resistente all?albero della macchina elettrica 4 non venga percepita dall?utente. In a second operating condition, the electric machine 4 is not connected to the transmission 5 because the electronically controlled clutch 15 is disengaged. In particular, the torque is supplied by muscular force to the pedals 3 which rotate the pedal shaft 2 which, via the connection 17, carries the gear wheels 21 supported on the first support shaft 11 which mesh with the gear wheels 22, one of which is made integral via the freewheel gear change device 25. There, the torque is transmitted to the wheels 24 via the third support shaft 13 which, by meshing with the wheels 22, rotate the second support shaft 12 which rotates freely on the pedal shaft 2 and via the transmission module 16 to the rear wheel 6. In this condition, since the electronically controlled clutch 15 is disengaged, the wheel 14 is maintained in the same position. neutral with respect to the third support shaft 13 so that the torque resisting the shaft of the electric machine 4 is not perceived by the user.
In una terza condizione di funzionamento, La macchina elettrica 4 funge da generatore. In particolare, la ruota posteriore 6 porta in rotazione tramite il modulo di trasmissione 16 il secondo albero di supporto 12 che ruota libero sull?albero 2 di pedale il quale porta tramite il collegamento 17 le ruote dentate 21 che ingranano con le ruote dentate 22, 24 di cui una ? resa solidale tramite il dispositivo di cambio a ruota libera 25. Ivi, la coppia viene trasmessa dalle ruote 24 al terzo albero di supporto 13 che ruota. In tale condizione, la frizione a comando elettronico 15, innestata, mantiene la ruota 14? accoppiata al terzo albero di supporto 13 di modo che la coppia pervenga all?albero della macchina elettrica 4 che genera energia elettrica accumulabile nei mezzi d?accumulo 7. Parallelamente il meccanismo a ruota libera 25 non permette la trasmissione di coppia dal terzo albero di supporto 13 al primo albero di supporto 11. In a third operating condition, the electric machine 4 acts as a generator. In particular, the rear wheel 6 rotates, via the transmission module 16, the second support shaft 12 which rotates freely on the pedal shaft 2 which, via the connection 17, carries the gear wheels 21 which mesh with the gear wheels 22, 24 of which one is made integral via the freewheel gear change device 25. There, the torque is transmitted from the wheels 24 to the third support shaft 13 which rotates. In this condition, the electronically controlled clutch 15, engaged, keeps the wheel 14? coupled to the third support shaft 13 so that the torque reaches the shaft of the electric machine 4 which generates electrical energy which can be accumulated in the storage means 7. At the same time, the freewheel mechanism 25 does not allow the transmission of torque from the third support shaft 13 to the first support shaft 11.
In una quarta condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 ? collegata alla trasmissione 5. In particolare, la coppia viene fornita tramite forza muscolare ai pedali 3 che mettono in rotazione l?albero 2 di pedale il quale porta tramite il collegamento 17 le ruote dentate 21 supportate sul primo albero di supporto 11 che ingranano con le ruote dentate 22, di cui una ? resa solidale tramite il dispositivo di cambio a ruota libera 25. Ivi, la coppia viene trasmessa alle ruote 24 tramite il terzo albero di supporto 13 che ingranando con le ruote 22 portano in rotazione il secondo albero di supporto 12 che ruota libero sull?albero 2 di pedale e tramite il modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. In tale condizione, la frizione a comando elettronico 15 ? ingaggiata e mantiene innestata la ruota 14? al terzo albero di supporto 13 di modo che l?utente tramite forza muscolare possa vincere la coppia resistente all?albero della macchina elettrica 4 per permettere funzionamento da generatore e ricaricare i mezzi di accumulo. In a fourth operating condition, the electric machine 4 is connected to the transmission 5. In particular, the torque is supplied by muscular force to the pedals 3 which rotate the pedal shaft 2 which, via the connection 17, carries the gear wheels 21 supported on the first support shaft 11 which mesh with the gear wheels 22, one of which is made integral via the freewheel gear change device 25. There, the torque is transmitted to the wheels 24 via the third support shaft 13 which, by meshing with the wheels 22, rotate the second support shaft 12 which rotates freely on the pedal shaft 2 and via the transmission module 16 to the rear wheel 6. In this condition, the electronically controlled clutch 15 is engaged and keeps the wheel 14 engaged. to the third support shaft 13 so that the user can overcome the torque resisting the shaft of the electric machine 4 by means of muscular force to enable generator operation and recharge the storage devices.
Il funzionamento della forma di realizzazione di figura 2 sopra descritta ? il seguente. The operation of the embodiment of figure 2 described above is as follows.
In una prima condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 agisce da motore elettrico fornendo coppia tramite il modulo di trasmissione 14 al secondo albero di supporto 12 accoppiato tramite la frizione a comando elettronico 15 che risulta innestata. La macchina elettrica 4 utilizza dunque energia elettrica dai mezzi d?accumulo 7. Dal secondo albero di supporto 12, che ruota liberamente sull?albero 2 di pedale, la coppia passa al modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. Dall?altra parte il dispositivo di cambio a ruota libera 25 rende folle le ruote dentate 23 liberando cos? l?albero 2 di pedale. In a first operating condition, the electric machine 4 acts as an electric motor by supplying torque via the transmission module 14 to the second support shaft 12 coupled via the electronically controlled clutch 15 which is engaged. The electric machine 4 therefore uses electrical energy from the storage means 7. From the second support shaft 12, which rotates freely on the pedal shaft 2, the torque passes to the transmission module 16 to the rear wheel 6. On the other hand, the freewheel gear change device 25 idles the gear wheels 23, thus freeing the pedal shaft 2.
In una seconda condizione di funzionamento la macchina elettrica 4 non ? collegata alla trasmissione 5 in quanto la frizione a comando elettronico 15 ? disinnestata. In particolare, la coppia viene fornita tramite forza muscolare ai pedali 3 che mettono in rotazione l?albero 2 di pedale il quale porta tramite il collegamento 17 le ruote dentate 21 supportate sul primo albero di supporto 11 che ingranano con le ruote dentate 22, di cui una ? resa solidale tramite il dispositivo di cambio a ruota libera 25. Ivi, la coppia viene trasmessa alle ruote 24 tramite il terzo albero di supporto 13 che ingranando con le ruote 22 portano in rotazione il secondo albero di supporto 12 che ruota libero sull?albero 2 di pedale e tramite il modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. In tale condizione, siccome la frizione a comando elettronico 15 ? disinnestata, si mantiene la ruota 14? folle rispetto al secondo albero di supporto 12 di modo che la coppia resistente all?albero della macchina elettrica 4 non venga percepita dall?utente. In a second operating condition, the electric machine 4 is not connected to the transmission 5 because the electronically controlled clutch 15 is disengaged. In particular, the torque is supplied by muscular force to the pedals 3 which rotate the pedal shaft 2 which, via the connection 17, carries the gear wheels 21 supported on the first support shaft 11 which mesh with the gear wheels 22, one of which is made integral via the freewheel gear change device 25. There, the torque is transmitted to the wheels 24 via the third support shaft 13 which, by meshing with the wheels 22, rotate the second support shaft 12 which rotates freely on the pedal shaft 2 and via the transmission module 16 to the rear wheel 6. In this condition, since the electronically controlled clutch 15 is disengaged, the wheel 14 is maintained in the same position. neutral with respect to the second support shaft 12 so that the torque resisting the shaft of the electric machine 4 is not perceived by the user.
In una terza condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 funge da generatore. In particolare, la ruota posteriore 6 porta in rotazione tramite il modulo di trasmissione 16 il secondo albero di supporto 12 che ruota libero sull?albero 2 di pedale. In tale condizione, la frizione a comando elettronico 15, innestata, mantiene la ruota 14? accoppiata al secondo albero di supporto 12 di modo che la coppia pervenga all?albero della macchina elettrica 4 che genera energia elettrica accumulabile nei mezzi d?accumulo 7. Parallelamente il meccanismo a ruota libera 25 o 26 non permette la trasmissione di coppia dal terzo albero di supporto 13 al primo albero di supporto 11. In a third operating condition, the electric machine 4 acts as a generator. In particular, the rear wheel 6 rotates the second support shaft 12 via the transmission module 16, which rotates freely on the pedal shaft 2. In this condition, the electronically controlled clutch 15, engaged, keeps the wheel 14? coupled to the second support shaft 12 so that the torque reaches the shaft of the electric machine 4 which generates electrical energy that can be accumulated in the storage means 7. At the same time, the freewheel mechanism 25 or 26 does not allow the transmission of torque from the third support shaft 13 to the first support shaft 11.
In una quarta condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 ? collegata alla trasmissione 5. In particolare, la coppia viene fornita tramite forza muscolare ai pedali 3 che mettono in rotazione l?albero 2 di pedale il quale porta tramite il collegamento 17 le ruote dentate 21 supportate sul primo albero di supporto 11 che ingranano con le ruote dentate 22, di cui una ? resa solidale tramite il dispositivo di cambio a ruota libera 25. Ivi, la coppia viene trasmessa alle ruote 24 tramite il terzo albero di supporto 13 che ingranando con le ruote 22 portano in rotazione il secondo albero di supporto 12 che ruota libero sull?albero 2 di pedale e tramite il modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. In tale condizione, la frizione a comando elettronico 15 ? ingaggiata e mantiene la ruota 14? vincolata al secondo albero di supporto 12, di modo che l?utente tramite forza muscolare possa vincere la coppia resistente all?albero della macchina elettrica 4 per permettere funzionamento da generatore e ricaricare i mezzi di accumulo. In a fourth operating condition, the electric machine 4 is connected to the transmission 5. In particular, the torque is supplied by muscular force to the pedals 3 which rotate the pedal shaft 2 which, via the connection 17, carries the gear wheels 21 supported on the first support shaft 11 which mesh with the gear wheels 22, one of which is made integral via the freewheel gear change device 25. There, the torque is transmitted to the wheels 24 via the third support shaft 13 which, by meshing with the wheels 22, rotate the second support shaft 12 which rotates freely on the pedal shaft 2 and via the transmission module 16 to the rear wheel 6. In this condition, the electronically controlled clutch 15 is engaged and keeps the wheel 14 in the engaged position. constrained to the second support shaft 12, so that the user can overcome the torque resisting the shaft of the electric machine 4 through muscular force to enable generator operation and recharge the storage devices.
Il funzionamento delle forme di realizzazione di figura 3 e 4 ? il seguente. The operation of the embodiments of Figures 3 and 4 is as follows.
In una prima condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 agisce da motore elettrico fornendo coppia tramite il modulo di trasmissione 14 al terzo albero di supporto 13? accoppiato tramite la frizione a comando elettronico 15. La macchina elettrica 4 utilizza dunque energia elettrica dai mezzi d?accumulo 7. Dal terzo albero di supporto 13? la coppia viene trasferita tramite gli ingranaggi 31 tramite ingranamento alle ruote dentate 22 secondo la marcia da selezionare: In a first operating condition, the electric machine 4 acts as an electric motor supplying torque via the transmission module 14 to the third support shaft 13? coupled via the electronically controlled clutch 15. The electric machine 4 therefore uses electrical energy from the storage means 7. From the third support shaft 13? the torque is transferred via the gears 31 by meshing with the toothed wheels 22 according to the gear to be selected:
? Qualora si voglia selezionare una marcia corrispondente ad una ruota dentata 31, allora una di queste ? selezionata tramite il meccanismo di cambio 26; la ruota dentata 30b ? innestata tramite il dispositivo 27 mentre la ruota dentata 30b? ? resa folle dal dispositivo 27?, per cui la coppia non viene trasmessa al secondo albero di supporto 11?, mentre la coppia che arriva dal motore 4 transita da 13? a 12?. ? If one wishes to select a gear corresponding to a gear wheel 31, then one of these is selected via the gear shift mechanism 26; the gear wheel 30b is engaged via the device 27 while the gear wheel 30b? is made idle by the device 27?, so that the torque is not transmitted to the second support shaft 11?, while the torque coming from the motor 4 passes from 13? to 12?.
? Qualora si voglia selezionare una marcia corrispondente ad una ruota dentata 32, allora una di queste ? selezionata tramite il meccanismo di cambio 26 e le ruote dentate 30b? ingranano con il terzo ed il secondo albero di supporto 13? per permettere il flusso di coppia al secondo albero di supporto 11?. In questa modalit? il dispositivo 27 rende folle la ruota 30b, quindi la coppia che arriva dai pedali transita da 11? a 12?, mentre la coppia che arriva dal motore 4 transita da 13? a 12?. ? If you want to select a gear corresponding to a gear wheel 32, then one of these is selected via the gear shift mechanism 26 and the gear wheels 30b? mesh with the third and second support shafts 13? to allow the flow of torque to the second support shaft 11?. In this mode, the device 27 makes the wheel 30b idle, so the torque coming from the pedals passes from 11? to 12?, while the torque coming from the motor 4 passes from 13? to 12?.
Il primo albero di supporto 12? viene dunque messo in rotazione secondo l?accoppiamento sopra riportato e ruota liberamente sull?albero 2 di pedale, e tramite il modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. The first support shaft 12? is then rotated according to the coupling reported above and rotates freely on the pedal shaft 2, and via the transmission module 16 to the rear wheel 6.
In una seconda condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 non ? collegata alla trasmissione 5. In particolare, la coppia viene fornita tramite forza muscolare ai pedali 3 che mettono in rotazione l?albero 2 di pedale il quale porta in rotazione la ruota 30a e dunque le ruote 30b e 30b?. Queste portano in rotazione il rispettivo albero di supporto 11?, 13? che porta in rotazione le ruote dentate 31, 32 che ingranano con le ruote dentate 22. Una delle ruote dentate 31, 32 ? selezionata per definire un cambio desiderato e trasmette dunque coppia alle ruote dentate 22 e dunque al primo albero di supporto 12?. Il primo albero di supporto 12? viene dunque messo in rotazione secondo l?accoppiamento sopra riportato e ruota liberamente sull?albero 2 di pedale, e tramite il modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. In tale condizione, la frizione a comando elettronico 15 mantiene la ruota 14? folle rispetto al terzo albero di supporto 13? di modo che la coppia resistente all?albero della macchina elettrica 4 non venga percepita dall?utente. In a second operating condition, the electric machine 4 is not connected to the transmission 5. In particular, the torque is supplied by muscle force to the pedals 3 which rotate the pedal shaft 2 which rotates the wheel 30a and therefore the wheels 30b and 30b?. These rotate the respective support shaft 11?, 13? which rotates the gear wheels 31, 32 which mesh with the gear wheels 22. One of the gear wheels 31, 32 is selected to define a desired gear change and therefore transmits torque to the gear wheels 22 and therefore to the first support shaft 12?. The first support shaft 12? is therefore rotated according to the coupling reported above and rotates freely on the pedal shaft 2, and via the transmission module 16 to the rear wheel 6. In this condition, the electronically controlled clutch 15 keeps the wheel 14? in gear. neutral with respect to the third support shaft 13? so that the torque resisting the shaft of the electric machine 4 is not perceived by the user.
In una terza condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 funge da generatore. In particolare, la ruota posteriore 6 porta in rotazione tramite il modulo di trasmissione 16 il primo albero di supporto 12? che ruota libero sull?albero 2. Una delle ruote dentate 31, che permette la maggiore velocit? di rotazione del terzo albero di supporto 13?, ? dunque resa solidale dal meccanismo di cambio 26 ed ingranando con le ruote dentate 22 trascinate dal primo albero di supporto 12? mette in rotazione il terzo albero di supporto 13?. In tale condizione, la frizione a comando elettronico 15 mantiene la ruota 14? accoppiata al terzo albero di supporto 13? di modo che la coppia pervenga all?albero della macchina elettrica 4 che genera energia elettrica accumulabile nei mezzi d?accumulo 7. Parallelamente il meccanismo a ruota libera 27 mantiene folli le ruote dentate 30b ed il meccanismo a ruota libera 27? mantiene folli le ruote dentate 30b? In a third operating condition, the electric machine 4 acts as a generator. In particular, the rear wheel 6 rotates the first support shaft 12? via the transmission module 16, which rotates freely on the shaft 2. One of the gear wheels 31, which allows the third support shaft 13? to rotate at a greater speed, is therefore made integral with the gear change mechanism 26 and, by engaging with the gear wheels 22 driven by the first support shaft 12?, rotates the third support shaft 13?. In this condition, the electronically controlled clutch 15 keeps the wheel 14? coupled to the third support shaft 13? so that the torque reaches the shaft of the electric machine 4, which generates electrical energy that can be accumulated in the storage means 7. At the same time, the freewheel mechanism 27 keeps the gear wheels 30b idle and the freewheel mechanism 27? keeps the gear wheels 30b idle.
In una quarta condizione di funzionamento, la macchina elettrica 4 ? collegata alla trasmissione 5. In particolare, la coppia viene fornita tramite forza muscolare ai pedali 3 che mettono in rotazione l?albero 2 di pedale il quale porta in rotazione la ruota 30a e dunque le ruote 30b e 30b?. Queste portano in rotazione il rispettivo albero di supporto 11?, 13? che porta in rotazione le ruote dentate 31, 32 che ingranano con le ruote dentate 22. Una delle ruote dentate 31, 32 ? selezionata per definire un cambio desiderato e trasmette dunque coppia alle ruote dentate 22 e dunque al primo albero di supporto 12?. Il primo albero di supporto 12? viene dunque messo in rotazione secondo l?accoppiamento sopra riportato e ruota liberamente sull?albero 2 di pedale, e tramite il modulo di trasmissione 16 alla ruota posteriore 6. In tale condizione, la frizione a comando elettronico 15 mantiene la ruota 14? solidale rispetto al terzo albero di supporto 13? di modo che la forza muscolare fornita dal guidatore vinca la coppia resistente all?albero della macchina elettrica 4 ricaricando i mezzi di accumulo. In a fourth operating condition, the electric machine 4 is connected to the transmission 5. In particular, the torque is supplied by muscle force to the pedals 3 which rotate the pedal shaft 2 which rotates the wheel 30a and therefore the wheels 30b and 30b?. These rotate the respective support shaft 11?, 13? which rotates the gear wheels 31, 32 which mesh with the gear wheels 22. One of the gear wheels 31, 32 is selected to define a desired gear change and therefore transmits torque to the gear wheels 22 and therefore to the first support shaft 12?. The first support shaft 12? is therefore rotated according to the coupling reported above and rotates freely on the pedal shaft 2, and via the transmission module 16 to the rear wheel 6. In this condition, the electronically controlled clutch 15 keeps the wheel 14? in gear. integral with the third support shaft 13? so that the muscular force supplied by the driver overcomes the torque resisting the shaft of the electric machine 4, recharging the storage means.
Il funzionamento della forma di realizzazione di figura 4 ? analogo a quello di figura 3 con la differenza che le funzioni del modulo di trasmissione 30 sopra descritto e le relative ruote dentate 30a, 30b e 30b? sono attuate dagli ingranaggi 34, 35 e dalle ruote dentate 34?, 34??, 35?, 35??. Per brevit? non sar? dunque decritto ulteriormente nel dettaglio. The operation of the embodiment of figure 4 is similar to that of figure 3 with the difference that the functions of the transmission module 30 described above and the related gear wheels 30a, 30b and 30b? are implemented by the gears 34, 35 and the gear wheels 34?, 34??, 35?, 35??. For the sake of brevity, it will therefore not be described in further detail.
Secondo i funzionamenti sopra illustrati, la presente invenzione ? dunque relativa ad un metodo per controllare la macchina elettrica 4 in funzione modalit? pedalata assistita ed un metodo per controllare la macchina elettrica 4 in modalit? di freno rigenerativo in alternativa tra loro o ad un funzionamento standard della bicicletta in cui la macchina elettrica ? disconnessa dalla trasmissione 5. According to the operations illustrated above, the present invention therefore relates to a method for controlling the electric machine 4 in pedal-assisted mode and a method for controlling the electric machine 4 in regenerative braking mode alternatively to each other or to a standard operation of the bicycle in which the electric machine is disconnected from the transmission 5.
Il metodo di controllo in modalit? di frenatura rigenerativa ? illustrato in figura 5 e comprende le fasi di: The control method in regenerative braking mode is illustrated in figure 5 and includes the steps of:
i) Leggere un segnale indicativo della richiesta di frenata; i) Read a signal indicating the braking request;
ii) Associare la richiesta di frenata ad una coppia resistente alla macchina elettrica per generare una specifica corrente; ii) Associate the braking request with a resisting torque to the electric machine to generate a specific current;
iii) Eseguire in parallelo le verifiche alle fasi iv)-v) iv) Qualora sia stata raggiunta massima coppia resistente fornibile dalla macchina elettrica, fornire tale massimo valore; iii) Carry out the checks in phases iv)-v) in parallel; iv) If the maximum resisting torque that can be supplied by the electric machine has been reached, provide this maximum value;
v) Qualora sia stata raggiunto il limite di carica delle batterie elettriche, fornire un corrispondente massimo valore resistente; v) If the charge limit of the electric batteries has been reached, provide a corresponding maximum resistance value;
vi) Ritornare al punto i). vi) Return to point i).
Il metodo pu? altres? comprendere tra le fasi v), vi) la fase: The method can else? include among phases v), vi) the phase:
vii) verificare qualora sia possibile dissipare la coppia tramite la macchina elettrica, in caso positivo, ritornare al passo v) altrimenti terminare la frenata. In particolare, l?associazione alla fase ii) prevede una analisi tra coppia frenante fornibile dalla macchina elettrica 4 in modalit? di freno rigenerativo e la forza richiesta dall?utente. Qualora la forza richiesta sia maggiore della forza fornibile dalla macchina elettrica 4, la rimanente forza frenante ? fornita meccanicamente. vii) check whether it is possible to dissipate the torque through the electric machine; if so, return to step v), otherwise terminate the braking. In particular, the association with step ii) requires an analysis between the braking torque that can be supplied by the electric machine 4 in regenerative braking mode and the force requested by the user. If the required force is greater than the force that can be supplied by the electric machine 4, the remaining braking force is supplied mechanically.
Chiaramente l?utente potrebbe anche non richiedere alcuna frenata e in tal modo la frenata rigenerativa sarebbe applicabile ad un funzionamento di ricarica muscolare della batteria in cui la stessa ? collegata alla macchina elettrica senza alcuna richiesta di frenata da parte dell?utente. Clearly the user could also not request any braking and in this way the regenerative braking would be applicable to a muscular battery charging operation in which the battery is connected to the electric car without any braking request from the user.
Il metodo di controllo in modalit? pedalata assistita ? illustrato in figura 6 e comprende le fasi di: The control method in pedal-assist mode is illustrated in figure 6 and includes the following phases:
i) Leggere un segnale indicativo della richiesta di stato di pedalata assistita; i) Read a signal indicating the request for pedal assist status;
ii) Associare la velocit?/coppia all?albero 2 di pedale rispetto ad una coppia richiesta dall?utente per identificare la richiesta di coppia motrice; ii) Match the speed/torque at pedal shaft 2 to a user requested torque to identify the drive torque request;
iii) Eseguire in parallelo le verifiche alle fasi iv)- e v), vi) iii) Carry out the checks in phases iv) and v) in parallel, vi)
iv) Qualora sia stata raggiunta massima coppia motrice fornibile dalla macchina elettrica, fornire tale massimo valore; iv) If the maximum torque that can be supplied by the electric machine has been reached, provide this maximum value;
v) Qualora sia stata raggiunto il limite di scarica delle batterie elettriche, fornire un corrispondente massimo valore di coppia motrice; v) If the electric battery discharge limit has been reached, provide a corresponding maximum driving torque value;
vi) Ritornare al punto i). vi) Return to point i).
Il metodo pu? altres? comprendere le fasi seguenti tra la fase v) e la fase vi): The method may also include the following steps between steps (v) and (vi):
vii) Qualora non sia stato raggiunto il limite di scarica delle batterie elettriche, verificare qualora sia stato raggiunto il valore di carica massima delle medesime viii) Se la verifica al punto vi) ? positiva, verificare qualora sia possibile dissipare la coppia tramite la macchina elettrica, in caso positivo, ritornare al passo v) altrimenti terminare la pedalata assistita vii) If the discharge limit of the electric batteries has not been reached, check whether the maximum charge value of the same has been reached. viii) If the check in point vi) is positive, check whether it is possible to dissipate the torque through the electric machine; if so, return to step v), otherwise end the assisted pedalling.
In particolare, l?associazione alla fase ii) prevede una analisi tra coppia richiesta e la coppia fornita dall?utente al fine di identificare la coppia necessaria da impartire da parte della macchina elettrica 4. In particular, the association to phase ii) provides for an analysis between the requested torque and the torque supplied by the user in order to identify the torque required to be imparted by the electric machine 4.
L?associazione di coppia al passo ii) in entrambi i metodi sopra descritti tiene conto di una pluralit? di fattori operativi della macchina elettrica memorizzati o acquisiti dall?unit? elettronica 8 e vantaggiosamente della temperatura di esercizio della macchina elettrica che, come noto, varia la capacit? di funzionamento della macchina elettrica. The pair association in step ii) in both methods described above takes into account a plurality of operating factors of the electric machine stored or acquired by the electronic unit 8 and advantageously the operating temperature of the electric machine which, as is known, varies the operating capacity of the electric machine.
I metodi sopra descritti sono vantaggiosamente memorizzati come istruzioni in codice nei mezzi di elaborazione dell?unit? elettronica che ? configurata per eseguire i passi di controllo ad un intervallo di tempo prefissati, di ordine inferiore al secondo, in modo da garantire un sostanziale continuo monitoraggio del controllo di trazione assistita e frenata rigenerativa. The methods described above are advantageously stored as coded instructions in the processing means of the electronic unit which is configured to execute the control steps at a predetermined time interval, of order less than a second, so as to ensure substantial continuous monitoring of the assisted traction control and regenerative braking.
L?unit? elettronica 8 comprende dunque memorizzati valori di soglia delle grandezze coinvolte nei metodi di figure 5 e 6. Alcuni di tali valori possono essere, opzionalmente variabili da parte dell?utente, quali la soglia minima di carica delle batterie elettriche od il livello di assistenza di pedalata assistita. The electronic unit 8 therefore includes stored threshold values of the quantities involved in the methods of figures 5 and 6. Some of these values can be optionally variable by the user, such as the minimum charge threshold of the electric batteries or the level of pedal assistance.
Da quanto precede, risultano evidenti i vantaggi di un sistema di trazione ibrido, una bicicletta ed un relativo metodo di controllo secondo l?invenzione. From the above, the advantages of a hybrid drive system, a bicycle and a related control method according to the invention are evident.
Grazie alla trasmissione proposta ? possibile fornire un sistema di trasmissione che collega selettivamente la macchina elettrica e l?albero di pedale all?albero di ruota posteriore in modo da permettere una modalit? muscolare, di pedalata assistita o di freno rigenerativa. Thanks to the proposed transmission it is possible to provide a transmission system that selectively connects the electric machine and the pedal shaft to the rear wheel shaft in order to allow a muscular, pedal-assisted or regenerative braking mode.
In particolare, nella modalit? muscolare la macchina elettrica ? disconnessa al fine di non aggravare la coppia resistente. In particular, in the muscular mode the electric machine is disconnected in order not to aggravate the resistant torque.
Nella modalit? di frenata rigenerativa la trasmissione ottimizza la velocit? in ingresso alla macchina elettrica di modo che sia al massimo della velocit?. Parimenti nella modalit? di pedalata assistita ottimizza la coppia in uscita di modo che sia al massimo di trazione. In regenerative braking mode the transmission optimizes the input speed to the electric machine so that it is at maximum speed. Likewise in pedal assist mode it optimizes the output torque so that it is at maximum traction.
Inoltre, la disposizione sostanzialmente coassiale all?albero di pedale permette di occupare poco spazio in una zona del telaio avente grandi spazi di alloggiamento. In questo modo ? possibile librare la ruota posteriore ove solitamente sono poste le macchine elettriche per la pedalata assistita. Furthermore, the substantially coaxial arrangement to the pedal shaft allows for little space to be taken up in an area of the frame with large housing spaces. In this way, it is possible to free the rear wheel where electric pedal-assisted machines are usually placed.
In tal modo ? possibile fornire un'unica carcassa a protezione del sistema di trazione ibrido in modo da proteggerlo dall?ambiente esterno e aumentarne la vita utile, nonch? ridurre costi e peso. In this way it is possible to provide a single casing to protect the hybrid drive system in order to protect it from the external environment and increase its useful life, as well as reduce costs and weight.
Risulta infine chiaro che al sistema di trazione ibrido, bicicletta e relativo metodo di controllo secondo la presente invenzione possono essere apportate modifiche e varianti che tuttavia non escono dall?ambito di tutela definito dalle rivendicazioni. Finally, it is clear that changes and variations can be made to the hybrid traction system, bicycle and related control method according to the present invention which, however, do not go beyond the scope of protection defined by the claims.
Ad esempio il numero di ruote dentate descritte per rappresentare i differenti rapporti di cambio o il numero di contralberi della trasmissione pu? variare. For example, the number of gear wheels described to represent the different gear ratios or the number of balance shafts in the transmission may vary.
Altres? i menzionati giunti selettivi, meccanismi di cambio o ruote libere possono essere realizzati in differenti modi. Furthermore, the mentioned selective couplings, gear shift mechanisms or freewheels can be realized in different ways.
Similmente i moduli di trasmissione possono comprendere differenti salti di velocit? rispetto a quelli descritti. Similarly, transmission modules may include different speed jumps than those described.
Claims (17)
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