ITTO20010949A1 - Veicolo azionato da motore elettrico. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Veicolo azionato da motore elettrico"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un veicolo trascinato da un motore elettrico ed in particolare modo ad un veicolo trascinato da un motore elettrico nel quale la struttura di una unità di potenza che comprende un elemento di comando e una trasmissione viene semplificata e viene ridotta la concentrazione della massa.

Un veicolo trascinato da un motore elettrico del tipo di una bicicletta che impiega un motore elettrico quale sorgente di trasmissione è provvisto di un elemento di comando e di una trasmissione per il motore elettrico (nel seguito indicato semplicemente come "motore"). In questo modo l'elemento di comando e simili sono stati disposti separatamente dal gruppo di potenza che comprende il motore, la trasmissione e simili e quindi è stato scomodo eseguire il montaggio e la manutenzione del medesimo. Per indicare un veicolo trascinato da un motore elettrico che elimina questo inconveniente è stata proposta una bicicletta a motore nella quale l'elemento di comando è situato nello spazio all'interno del gruppo di potenza ossia un basamento che alloggia un albero motore e quindi si riduce la concentrazione di massa (Brevetto giapponese lasciato aperto n. Hei 8-175462).

Il solo fatto dì contenere l'elemento di comando nel gruppo di potenza come avviene nel caso del gruppo di potenza descritto in questo brevetto si è dimostrato insufficiente da alcuni punti di vista. In primo luogo quando si dispone un interruttore per accendere e spegnere l'elemento di comando all'esterno del gruppo di potenza è necessario posare un cavo di elevata tensione all'esterno del gruppo di potenza. Inoltre nel caso in cui l'uscita del motore viene regolata ruotando una manopola, viene disposto un sensore per rilevare la regolazione lontano dal gruppo di potenza ossia in prossimità della manopola in modo che è necessario posare un cavo del sensore compreso un GND di elevata tensione rispetto all'interno del gruppo di potenza e quindi non è necessariamente sufficiente la concentrazione di massa .

Uno scopo della presente invenzione consiste nel fornire un veicolo trascinato da un motore elettrico che sìa in grado di risolvere i problemi di cui sopra e possa ridurre la concentrazione di massa nel gruppo di potenza e possa ridurre le dimensioni dell'alloggiamento dell'impianto ad alta tensione.

Per ottenere lo scopo di cui sopra, la presente invenzione è caratterizzata in primo luogo dal fatto che in un veicolo trascinato da un motore elettrico che impiega un motore come sorgente di comando è disposto un elemento per comandare la rotazione del motore all'interno di un involucro di un gruppo di potenza per trasmettere la rotazione del motore ad un volante di comando o a ruote, e un interruttore del tipo a induzione viene impiegato per collegare l'elemento di comando ed è disposto all'interno dell'involucro del gruppo di potenza.

La presente invenzione inoltre è caratterizzata in secondo luogo dal fatto che viene impiegato un convertitore della sorgente di potenza di input-output e con isolamento per comandare l'impianto elettrico montato sul veicolo all'interno dell'involucro dell'unità del gruppo di potenza e in terzo luogo è caratterizzato dal fatto che viene impiegato un sensore di apertura in accelerazione per rilevare una richiesta in uscita del motore ed è situato all'interno dell'involucro del gruppo di potenza.

Secondo le caratteristiche di cui sopra l'interruttore per l'elemento di comando come anche per il convertitore della sorgente di potenza e il sensore di apertura dell'acceleratore è situato all'interno dell'involucro del gruppo di potenza per cui non è più necessario posare il cavo ad elevata tensione facendolo uscire all'esterno del gruppo di potenza. Inoltre dal momento che il convertitore della sorgente di potenza e il sensore che apre l'acceleratore sono disposti all'interno dell'involucro del gruppo di potenza, si può ottenere una maggior concentrazione di massa rispetto al gruppo di potenza.

La presente invenzione verrà descritta in dettaglio nel seguito con riferimento ai disegni.

La figura 1 è una vista laterale generica di una bicicletta trascinata da un motore elettrico secondo una esecuzione della presente invenzione.

La figura 2 è una vista in sezione di un gruppo di potenza che comprende un motore senza spazzole.

La figura 3 è una vista in sezione di una unità di trasmissione.

La figura 4 è una vista in sezione del motore senza spazzole all'interno del gruppo di potenza.

La figura 5 è una vista in pianta parzialmente in sezione del motore senza spazzole.

La figura 6 è un diagramma a blocchi di un circuito di comando del motore senza spazzole.

La figura 7 mostra il tipo di montaggio di un sensore di apertura dell'acceleratore.

La figura 8 è una vista in sezione laterale che mostra una struttura fondamentale che comprende un interruttore Reed.

La figura 9 è una vista in sezione e in pianta che mostra la struttura fondamentale che comprende l'interruttore Reed.

La figura 10 è una vista laterale che mostra lo stato magnetizzato della chiave.

La figura 11 mostra l'impiego della chiave nel caso in cui la chiave non è adatta.

La figura 12 mostra l'intervento della chiave quando la chiave è adatta.

La figura 1 è una vista laterale di una bicicletta trascinata da un motore elettrico secondo la presente invenzione che presenta un tipo di funzionamento elettrico tramite la forza di t,rasmissione di un motore senza spazzole e la forza umana per impiegare la forza di una persona (forza di spinta) applicata ai pedali.

Una parte anteriore di un corpo del veicolo e una parte posteriore del corpo del veicolo sono collegate l'una all'altra tramite un telaio 1 del corpo del veicolo e un sedile 2 è montato verso l'alto sulla parte posteriore di una parte centrale del telaio 1 del corpo del veicolo. Un tubo 15 per il sedile è inserito nella posizione 2 del sedile e un sedile 8 completamente provvisto di una lampada posteriore 12 e di luci a intermittenza sinistra e destra 13 è situato sull'estremità superiore del tubo 15 del sedile.

Sull'estremità superiore del telaio 1 del corpo del veicolo è situato un proiettore 11 per proiettare in avanti e un supporto anteriore 12 è montato sul lato superiore del proiettore 11. Una forcella anteriore 3 è sostenuta sull'albero di un tubo superiore 16 sull'estremità superiore del telaio del corpo del veicolo e un manubrio 9 è montato sulla estremità superiore della forcella anteriore 3. Una ruota anteriore WF è sostenuta tramite un albero sull'estremità inferiore della forcella anteriore 3. Le leve 14 del freno (non è illustrata quella di destra) per le ruote anteriore e posteriore sono situate sul lato sinistro e destro del manubrio 9 e una impugnatura destra (non illustrata) di impugnature disposte sull'estremità sinistra e destra del manubrio 9 funziona come la manopola 58 dell'acceleratore (vedere figura 6).

Un gruppo di potenza 5 è fissato sul lato inferiore del telaio 1 del corpo del veicolo e una ruota posteriore WR è sostenuta tramite un albero mediante una unità di trasmissione 6. Il gruppo di potenza 5 comprende un motore M senza spazzole e una forza di spinta applicata ad un albero motore 520 mediante una manovella 517 oppure un forza di trasmissione generata dal motore senza spazzole M e trasmessa alla unità di trasmissione 6. L'unità di trasmissione 6 è fissata al telaio 1 del corpo del veicolo mediante un telaio 4 del tipo a forma di U. Una unità di comando 50 è disposta sulla parte anteriore di fondo nel gruppo di potenza 5. Un cavalletto centrale 19 del tipo a molla è situato sulla parte inferiore del gruppo di potenza 5.

Un convertitore di riduzione 52 a guisa di un convertitore della sorgente di potenza di comando dell'impianto elettrico è impiegato per regolare la tensione di una corrente fornita all'impianto elettrico generale mediante l'unità di comando 5 e un interruttore Reed 54 quale interruttore principale, sono disposti sul lato superiore del motore M nel gruppo di potenza 5.

La figura 2 è una vista in sezione del gruppo di potenza 5 presa lungo un piano ortogonale all'albero motore 520 e ad un albero di trasmissione 521 e gli stessi simboli di quelli della figura 1 si riferiscono a parti uguali o equivalenti. Un involucro del gruppo di potenza 5 è formato da un corpo principale 512 e da un involucro L 513 e da un involucro R 511 che coprono la parte sinistra e la parte destra del corpo principale 512 dell'involucro. Il corpo principale 512 dell'involucro e l'involucro L 513 e l'involucro R 511 che coprono la parte sinistra e la parte destra del corpo principale 512 dell'involucro sono di preferenza formati da un metallo non ferroso, per esempio alluminio o una lega di alluminio ma possono essere formati da un materiale in resina con elevate proprietà di isolamento elettrico.

L'albero motore 520 ha una estremità sostenuta tramite un albero dall'involucro 511 R tramite un cuscinetto 531 e la sua altra estremità è sostenuta bramite un albero dall'involucro L 513 mediante un cuscinetto 532. Una manovella 517 disposta sul lato esterno dell'involucro R 511 è fissata su di una estremità dell'albero motore 520, e un pignone di trasmissione 514 è sostenuto tramite un albero tra la manovella 517 e l'involucro R 511 per mezzo di una frizione a una via 515. Il pignone di trasmissione 514 e un pignone trascinato 614 (descritto nel seguito) della unità di trasmissione sono collegati l'uno all'altro tramite una catena 516.

D'altra parte l'albero di trasmissione 521 che viene fatto ruotare dal motore M è sostenuto sul corpo principale 512 dell'involucro mediante i cuscinetto 533, 534. Il motore senza spazzole M con l'albero di trasmissione rotante 521 è disposto ad una estremità dell'albero di trasmissione 521 e una puleggia 540 sul lato della trasmissione è situato sull'altra estremità dell'albero di trasmissione 521. La puleggia 540 situata sul lato di trasmissione e la puleggia 610 situata sul lato trascinato (descritta nel seguito) sono collegate l'una all'altra da una cinghia a forma di V 543 per formare una trasmissione automatica.

Il motore senza spazzole M è formato da uno statore interno 580 che comprende un nucleo 581 dello statore e una bobina di armatura 582, da un rotore esterno 570 che comprende un volano 571 a forma di bobina provvisto di una parte 573 del nucleo di un rotore di forma anulare quale parte principale e di una pluralità di magneti dì trasmissione 572 disposti lungo una superficie periferica interna della parte 573 del nucleo del rotore e presenta un sensore magnetico 590 per rilevare la posizione relativa del rotore esterno 570 con riferimento allo statore 580 in base ai campi magnetici dei magneti di comando 572. Il motore senza spazzole M verrà ulteriormente descritto in dettaglio nel seguito con riferimento alle figure 4 e 5.

La puleggia 540 situata sul lato della trasmissione è formata da una parte fissa 542 della quale sono fissi i movimenti in direzione rotante e in direzione assiale rispetto all'albero di trasmissione 521 e da una parte mobile 541 della puleggia che può scorrere liberamente in direzione assiale rispetto all'albero di trasmissione 521. Una piastra di supporto 545 è montata sulla superficie posteriore ossia sulla superficie che non è in contatto con la cinghia a forma di V 543 della parte mobile 541 della puleggia. La piastra di supporto 545 è ristretta nei suoi movimenti nella direzione di rotazione e nella direzione assiale rispetto all'albero di trasmissione 521 e viene fatta ruotare unitamente all'albero di trasmissione 521. Uno spazio vuoto circondato dalla piastra di supporto 545 e dalla parte mobile 541 della puleggia forma una cavità per contenere un rullo 544 che serve come un peso di regolazione.

La figura 3 è una vista in sezione del gruppo di trasmissione 6 presa lungo un piano ortogonale ad un albero di uscita 620. Un involucro della unità di trasmissione 6 è formato da un corpo principale 612 e da un involucro L 613 e un involucro R 611 i quali coprono la parte sinistra e la parte destra del corpo principale 612 dell'involucro e un estremità dell'albero di uscita 620 è sostenuta sull'involucro R 611 tramite un cuscinetto 632. Una parte centrale dell'albero di uscita 620 è sostenuta sul corpo principale 512 dell'involucro per mezzo di un cuscinetto 633.

Il pignone trascinato 614 collegato al pignone di trasmissione 514 del gruppo di potenza 5 mediante la catena 516 è disposto ad una estremità dell'albero di uscita 620. Una parte fissa 651 della puleggia 610 situata sul lato trascinato è sostenuta sull'altra estremità dell'albero di uscita 620 per mezzo di un manicotto esterno 653, di un cuscinetto ad aghi 658 e dì un manicotto interno 659. Una piastra 661 di una frizione a forma di coppa è situata su di una parte di estremità dell'albero di uscita 620.

Sulla periferia esterna del manicotto esterno 653, una parte mobile 652 della puleggia è sostenuta in modo da poter scorrere rispetto all'albero di uscita 620. La parte mobile 652 della puleggia si impegna con un disco 654 di una frizione in modo da poter ruotare unitamente intorno all'albero di uscita 620. Tra il disco 654 della frizione e la parte mobile 652 della puleggia è situata una molla ad elica di compressione 655 che produce una forza di riavvolgimento nella direzione che aumenta la distanza tra di essi.

Una forza di trasmissione trasmessa dalla cinghia a forma di V 543 alla parte mobile 652 della puleggia è trasmessa tramite un pattino 662 del disco 654 della frizione ad una piastra 661 della frizione e poi viene trasmessa mediante il manicotto interno 659, il primo e il secondo meccanismo satellite 671, 681 e attraverso l'albero di uscita 620 alla ruota posteriore RW.

La figura 4 è una vista in sezione ingrandita del motore senza spazzole M nel gruppo di potenza 5 e la figura 5 è una vista in pianta parzialmente in sezione di una parte principale dello stesso. Come è illustrato in figura 4 il nucleo 581 dello statore sopra citato è avvitato al corpo principale 512 dell'involucro per mezzo di una vite 563. Il volano 571 del rotore esterno 570 è fissato all'albero di trasmissione 521. La parte 573 del nucleo del rotore del volano 571 è provvista sulla sua parte di apertura di una parte di una flangia 573a aperta verso l'esterno e il sensore magnetico 590 sopra citato è montato in senso verticale a partire da un substrato 591 del sensore ed è disposto su di un percorso magnetico formato in una zona di uno spazio vuoto compreso tra la parte 573a della flangia e i magneti di trasmissione 572.

Nella presente esecuzione almeno una parte del sensore magnetico 590 è disposta in modo da essere contenuta nello spazio vuoto compreso tra la parte 573a della flangia e i magneti di trasmissione 572. Il substrato 591 del sensore è avvitato ad una piastra 592 con una vite 597. La piastra 592 è avvitata al corpo principale 512 dell'involucro con gna vite 598.

Nella presente esecuzione quindi il sensore magnetico 590 è disposto nella parte dello spazio vuoto compreso tra la parte 573a della flangia che si apre verso il lato esterno sull'estremità di apertura della parte 573 del nucleo del rotore e i magneti di comando 572; di conseguenza oltre a garantire una forte azione magnetica tra il magnete di comando 572 e lo statore 580, si può anche garantire una sufficiente azione magnetica tra il sensore magnetico 590 situato sul lato esterno e i magneti di comando 572. Di conseguenza, facendo funzionare i magneti di comando 572 come magneti di rilevazione degli angoli, è possibile rilevare con precisione mediante il sensore magnetico 590 la posizione di rotazione di essi.

La figura 6 è uno schema a blocchi che mostra la forma di un circuito per comandare il motore senza spazzole M, e gli stessi simboli impiegati nelle figure da 1 a 5 si riferiscono a parti uguali o equivalenti. L'unità di comando 50 fornisce una corrente con tensione elevata (48 V) alimentata da una batteria 10 (una prima e una seconda batteria da 2 V 10a e 10b) attraverso un interruttore 51 a ciascuna bobina 582 dell'indotto del motore M. Il convertitore dì riduzione 52 riduce l'alta tensione fornita dalla batteria 10 a 12 V e fornisce tale tensione così ridotta all'impianto elettrico generale 57. L'interruttore Reed 54 viene impiegato come un interruttore principale e viene aperto e chiuso in un modo senza contatto portando la chiave 56 del magnete vicino all'interruttore Reed 54. La chiave 56 del magnete e l'interruttore Reed 54 verranno ulteriormente descritti nel seguito.

Un sensore 55 dì apertura dell'acceleratore rileva l'entità di una richiesta di uscita del motore M ossia l'entità della rotazione della manopola dell'acceleratore 58 (apertura dell'acceleratore). In concreto, la rotazione della manopola 58 dell'acceleratore è trasmessa mediante un filo 60 ad un albero del sensore 55 di apertura dell'acceleratore e l'apertura viene rilevata tramite una uscita in funzione dell'entità della rotazione dell'albero. Il sensore 55 di apertura dell'acceleratore e l'interruttore Reed 54 sono contenuti nell'involucro del gruppo di potenza 5 e sono disposti in prossimità della superficie della parete dell'involucro per cui essi sono accessibili partendo dal lato esterno dell'involucro.

L'unità di comando 50 comprende un convertitore DC/DC 501 impiegato per trasformare l'alta tensione fornita dalla batteria 10 in una tensione DC prestabilita, con un elemento di comando 502 e una trasmissione 503. L'elemento di comando 502 è trascinato da una tensione dì uscita del convertitore DC/DC 501, e determina l'entità e il tempo di una corrente fornita a ciascuna bobina 582 dell'indotto del motore senza spazzole M sulla base delle uscita provenienti dal sensore 55 di apertura dell'acceleratore e del sensore magnetico 590. La trasmissione 503 è comandata da una tensione di uscita del convertitore DC/DC 501 e fornisce una corrente a ciascuna bobina 582 dell'indotto del motore senza spazzole M in risposta ad una istruzione ricevuta dall'elemento di comando 502. L'unità di comando 50 è contenuta in una parte di fondo del gruppo di potenza 5 come è stato descritto.

Nella presente esecuzione, l'alta tensione (48 V) fornita dalla batteria 10 è racchiusa nell'involucro del gruppo di potenza 5 in modo da trovarsi in una condizione flottante per cui l'alta tensione non può mai sfuggire all'esterno attraverso l'involucro del gruppo di potenza 5. La figura 7 mostra il modo con cui è montato il sensore 55 di apertura dell'acceleratore. Nella figura una staffa 20 è fissata sulla superficie interna dell'involucro 5a del gruppo di potenza 5 e il sensore 55 di apertura dell'acceleratore è sostenuto sulla staffa 20. Una puleggia 552 è fissata ad un albero rotante 551 del sensore 55 di apertura dell'acceleratore, e una estremità del filo 60 è fissata sulla periferia esterna della puleggia 552. Il filo 60 viene guidato all'esterno attraverso un foro formato nell'involucro 5a e viene guidato in un tubo 61 di un condotto per venire collegato ad una sua estremità alla manopola 58 del manubrio 9.

La figura 8 è una vista in sezione laterale che mostra una struttura con una chiave che comprende l'interruttore Reed 54. La figura 9 è una vista in sezione presa lungo la linea A-A della figura 8 e la figura 10 è una vista laterale che mostra una condizione magnetizzata di una chiave. Nella figura 10 la chiave 21 è provvista di due bande magnetizzate una delle quali è una banda magnetizzata MI per verificare il numero della chiave e l'altra è una banda magnetizzata M2 per far funzionare l'interruttore Reed 54.

Nelle figure 8 e 9 l'involucro 5a è provvisto di una feritoia 22 nella quale viene inserita la chiave 21. Un corpo mobile 23 disposto in senso ortogonale alla superficie superiore 5as dell'involucro 5a è situato al di sotto di una apertura 221 della feritoia 22 della chiave. Il corpo mobile 23 comprende una parte magnetica 231 che presenta una banda magnetizzata M3 che costituisce una coppia con la banda magnetizzata MI della relativa chiave e una parte 232 di ritenuta della chiave collegata all'estremità anteriore della parte 231 del magnete. Il corpo mobile 23 è sollecitato da una molla 24 dal lato posteriore. La superficie della parete della feritoia 22 per la chiave è provvista di una parte incassata 222 sul lato interno dell'involucro 5a e una piastra di base 25 è disposta in modo da chiudere la parte incassata 222. L'interruttore Reed 54 è fissato alla piastra di base 25 in modo da fare contatto con una superficie di fondo della parte incassata 222.

Il funzionamento con la chiave verrà descritto con riferimento alle figure 11 e 12. In primo luogo quando la chiave non è quella giusta (come illustrato in figura 11a) la forza di rifiuto sviluppata tra la banda magnetizzata MI della chiave 21 inserita nella feritoia 22 e la banda magnetizzata M2 del corpo mobile 23 è ridotta per cui il corpo mobile 23 non viene spostato lateralmente rispetto alla molla 24. Di conseguenza, la chiave 21 non può essere fatta ruotare poiché è trattenuta dalla parte di ritenuta 232 della chiave come illustrato in figura Ila. Quando la chiave 21 non può essere fatta ruotare, la banda magnetizzata M2 della chiave 21 non può avvicinarsi all'interruttore Reed 54 per cui l'interruttore Reed 54 non viene chiuso. Ciò significa che l'interruttore principale non è chiuso.

D'altra parte, quando la chiave è quella giusta come illustrato in figura 12a si genera una forza di rifiuto sufficiente tra la banda magnetizzata M1 della chiave 21 inserita nella feritoia 22 della chiave e la banda magnetizzata M2 sul corpo mobile 23 per cui il corpo mobile 23 viene spostato lateralmente rispetto alla molla 24. Di conseguenza viene liberata la ritenuta della chiave 21 da parte della zona di ritenuta 232 e la chiave 21 può ruotare. In questo caso come è illustrato nella figura 12b, la chiave 21 viene fatta ruotare in modo da portare la banda magnetizzata M2 della chiave 21 in prossimità dell'interruttore Reed 54 per cui l'interruttore Reed 54 viene chiuso ossia è chiuso l'interruttore principale.

In base all'invenzione descritta nelle rivendicazioni da 1 a 3, l'impianto ad alta tensione può venire racchiuso nel gruppo di potenza. Inoltre, dal momento che il convertitore della sorgente di potenza e il sensore di apertura dell'acceleratore sono situati all'interno dell'involucro del gruppo di potenza si può ottenere una maggior concentrazione di massa nel gruppo di potenza.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. - Veicolo trascinato da un motore elettrico che impiega un motore quale sorgente di trasmissione, nel quale un elemento per comandare la rotazione di detto motore è disposto all'interno di un involucro di gruppo di potenza per trasmettere la rotazione di detto motore ad una ruota o a ruote di comando, viene impiegato un interruttore del tipo a induzione per sollecitare detto elemento di comando e detto interruttore è disposto all'interno di detto involucro di detto gruppo di potenza. 2. - Veicolo trascinato da un motore elettrico come descritto nella rivendicazione 1 nel quale viene impiegato un convertitore della sorgente di potenza di tipo isolante input-output per comandare l'impianto elettrico montato su detto veicolo e detto convertitore della sorgente di potenza è disposto all'interno di detto involucro di detto gruppo di potenza. 3. - Veicolo trascinato da un motore elettrico come descritto nella rivendicazione 1, nel quale viene impiegato un sensore per l'apertura dell'acceleratore per rilevare una richiesta di potenza per detto motore, e detto sensore di apertura dell'acceleratore è disposto all'interno di detto involucro di detto gruppo di potenza.