PT107813A - Pneu com câmaras de ar para produzir energia elétrica como movimento de automóvel - Google Patents

Abstract

O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A PNEU, DE CAMADA EXTERNA DE BORRACHA ESPESSA (2), QUE GERA ENERGIA ELÉTRICA, CUJO FUNCIONAMENTO SE BASEIA NO MOVIMENTO DE AUTOMÓVEL E CAPTAÇÃO DE ENERGIA SOLAR, POSSUINDO NO SEU INTERIOR CINCO CÂMARAS DE AR (0, 7, 8, 9, 13, 17, 18, 19, 20, 21), TODAS EM CAMADA, CHEIAS DE AR, COM PIPO EXTERNO COMUM (1), COM MATERIAIS PIEZOELÉTRICOS FIXOS (10) NA SUA SUPERFÍCIE, SENDO QUE AS CAMADAS TÊM ESPONJA ENTRE ELAS (3, 4, 5, 6) E NA PARTE LATERAL EXTERIOR O PNEU CONTÉM UMA PLACA SOLAR (11, 22, 24). QUANDO O PNEU SE MOVE E A PRIMEIRA CAMADA (7) LEVA À COMPRESSÃO DA SEGUNDA CAMADA (8) E AINDA AO ACRÉSCIMO DE PRESSÃO GENERALIZADO NO INTERIOR DO PNEU E EXISTE CAPTAÇÃO DE ENERGIA SOLAR CONVERTIDA EM ENERGIA ELÉTRICA, A CORRENTE ELÉTRICA É ENCAMINHADA ATRAVÉS DE CABOS (12) E AINDA UM SISTEMA DE EMISSÃO DE ENERGIA SEM FIOS ENTRE O PNEU, O EIXO CENTRAL E OS CABOS NO INTERIOR DO VEÍCULO.

Description

DESCRIÇÃO

Pneu com câmara-de-ar para produzir energia elétrica com o movimento de automóvel. Área técnica da invenção

Atualmente, a maioria dos automóveis ainda utiliza combustíveis fósseis, já existindo automóveis movidos a energia elétrica mas, mais dispendiosos na aquisição. Ainda assim, existe o desafio de levar a que essa energia elétrica seja oriunda de fontes renováveis. Todavia, em Portugal, uma parte importante da energia elétrica, já é produzida a partir de fontes renováveis. Não obstante, o automóvel ser um importante foco de poluição, não existem geradores de energia limpa que permitam explorar todas as potencialidades que a sua estrutura e movimento apresentam. Por exemplo, relativamente aos pneus, em todo o mundo, os contextos de aproveitamento de energia do pneu são pouco desenvolvidos não permitindo níveis de recolha de energia plenamente satisfatórios. Todavia, a energia contida no movimento do automóvel, nas vibrações do pneu e nos raios solares que o atingem, poderá ser importante para suprir as necessidades energéticas do automóvel e consequentemente da nossa sociedade. Sendo verdade que existe a necessidade de energia elétrica produzida de forma amiga do ambiente, também é verdade que as formas de produção renováveis só serão uma verdadeira opção para os agentes económicos, se a energia que produzirem apresentar custos de produção competitivos.

Os materiais piezoelétricos existem em variedade considerável e produzem tensão em valores apreciáveis. Todavia, apresentam valores, de corrente produzida, muito baixos pelo que se procura também conseguir aumentar a potência por via da sua utilização em conjunto e também com placas solares.

Além das questões de eficiência, são também importantes os fatores de peso e atrito do veículo automóvel. Com efeito, o peso acrescentado por qualquer gerador de energia renovável a bordo do automóvel deve ser compensado por alguma redução de peso, por exemplo, substituição por materiais mais leves na carroçaria e restantes componentes automóveis nas áreas mais elevadas do veículo, menos sujeitos a choques e substituição, na parte exterior lateral da roda, pela placa solar. 0 impacto no habitat terrestre devido aos processos de produção do gerador de energia também deve ser tido em conta em projetos deste tipo, levando à escolha de opções técnicas que o permitam minimizar.

Estado da técnica

No contexto dos pneus de automóvel, USP 20030146676, utiliza materiais piezoeléctricos. O tipo de materiais piezoeléctricos é considerado ("Cerâmicas piezoelétricas: funcionamento e propriedades", Antônio Pereira, ATCP, 2010, p. 7) .

Sumário da invenção O presente invento refere-se a uma máquina para produzir energia elétrica com o movimento e vibração dos pneus, cujo funcionamento se baseia em pressão sobre materiais piezoelétricos, colocados na superfície de várias camadas de câmara-de-ar, e ainda placas solares circulares. As placas solares laterais e circulares permitem substituir os tampons que apenas têm um função estética e levam a acréscimo de peso dos veículos.

Esta máquina está especialmente indicada para veículos que fazem longos percursos ou percursos isolados e para os quais é desejável aumentar a autonomia energética mas, também para permitir aumentar a produção de energia limpa atendendo a que o facto de um automóvel consumir eletricidade não significa que este não seja indiretamente responsável por poluição, se essa eletricidade for produzida por vias poluentes. Na elaboração desta máquina, é necessário ter em atenção o compromisso entre o número de câmara-de-ar em camada, número de pedaços de material piezoelético e o aumento do peso, considerando a energia que se deseja produzir, eventualmente em complementaridade com outros geradores a bordo. Estas camadas de câmara-de-ar permitem adicionar mais elementos piezoelétricos conseguindo-se assim obter um desempenho aceitável, com eficiência acrescida.

No caso específico da produção de energia eléctrica no pneu, para a qual a máquina deste invento está especialmente indicada, pode-se referir que um equipamento com estas características poderá levar ao incremento da produção de energia elétrica, ao mesmo tempo que evita o impacto visual no exterior do automóvel, bem como o impacto ao nível do seu desempenho aerodinâmico. Este invento anula estes inconvenientes pois localiza-se no interior do veículo.

Outra vantagem reside no facto do equipamento que gera a energia se poder montar em qualquer pneu, bastando para isso ter as dimensões adequadas. Este facto simplifica a montagem da máquina, através da modularidade e produção parcelar dos elementos em causa. A máquina de acordo com o presente invento compreende um conjunto de cinco câmara-de-ar, em camada, paralelas ao solo, ligadas em paralelo ao equipamento de emissão de energia elétrica sem fios junto ao eixo da roda, revestidas com materiais piezoelétricos ligados em série entre si, e ainda uma placa solar circular e lateral à roda na zona desprovida da borracha do pneu. A corrente gerada é encaminhada por cabos finos que saindo de cada câmara-de-ar se dirigem para o eixo da roda. No eixo da roda localiza-se um sistema sem fios para transmitir a energia para o restante veiculo em direção ao motor e/ou baterias. A máquina pode ser instalada em simultâneo em todos os pneus do veiculo, permitindo maior estabilidade do veiculo e aproveitamento energético.

Assim, a máquina objecto do presente invento, é caracterizada por ser um equipamento mecânico e elétrico, concebido especialmente para produzir energia elétrica com o movimento e vibração dos pneus em complementaridade com a energia solar. 0 presente invento é seguidamente descrito em pormenor, sem carácter limitativo e a titulo exemplificativo, por meio de uma sua forma de realização preferida, representada nos desenhos anexos, nos quais: - a fig. 1 é uma representação em perspectiva esquemática (frontal) e simplificada de uma concretização da máquina de acordo com o invento; e - a fig. 2 é uma representação em perspectiva esquemática (frontal) e simplificada de uma câmara-de-ar de uma concretização da máquina de acordo com o invento; e - a fig. 3 é um corte esquemático (interior do pneu, lateral) da dita máquina das fig. 1 e 2; e a fig. 4 é uma representação em perspetiva esquemática (lateral) e simplificada de um pneu (exterior do pneu, lateral) da dita máquina das fig. 1, 2 e 3.

Descrição da concretização preferida

Fazendo referência às figuras, vai ser agora descrita a concretização preferida do invento, em que a máquina é constituída por um conjunto de orgãos representados nas ditas figuras, montadas como seguidamente se descreve. A máquina possui cinco câmaras-de-ar (0, 7, 8, 9, 13, 17, 18, 19, 20, 21), em camada, com limites em borracha e que são revestidos também por materiais piezoelétricos (10). A estrutura de suporte, não representada, das câmaras-de-ar, junto a estas e junto do eixo da roda, é constituída por um material resistente (com bons indices de resistência/peso e resistência à tração, por exemplo, poliéster e aço) à pressão (e elevadas tensões normais pontuais). Ao centro da roda, na base da dita estrutura, não representada, existe um equipamento sem fios, não representado, para envio da energia elétrica, para o interior do automóvel, por forma a encaminhar para as baterias disponíveis. Na parte lateral da roda existe uma placa circular (11, 22, 24), a qual permite gerar energia elétrica através da captação de energia solar. Materiais piezoelétricos, por exemplo, cerâmicas, polímeros, semicondutores ou compósitos, espaçados entre si, e com forma retangular, revestem a superfíe das câmaras-de-ar. Os espaços entre os materiais permitem evitar que estes se desgastem ao toque entre eles quando as câmaras de ar ainda não estão totalmente cheias de ar. Todos os pedaços de materiais piezoelétricos (10) estão ligados entre si por fios condutores (12) por forma a encaminhar a eletricidade para o centro da roda. As várias câmaras-de-ar, encaminham os respetivos fluxos de energia elétrica, estando ligadas em paralelo com a estrutura central da roda, tal como a placa solar lateral (11, 22, 24).

Este conjunto de câmaras-de-ar que juntas levam à pressão dos respetivos materiais piezoelétricos das suas superfícies, permitem um acréscimo importante de produção de energia elétrica, em termos de tensão e juntamente com o gerador da placa solar (11, 22, 24), permitem um aumento da intensidade da energia elétrica, sendo estes os efeitos técnicos inesperados deste equipamento.

Aquando da montagem da máquina em um pneu, primeiro colocam-se as cinco câmaras-de-ar em camada (0, 7, 8, 9, 13, 17, 18, 19, 20, 21), sequencialmente por forma a juntar os condutores em paralelo, e a fazer a ligação ao pipo comum, seguidas do gerador de energia solar, a placa solar lateral (11, 22, 24), fixa de tal forma que ocupe o local dos atuais tampons das rodas. No interior do pneu existe um tubo, não representado, que encaminha o ar proveniente do pipo, para as câmaras-de-ar, providas de válvulas de controlo da pressão, não representadas, e ainda a parte mais ao centro da roda e os espaços entre as câmaras-de-ar, os quais também são parcialmente preenchidos com ar.

Quando a dita câmara-de-ar em camada mais externa (7) ao pneu é pressionada quando o pneu rola e a comprime, leva também à compressão das restantes câmaras de ar, em sequência, levando ao acionamento de todos os materiais piezoelétricos.

Lisboa, 3 de Novembro de 2014

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES

   1 - Equipamento para produzir energia, caracterizado por se encontrar no interior de pneu e compreender cinco câmaras-de-ar em camada (0, 7, 8, 9, 13, 17, 18, 19, 20, 21), sendo revestidas com materiais piezoeléctricos (10), com esponja entre elas (3, 4, 5, 6), possuindo um pipo de enchimento comum (1), cujo fluxo de ar é controlado por válvulas, não representadas, e lateralmente ao pneu existe uma placa solar externa e circular (11, 22, 24), de tal forma que a energia resultante do movimento e raios solares seja encaminhada por fios condutores (12) até um sistema sem fios e dai para o sistema central, não representado, que as encaminha para as baterias do automóvel, não representadas.
2. 2 - Equipamento para produzir energia, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por possuir uma placa solar (11, 22, 24), circular e fina, localizada lateralmente à roda, na parte central desta, fixa por suportes e parafusos, não representados.
3. 3 - Equipamento para produzir energia, de acordo com as reivindicações 1 a 2, caracterizada por possui cinco câmaras-de-ar (0, 7, 8, 9, 13, 17, 18, 19, 20, 21) as quais são revestidas por materiais piezoelétricos (14), ligados em série, e separadas por esponja (3, 4, 5, 6).
4. 4 - Equipamento para produzir energia, de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizada por possuir cinco câmaras-de-ar (0, 7, 8, 9, 13, 17, 18, 19, 20, 21) cuja energia elétrica é encaminhada em paralelo, a partir de cada um dos respetivos conjuntos de geradores piezoeléctricos (14) ligados em série, na superfície de cada câmara de ar, para o sistema no eixo que lhes é comum, ao centro do pneu.
5. 5 - Equipamento para produzir energia, de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado por possuir um pipo (1), sendo que a entrada em cada cada câmara-de-ar é controlada por uma válvula, não representadas.
6. 6 - Equipamento para produzir energia, de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por todos os geradores se ligarem a um emissor sem fios de energia elétrica, não representado, para o sistema central do veículo, não representado.
7. 7 - Equipamento para produzir energia, de acordo com as