WO2020005052A1 - Dispositivo para montaje de unidad de electrónica y fuente de alimentación de una bicicleta eléctrica - Google Patents

Dispositivo para montaje de unidad de electrónica y fuente de alimentación de una bicicleta eléctrica Download PDF

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Abraham TORRES CERON
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Definitions

  • EP20160166528, EP20160171389 and EP2653371A1 are technologies similar to the invention of the aforementioned document, since they have a cavity, in different arrangement, within one of the tubes that is part of the bicycle frame, which serves to house a battery interchangeable. Its limitation is that it is only a battery that is inserted in a hole arranged or machined within the same frame of the bicycle, most have a fixation and / or fastening of clip type and have a completely different configuration failing to describe the means Battery exchange as our invention.
  • the battery is inserted from the bottom up, which exposes the battery pack at the bottom of the frame of the bicycle being susceptible to being hit; In addition, it is inserted under pressure and secured with hook or clip type locks, so that if one of these breaks or damages, the battery may fall and / or alter the operation of the electronics unit of the electric bicycle.

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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo que permite resguardar el conjunto de la fuente de alimentación y unidad de electrónica para suministrar energía a una bicicleta eléctrica, permitiendo la fácil inserción y/o extracción de dicho conjunto del interior del gabinete, el cual forma parte del cuadro de la bicicleta y es de tipo oculto.

Description

DISPOSITIVO PARA MONTAJE DE UNIDAD DE ELECTRÓNICA Y FUENTE
DE ALIMENTACIÓN DE UNA BICICLETA ELÉCTRICA
Campo de la invención
La presente invención recae en el área mecánica, específicamente se refiere a un dispositivo que permite resguardar el conjunto de la fuente de alimentación y unidad de electrónica para suministrar energía a una bicicleta eléctrica, permitiendo la fácil inserción y/o extracción de dicho conjunto del interior de un gabinete, el cual forma parte del cuadro de la bicicleta.
Antecedentes
En el campo técnico del objeto de protección de nuestra invención, existe cantidad de desarrollos tecnológicos que permiten el funcionamiento de una bicicleta eléctrica. muchas de estas innovaciones se enfocan a mejoras que permiten una mejor operación y armado de las bicicletas.
Sin embargo, identificamos una serie de limitantes en las bicicletas eléctricas actuales, como por ejemplo, complicaciones al momento de ensamblar la parte de la electrónica y la fuente de alimentación, donde la mayoría de las bicicletas presentan estos elementos por separado o en grandes compartimentos debido a su gran tamaño; otro problema es que se conectan la unidad de electrónica, baterías y periféricos por medio de cables, mismos que con el tiempo o continua manipulación pueden llegar a romperse, esto a su vez impide una fácil y rápida acción de mantenimiento. Algunas bicicletas disponen de este conjunto de baterías y electrónica en lugares que comprometen su estabilidad y que quedan expuestas a golpes y con ello dañarse, así mismo se resta estética debido a su ubicación. Realizando un rastreo tecnológico en bases de datos de patentes, se identificaron una serie de documentos relacionados con el objeto de protección, sin embargo, presentan limitantes que son superados con nuestra propuesta. A continuación, se describen los documentos más relevantes:
La patente americana 5,573,870 titulada QUICK CHANCE BATTERY PACK
ASSEMBLY, describe un paquete de baterías contenido en una carcasa extraíble dispuesta dentro de un bolsillo. La bolsa tiene conectores eléctricos montados en una pared trasera y cuenta con una ranura en la base del bolsillo cerca del extremo delantero. La caja de la batería tiene conectores eléctricos ubicados en su pared posterior que se ajustan telescópicamente con los conectores eléctricos de la bolsa. La carcasa tiene una base con bridas en cada lado que acoplan los soportes.
Las limitantes que presenta esta propuesta es que se refiere a una bolsa donde se alberga una batería, y a una caja que puede recibir a dicha batería y que, al estar contenida en una bolsa, no ofrece protección ni conexiones rápidas, es de gran volumen y no dispone en este de la electrónica de control, además, al ser llevada en una bolsa es muy visible y puede ser dañada fácilmente con caídas o golpes.
El documento EP1188659A2, con título BATTERY CONTAINING DEVICE FOR
MOTOR-ASSISTED BICYCLE AND MOTOR-ASSISTED BICYCLE, se refiere a una bicicleta asistida por motor que incluye una caja de batería montada en la parte posterior del poste del asiento, el cual sirve para contener una batería colocada en una caja de batería de gran tamaño. Dentro de sus limitantes se pude mencionar: queda expuesta la caja que contiene la batería y es visible, presenta elementos de fijación al marco de la bicicleta y no son estables, es de gran tamaño y peso, por lo que no forma parte de la estructura del cuadro, la caja solo alberga la batería y no los componentes electrónicos.
Por su parte, EP20090155797 se refiere a una tecnología titulada BICYCLE FRAME FOR HOLDING A BATTERY UNIT AND ACCOMPANYING BATTERY UNIT, y se refiere a un cuadro de bicicleta, que presenta un espacio interior en uno de los tubos del cuadro que sirve para recibir, al menos, una unidad de batería, que es adecuada como fuente de potencia para accionamiento de una bicicleta de motor eléctrico. Esta propuesta presenta como limitante que solo es un paquete de baterías, es decir, no incluye la electrónica al igual que los otros proyectos. La comunicación la logra con un par de cables que conecta y suministra la energía eléctrica al resto del sistema que se encuentra en módulos independientes y que se montan en diferentes partes de la bicicleta eléctrica; además no presenta elementos de deslizamiento para introducir la batería ya que solo se inserta y fija con grapas o clips.
El documento LSI, 332, 6695 titulado“BATTERY PACK STORING DEVICE AND
ELECTRIC VEHICLE INCLUDING THE SAME” se refiere a una base tipo circular con un conjunto de terminales que sirven para recibir y conectarse un conjunto de baterías dispuestas en una configuración cilindrica. Este desarrollo resultante es un dispositivo de mayor diámetro que el tubo del cuadro de la bicicleta, por lo que dicho conjunto de baterías queda muy expuesta a golpes y por lo tanto a caer o moverse resultando en desajustes, ya que no está fija al cuadro de la bicicleta y se ancla por medio de sockets o clips, además no integra la electrónica con la batería. El documento DE201310204556, titulado BICYCLE WITH INTEGRATED CABLE
MANAGEMENT describe una bicicleta que comprende: un bastidor que presenta un hueco o espacio alargado, en el que la superficie interna del bastidor define una ranura longitudinal. Esta es una propuesta en el que se cuenta con un alojamiento o hueco en una parte de los tubos del marco de la bicicleta, donde se aloja un paquete únicamente de baterías. En esta configuración queda comprometida la resistencia del tubo del cuadro de la bicicleta, ya que es el tubo del mismo cuadro donde se maquina el espacio o cavidad donde se aloja la batería, es posible que resulte en una reducción de la resistencia de dicho cuadro de la bicicleta.
Los documentos DE201320008187, DE201420005639, DE201310204556,
EP20160166528, EP20160171389 y EP2653371A1, son tecnologías similares a la invención del documento anteriormente citado, ya que disponen de una cavidad, en diferente disposición, dentro de uno de los tubos que forma parte del cuadro de la bicicleta, el cual sirve para albergar una batería intercambiable. Su limitante es que solo se trata de una batería que se inserta en un hueco dispuesto o maquinado dentro del mismo cuadro de la bicicleta, la mayoría presenta una fijación y/o sujeción de tipo clip y presentan una configuración completamente distinta fallando en describir los medios de intercambio de baterías como nuestra invención.
Finalmente, el documento EP20160179129, que lleva por título BICYCLE FRAME,
ENERGY SUPPLY UN1T THEREFOR AND ELECTRIC BICYCLE FOR SAME, se refiere a un alojamiento para una batería de una bicicleta eléctrica, donde la caja de alojamiento se encuentra en un tubo inferior del cuadro de la bicicleta. Una característica que llama la atención por cuestiones de seguridad, y que a la vez representa una de limitante respecto de nuestra propuesta, es el tubo inferior de soporte del cuadro de la bicicleta se divide de manera longitudinal en dos partes, dejando un hueco en medio del tubo, el cual se utiliza para alojar una batería, lo cual causa un debilitamiento del marco de la bicicleta que está sujeto a gran cantidad de esfuerzos por el peso del usuario y los impactos del camino. Otra limitante es que la batería se inserta de abajo hacia arriba, lo que deja expuesta el paquete de batería en la parte inferior del marco de la bicicleta quedando susceptible de recibir golpes; además, se inserta a presión y se sujeta con seguros tipo gancho o clip, de tal modo que, si uno de estos se rompe o daña, es posible que caiga la batería y/o que altere el funcionamiento de la unidad de electrónica de la bicicleta eléctrica.
Si bien, existen tecnologías muy cercanas al objeto de la presente invención, una vez que se han revisado a detalle, las limitantes identificadas que son superadas con la presente invención. Una de las limitantes comunes consiste en que el alojamiento sirve únicamente para un paquete de baterías y no incluye la electrónica, lo que resulta en una configuración y desempeño diferente. Otro punto importante es que se describen cajas o espacios para las baterías que son maquinados sobre el mismo tubo del cuadro de bicicleta, lo cual comprometen la robustez y fuerza de los perfiles tubulares del cuadro de la bicicleta.
Estas limitantes de igual forma son superadas en nuestra invención, misma que se describe a detalle a continuación.
Breve descripción de las figuras
Figura 1.- Detalle en perspectiva del gabinete rectangular. Figura 2.- Ejemplo de inserción de conjunto de fuente de alimentación y unidad de electrónica en el gabinete.
Figura 3.- Detalle de tapa superior.
Figura 4.- Integración del conjunto de fuente de alimentación y unidad de electrónica sobre rieles de desplazamiento.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere un dispositivo (1) para montaje de unidad de electrónica y fuente de alimentación o conjunto de baterías en una bicicleta eléctrica, el cuál comprende un compartimento o gabinete cuasi-vertical (3), una fuente de alimentación
(4), una unidad de electrónica (5), un orificio (2) para fijar el asiento y medios de conexión para la recarga de dicha fuente de alimentación de la bicicleta eléctrica como se aprecia en las figuras 1 y 2. El dispositivo (1) forma parte del cuadro o chasis de una bicicleta eléctrica, en donde se unen la horquilla de la rueda trasera, así como el eje del motor eléctrico que trabaja operativamente con los pedales y el sistema de frenos de la bicicleta eléctrica.
El conjunto de la fuente de alimentación (4) y de la unidad de electrónica (5) se encuentran dispuestos sobre una placa con elementos de deslizamiento (6), mismos que interactuan operativamente con elementos de deslizamiento (7) ubicados en las paredes o caras internas del gabinete cuasi-vertical (3). En una de las modalidades dicho gabinete cuasi- vertical (3) tiene una forma de prisma rectangular.
Dicho conjunto de fuente de alimentación y unidad de electrónica cuentan con conexión eléctrica de contacto (9), por ejemplo tipo pogo, donde dichos conectores interactúan con conectores contrapartes dispuestos en la base interna del gabinete (3), de esta manera se comunica con el resto de los componentes que se encuentran fijos en la bicicleta eléctrica, proporcionando alimentación eléctrica y comunicacón de datos. En una modalidad se puede optar por disponer conectores eléctricos de conexión o terminal rápida, tales como los de tipo poste, PCB con y sin tomillo, entre otros.
Debido a la configuración de los conectores (9) tipo pogo se facilita la acción de extraer el conjunto de la fuente de alimentación (4) y de la unidad de electrónica (5) sin necesidad de estar conectando y/o desconectando cables, ya sea para un cambio de baterías, mantenimiento o ajustes, además de evitar el uso de cables que pueden llegar a romperse o dañarse con el tiempo.
El dispositivo de montaje de baterías (1) está dispuesto o integrado sobre el mismo eje de soporte que normalmente se utiliza para soportar el tubo del asiento de la bicicleta, formando parte del mismo cuadro de la bicicleta, donde dicho dispositivo (1) presenta un orificio cilindrico (2) sobre el eje vertical, el cual sirve para recibir y fijar el tubo de soporte del asiento en la parte delantera de dicho dispositivo (1), y un compartimento o gabinete (3) en la parte posterior del dispositivo (1); dicho compartimento o gabinete (3) aloja una fuente de alimentación (4) y una unidad de electrónica (5) que pueden ser colocados sobre una placa (8) como se mencionó anteriormente, dicho compartimento o gabinete (3) cuenta con elementos de deslizamiento (7) dispuestos en las caras o paredes interiores del mismo, dichos elementos de deslizamiento (7) interactúan operativamente con elementos de deslizamiento (6) de la placa base (8), donde dicha placa base (8) cuenta con un segundo juego o conjunto de elementos de deslizamiento (6) o bien se pueden fijar directamente a la fuente de alimentación (4) y a la unidad de electrónica (5) en una de las modalidades del dispositivo (1). Los elementos de deslizamiento (6 y 7) pueden ser rieles, guías o rodamientos lineales, cojinete de deslizamiento o cualquier otro elemento mecánico de deslizamiento que pueda acoplarse al interior del gabinete y a la fuente de alimentación y unidad de electrónica de tal forma que pueden conectarse entre sí y con otros componentes y/o periféricos de la bicicleta tales como los medios de conexión para la recarga de dicha fuente de alimentación (4). Dichos elementos de deslizamiento (6 y
7) permiten la extracción parcial o total de la fuente de alimentación (4) y de la unidad de electrónica (5), ya sea para su mantenimiento, cambio o como elemento de seguridad al inhabilitar el funcionamiento de la bicicleta eléctrica al momento de retirar por completo la fuente de alimentación (4) y unidad de electrónica (5) como se aprecia en la figura 4.
El gabinete (3) dispone en la parte superior de una tapa superior (10) construida de forma tal que genera un sello hermético en dicho gabinete (3), dejando aislado del exterior la fuente de alimentación (4) y unidad de electrónica (5), evitando de este modo la entrada de polvo, agua u otro contaminante que dañe el sistema; dicha tapa superior (10) puede tener también un barreno (2a) que se acopla con (2) y sirve de paso para el tubo del asiento. Dicha tapa superior (10) puede disponer en su parte interior con una antena (11) para envío y recepción de señal inalámbrica, como puede ser radiofrecuencia o GPS, entre otros, para la ubicación de la bicicleta y/o para la comunicación de datos con la unidad de electrónica como se aprecia en la figura 3.
Es importante mencionar que el dispositivo (1) esta dispuesto en el mismo cuadro de la bicicleta de manera cuasi-vertical que presenta un ángulo de inclinación respecto de la vertical conforme a las normas de la industria establecidas, esta configuración y disposición permite mantener y/o conservar el peso del conjunto de dicha fuente de alimentación y dicha unidad de electrónica de manera que presente una buena distribución de carga y manteniendo el centro de masa de la bicicleta. Además, la contiguación del dispositivo (1) permite ocultar por completo los componentes de la unidad de electrónica
(4) y la fuente de alimentación (5), presenta una estructura robusta contra golpes, impactos, caídas, etc. y también permite que por su exterior se fijen diferentes elementos del mismo cuadro de dicha bicicleta, como son los tubos superior e inferior que van en la parte frontal del cuadro, así como de los correspondientes dispuestos en la parte posterior
(también nombrados vainas) aumentando su estabilidad y robustez. Ver figura 2. Gracias a esta propuesta, se mejora el funcionameinto y operación, así como el mantenimiento de la bicicleta eléctrica, aumentando prestaciones, entre otras:
i. Ensamble y desensamble mecánico rápido.
ii. Conexiones rápidas entre batería y electrónica y componentes fijos en la bicicleta iii. Estabilidad de la bicicleta en movimiento - balanceo
iv. Estabilidad del marco al concentrar el peso al centro de la bicicleta y transmitiendo el peso hacia la parte baja de la bicicleta
v. Desmontaje total o parcial para mantenimiento o cambio de baterías
vi. El usuario se puede llevar su paquete de baterías y electrónica al dejar la bicicleta estacionada, dejando habilitada el concepto de bicicleta eléctrica, reduciendo de el riesgo de robo de dichas partes de la bicicleta.
vii. Mantiene oculta la unidad de electrónica y la fuente de alimentación, ya que el gabinete forma parte del mismo cuadro y a simple vista no se aprecia lo que resguarda en su interior.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Un dispositivo para montaje de unidad de electrónica y fuente de alimentación en una bicicleta eléctrica, que comprende un compartimento, una fuente de alimentación, una unidad de electrónica, un orificio para recibir y fijar el tubo de soporte de un asiento y medios de conexión para la recarga de dicha fuente de alimentación, donde dicho orificio de tipo cilindrico está localizado sobre la parte superior delantera definiendo un eje vertical y dicho compartimento que aloja dicha fuente de alimentación y dicha unidad de electrónica cuenta con elementos de deslizamiento dispuestos en las caras interiores de dicho compartimento, dichos elementos de deslizamiento interactúan operativamente con un segundo conjunto de elementos de deslizamiento unidos operativamente a dicha fuente de alimentación y a dicha unidad de electrónica, y donde dicha fuente de alimentación y dicha unidad de electrónica presentan conectores electrónicos para conectarse entre sí.
2.- El dispositivo de la reivindicación1, donde los elementos de deslizamiento dispuestos en dicho compartimento rectangular pueden ser rieles, guías o rodamientos lineales, cojinete de deslizamiento con riel telescópico o cualquier otro elemento mecánico de deslizamiento que pueda acoplarse e interactuar operativamente con los elementos de deslizamiento conteniendo la fuente de alimentación y la unidad de electrónica.
3.- El dispositivo de la reivindicación 1, donde dichos elementos de deslizamiento localizados en el interior del compartimento rectangular y de los dispuestos en dicha fuente de alimentación y en dicha unidad de electrónica, permiten la extracción parcial y/o total de dicha fuente de alimentación y de dicha unidad de electrónica, ya sea para su mantenimiento, cambio o para inhabilitar el funcionamiento de la bicicleta eléctrica.
4.- El dispositivo de la reivindicación 1, donde dicho compartimento contiene una tapa superior que genera un sello hermético de dicho gabinete y donde dicha tapa tiene en su parte interior de una antena para envío y recepción de señal inalámbrica, como puede ser radiofrecuencia o GPS, para la ubicación de la bicicleta o para la comunicación de datos con la unidad de electrónica.
5.- El dispositivo de la reivindicación 1, donde la disposición del gabinete rectangular permite mantener y/o conservar el peso del conjunto de dicha fuente de alimentación y dicha unidad de electrónica, en el centro de la bicicleta, mejorando la distribución de carga, manteniendo así el centro de masa de la bicicleta.
6.- El dispositivo de la reivindicación 1, donde el gabinete rectangular, al formar parte de la misma estructura del cuadro, permite la sujeción o fijación de diferentes elementos del mismo cuadro de dicha bicicleta, aumentando su estabilidad y robustez.
7.- El dispositivo de la reivindicación 1, donde los conectores electrónicos pueden ser de tipo de contacto, como los denominados“pogo”, dispuestos en la fiiente de alimentación y en la unidad de electrónica y su contra se disponen en la parte interior de la base del gabinete rectangular, con este tipo de conectores se tiene una fácil conexión y desconexión entre los actuadores y/o periféricos que se encuentran fijos en la bicicleta, como son luces, display, sistema de carga de batería etc.
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