ES2318599T3 - Vehiculo hibrido del tipo de montar a horcajadas. - Google Patents
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Abstract
Vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas provisto de un motor (12) y un dispositivo rotativo eléctrico (16), incluyendo un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) para transmitir una fuerza de accionamiento producida por el motor (12) a una rueda motriz, donde el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) incluye un embrague (26) para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de accionamiento a la rueda motriz, y un mecanismo intermedio (36), que está dispuesto entre el embrague (26) y la rueda motriz, para trabajar en unión con un eje de salida (40) del dispositivo rotativo eléctrico (16), caracterizado por un mecanismo de regulación (50) para ajustar un campo del dispositivo rotativo eléctrico (16) donde el estator incluye un primer estator (83) dispuesto de manera que mire al rotor (44), y un segundo estator (87) dispuesto enfrente de una cara (81b) en el otro lado de otra cara (81a) que mira al rotor (44), donde el primer estator (83) tiene múltiples primeros dientes (81) con las superficies periféricas laterales (81c) alrededor de las que se forman devanados en espiral (82), donde el segundo estator (87) tiene múltiples segundos dientes (84) en su cara que mira al primer estator (83), y donde el mecanismo de regulación (50) regula un ángulo de la rotación del segundo estator (87) alrededor del eje de salida con relación al primer estator (83).
Description
Vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas.
La presente invención se refiere a un vehículo
híbrido del tipo de montar a horcajadas provisto de un motor y un
dispositivo rotativo eléctrico según el preámbulo de la
reivindicación independiente 1. Tal vehículo híbrido del tipo de
montar a horcajadas se puede ver en el documento de la técnica
anterior EP 1 518 737 A1. En particular, dicho documento de la
técnica anterior EP 1 518 737 A1 se refiere a una estructura
unitaria de potencia para un vehículo híbrido, especialmente un
vehículo tipo scooter, donde la unidad de accionamiento incluye un
motor, su cigüeñal está conectado con una transmisión CVT por medio
de un embrague de arranque, y un motor de accionamiento está
conectado con medios de transmisión conectados con la rueda trasera.
Dicho motor puede ser usado como un generador y está conectado con
la CVT por medio de un embrague unidireccional. Por medio de dicho
embrague unidireccional, no se puede transmitir par de accionamiento
desde la rueda trasera a la CVT.
El documento de la técnica anterior EP 1 270 302
A2 describe un mecanismo de recuperación de energía en un scooter
híbrido según el preámbulo de la reivindicación 1. En particular,
dicho documento de la técnica anterior describe un vehículo tipo
scooter con unos medios de motor de combustión interna para mover
una rueda trasera por medio de un dispositivo de transmisión, donde
se ha dispuesto un motor eléctrico de accionamiento/generación.
Dicho motor está conectado por un embrague de volante (primera
realización) o está fijado directamente al eje de accionamiento
(segunda realización) de los medios de transmisión conectados a la
rueda trasera. Dichos medios de accionamiento/generación pueden
cargar la batería o proporcionar potencia de accionamiento
adicional, de modo que constituya un dispositivo de potencia
auxiliar.
El documento de la técnica anterior EP 1 388 923
A2 describe un vehículo del tipo de montar a horcajadas movido
eléctricamente, donde el motor eléctrico se usa como una sola fuente
de potencia. Un intervalo en dicho motor eléctrico rotativo se
ajusta por unos medios de volante, de modo que la generación de par
se adapte a la velocidad rotacional del motor eléctrico.
Recientemente, se ha desarrollado un vehículo
híbrido, que es movido con una fuente de accionamiento combinada de
un motor operado por energía de combustión de carburante y un
dispositivo rotativo eléctrico operado por energía eléctrica (motor
eléctrico que también sirve como un generador). En el vehículo
híbrido conocido convencionalmente, el dispositivo rotativo
eléctrico está conectado a un cigüeñal del motor para transmitir una
fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico a un
neumático de accionamiento mediante el cigüeñal, un embrague y una
transmisión. En dicho vehículo híbrido, el cigüeñal del motor debe
operar en unión con las operaciones del dispositivo rotativo
eléctrico. Esto crea el problema de que una fuerza de accionamiento
del dispositivo rotativo eléctrico es consumida por la rotación del
cigüeñal y el movimiento ascendente-descendente de
un pistón, lo que impide que la fuerza de accionamiento del
dispositivo rotativo eléctrico se transmita suficientemente al
neumático de accionamiento. Además, en tal vehículo híbrido, el
dispositivo rotativo eléctrico debe operar en unión con la rotación
del cigüeñal mientras el motor está funcionando. Esto crea otro
problema de que el motor está sometido constantemente a una carga
de generación de potencia según la velocidad del motor, cuando el
motor está funcionando.
Con respecto a estos problemas, un vehículo
híbrido descrito en
JP-A-2003-80956
emplea un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento para
transmitir una fuerza de accionamiento del motor a un neumático de
accionamiento, en el que un dispositivo rotativo eléctrico está más
próximo al neumático de accionamiento que el embrague, es decir, la
fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico se
transmite al neumático de accionamiento sin embrague. En dicho
vehículo híbrido, cuando el dispositivo rotativo eléctrico está
operando, su fuerza de accionamiento es transmitida solamente al
neumático de accionamiento mientras el embrague desengancha la
transmisión de la fuerza de accionamiento al motor. Así, mientras el
dispositivo rotativo eléctrico está operando, el cigüeñal del motor
y análogos no operan en unión con la rotación del dispositivo
rotativo eléctrico. Esto puede resolver el problema, producido por
dicho vehículo híbrido conocido, de que la fuerza de accionamiento
del dispositivo rotativo eléctrico sea consumida por la rotación del
cigüeñal cuando el dispositivo rotativo eléctrico está
operando.
Sin embargo, el vehículo híbrido descrito en
JP-A-2003-80956
permite que el dispositivo rotativo eléctrico gire en sincronismo
con las operaciones del motor. Esto significa que existe el problema
de que el motor siga sometiéndose constantemente a una carga de
generación de potencia según la velocidad del motor.
La presente invención parte de los problemas
anteriores, y el objeto de la invención es proporcionar un vehículo
híbrido del tipo de montar a horcajadas como el indicado
anteriormente que puede transmitir eficientemente una fuerza de
accionamiento de un dispositivo rotativo eléctrico a un neumático de
accionamiento, cuando el dispositivo rotativo eléctrico está
operando.
Según la presente invención dicho objeto se
logra con un vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas que
tiene las características de la reivindicación independiente 1. Se
exponen realizaciones preferidas en las reivindicaciones
dependientes.
Consiguientemente, se facilita un vehículo
híbrido del tipo de montar a horcajadas provisto de un motor y un
dispositivo rotativo eléctrico, incluyendo un mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento para transmitir una fuerza
de accionamiento salida del motor a una rueda motriz, donde el
mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento incluye un
embrague para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de
accionamiento a la rueda motriz, y un mecanismo intermedio, que
está dispuesto entre el embrague y la rueda motriz, para trabajar
en unión con un eje de salida del dispositivo rotativo
eléctrico.
Con el vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas de la presente invención, un cigüeñal y análogos no
operan ventajosamente en unión con la rotación del dispositivo
rotativo eléctrico, y la carga de generación de potencia del
dispositivo rotativo eléctrico a que se somete el motor, se puede
regular cuando el motor está operando.
El dispositivo rotativo eléctrico incluye un
rotor, un estator situado de manera que mire al rotor, y un
mecanismo de regulación para regular un campo del dispositivo
rotativo eléctrico.
El estator incluye un primer estator dispuesto
de manera que mire al rotor, y un segundo estator dispuesto
enfrente de una cara en el otro lado de otra cara que mira al rotor,
donde el primer estator tiene múltiples primeros dientes con las
superficies periféricas laterales alrededor de las que se han
formado devanados en espiral, donde el segundo estator tiene
múltiples segundos dientes en su cara que mira al primer estator, y
donde el mecanismo de regulación regula un ángulo de la rotación del
segundo estator alrededor del eje de salida con relación al primer
estator.
Además, preferiblemente el dispositivo rotativo
eléctrico está situado de tal manera que su eje de salida sea
paralelo a un eje de accionamiento de la rueda motriz. En él, el
dispositivo rotativo eléctrico puede estar situado de tal manera
que un eje del eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico esté
alineado con un eje del eje de accionamiento de la rueda
motriz.
Además, el mecanismo intermedio dispuesto entre
el embrague y la rueda motriz incluye preferiblemente un mecanismo
de engranaje para el elemento de transmisión de fuerza de
accionamiento a trabajar en unión con el eje de salida del
dispositivo rotativo eléctrico. En él, también es beneficioso que un
engranaje esté montado en el eje de accionamiento, y el mecanismo
de transmisión de fuerza de accionamiento tiene además un eje
intermedio para transmitir la fuerza de accionamiento del motor, y
donde el eje intermedio está conectado al eje de accionamiento
mediante el engranaje, estando colocado al mismo tiempo de tal
manera que una distancia entre ejes del eje intermedio y el eje de
accionamiento sea menor que un radio de una rueda de la rueda
motriz. En él, también es beneficioso que el eje intermedio esté
situado más próximo al cigüeñal del motor que el eje de
accionamiento. Además, el eje intermedio está separado
ventajosamente del cigüeñal del motor, y el mecanismo de transmisión
de fuerza de accionamiento tiene además un mecanismo de reducción
de velocidad, que se extiende en la dirección longitudinal del
vehículo para transmitir la fuerza de accionamiento del cigüeñal al
eje intermedio, para transmitir la fuerza de accionamiento del
motor del cigüeñal al eje intermedio, y donde el dispositivo
rotativo eléctrico está dispuesto en el lado exterior en la
dirección lateral del vehículo con relación al mecanismo de
reducción de velocidad.
A continuación, la presente invención se explica
con más detalle con respecto a sus varias realizaciones en unión
con los dibujos acompañantes, donde:
La figura 1 es una vista lateral de una
motocicleta híbrida.
La figura 2 es una vista esquemática en sección
transversal de un mecanismo de transmisión de fuerza de
accionamiento y un dispositivo rotativo eléctrico.
La figura 3 es una vista ampliada en sección
transversal, que representa el dispositivo rotativo eléctrico y una
parte trasera del mecanismo de transmisión de fuerza de
accionamiento en la dirección de avance de un vehículo, según una
realización que no forma parte de la presente invención.
La figura 4 es una vista en perspectiva
despiezada de un dispositivo rotativo eléctrico según una
realización de la presente invención
La figura 5 es una vista en perspectiva, que
representa un dispositivo rotativo eléctrico montado según una
realización en combinación con un mecanismo de regulación.
Las figuras
6(a)-6(c) representan operaciones de
un segundo estator del dispositivo rotativo eléctrico según otra
realización, que gira recíprocamente un cierto ángulo.
Y las figuras 7(a) y 7(b) ilustran
un principio de control de la rotación del dispositivo rotativo
eléctrico según otra realización, desde rotación a alto par y baja
velocidad a rotación a bajo par y alta velocidad.
En las figuras,
- 1
- es una motocicleta híbrida,
- 2
- es una horquilla delantera,
- 3
- es un manillar,
- 4
- es una empuñadura,
- 5
- es un espejo retrovisor,
- 6
- es un medidor,
- 8
- es un asiento,
- 10
- es una batería,
- 11
- es un bastidor de carrocería,
- 12
- es un motor,
- 12a
- es un cilindro,
- 12b
- es un pistón,
- 12c
- es una biela,
- 14
- es un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento,
- 15
- es un neumático delantero,
- 16
- es un dispositivo rotativo eléctrico,
- 18
- es un neumático trasero,
- 18a
- es una rueda,
- 20
- es una caja,
- 22
- es una suspensión trasera,
- 24
- es un cigüeñal,
- 24a
- es un extremo de cigüeñal,
- 26
- es un embrague centrífugo,
- 26a
- es una zapata de embrague,
- 26b
- es un tambor de embrague,
- 28
- es una transmisión de variación continua movida por correa,
- 28a
- es una polea de accionamiento,
- 28b
- es una correa,
- 28c
- es una polea movida,
- 28d
- es una roldana móvil,
- 28e
- es una roldana fija,
- 30
- es un primer eje intermedio,
- 30a, 30b
- son cojinetes,
- 32
- es un segundo eje intermedio,
- 32a
- es un engranaje,
- 32b, 32c
- son cojinetes,
- 34
- es un eje trasero,
- 34a
- es un engranaje,
- 34b
- es un extremo de eje trasero,
- 36
- es un mecanismo de engranaje planetario,
- 36a
- es un soporte planetario,
- 36b
- es un extremo de soporte planetario,
- 36c
- es un engranaje anular,
- 36d
- es un extremo de soporte planetario,
- 36e
- es un engranaje planetario,
- 40
- es un eje de salida,
- 40a, 40b
- son extremos de eje de salida,
- 42
- es un estator,
- 44
- es un rotor,
- 46
- es un yugo,
- 48
- es un imán,
- 49
- es un soporte,
- 50
- es un mecanismo de regulación,
- 51
- es un elemento deslizante,
- 53
- es un motor paso a paso,
- 54
- es un estator,
- 55
- es un rotor,
- 55b
- es un elemento cilíndrico interior,
- 60, 62, 63, 64
- son cojinetes,
- 65
- es un elemento de prevención de rotación,
- 67, 69, 70
- son cojinetes,
- 71
- es un rotor,
- 74
- es una porción de aro,
- 75
- es una porción de ahusamiento,
- 76
- es una primera porción cilíndrica,
- 77
- es una porción de aro,
- 78
- es una segunda porción cilíndrica,
- 81
- son primeros dientes,
- 82
- es una bobina,
- 83
- es un primer estator,
- 84
- son segundos dientes,
- 85
- es una base,
- 86
- es un agujero de encaje,
- 87
- es un segundo estator,
- 88
- es una hendidura,
- 89
- son dientes de enganche de engranaje,
- 91
- es un tercer engranaje reductor de velocidad,
- 92
- es un segundo engranaje reductor de velocidad,
- 93
- es un primer engranaje reductor de velocidad,
- 94
- es un motor, y
- 95
- es un engranaje sinfín.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es una vista lateral exterior de un
vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas. En la figura 1,
el vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas representa una
motocicleta híbrida. Una motocicleta híbrida 1 tiene una horquilla
delantera 2 que se extiende hacia arriba desde una parte delantera
inferior del vehículo. Se ha previsto una rueda delantera 15 en la
parte delantera de la motocicleta híbrida 1. Un extremo inferior de
la horquilla delantera 2 está conectada a un eje delantero de una
rueda delantera 15. La rueda delantera se soporta rotativamente
alrededor del eje delantero. Un manillar 3 que se extiende en
dirección lateral del vehículo, se soporta en el extremo superior de
la horquilla delantera 2. Cada extremo del manillar 3 está equipado
con una empuñadura 4 mientras que una porción media del manillar 3
está equipada con espejos retrovisores 5 y un medidor 6.
Un bastidor de carrocería 11 se extiende desde
una porción media de la horquilla delantera 2 hacia la parte
trasera del vehículo. Más específicamente, el bastidor de carrocería
11 se extiende oblicuamente hacia abajo a la parte trasera del
vehículo, posteriormente se curva y se extiende horizontalmente
hacia la parte trasera del vehículo. Posteriormente, el bastidor de
carrocería 11 se curva más extendiéndose oblicuamente hacia arriba
a la parte trasera del vehículo. Un asiento 8 está dispuesto encima
de la parte trasera del bastidor de carrocería 11. Una batería 10
está colocada debajo de la parte trasera del asiento 8.
Un motor 12 está instalado debajo de la porción
media del asiento 8. Un mecanismo de transmisión de fuerza de
accionamiento 14 y un dispositivo rotativo eléctrico 16 están
dispuestos detrás del motor 12 en la dirección de avance del
vehículo (dirección representada por Fr en la figura 1). El motor 12
y el dispositivo rotativo eléctrico 16 están conectados a un
neumático de accionamiento o un neumático trasero 18 mediante el
mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14. La
motocicleta híbrida 1 usa una o ambas fuerzas de accionamiento del
motor 12 y el dispositivo rotativo eléctrico 16 para girar el
neumático trasero 18 de modo que la motocicleta 1 se pueda mover.
Cuando la motocicleta híbrida 1 se mueve usando la fuerza de
accionamiento del motor 12, el dispositivo rotativo eléctrico 16
puede servir como un generador para cargar la batería 10.
El dispositivo rotativo eléctrico 16 y el
mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 están
alojados en una caja 20. Una parte delantera de la caja 20 se
soporta con el bastidor de carrocería 11. Una suspensión trasera 22
se extiende oblicuamente hacia abajo del vehículo. Un extremo de la
suspensión trasera 22 está conectado con un extremo trasero del
bastidor de carrocería 11 mientras que el otro extremo de la
suspensión trasera 22 está fijado a la parte trasera de la caja 20
con pernos. La extensión/compresión de la suspensión trasera 22
permite que el neumático trasero 18, que está conectado a la caja 20
y el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14,
bascule hacia arriba y hacia abajo. Esto permite la absorción de
choques generados por el vehículo en movimiento, mejorando por ello
la comodidad de la marcha.
Ahora, se describen con referencia a las figuras
2 y 3 el motor 12, el mecanismo de transmisión de fuerza de
accionamiento 14 y el dispositivo rotativo eléctrico 16. La figura 2
es una vista esquemática en sección transversal que ilustra la
disposición del motor 12, el mecanismo de transmisión de fuerza de
accionamiento 14 y el dispositivo rotativo eléctrico 16. La figura
3 es una vista ampliada en sección transversal, que representa el
dispositivo rotativo eléctrico y una parte trasera del mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento 14 en la dirección de avance
del vehículo.
Como se ha descrito anteriormente, las fuerzas
de accionamiento del motor 12 y el dispositivo rotativo eléctrico
16 son transmitidas al neumático trasero 18 a través del mecanismo
de transmisión de fuerza de accionamiento 14. Como se representa en
la figura 2, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento
14 incluye un embrague 26, un mecanismo de reducción de velocidad
28, un primer eje intermedio 30, un segundo eje intermedio 32 y un
eje trasero 34. La fuerza de accionamiento del motor 12 es
transmitida al neumático trasero 18 a través del mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento 14. En esta realización, se
usa un embrague centrífugo conocido como el embrague 26, y se usa
una transmisión conocida de variación continua movida por correa
como el mecanismo de reducción de velocidad 28.
En la figura 2, el motor 12 propiamente dicho es
un motor monocilindro de cuatro tiempos, en el que se suministra
carburante a una cámara de combustión dentro de un cilindro 12a, y
un pistón 12b sube y baja dentro del cilindro 12a durante las
carreras de compresión, expansión, escape y admisión. Una biela 12c
está conectada operativamente al pistón 12b en su parte inferior.
El extremo inferior de la biela 12c está conectado a un cigüeñal 24.
El movimiento ascendente/descendente del pistón 12b permite que el
cigüeñal 24 gire alrededor de su eje transmitiendo la fuerza de
accionamiento del motor.
El embrague centrífugo 26 permite o desengancha
la transmisión de la fuerza de accionamiento salida desde el
cigüeñal 24 a la transmisión de variación continua movida por correa
28 dispuesta en el lado situado hacia abajo del mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento 14.
Para ser más específicos, el embrague centrífugo
26 está situado coaxialmente con el cigüeñal 24 en su extremo 24a.
El embrague centrífugo 26 incluye múltiples zapatas de embrague 26a,
y un tambor de embrague 26b que encierra todas las zapatas de
embrague 26a y que puede girar independientemente de las zapatas de
embrague 26a. Las zapatas de embrague 26a se pueden mover
radialmente, y están conectadas con el cigüeñal 24 de modo que las
zapatas de embrague 26a y el cigüeñal 24 trabajen en unión uno con
otro. Según la rotación del cigüeñal 24, las zapatas de embrague
26a giran alrededor del eje del cigüeñal 24. Cuando aumenta la
velocidad rotacional del cigüeñal 24, las zapatas de embrague 26a
se mueven radialmente hacia fuera por una fuerza centrífuga del
cigüeñal 24. La velocidad rotacional del cigüeñal 24 aumenta a una
velocidad predeterminada o más grande, las zapatas de embrague 26a
y el tambor de embrague 26b entran en contacto uno con otro. La
fuerza de rozamiento mutuo permite que el tambor de embrague 26b
gire alrededor del eje del cigüeñal 24 en unión con las zapatas de
embrague 26a. Así, cuando la velocidad rotacional del cigüeñal 24,
es decir, la velocidad rotacional del motor 12, es igual o inferior
a una velocidad predeterminada, solamente las zapatas de embrague
26a giran, y el embrague centrífugo 26 desengancha la transmisión
de la fuerza de accionamiento del motor 12. A su vez, cuando la
velocidad rotacional del motor 12 aumenta a una velocidad
predeterminada o mayor, el tambor de embrague 26b opera en unión
con las zapatas de embrague 26a, transmitiendo por ello la fuerza de
accionamiento del motor 12 a la transmisión de variación continua
movida por correa 28.
La transmisión de variación continua movida por
correa 28 se ha construido extendiéndose en la dirección de avance
del vehículo, y está más próxima al neumático trasero 18 que el
dispositivo rotativo eléctrico 16. Específicamente, la transmisión
de variación continua movida por correa 28 incluye una polea de
accionamiento 28a, una correa 28b y una polea movida 28c. La polea
de accionamiento 28a se inserta a través del cigüeñal 24 para
rotación libre, y está situada entre el embrague centrífugo 26 y el
motor 12. La polea movida 28c está espaciada de la polea de
accionamiento 28a y está situada hacia atrás de la polea de
accionamiento 28a en la dirección de avance del vehículo. Un eje de
la polea movida 28c se ha dispuesto paralelo a un eje de la polea
de accionamiento 28a, es decir, el cigüeñal 24, y más próximo al
neumático trasero 18 que el dispositivo rotativo eléctrico 16. Una
correa 28b rodea la polea de accionamiento 28a y la polea movida 28c
de modo que ambas poleas trabajen en unión una con otra. La polea
de accionamiento 28a está conectada con el tambor de embrague 26b
de modo que trabajen en unión uno con otro coaxialmente con el
cigüeñal 24. Una fuerza de accionamiento transmitida desde el
tambor de embrague 26b es transmitida a la polea movida 28c a través
de la polea de accionamiento 28a y la correa 28b.
La polea de accionamiento 28a incluye una
roldana móvil 28d que se puede mover a uno y otro lado en la
dirección axial del cigüeñal 24, y una roldana fija 28e que no se
puede mover axialmente. Según la velocidad rotacional del motor 12,
la roldana móvil 28d se mueve a lo largo del eje del cigüeñal 24.
Cuando el diámetro de la polea de accionamiento 28a varía, el
diámetro de la polea movida 28c varía, y por lo tanto, la relación
de reducción varía, llevando a cabo por ello una velocidad variable
de forma continua.
El primer eje intermedio 30 como un eje de la
polea movida 28c está montado en la polea movida 28c para transmitir
una fuerza de accionamiento del motor 12 desde la polea movida 28c
al primer eje intermedio, el segundo eje intermedio 32, el eje
trasero 34 y el neumático trasero 18 en secuencia.
Específicamente, el primer eje intermedio 30 es
soportado rotativamente por cojinetes 30a y 30b como se representa
en la figura 3. La fuerza de accionamiento transmitida a la polea
movida 28c hace que el primer eje intermedio 30 gire. El primer eje
intermedio 30 se ha dispuesto de tal manera que el eje 30 tenga un
eje que esté en el mismo plano que un plano formado por los ejes
del eje trasero 34 y el cigüeñal 24, y de tal manera que el eje 30
esté más próximo al cigüeñal 24 que el eje trasero 34. Esto da lugar
a una distancia reducida entre la polea de accionamiento 28a, que
está unida al cigüeñal 24, y la polea movida 28c, que comparte un
elemento de eje común con el primer eje intermedio 30. Por ello, se
puede lograr una construcción compacta del mecanismo de transmisión
de fuerza de accionamiento 14.
El primer eje intermedio 30 tiene una
acanaladura en su superficie periférica exterior en el lado del
neumático trasero 18. La acanaladura engrana con un engranaje 32a
montado en el segundo eje intermedio 32. El segundo eje intermedio
32 es soportado rotativamente por cojinetes 32b y 32c de modo que el
segundo eje intermedio trabaje en unión con el primer eje
intermedio.
\newpage
El segundo eje intermedio 32 se ha dispuesto de
tal manera que su eje esté debajo de un plano formado por los ejes
del eje trasero 34 y el cigüeñal 24. Esto permite montar un
engranaje de mayor tamaño 32a en el segundo eje intermedio 32 para
una relación de reducción más grande reduciendo al mismo tiempo la
distancia entre el primer eje intermedio 30 y el eje trasero 34.
Por ello, se puede realizar una construcción compacta del mecanismo
de transmisión de fuerza de accionamiento 14.
El primer eje intermedio 30 y el segundo eje
intermedio 32 están dispuestos de tal manera que la distancia entre
los ejes del primer eje intermedio 30 y el eje trasero 34 y la
distancia entre los ejes del segundo eje intermedio 32 y el eje
trasero 34 sean menores que un radio de una rueda 18a. Esto permite
que todo el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14
esté más próximo al neumático trasero 18, asegurando por ello un
ángulo de inclinación grande.
El segundo eje intermedio 32 tiene una
acanaladura en su superficie periférica exterior, estando la
acanaladura más próxima al neumático trasero 18 que el engranaje
32a y engranando con un engranaje 34a montado en el eje trasero 34,
de modo que la acanaladura y el engranaje 34a trabajen en unión uno
con otro. Un extremo del eje trasero 34 está conectado con la rueda
18a del neumático trasero 18. Así, se transmite fuerza de
accionamiento del motor desde el primer eje intermedio 30 a través
del segundo eje intermedio y el eje trasero 34 al neumático trasero
18.
Como se ha mencionado anteriormente, el vehículo
movido por motor se puede mover con una fuerza de accionamiento del
motor 12 transmitida al embrague centrífugo 26, la transmisión de
variación continua movida por correa 28, el primer eje intermedio
30, el segundo eje intermedio 32 y el eje trasero 34. Como se
representa en la figura 2, un extremo del cigüeñal 24, que está
enfrente del extremo en el que está montado el embrague centrífugo
26, está provisto de un generador 35. Un eje de salida de un motor
de arranque (no representado) está conectado a un engranaje 136
montado en el cigüeñal 24. Cuando el motor 12 arranca, el motor de
arranque puede operar por la potencia eléctrica suministrada desde
la batería 10 para mover el motor 12.
Ahora se describe una ruta de transmisión de la
fuerza de accionamiento, que se extiende desde el dispositivo
rotativo eléctrico 16 al neumático trasero 18. Como se ha explicado
previamente, el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento
14 tiene el eje trasero 34, que está conectado al mecanismo de
engranaje planetario 36 que opera en unión con un eje de salida 40
del dispositivo rotativo eléctrico 16, como se representa en las
figuras 2 y 3. La fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo
eléctrico 16 es transmitida al neumático trasero 18 a través del
mecanismo de engranaje planetario 36 y el eje trasero 34.
Específicamente, un extremo 40b del eje de
salida 40 del dispositivo rotativo eléctrico 16 engancha con un
engranaje planetario 36e del mecanismo de engranaje planetario 36.
Un soporte planetario 36a conectado al engranaje planetario 36e
conecta con el eje trasero 34 de modo que el soporte planetario 36a
y el eje trasero 34 operen en unión uno con otro. El eje de salida
40 del dispositivo rotativo eléctrico 16 opera así en unión con el
eje trasero 34 a través del mecanismo de engranaje planetario 36.
Como se ha descrito anteriormente, la rueda 18a del neumático
trasero 18 está conectada a un extremo del eje trasero 34,
permitiendo por ello que el vehículo sea movido por una fuerza de
accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico 16 además de la
fuerza de accionamiento del motor 12. Más adelante se explican
construcciones detalladas del dispositivo rotativo eléctrico 16 y
el mecanismo de engranaje planetario 36.
En esta realización, como se ha mencionado
anteriormente, el mecanismo de engranaje planetario 36 y el eje
trasero 34, que operan en unión con el eje de salida 40 del
dispositivo rotativo eléctrico 16, se han dispuesto a lo largo de
la ruta para transmitir la fuerza de accionamiento, más próximos al
neumático trasero 18 que el embrague centrífugo 26. El eje trasero
34, el segundo eje intermedio 32, el primer eje intermedio 30, la
transmisión de variación continua movida por correa 28 y el tambor
de embrague 26b del embrague centrífugo 26 operan en unión uno con
otro. Por lo tanto, mientras el dispositivo rotativo eléctrico 16
está operando, la fuerza de accionamiento del dispositivo rotativo
eléctrico 16 es transmitida al eje trasero 34, y posteriormente es
transmitida desde el eje trasero 34 al segundo eje intermedio 32, el
primer eje intermedio 30, la transmisión de variación continua
movida por correa 28, y el tambor de embrague 26b en secuencia. Pero
la transmisión de esta fuerza de accionamiento se desengancha entre
el tambor de embrague 26b y las zapatas de embrague 26a de tal
manera que no se transmita fuerza de accionamiento al cigüeñal 24 y
el pistón 12b conectado al cigüeñal 24. Como resultado, mientras el
dispositivo rotativo eléctrico 16 está operando, el cigüeñal 24 y el
pistón 12b no operan según la rotación del dispositivo rotativo
eléctrico 16. Esto permite que la fuerza de accionamiento del
dispositivo rotativo eléctrico 16 se transmita eficientemente al
neumático trasero 18. A su vez, mientras el motor 12 está operando,
la fuerza de accionamiento del motor 12 se transmite al eje trasero
34 así como al dispositivo rotativo eléctrico 16 a través del
mecanismo de engranaje planetario 36. En tal condición, el
dispositivo rotativo eléctrico 16 puede servir como un
generador.
Además, en esta realización, el dispositivo
rotativo eléctrico 16 está situado en el lado más exterior que la
transmisión de variación continua movida por correa 28 en la
dirección lateral del vehículo. Además, la anchura del mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento 14 se puede reducir por lo
tanto en la dirección lateral del vehículo.
A continuación se ofrece una descripción
detallada del dispositivo rotativo eléctrico 16 y una parte trasera
del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento 14 en el
vehículo. Como se representa en la figura 3, el mecanismo de
engranaje planetario 36 reduce la velocidad rotacional del
dispositivo rotativo eléctrico 16 para transmitir la rotación a
velocidad reducida al eje trasero 34.
Más específicamente, el mecanismo de engranaje
planetario 36 está formado con: un engranaje anular 36c; el soporte
planetario 36a; y múltiples engranajes planetarios 36e; estando
conectados los engranajes planetarios al soporte planetario 36a y
girando en sus ejes mientras giran alrededor del soporte planetario.
El eje de salida 40 tiene una acanaladura en su extremo 40b más
próximo al mecanismo de engranaje planetario 36. El extremo 40b del
eje de salida 40 está montado en un centro del mecanismo de
engranaje planetario 36, y la acanaladura del eje de salida 40
engrana con los engranajes planetarios 36e. El engranaje anular 36c
está fijado a la caja. Cuando el eje de salida 40 del dispositivo
rotativo eléctrico 16 gira, los engranajes planetarios 36e giran en
sus ejes mientras giran alrededor del eje de salida 40. El soporte
planetario 36a es soportado rotativamente por cojinetes 69 y 70. Un
extremo 36b del soporte planetario 36a, que está más próximo al
dispositivo rotativo eléctrico 16, está conectado a cada engranaje
planetario 36e. Los múltiples engranajes planetarios 36e giran
alrededor del soporte planetario 36a, permitiendo por ello que el
soporte planetario 36a gire consiguientemente. Un extremo 36d del
soporte planetario 36a, que está más próximo al neumático trasero
18, tiene múltiples ranuras formadas axialmente en la superficie
periférica interior del extremo 36d. Un extremo 34b del eje trasero
34, que está más próximo al mecanismo de engranaje planetario 36,
tiene una acanaladura formada en la superficie periférica exterior
del extremo 34b. Las ranuras formadas en la superficie periférica
interior del soporte planetario 36a enganchan con la acanaladura
del eje trasero 34. Una fuerza de accionamiento del dispositivo
rotativo eléctrico 16 se transmite así al eje trasero 34 a través
del mecanismo de engranaje planetario 36. Cuando la fuerza de
accionamiento del motor 12 se usa para girar el eje trasero 34, la
fuerza de accionamiento del motor 12 también es transmitida desde
el eje trasero 34 al eje de salida 40 del dispositivo rotativo
eléctrico 16 a través del mecanismo de soporte planetario 36.
El dispositivo rotativo eléctrico 16 incluye: un
estator en forma de disco 42; un rotor en forma de disco 44 que
mira de manera opuesta al estator 42 con un espacio entremedio; el
eje de salida 40 que pasa a través de centros del estator 42 y el
rotor 44; y un mecanismo de regulación 50 para regular una distancia
de separación G entre el rotor 44 y el estator 42.
El estator 42 está fijado a la caja 20 con
pernos y tiene un yugo de estator (no representado) provisto de
dientes alrededor de los que se han formado devanados en espiral. El
rotor 44 tiene un yugo en forma de disco 46, y un soporte
cilíndrico 49 que está fijado a una periferia interior de un agujero
formado en un centro del yugo 46 y que se extiende axialmente a lo
largo del eje de salida 40. El yugo 46 tiene múltiples imanes 48
fijados en su superficie que mira al estator 42, teniendo sus polos
magnéticos polaridad alternativamente opuesta. El soporte 49 tiene
múltiples ranuras formadas en su periferia interior, extendiéndose
las ranuras axialmente a lo largo del eje de salida 40. Un soporte
67 está montado en la superficie exterior de la porción cilíndrica
del soporte 49. Una superficie periférica interior del soporte 67
acopla con la superficie periférica exterior del soporte 49.
Un extremo 40a y el otro extremo 40b del eje de
salida 40 se soportan respectivamente con un soporte 60 fijado a la
caja 20 y un soporte 62 dispuesto más próximo al neumático trasero
18 de manera rotativa, pero inmóvil en la dirección axial. El eje
de salida 40 tiene una acanaladura en una parte de su superficie
periférica exterior, que mira de manera opuesta a la superficie
periférica interior del soporte 49, estableciendo enganche de
acanaladura entre el eje de salida 40 y el soporte 49. Esto permite
que el rotor 44 gire alrededor del eje del eje de salida 40
conjuntamente con el eje de salida 40. El mecanismo de regulación 50
opera de tal manera que el rotor 44 se mueva a uno y otro lado
axialmente a lo largo del eje de salida 40 para el ajuste de la
distancia de separación G entre el rotor 44 y el estator 42.
El mecanismo de regulación 50 incluye un
elemento deslizante 51 y un motor paso a paso 53. El motor paso a
paso 53 está montado en la caja 20. El motor paso a paso 53 incluye
un estator cilíndrico 54 en su periferia exterior y un rotor
cilíndrico 55 en su periferia interior, que están dispuestos
coaxialmente con el eje del eje de salida 40. El estator 54 está
fijado a la caja 20.
El rotor 55 tiene, en su superficie periférica
exterior, múltiples imanes 55a mirando a la superficie periférica
interior del estator 54. El rotor 55 también tiene un elemento
cilíndrico 55b en su periferia interior. El elemento cilíndrico 55b
se soporta rotativamente alrededor del eje del eje de salida 40 por
un soporte 63 fijado a la caja 20 y un soporte 64 fijado a un
elemento de prevención de rotación 65 fijado a la caja 20. Se han
formado roscas de tornillo en una superficie periférica interior del
elemento cilíndrico 55b.
El elemento deslizante 51 tiene el eje de salida
40 que pasa a su través, y no gira en su eje, pero se mueve a uno y
otro lado axialmente a lo largo del eje de salida 40. Según este
movimiento a uno y otro lado, el rotor 44 del dispositivo rotativo
eléctrico 16 también se puede mover a uno y otro lado
axialmente.
Específicamente, el elemento deslizante 51
tiene: una porción cilíndrica exterior 51a en el lado exterior en
la dirección lateral del vehículo; y una porción cilíndrica interior
51b en el lado del neumático trasero 18. La porción cilíndrica
interior 51b se extiende desde un borde de la porción cilíndrica
exterior 51a radialmente formando otra forma cilíndrica hacia el
neumático trasero 18. El eje de salida 40 se extiende a través de
ejes de las porciones cilíndricas exterior e interior 51a y 51b. La
porción cilíndrica interior 51b acopla con la superficie exterior
del soporte 67. La porción cilíndrica exterior 51a tiene roscas de
tornillo fijadas en su superficie periférica exterior para
enganchar con las roscas de tornillo en la superficie periférica
interior del elemento cilíndrico 55b.
Se ha formado un plano parcialmente en la
porción cilíndrica exterior 51a. El elemento de prevención de
rotación 65 está dispuesto en el exterior del plano. El elemento de
prevención de rotación 65 tiene un plano en su superficie
periférica interior para apoyar contra el plano de la porción
cilíndrica exterior 51b. Por lo tanto, cuando el motor paso a paso
53 opera mientras el elemento cilíndrico 55b gira coaxialmente con
el eje de salida 40 en una dirección, el elemento deslizante 51 que
engancha con el elemento cilíndrico 55b, convierte la fuerza
rotacional del motor paso a paso 53 en una fuerza que actúa en la
dirección axial del eje de salida 40 para movimiento en la
dirección del eje de salida 40. Entonces, el elemento deslizante 51,
juntamente con el soporte 67, empuja el rotor 44 hacia el neumático
trasero 18 con el fin de aumentar la distancia de separación G. En
contraposición, la distancia de separación G se reduce cuando el
elemento cilíndrico 55b gira en la dirección inversa. En este
momento, la parte plana del elemento deslizante 51 apoya sobre la
parte plana del elemento de prevención de rotación 65. Esto detiene
la rotación del elemento deslizante 51 alrededor del eje del eje de
salida 40 permitiendo al mismo tiempo que el elemento deslizante 51
se mueva a uno y otro lado a lo largo del eje del eje de salida
40.
Cuando el vehículo se mueve con la fuerza de
accionamiento del motor 12, y el dispositivo rotativo eléctrico 16
sirve como un generador, el mecanismo de regulación 50 opera para
aumentar la distancia de separación G entre el rotor 44 y el
estator 42. Por ello, la reluctancia magnética entre el rotor 44 y
el estator 42 aumenta mientras el flujo magnético disminuye, dando
lugar a una reducción de la carga de generación de potencia a
ejercer en el motor 12. A su vez, cuando el volumen de carga de la
batería 10 es insuficiente, la distancia de separación G se puede
reducir de modo que la reluctancia magnética disminuya mientras el
flujo magnético aumentar, cargando por ello eficientemente la
batería 10. Cuando el vehículo se mueve con la fuerza de
accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico 16, la distancia
de separación G entre el rotor 44 y el estator 42 se puede reducir
de modo que la reluctancia magnética disminuya mientras el flujo
magnético aumenta, permitiendo por ello que el dispositivo rotativo
eléctrico 16 proporcione un par más grande. En contraposición, si se
incrementa la distancia de separación G entre el rotor 44 y el
estator 42, entonces el flujo magnético disminuye, haciendo por
ello que el dispositivo rotativo eléctrico 16 gire a alta velocidad,
aunque el par disminuya. Esto permite que el dispositivo rotativo
eléctrico 16 gire en un amplio rango de velocidades bajas a altas.
Además, si el accionamiento del acelerador por el motorista detecta
que el estrangulador está cerrado, la distancia de separación G se
puede reducir con el fin de utilizar el frenado regenerativo para
aumentar el volumen de generación de potencia.
En dicha realización, el mecanismo de regulación
50 para el rotor 44 y el estator 42 regula la distancia de
separación G entremedio con el fin de controlar un campo. Según la
invención, el mecanismo para controlar el campo se logra empleando
un estator 42 que incluye un primer y un segundo estator de modo que
el mecanismo de regulación 50 haga que el segundo estator gire
alrededor del eje de salida con relación al primer estator. Con
referencia a las figuras 4 a 7, a continuación se describe una
construcción de un dispositivo rotativo eléctrico 16 para girar un
segundo estator alrededor de un eje de salida con el fin de
controlar el campo. La figura 4 es una vista en perspectiva
despiezada de un dispositivo rotativo eléctrico 16 provisto de un
primer estator 83 y un segundo estator 87 de la manera descrita. La
figura 5 es una vista en perspectiva, que representa el dispositivo
rotativo eléctrico montado 16 en combinación con un mecanismo de
regulación 50. Las figuras 6(a)-6(c)
muestran operaciones del segundo estator 87 que gira recíprocamente
un cierto ángulo con relación al primer estator 83 en la dirección
rotacional del rotor 44. Las figuras 7(a) y 7(b)
ilustran un principio de controlar la rotación del dispositivo
rotativo eléctrico 16 desde rotación a alto par y baja velocidad a
rotación a bajo par y alta velocidad. En la descripción siguiente,
los componentes comunes a los representados en las figuras 1 a 3
llevan los mismos números de referencia.
Como se representa en la figura 4, la máquina
rotativa eléctrica 16 está provista del rotor 44 que está diseñado
para girar de forma circular alrededor del eje de salida 40. Un yugo
46 del rotor 44 incluye: una porción de aro 74; una porción ahusada
75; una primera porción cilíndrica 76; una segunda porción
cilíndrica 78; una porción de aro 77; e imanes 48. Múltiples
primeros dientes 81 están dispuestos de tal manera que sus caras de
extremo 81a miren al rotor 44. Se han formado devanados en espiral
totalmente alrededor de cada periferia lateral 81c de los primeros
dientes 81, a excepción de su cara superior e inferior (81a y 81b).
Cada primer diente 81 tiene: la cara de extremo 81a mirando al
rotor 44; y la otra cara de extremo 81b; siendo la cara de extremo
81a mayor que la otra cara de extremo 81b. Por lo tanto, el
intervalo entre los primeros dientes adyacentes 81 es estrecho en
el lado donde las caras de extremo 81a están enfrente del rotor 44
mientras que el intervalo entre los primeros dientes adyacentes 81
es ancho en el lado de las otras caras de extremo 81b.
Los múltiples primeros dientes 81 con los
devanados de bobina 82 alrededor se moldean integralmente uno con
otro para formar el primer estator 83 en forma de aro en su
totalidad. La corriente de generación de par a aplicar a la bobina
82 de los primeros dientes 81 del primer estator 83 es controlada
por un método de accionamiento básico sin implementación de control
de debilitamiento de campo.
Se han previsto segundos dientes 84, en número
igual al de los primeros dientes 81, de manera que miren enfrente
de las caras de extremo 81b de los primeros dientes 81, que están
enfrente de las caras de extremo 81a que miran enfrente del rotor
44. Cada segundo diente 84 tiene un extremo 84a dispuesto enfrente
de la cara de extremo correspondiente 81b de los primeros dientes
81. El otro extremo 84b del segundo diente 84 se encaja fijamente a
presión en cada agujero de encaje 86 formado en una base en forma de
aro 85.
Los segundos dientes 84 y la base 85, en la que
los segundos dientes 84 se encajan fijamente a presión en los
agujeros de montaje 86, forman el segundo estator 87.
Preferiblemente, los segundos dientes 84 y la base 85 se moldean
integralmente, aunque la figura 4 no lo ilustra.
En la figura 5, se han formado hendiduras 88 en
comunicación con los agujeros pasantes 86 en la base 85 del segundo
estator 87. En el dispositivo rotativo eléctrico 16, el rotor 44, el
primer estator 83 y el segundo estator 87 están colocados en
secuencia a lo largo de la dirección axial del eje de salida,
mirando uno a otro con un ligero intervalo entremedio. El primer
estator 83 está fijado a la caja 20 (véase la figura 3). En
contraposición, el segundo estator 87 gira ligeramente con relación
a los primeros dientes 81. La descripción detallada de cómo gira el
segundo estator 87 se explicará más tarde.
En el dispositivo rotativo eléctrico 16, como se
representa en la figura 5, dientes de enganche de engranaje 89
formados en una parte de la superficie periférica de la base 85 del
segundo estator 87 engranan con un engranaje de diámetro pequeño de
un tercer engranaje reductor de velocidad 91 del mecanismo de
regulación 50. El mecanismo de regulación 50 incluye el tercer
engranaje reductor de velocidad 91, un segundo engranaje reductor
de velocidad 92, un primer engranaje reductor de velocidad 93 y un
motor 94. Un engranaje de gran diámetro del tercer engranaje
reductor de velocidad 91 engrana con el engranaje de diámetro
pequeño del segundo engranaje reductor de velocidad 92. Un
engranaje de gran diámetro del segundo engranaje reductor de
velocidad 92 engrana con un engranaje de diámetro pequeño del
primer engranaje reductor de velocidad 91. Un engranaje de mayor
diámetro del engranaje reductor de velocidad 93 engrana con un
engranaje sinfín 95 fijado a un extremo distal de un eje rotacional
del motor 94.
El motor 94 está conectado a un controlador 97
al que suministrar potencia eléctrica desde una batería 10, y es
movido para rotación hacia delante/atrás. La rotación hacia
delante/atrás del motor 94 es convertida por el engranaje sinfín 95
en rotación alrededor de un eje perpendicular al eje de rotación del
motor 94, que reduce la velocidad rotacional. Esta rotación a
velocidad reducida es transmitida de manera que se reduzca
gradualmente en tres etapas según la relación de engranaje a través
del engranaje de gran diámetro del primer engranaje reductor de
velocidad 93, el segundo engranaje reductor de velocidad 92 y el
tercer engranaje reductor de velocidad 91. La rotación es
transmitida eventualmente a los dientes de enganche de engranaje 89
del segundo estator 87. Así, el segundo estator 87 está diseñado de
manera que pueda girar ligeramente en la dirección de rotación del
rotor 44 con relación al primer estator 83. En otros términos, el
segundo estator 87 gira recíprocamente de forma continua un ángulo
pequeño en la dirección de rotación del rotor 44 (dirección (a) en
la figura 5).
Con referencia a las figuras 6(a),
6(b) y 6(c), la descripción se referirá ahora al
movimiento alternativo del segundo estator 87 en la dirección de
rotación del rotor 44 con relación al primer estator 83. Las figuras
6(a), 6(b) y 6(c) no ilustran lo que se
representa en la figura 5, tal como la bobina 82, la hendidura 88,
los dientes de enganche de engranaje 89 y el mecanismo de regulación
50, al objeto de comprender fácilmente cómo los segundos dientes 84
del segundo estator 87 se desplazan con relación a los primeros
dientes 81 del primer estator 83.
La figura 6(a) ilustra una relación
posicional de los segundos dientes 84 con relación a los primeros
dientes 81 en asociación con la rotación a alto par y baja
velocidad del dispositivo rotativo eléctrico 16 de la figura 5. En
esta realización, esta relación posicional se denomina una posición
de referencia. Debido a la rotación del segundo estator 87 como se
ha descrito, los segundos dientes 84 en la posición de referencia de
la figura 6(a), es decir, una posición donde los segundos
dientes 84 miran directamente a los primeros dientes 81, puede
girar (alternar) en la dirección de la flecha (a) en la que el rotor
44 gira a través de una posición intermedia de la figura
6(b) a una posición de desplazamiento máximo de la figura
6(c). La posición de desplazamiento máximo está exactamente
en el medio entre el primer diente 81 y su primer diente adyacente
81. La posición intermedia de la figura 6(b) indica
cualquier posición donde los segundos dientes 84 pueden girar de
forma continua e intermitentemente.
Con referencia a las figuras 7(a) y
7(b), se describe el principio de controlar la rotación del
dispositivo rotativo eléctrico 16 de esta realización desde
rotación a alto par y baja velocidad a rotación a bajo par y alta
velocidad. En las figuras 7(a) y 7(b), los devanados
de la bobina 82 formados alrededor de los primeros dientes 81, un
artículo moldeado de la bobina 82 y los primeros dientes 81, y otro
artículo moldeado de los segundos dientes 84 y la base 85 no se
representan al objeto de facilitar la descripción.
La figura 7(a) ilustra la rotación a alto
par y baja velocidad en la que cada segundo diente 84 se coloca de
manera que mire directamente al primer diente correspondiente 81
como se representa en la figura 6(a).
La figura 7(b) ilustra la rotación a bajo
par y alta velocidad en la que cada segundo diente 84 se coloca
exactamente en el medio entre el primer diente correspondiente 81 y
su primer diente adyacente 81 como se representa en la figura
6(b). En la figura 7 (a), cada imán 48 del rotor 44 mira
directamente al primer diente correspondiente 81, y cada segundo
diente 84 mira directamente al primer diente correspondiente 81. En
otros términos, la figura 7(a) y la figura 6(a)
muestran la misma condición. En la figura 7(b), la relación
posicional entre los imanes 48 y los primeros dientes 81 del rotor
44 permanece sin cambiar, mientras que cada segundo diente 84 se
coloca exactamente en el medio entre el primer diente
correspondiente 81 y su primer diente adyacente 81. En otros
términos, la figura 7(b) y la figura 6(c) muestran la
misma condición.
En la figura 7(a), un yugo 46, los
primeros dientes 81, los segundos dientes 84 y la base 85, que
forman el rotor 44, tienen alta permeabilidad magnética, y un
intervalo (h) entre los imanes opuestos 48 y los primeros dientes
81 y un intervalo (k) entre los primeros dientes opuestos 81 y los
segundos dientes 84 son sumamente estrechos, lo que da lugar a baja
reluctancia magnética en el entrehierro. Como se ha descrito
anteriormente, dado que las caras de extremo 81a de los primeros
dientes 81, que miran al rotor 44, se hacen más grandes que las
otras caras de extremo 81b, un intervalo (j) entre las caras de
extremo 81a de los dos primeros dientes adyacentes 81, que miran al
rotor 44, es mucho más estrecho que un intervalo entre las otras
caras de extremo. El intervalo (j) es mayor que el intervalo (h)
entre las caras de extremo 81a y el rotor 44. Es decir, se facilita
una relación entre estos intervalos: "h\approxk<j". Así,
el flujo magnético, generado entre el imán 48i (polo N) y su imán
adyacente 48i-1 (polo S), apenas fluye a través del
intervalo (j), pero fluye a través del intervalo (h), el primer
diente 81i, el intervalo (k), el segundo diente 84i, la base 85, el
segundo diente 84i-1, el intervalo (k), el primer
diente 81i-1, el intervalo (h) y el yugo 46,
produciendo por ello un flujo magnético fuerte 98a. Además, el
flujo magnético, generado entre el imán 48i (polo N) y su imán
adyacente 48i+1 (polo S), apenas fluye a través del intervalo (j),
pero fluye a través del intervalo (h), el primer diente 81 i, el
intervalo (k), el segundo diente 84i+1, la base 85, el segundo
diente 84i+1, el intervalo (k), el primer diente
84i-1, el intervalo (h) y el yugo 46, produciendo
por ello un flujo magnético fuerte 98b. Aunque el polo N del imán
48i cambie a polo S, se produce el mismo fenómeno, en el que se
genera un flujo magnético fuerte a través de los dos imanes
asociados 48, primeros dientes 81 y segundos dientes 84, así como a
través de la base 85 y el yugo 46, con la excepción de que el flujo
magnético fluye en la dirección inversa.
El flujo magnético fuerte, o una reluctancia
magnética, interfieren con el dispositivo rotativo eléctrico 16 por
el cambio fácil de la rotación a alto par y baja velocidad a la
rotación a bajo par y alta velocidad. Así, en esta realización,
descrita en la figura 5 y las figuras
6(a)-6(c), los segundos dientes 84
pueden girar (alternar), en la dirección de la flecha (a) en que
gira el rotor 44, en un rango estrecho de ángulos desde la posición
de referencia, donde cada segundo diente 84 mira directamente al
primer diente correspondiente 81, a la posición exactamente media
entre el primer diente correspondiente y su primer diente adyacente
(posición de desplazamiento máximo).
Supóngase que los segundos dientes 84 se giran
desde la posición de referencia de la figura 7(a) a la
posición de desplazamiento máximo de la figura 7(b). En esta
condición, un intervalo (m), creado entre los primeros dientes que
miran oblicuamente 81 y los segundos dientes 84, es más grande que
el intervalo (k), creado entre los primeros dientes que miran
directamente 81 y los segundos dientes 84. Además, los segundos
dientes 84 están formados sobresaliendo de la base 85. Esto da
lugar a un intervalo (n), creado entre los primeros dientes 81 y la
base 85, que es más grande que el intervalo (m) entre los primeros
dientes 81 y los segundos dientes 84.
Es decir, se facilita una relación entre estos
intervalos: "m<n". Como se ha descrito, dado que el
intervalo (n) es más grande que el intervalo (m), no el intervalo
(m), sino el intervalo (n) es despreciable en términos de
reluctancia magnética. Cuando cada segundo diente 84 se desplaza a
la posición exactamente media entre el primer diente
correspondiente 81 y su primer diente adyacente 81 como se
representa en la figura 7(b), la distancia creada entre los
segundos dientes y las caras de extremo 81b de los primeros dientes,
estando las caras de extremo 81b enfrente de las caras de extremo
81a que miran al rotor 44, se puede minimizar como el intervalo
(m).
Como se ha descrito anteriormente, dado que las
caras de extremo 81a de los primeros dientes 81, que miran a un
rotor 71, se hacen más grandes que las otras caras de extremo 81b,
el intervalo (j) entre las caras de extremo 81a de los dos primeros
dientes adyacentes 81, que miran al rotor 71, es sumamente estrecho.
En la condición representada en la figura 7(b), se facilita
una relación entre los intervalos (j) y (m): "j<m". En
otros términos, la distancia (j) creada entre la cara de extremo 81a
del primer diente 81, que mira al rotor 44, y otra cara de extremo
81a del primer diente adyacente 81, que mira al rotor 44, es menor
que la distancia mínima (intervalo (m)) creada entre el segundo
diente 84 y la cara de extremo correspondiente 81b del primer
diente 81.
En esta condición donde se establece una
relación "h<j<m<n" para los intervalos creado entre
los elementos individuales, el flujo magnético generado entre el
imán 48i (polo N) y su imán adyacente 48i-1 (polo
S) fluye desde el primer diente 81 i, no a través del segundo diente
84i-1 o la base 85, sino a través del intervalo
(j), el primer diente 81+1 y el yugo 46 debido a las reluctancias de
flujo magnético dentro del intervalo (m) y dentro del intervalo
(n), como se representa en la figura 7(b), generando por ello
un flujo magnético débil 99a. El flujo magnético generado entre el
imán 48i (polo N) y su imán adyacente 48i+1 (polo S) fluye desde el
primer diente 81 i, no a través del segundo diente 84i+1 o la base
85, sino a través del intervalo (j), el primer diente 81 i+1 y el
yugo 46 debido a las resistencias de flujo magnético dentro del
intervalo (m) y dentro del intervalo (n), generando por ello un
flujo magnético débil 99b. Esto inhibe que el flujo magnético
procedente del imán 48 cruce una bobina 82 (no representada) de los
primeros dientes 81 al otro, y por lo tanto puede reducir la
reluctancia de flujo magnético en la dirección de rotación del rotor
44, que se podría producir debido al flujo magnético que cruza una
bobina 82 al otro, permitiendo por ello la rotación a alta
velocidad. Igualmente, dado que el flujo magnético del imán 48
apenas fluya a un núcleo de las bobinas de los primeros dientes 81,
se genera par reducido entre los primeros dientes 81, energizados
por las bobinas 82, y los imanes 48, y se aplica al rotor 44. Esto
da lugar a la rotación a bajo par y alta velocidad.
Como se ha descrito, en esta realización, el
dispositivo rotativo eléctrico 16 únicamente desplaza el segundo
estator 87 en la dirección rotacional del rotor 44 con relación al
primer estator 83 con el fin de aumentar/disminuir el flujo
magnético que fluye desde el imán 48 en el rotor 44 a los primeros
dientes 81. Esto puede facilitar el cambio de las características
de salida rotacional. Así, este dispositivo rotativo eléctrico 16
permite la regulación fácil del flujo magnético del rotor 44 con el
fin de generar corriente eléctrica según el volumen de carga de la
batería 10 por unidad de tiempo. El dispositivo rotativo eléctrico
16 también permite generar corriente eléctrica más grande que el
volumen de carga de la batería 10 por unidad de tiempo, inhibiendo
por ello que se ejerza una carga excesiva de generación de potencia
en el motor 12.
En dicha realización se emplea una transmisión
de variación continua movida por correa como el mecanismo de
reducción de velocidad 28, pero también se puede usar un mecanismo
del tipo movido por cadena o por eje como el mecanismo de reducción
de velocidad 28. Si se usa dicho mecanismo de reducción de velocidad
de tipo movido por cadena o por eje, el mecanismo de transmisión de
fuerza de accionamiento 14 puede estar provisto de la transmisión
en el lado situado hacia arriba del embrague 26.
En dicha realización, el dispositivo rotativo
eléctrico 16 está situado de tal manera que su eje de salida 40
esté alineado con el eje trasero 34. Sin embargo, el mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento 14 puede estar provisto de
un engranaje a lo largo de la ruta para transmitir una fuerza de
accionamiento del embrague 26 al eje intermedio, de tal manera que
el eje de engranaje y el eje de salida 40 del dispositivo rotativo
eléctrico 16 puedan estar conectados conjuntamente.
La descripción anterior describe (entre otros)
una realización de un vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas provisto de un motor y un dispositivo rotativo eléctrico,
que tiene: un mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento
para transmitir la fuerza de accionamiento salida del motor a un
neumático de accionamiento, incluyendo el mecanismo de transmisión
de fuerza de accionamiento: un embrague para permitir o desenganchar
la transmisión de la fuerza de accionamiento al neumático de
accionamiento; y un mecanismo, dispuesto entre el embrague y el
neumático de accionamiento, para trabajar en unión con un eje de
salida del dispositivo rotativo eléctrico; incluyendo el
dispositivo rotativo eléctrico: un rotor; un estator situado de
manera que mire al rotor; y un mecanismo de regulación para ajustar
un campo del dispositivo rotativo eléctrico.
En esta realización, el mecanismo de transmisión
de fuerza de accionamiento incluye un mecanismo para trabajar en
unión con el eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico entre
el embrague y el neumático de accionamiento. Así, cuando el
dispositivo rotativo eléctrico está operando, una fuerza de
accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico es transmitida al
neumático de accionamiento, mientras el embrague desengancha la
transmisión de la fuerza de accionamiento al motor. Como resultado,
mientras el dispositivo rotativo eléctrico está operando, un
cigüeñal del motor y análogos no opera según la rotación del
dispositivo rotativo eléctrico. Esto permite que la fuerza de
accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico sea transmitida
eficientemente al neumático de accionamiento. El campo del
dispositivo rotativo eléctrico puede ser controlado, y por ello se
puede controlar el par del dispositivo rotativo eléctrico. Esto
hace innecesario un mecanismo de embrague para permitir o
desenganchar la transmisión de la fuerza de accionamiento del
dispositivo rotativo eléctrico al neumático de accionamiento. A su
vez, mientras el motor está operando, se puede controlar la carga de
generación de potencia del motor. El vehículo híbrido del tipo de
montar a horcajadas aquí descrito puede ser una motocicleta híbrida
(incluyendo un scooter híbrido), buggy híbrido de cuatro ruedas,
móvil híbrido para nieve, y análogos.
Según otra realización, el vehículo híbrido del
tipo de montar a horcajadas está provisto de un motor y un
dispositivo rotativo eléctrico, y tiene un mecanismo de transmisión
de fuerza de accionamiento para transmitir una fuerza de
accionamiento salida del motor a un neumático de accionamiento,
incluyendo el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento:
un embrague para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza
de accionamiento al neumático de accionamiento; y un mecanismo,
dispuesto entre el embrague y el neumático de accionamiento, para
trabajar en unión con un eje de salida del dispositivo rotativo
eléctrico; incluyendo el dispositivo rotativo eléctrico: un rotor;
un estator situado de manera que mire al rotor con un espacio
entremedio; y un mecanismo de regulación para ajustar una distancia
de separación entre el rotor y el estator.
Según esta realización, la distancia de
separación entre el rotor y el estator del dispositivo rotativo
eléctrico se puede regular, y así la carga de generación de
potencia en el motor se puede regular mientras el motor está
operando. En el caso de que no se necesite más generación de
potencia por el dispositivo rotativo eléctrico, por ejemplo la
batería se ha cargado completamente, la distancia de separación
entre el rotor y el estator se puede incrementar para reducir la
carga de generación de potencia en el motor. Si el volumen de carga
de la batería es insuficiente, la distancia de separación entre el
rotor y el estator se puede reducir para aumentar la carga de
generación de potencia en el motor, incrementando por ello el
volumen de generación de potencia. Esto permite que la fuerza de
accionamiento del motor sea transmitida eficientemente al neumático
de accionamiento.
Según otra realización, se describe un vehículo
híbrido de tipo de montar a horcajadas, en el que el estator
incluye: un primer estator dispuesto de manera que mire al rotor; y
un segundo estator dispuesto enfrente de una cara en el otro lado
de otra cara que mira al rotor; el primer estator tiene múltiples
dientes con las superficies periféricas laterales alrededor de las
que se forman devanados en espiral; el segundo estator tiene
múltiples dientes en su cara que mira al primer estator; y el
mecanismo de regulación regula un ángulo de la rotación del segundo
estator alrededor del eje de salida con relación al primer
estator.
Según esta realización, sin variación del tamaño
del dispositivo rotativo eléctrico en la dirección del eje de
salida, la distancia entre extremos de los primeros dientes y los
segundos dientes se puede regular para variar el flujo magnético
que fluye en el primer estator. Esto permite ajustar la fuerza de
accionamiento del dispositivo rotativo eléctrico.
Según otra realización, se describe un vehículo
híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que el dispositivo
rotativo eléctrico está situado de tal manera que su eje de salida
sea paralelo a un eje de accionamiento del neumático de
accionamiento. Según esta realización, se puede simplificar un
mecanismo para transmitir la fuerza de accionamiento del
dispositivo rotativo eléctrico al neumático de accionamiento, en
comparación con un dispositivo rotativo eléctrico situado de tal
manera que su eje de salida esté vertical u oblicuo con relación al
eje de accionamiento. En otros términos, si el dispositivo rotativo
eléctrico está situado de tal manera que su eje de salida esté
vertical u oblicuo con relación al eje de accionamiento, entonces se
necesita otro mecanismo para convertir una fuerza que gira en la
dirección del eje de salida en una fuerza que gira en la dirección
del eje de accionamiento. Sin embargo, la idea de la presente
realización no requiere dicho mecanismo.
Según otra realización, se describe un vehículo
híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que el dispositivo
rotativo eléctrico está situado de tal manera que un eje del eje de
salida del dispositivo rotativo eléctrico esté alineado con un eje
del eje de accionamiento del neumático de accionamiento. Según esta
realización, el eje de salida del dispositivo rotativo eléctrico se
puede conectar al eje de accionamiento al que se transfiere una
velocidad del motor minimizada a través de engranajes, tal como una
transmisión. Esto puede reducir la velocidad rotacional del
dispositivo rotativo eléctrico, mejorando por ello su durabilidad.
Además, un voltaje, generado cuando el dispositivo rotativo
eléctrico sirve como un generador, se puede reducir, en comparación
con un dispositivo rotativo eléctrico conectado a un elemento (por
ejemplo polea móvil o piñón móvil) dispuesto más cerca del motor en
el mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento. Esto da
lugar a que se aplique un voltaje inferior desde el dispositivo
rotativo eléctrico a componentes eléctricos conectados a él, lo que
reduce la posibilidad de fallo de los componentes eléctricos,
proporcionando por ello un vehículo con excelente durabilidad de
los componentes eléctricos.
Según otra realización, se describe un vehículo
híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que un engranaje
está montado en el eje de accionamiento; el mecanismo de transmisión
de fuerza de accionamiento tiene además un eje intermedio para
transmitir la fuerza de accionamiento del motor; el eje intermedio
está conectado al eje de accionamiento mediante el engranaje
estando al mismo tiempo colocado de tal manera que la distancia
entre ejes del eje intermedio y el eje de accionamiento sea menor
que un radio de una rueda del neumático de accionamiento. Según
esta realización, el mecanismo de transmisión de fuerza de
accionamiento puede estar más cerca de un centro en la dirección
lateral del vehículo, asegurando por ello un ángulo de inclinación
grande. En otros términos, el neumático de accionamiento está
generalmente fuera de la periferia exterior de la rueda en la
dirección lateral del vehículo. Según esta realización, el eje
intermedio se coloca de tal manera que la distancia entre los ejes
del eje intermedio y el eje de accionamiento sea menor que un radio
de la rueda. Así, el eje intermedio puede estar más próximo al
centro en la dirección lateral del vehículo, en comparación con un
eje intermedio situado al lado del neumático de accionamiento en la
dirección lateral del vehículo. Consiguientemente, el mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento puede estar más próximo al
centro en la dirección lateral del vehículo, asegurando por ello un
ángulo de inclinación grande.
Según otra realización, se describe un vehículo
híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que el eje
intermedio está situado más próximo al cigüeñal del motor que el eje
de accionamiento. Según esta realización, un mecanismo de reducción
de velocidad (por ejemplo un mecanismo de reducción de velocidad del
tipo movido por cadena o por correa) para transmitir la fuerza de
accionamiento del motor del cigüeñal al eje intermedio puede ser de
tamaño más pequeño, en comparación con un eje intermedio dispuesto
encima del eje de accionamiento. Esto da lugar a una reducción del
tamaño del mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento.
La descripción describe otra realización de un
vehículo híbrido del tipo de montar a horcajadas, en el que el eje
intermedio está separado del cigüeñal del motor; el mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento tiene además un mecanismo de
reducción de velocidad, que se extiende en la dirección de avance
del vehículo a lo largo de una ruta para transmitir la fuerza de
accionamiento del cigüeñal al eje intermedio, para transmitir la
fuerza de accionamiento del motor del cigüeñal al eje intermedio; y
el dispositivo rotativo eléctrico está dispuesto en el lado más
exterior en la dirección lateral del vehículo que el mecanismo de
reducción de velocidad. Según esta realización, el mecanismo de
reducción de velocidad (por ejemplo un mecanismo de reducción de
velocidad del tipo movido por cadena o por correa) para transmitir
la fuerza de accionamiento del motor del cigüeñal al eje intermedio
está situado entre el neumático de accionamiento y el dispositivo
rotativo eléctrico. Esto puede reducir el tamaño del mecanismo de
transmisión de fuerza de accionamiento, en comparación con el
elemento de transmisión de fuerza de accionamiento situado fuera
del dispositivo rotativo eléctrico.
Claims (7)
1. Vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas provisto de un motor (12) y un dispositivo rotativo
eléctrico (16), incluyendo un mecanismo de transmisión de fuerza de
accionamiento (14) para transmitir una fuerza de accionamiento
producida por el motor (12) a una rueda motriz, donde el mecanismo
de transmisión de fuerza de accionamiento (14) incluye un embrague
(26) para permitir o desenganchar la transmisión de la fuerza de
accionamiento a la rueda motriz, y un mecanismo intermedio (36), que
está dispuesto entre el embrague (26) y la rueda motriz, para
trabajar en unión con un eje de salida (40) del dispositivo rotativo
eléctrico (16), caracterizado por un mecanismo de regulación
(50) para ajustar un campo del dispositivo rotativo eléctrico (16)
donde el estator incluye un primer estator (83) dispuesto de manera
que mire al rotor (44), y un segundo estator (87) dispuesto
enfrente de una cara (81b) en el otro lado de otra cara (81a) que
mira al rotor (44), donde el primer estator (83) tiene múltiples
primeros dientes (81) con las superficies periféricas laterales
(81c) alrededor de las que se forman devanados en espiral (82),
donde el segundo estator (87) tiene múltiples segundos dientes (84)
en su cara que mira al primer estator (83), y donde el mecanismo de
regulación (50) regula un ángulo de la rotación del segundo estator
(87) alrededor del eje de salida con relación al primer estator
(83).
2. Vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas según la reivindicación 1, caracterizado porque el
dispositivo rotativo eléctrico (16) está situado de tal manera que
su eje de salida sea paralelo a un eje de accionamiento (34) de la
rueda motriz.
3. Vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas según la reivindicación 2, caracterizado porque el
dispositivo rotativo eléctrico (16) está situado de tal manera que
un eje del eje de salida (40) del dispositivo rotativo eléctrico
(16) esté alineado con un eje del eje de accionamiento (34) de la
rueda motriz.
4. Vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque el mecanismo intermedio dispuesto entre
el embrague y la rueda motriz incluye un mecanismo de engranaje
para que el elemento de transmisión de fuerza de accionamiento
trabaje en unión con el eje de salida (40) del dispositivo rotativo
eléctrico (16).
5. Vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas según la reivindicación 4, caracterizado porque un
engranaje (34a) está montado en el eje de accionamiento (34), y el
mecanismo de transmisión de fuerza de accionamiento (14) también
tiene un eje intermedio (30) para transmitir la fuerza de
accionamiento del motor (12), y donde el eje intermedio (30) está
conectado al eje de accionamiento (34) mediante el engranaje (34a)
estando al mismo tiempo colocado de tal manera que una distancia
entre ejes del eje intermedio (30) y el eje de accionamiento (34)
sea menor que un radio de una rueda de la rueda motriz.
6. Vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas según la reivindicación 5, caracterizado porque el
eje intermedio (30) está situado más próximo al cigüeñal (24) del
motor (12) que el eje de accionamiento (34).
7. Vehículo híbrido del tipo de montar a
horcajadas según la reivindicación 4 o 5, caracterizado
porque el eje intermedio (30) está separado del cigüeñal (24) del
motor (12), y donde el mecanismo de transmisión de fuerza de
accionamiento (14) también tiene un mecanismo de reducción de
velocidad (28), que se extiende en la dirección longitudinal del
vehículo para transmitir la fuerza de accionamiento del cigüeñal al
eje intermedio, para transmitir la fuerza de accionamiento del
motor (12) desde el cigüeñal (24) al eje intermedio (30), y donde
el dispositivo rotativo eléctrico (16) está dispuesto en el lado
exterior en la dirección lateral del vehículo con relación al
mecanismo de reducción de velocidad (28).
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