ES2972311T3 - Dispositivo de propulsión para vehículo de dos ruedas - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de propulsión (1) para un vehículo de dos ruedas (2), en particular para una bicicleta eléctrica, comprende: - un mecanismo (3) para el pedalier, provisto de bielas (4) y pedales (5), adecuados para proporcionar tracción a una rueda trasera (6) para el avance manual del vehículo (2), - un primer reductor planetario (7) acoplado con el mecanismo (3) para el pedalier, accionable mediante un primer medio de control (9) configurado para variar la configuración geométrica del primer reductor planetario (7) y por tanto la relación de transmisión, - un motor (10) de asistencia al pedaleo interpuesto entre el mecanismo (3) para el pedalier y la rueda trasera (6), acoplado con - un segundo reductor de engranajes epicicloidal (11), accionable por un segundo medio de control (13) configurado para variar la configuración geométrica del segundo reductor de engranajes epicicloidal (11) y por tanto la relación de transmisión correspondiente, el segundo reductor de engranajes epicicloidal (11) estando acoplado y en contacto directo con la rueda trasera (6), para transmitir el movimiento desde el dispositivo propulsor (1) hasta la misma. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de propulsión para vehículo de dos ruedas
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La invención se refiere a un dispositivo de propulsión de pedaleo asistido para un vehículo de dos ruedas, en particular, para una bicicleta de tipo bicicleta eléctrica, y al vehículo de dos ruedas.
TÉCNICA ANTERIOR
Se conoce ampliamente el uso de diversos sistemas de pedaleo asistido montados en bicicletas.
Las bicicletas actuales dotadas de sistemas de pedaleo asistido comprenden generalmente, además del mecanismo de pedalier tradicional (biela, eje, plato con platos y cadena de transmisión, etc.), un motor eléctrico, montado en una zona inferior del cuadro de la bicicleta y alimentado por una batería, que también está ubicada en dicho marco. Las bicicletas están dotadas de un sistema de transmisión, que es necesario para transmitir la energía muscular del ciclista del eje del pedalier a la rueda posterior y, en consecuencia, para mover el vehículo. En el caso de bicicletas con engranajes, el sistema está definido por una cadena de transmisión, un cassette y un plato. El cassette está montado en el buje de la rueda posterior y consiste en uno o más piñones, es decir, elementos dentados circulares de diámetro creciente, que se corresponden así con un número creciente de dientes respectivos. Por otro lado, el plato está montado en el eje del pedalier y consiste en uno a tres platos dentados. La relación de transmisión definida entre el mecanismo de pedalier y la rueda posterior está determinada por la relación entre los diámetros de los platos y los piñones.
La cadena consiste en unidades modulares, conocidas como eslabones, que se acoplan al dentado del piñón y del plato: de esta manera, el par generado por la energía muscular descargado en el pedal, que hace girar el eje del mecanismo de pedalier, es transmitido por la cadena de transmisión a la rueda posterior en donde está montado el cassette. Es posible modificar la relación de transmisión del vehículo manualmente a través del cambio, actuando sobre las palancas presentes en el manillar de la bicicleta: de esta manera, el desviador anterior o posterior incluido en el cambio se mueve, forzando la cadena a “descarrilar”, moviéndose de un piñón al otro (en el caso del desviador posterior) o de un plato a otro (en el caso del desviador anterior).
El uso de este sistema de transmisión presenta varios inconvenientes, aunque es el sistema más usado.
La cadena está sujeta a desgaste, tanto de agentes ambientales como por el uso normal. El proceso de corrosión y desgaste se acelera por el contacto con el barro, el agua, el polvo y agentes químicos en el asfalto y en el terreno por el que se desplaza la bicicleta. El deterioro de dicha cadena y los componentes de transmisión correspondientes compromete la correcta función de transmisión. De hecho, la cadena, a efectos de poder funcionar de manera adecuada, debe permanecer constantemente tensada. La cadena tiende a extenderse debido al fenómeno de estiramiento de la cadena: la tracción a la que están sujetos los eslabones de la cadena constantemente provoca un alargamiento del paso de los eslabones. Por los motivos descritos anteriormente, el uso prolongado de una cadena desgastada resulta inconveniente e incluso potencialmente peligroso para el ciclista, siendo elevada la probabilidad de que se produzca una rotura. Para evitar el riesgo de accidentes, el usuario de la bicicleta debe sustituir y/o mantener con frecuencia la cadena, con un gasto considerable consecuente.
Además, la cadena de transmisión, a efectos de funcionar correctamente, debe estar bien lubricada. Inesperadamente, durante su uso, el ciclista puede entrar en contacto con la cadena, mancharse y ensuciarse. Si la cadena se sale o cae del plato mientras el vehículo se está usando, el ciclista debe detener en primer lugar el vehículo y volver a montar la cadena manualmente en la ubicación correcta, y sus manos se manchan y ensucian inevitablemente, debido al lubricante de la cadena.
Las relaciones de transmisión se definen por otro lado por las posibles combinaciones entre piñón y plato. Cada combinación se corresponde con un desarrollo métrico determinado, es decir, la distancia recorrida en cada revolución de los pedales. El número total de marchas con que cuenta la bicicleta es el producto del número de piñones del cassette multiplicado por el número de platos del plato. Es importante recordar que no todas las marchas pueden usarse o, de hecho, existen ciertas marchas “extremas” cuyo uso no resulta aconsejable por el riesgo de dañar los componentes de transmisión. Por ejemplo, las relaciones de transmisión que resultan de seleccionar un plato y un piñón dispuestos a una distancia máxima recíproca según la dirección que es transversal a la dirección de desarrollo normal de la cadena provocan una condición en donde la cadena de transmisión está muy inclinada con respecto a la dirección de extensión longitudinal del cuadro; estas relaciones de transmisión no se pueden usar excepto en periodos de tiempo cortos, debido a la gran tensión a la que queda sujeta la cadena (es decir, un estado de tensión de flexión) que favorece un desgaste prematuro de la cadena. Por lo tanto, existe un número discreto y limitado de relaciones de transmisión y, por lo tanto, de posibles velocidades, dependiendo del número de piñones y platos. Aumentar el número de piñones y platos a efectos de aumentar la posible selección de relaciones de transmisión, y refinar así los valores de relación de transmisión, aumenta las dimensiones y el peso totales del cassette y de los platos, respectivamente, haciendo que el vehículo sea más difícil de mover. Además, aumentar el número de piñones y platos provocaría una cadena de transmisión excesivamente tensada debido a la inclinación. La complejidad estructural y el aumento de coste correspondiente que resultan también deben tenerse en cuenta. Además, la presencia de los dientes, que tienen unos perfiles bastante puntiagudos o afilados, en los piñones y en los platos constituye una posible causa de lesiones si el ciclista los golpea accidentalmente.
Por los anteriores motivos, de este modo, se considera que existe un amplio margen de mejora de los dispositivos de propulsión y transmisión de movimiento actuales para bicicletas y bicicletas de tipo bicicleta eléctrica. El documento CN 104260819 A describe un dispositivo de propulsión según el preámbulo de la reivindicación 1. OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN
Un objetivo de la presente invención consiste en mejorar los dispositivos de transmisión y propulsión actuales y en dar a conocer un dispositivo de propulsión, en particular, un dispositivo de pedaleo asistido para una bicicleta, que pueda superar los límites de la técnica anterior mencionados previamente.
Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un dispositivo de propulsión, en particular, un dispositivo de pedaleo asistido, que es capaz de asegurar una transmisión de movimiento mejorada y optimizada. Otro objetivo de la presente invención consiste en mejorar los sistemas de pedaleo asistido actuales, y dar a conocer una solución técnica que resulta ventajosa desde el punto de vista económico, implicando además una reducción general de peso y dimensiones totales. En particular, se pretende dar a conocer un dispositivo de propulsión que es fácilmente adaptable y que puede montarse en cualquier tipo de bicicleta.
Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un dispositivo de propulsión que permite que el uso del vehículo pueda ser más versátil y fácil, que permite obtener una mayor selección de relaciones de transmisión y, por lo tanto, velocidades del vehículo, que está exento de las limitaciones de los sistemas tradicionales.
Estos objetivos de la invención se obtienen con un dispositivo de propulsión según una o más de las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Lo anteriormente es alcanzable mediante un dispositivo de propulsión según la reivindicación 1. Gracias a la invención, se alcanzan todos los objetivos planteados.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Las características y ventajas del dispositivo de propulsión según la invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción, con referencia a los dibujos, en donde:
La figura 1 es una vista lateral del dispositivo de propulsión según la invención, conectado a la rueda posterior de un vehículo de dos ruedas, en particular, una bicicleta.
La figura 2 es una vista lateral ampliada del dispositivo de propulsión según la invención, en particular, muestra una manera alternativa de conexión a la rueda posterior.
La figura 3 es una vista ampliada de la figura 1.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Con referencia a las figuras adjuntas, a continuación, se describe un dispositivo 1 de propulsión para un vehículo 2 de dos ruedas, en particular, para una bicicleta eléctrica, es decir, una bicicleta dotada de un motor eléctrico 10 para ayudar al pedaleo del usuario, reduciendo al menos parcialmente el esfuerzo físico del usuario.
El dispositivo 1 de propulsión está dotado de un mecanismo 3 para el pedalier, al que están conectados las bielas 4 y los pedales 5. El desplazamiento manual del vehículo 2 es posible gracias a la fuerza de tracción del ciclista aplicada en los pedales 5, transmitida a la rueda posterior 6 por un sistema que a continuación se describe en detalle.
El mecanismo 3 para el pedalier gira mediante el sistema que consiste en las bielas 4 y los pedales 5. El movimiento rotativo es transmitido a un primer reductor 7 de engranajes epicicloidales, acoplado con el mecanismo 3 para el pedalier. Variando de manera adecuada la configuración geométrica de los componentes interiores del primer reductor 7 de engranajes epicicloidales, es posible modificar la relación de transmisión del movimiento a la rueda posterior 6.
El primer reductor 7 de engranajes epicicloidales está conectado en serie a un segundo reductor 11 de engranajes epicicloidales, en una realización, completamente similar al reductor 5 de engranajes: de esta manera, aumenta el rango de variabilidad de la relación de transmisión. La conexión mecánica entre el primer reductor 7 de engranajes y el segundo reductor 11 de engranajes está instalada en las superficies de acoplamiento exteriores de los reductores de engranajes, por ejemplo, mediante engranado, si estas superficies están dotadas de un dentado. Más precisamente, en la realización mostrada en las figuras, el dentado 8 del primer reductor 7 de engranajes se acopla con el dentado 12 del segundo reductor 11 de engranajes.
El segundo reductor 11 de engranajes epicicloidales está acoplado con un motor eléctrico 10 mediante la ayuda de la revolución de los pedales.
El segundo reductor 11 de engranajes epicicloidales está a su vez directamente en contacto y acoplado con una superficie lateral 14 de la rueda posterior 6, a efectos de transmitir el movimiento del dispositivo 1 de propulsión a la misma.
En resumen, el motor eléctrico 10 y el segundo reductor 11 de engranajes epicicloidales acoplado con el mismo están situados entre la rueda posterior 6 y el primer reductor 7 de engranajes epicicloidales acoplado con el mecanismo 3 de pedalier y conectados a los mismos.
De las numerosas realizaciones de acoplamiento posibles entre la rueda posterior 6 y el reductor 8 de engranajes epicicloidales, se muestran dos: el primero se muestra en la figura 2, mientras que el segundo se muestra en la figura 3. En el primer caso, la superficie lateral 14 está dispuesta en un lado 15 que tiene una forma anular de una llanta 16 de la rueda posterior 6: en la superficie lateral 14 está dispuesto un dentado 17 que está conformado para engranar con el dentado 12 dispuesto en el segundo reductor 11 de engranajes epicicloidales y recibir un movimiento de transmisión del mismo.
En el segundo caso, la superficie lateral 14 está dispuesta en un neumático 18 de la rueda posterior 6: en la superficie lateral 14 está dispuesto un dentado 19 que está conformado para engranar con el dentado 12 dispuesto en el segundo reductor 11 de engranajes epicicloidales y recibir un movimiento de transmisión del mismo. El dentado 19 dispuesto en la superficie lateral 14 del neumático 18 está hecho de un material que tiene una rigidez superior a la parte restante del neumático 18.
El primer reductor 7 de engranajes epicicloidales es controlado por unos primeros medios 9 de control, mientras que el segundo reductor 11 de engranajes es controlado por unos segundos medios 13 de control. Los primeros medios 9 de control y los segundos medios 13 de control comprenden medios de motor diseñados para variar la configuración geométrica de dicho primer reductor 7 de engranajes epicicloidales y/o dicho segundo reductor 11 de engranajes epicicloidales, variando así la relación de transmisión del movimiento a la rueda posterior 6.
Los primeros medios 9 de control y los segundos medios 13 de control son controlables por el conductor mediante medios 20 de palanca adecuados dispuestos en el manillar 21 del vehículo 2.
Los mecanismos de engranajes epicicloidales, tal como el primer reductor 7 de engranajes y el segundo reductor 11 de engranajes, son sistemas de rueda dentada que tienen diferentes diámetros, que engranan entre sí, que colaboran de modo que el movimiento es transmitido de una rueda a otra. Dependiendo de qué componentes del mecanismo de engranajes epicicloidales están bloqueados o son libres de moverse, actuando así sobre la geometría del mecanismo, es posible ajustar continuamente las relaciones de transmisión, tanto para aumentar como para reducir la velocidad.
Los principales componentes del mecanismo son el planeta 22, los satélites 23 y la corona 24. El planeta 22 está dispuesto en el centro del mecanismo y engrana con uno o más piñones definidos como los satélites 23, alojados en un componente conocido como portasatélites. Generalmente, el radio del planeta es más grande que el de los satélites. A su vez, los satélites 23 engranan con la corona 24. En las figuras 2 y 3, se ilustran más claramente los componentes del primer reductor 7 de engranajes epicicloidales.
De manera similar al primer reductor 7 de engranajes, el segundo reductor 11 de engranajes comprende un planeta 32, satélites 33 y una corona 34 respectivos. El planeta 32 está dispuesto en el centro del mecanismo y engrana con los satélites 33, alojados en un portasatélites respectivo.
En el caso del primer reductor 7 de engranajes, el planeta 22 está conectado al mecanismo 3 para el pedalier y se mueve mediante el mismo. Por otro lado, en el caso del segundo reductor 11 de engranajes, el planeta 22 está conectado al motor eléctrico 10 y se mueve mediante el mismo.
El vehículo 2 puede funcionar con o sin la ayuda del motor 10. Si el motor eléctrico 10 se desactiva, el vehículo 2 se mueve solamente gracias a la energía muscular del conductor. El movimiento es transmitido por el mecanismo 3 de pedalier al primer reductor 7 de engranajes epicicloidales, luego, al segundo reductor 11 de engranajes epicicloidales y, en último lugar, a la rueda posterior 6. Por otro lado, en caso de que el motor eléctrico 10 funcione, se mueve a una velocidad angular constante, mientras que el reductor 8 de engranajes epicicloidales ajusta la tracción real transmitida a la rueda posterior 6, por lo tanto, la velocidad a la que el vehículo 2 se mueve. El sistema está dotado de sensores para detectar el movimiento del mecanismo 3 de pedalier y, en consecuencia, activar el motor 10. También es posible usar medios de conmutador por si es necesario desactivar el motor 10 totalmente. En particular, la presencia de dos reductores de engranajes epicicloidales (el primer reductor 7 de engranajes y el segundo reductor 11 de engranajes) aumenta el rango de variabilidad de la relación de transmisión. Esto constituye un cambio y una ventaja con respecto al método tradicional para ajustar los cambios de velocidad: este último permite obtener un número discreto de posibles velocidades, gracias a las posibles combinaciones de platos y piñones, mientras que la solución reivindicada permite aumentar el rango de las relaciones de transmisión. En otras palabras, el valor de las relaciones de transmisión es variable de manera continua y no de manera discreta, tal como sucede en los cambios de bicicleta tradicionales.
Además, el dispositivo 1 de propulsión descrito está simplificado y aligerado desde un punto de vista estructural: el elevado número de piñones y platos se ha sustituido por un sistema de transmisión directo basado en engranajes epicicloidales. La ausencia de platos y piñones da como resultado un sistema que es menos voluminoso y más sencillo de mover, gracias a la reducción en el peso del vehículo. La posibilidad de resultar herido al golpear contra las ruedas dentadas se elimina.
El método de transmisión reivindicado no implica el uso de una cadena de transmisión, resultando en un sistema que es más sencillo e intuitivo de usar, evitando los problemas asociados al uso de la misma.
Cualquier elemento que forma parte del dispositivo 1 de propulsión según la invención puede ser sustituido por otros elementos que son equivalentes en términos estructurales y funcionales, y los materiales, siempre que sean compatibles con su uso específico previsto, se pueden seleccionar de manera adecuada según los requisitos demandados y según la técnica anterior disponible.
Es posible configurar y dimensionar el dispositivo 1 de propulsión en base a las necesidades y aplicaciones específicas, con posibles variaciones y/o adiciones a lo que se ha descrito anteriormente e ilustrado en los dibujos adjuntos sin caer por ello fuera del ámbito de protección reivindicado definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Dispositivo (1) de propulsión para vehículo (2) de dos ruedas, en particular, para una bicicleta eléctrica, que comprende:
- un pedalier (3), equipado con bielas (4) y pedales (5), adecuado para suministrar tracción a una rueda posterior (6) para el desplazamiento manual de dicho vehículo,
- un primer reductor (7) de engranajes epicicloidales acoplado a dicho pedalier (3), accionable por primeros medios (9) de control configurados para variar la configuración geométrica de dicho primer reductor (7) de engranajes epicicloidales y, así, la relación de transmisión,
- un motor (10) de pedaleo asistido dispuesto entre dicho pedalier (3) y dicha rueda posterior (6),caracterizado por el hecho de quedicho motor (10) de pedaleo asistido está acoplado a un segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales, accionable por unos segundos medios (13) de control configurados para variar la configuración geométrica de dicho segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales y, así, la relación de transmisión relativa, estando acoplado dicho segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales y directamente en contacto con dicha rueda posterior (6), a efectos de transmitir movimiento del dispositivo (1) de propulsión a la misma (6).
2. Dispositivo de propulsión según la reivindicación 1, en donde dicho segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales está conectado en serie y engrana con dicho primer reductor (7) de engranajes epicicloidales, a efectos de aumentar el rango de variabilidad de la relación de transmisión.
3. Dispositivo de propulsión según la reivindicación 1 o 2, en donde dicho segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales está en contacto con una superficie lateral (14) de dicha rueda posterior (6).
4. Dispositivo de propulsión según la reivindicación 3, en donde dicha superficie lateral (14) está dispuesta en un lado (15), con una forma anular, de una llanta (16) de dicha rueda posterior (6), estando dispuesto en dicha superficie lateral (14) un primer dentado (17) conformado para engranar con un segundo dentado (12) dispuesto en dicho segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales y recibir un movimiento de transmisión del mismo.
5. Dispositivo de propulsión según la reivindicación 3, en donde dicha superficie lateral (14) está dispuesta en un neumático (18) de dicha rueda posterior (6), estando dispuesto un primer dentado (19) en dicha superficie lateral (14) y estando conformado para engranar con un segundo dentado (12) dispuesto en dicho segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales y recibir un movimiento de transmisión del mismo.
6. Dispositivo de propulsión según la reivindicación 5, en donde dicho primer dentado (19) dispuesto en dicha superficie lateral (14) de dicho neumático (18) está hecho de un material que tiene una rigidez superior a la parte restante del neumático (18).
7. Dispositivo de propulsión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dichos primeros medios (9) de control y/o dichos segundos medios (13) de control comprenden medios de motor de control configurados para variar la configuración de geometría de dicho primer reductor (7) de engranajes epicicloidales y/o de dicho segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales.
8. Dispositivo de propulsión según la reivindicación 7, en donde dichos primeros medios (9) de control y/o dichos segundos medios (13) de control son controlables por un usuario a través de medios (20) de palanca adecuados dispuestos en un manillar (2) de dicho vehículo (2).
9. Dispositivo de propulsión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales está dispuesto entre dicho primer reductor (7) de engranajes epicicloidales y dicha rueda posterior (6) y engrana con los mismos.
10. Dispositivo de propulsión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dichos primer reductor (7) y segundo reductor (11) con engranajes epicicloidales comprenden cada uno:
- un planeta (22, 32), dispuesto en una zona central respectiva y que engrana con
- uno o más satélites (23, 33), alojados en un portasatélites respectivo, que engranan internamente con
- una corona interior (24, 34) respectiva.
11. Dispositivo de propulsión según la reivindicación 10, en donde dicho planeta (22) del primer reductor (7) de engranajes epicicloidales está conectado a dicho pedalier (3) y se mueve mediante el mismo.
12. Dispositivo de propulsión según la reivindicación 10 o 11, en donde dicho planeta (32) del segundo reductor (11) de engranajes epicicloidales está conectado a dicho motor (10) y se mueve mediante el mismo.
13. Dispositivo de propulsión según una cualquiera de las reivindicaciones dependientes, que comprende sensores para detectar el movimiento de dicho pedalier (3) y, en consecuencia, activar dicho motor eléctrico (10).
14. Dispositivo de propulsión según una cualquiera de las reivindicaciones dependientes, que comprende medios de conmutador para desactivar totalmente dicho motor eléctrico (10) en caso necesario.
15. Vehículo (2) de dos ruedas, que comprende un dispositivo (1) de propulsión según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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