ES2898498T3 - Dispositivo de accionamiento con un sensor - Google Patents

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ES2898498T3 ES20162032T ES20162032T ES2898498T3 ES 2898498 T3 ES2898498 T3 ES 2898498T3 ES 20162032 T ES20162032 T ES 20162032T ES 20162032 T ES20162032 T ES 20162032T ES 2898498 T3 ES2898498 T3 ES 2898498T3
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Swen Lauer
Lutz Scheffer
Jochen Wendler
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Abstract

Dispositivo de accionamiento (10) para una bicicleta (100) de dos ruedas que funciona con motor eléctrico, que presenta: un primer accionamiento (1) para proporcionar una primera fuerza de accionamiento, un motor eléctrico (2) para proporcionar una segunda fuerza de accionamiento, una salida (3) que esté configurado para recibir la primera y/o la segunda fuerza de accionamiento y entregarla a al menos una rueda (110) que debe ser accionada de la bicicleta (100), un agente de transmisión de fuerza (4) dispuesto entre el primer accionamiento (1) y la salida (3) y un sensor (5) dispuesto en la cadena de carga (7) del agente de transmisión de fuerza (4), que esté configurado para generar datos de sensor en función de una desviación (65) del agente de transmisión de fuerza (4), estando dispuesto el sensor (5) de tal modo que este está en contacto con el lado exterior (61) de la cadena de carga (7) del agente de transmisión de fuerza (4), presentando el sensor (5) un dispositivo de desviación (68) que está en contacto con la cadena de carga (7) del agente de transmisión de fuerza (4) e interacciona con el agente de transmisión de fuerza (4) de tal modo que se desvía al tensarse la cadena de carga (7) del agente de transmisión de fuerza (4), pudiéndose desviar de manera pivotante el dispositivo de desviación (68), presentando el dispositivo de desviación (68) un brazo pivotante (76) y un elemento elástico (81), estando dispuesto el brazo (76) de manera giratoria en un perno (78) dispuesto en la carcasa (12) y, por tanto, de manera pivotante en la carcasa (12) en un extremo (75), y estando el extremo opuesto (77) del brazo (76) en contacto con el lado exterior (61) del agente de transmisión de fuerza (4), apoyándose el elemento elástico (81) en un cojinete (73) previsto en una carcasa (12) y aumentando la fuerza ejercida sobre el elemento elástico (81) a medida que se desvía el brazo (76), presentando el elemento elástico (81) un piezocristal, y estando dispuestos el primer accionamiento (1), la salida (3), el agente de transmisión de fuerza (4) y el sensor (5) en una carcasa común (12).

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de accionamiento con un sensor
La invención se refiere a un dispositivo de accionamiento para una bicicleta de dos ruedas accionada mediante motor eléctrico con las características de la reivindicación 1 y a una bicicleta de dos ruedas accionada mediante motor eléctrico con tal dispositivo de accionamiento.
Hoy en día se utilizan regularmente vehículos para el transporte de personas y mercancías. Los vehículos pueden ser movidos por fuerza muscular o mediante fuerzas asistidas por motor. Se conocen vehículos de una sola línea como, por ejemplo, vehículos de dos ruedas motorizados o no motorizados, así como vehículos de dos o más líneas como, por ejemplo, vehículos de tres ruedas motorizados o no motorizados, los llamados quads, coches y similares.
Los motores eléctricos están sustituyendo en este sentido cada vez más a los accionamientos convencionales de los vehículos como, por ejemplo, lo motores diésel o de gasolina. Se aprecia una gran tendencia hacia la llamada electromovilidad. Un ejemplo de un vehículo accionado por motor eléctrico es una bicicleta eléctrica, también llamada "E-Bike".
Hay diferentes tipos de bicicletas eléctricas. Por un lado, hay bicicletas eléctricas en las que el motor eléctrico puede ser encendido o apagado según se requiera por medio de botones o manijas giratorias. En este caso, el motor eléctrico puede ser utilizado como único accionamiento. Por otro lado, hay bicicletas eléctricas con asistencia al pedaleo, las llamadas pedelecs, cuyo motor eléctrico se activa en función de la fuerza de pedaleo momentánea. En este caso, el motor eléctrico únicamente se enciende como ayuda cuando se pedalea.
En particular en el caso de las pedelecs debería estar previsto ventajosamente un sistema de sensores que mida el par aplicado por el ciclista por medio de la biela del pedal lo más instantáneamente posible. La señal de medición puede evaluarse por un control de motor apropiado que a su vez, sobre la base de estos valores medidos, regule la potencia de motor de apoyo. Solo así se puede garantizar que el ciclista sea ayudado por el motor eléctrico en el momento adecuado, por ejemplo, al arrancar, al acelerar o también en ascensos.
El documento JP H0867289 A describe un sensor de par de torsión para una bicicleta. El sensor de par de torsión presenta un piñón que se engancha en la cadena de accionamiento de la bicicleta. El sensor mide el par de torsión que se transmite a la cadena de accionamiento por medio del pedal. El sensor está dispuesto al descubierto en una zona entre el tubo del sillín y la vaina superior.
El documento WO 2012 / 162198 A1 describe un sensor de par de torsión para una bicicleta. Este sensor de par de torsión puede estar dispuesto en una cadena. Este último se describe con más detalle en las figuras de la publicación mediante un piñón que se engancha en la cadena. En las formas de realización que se reproducen en las figuras 6 y 7 del documento, el sensor está dispuesto directamente en la cadena de accionamiento, es decir, entre el primer accionamiento (biela) y la rueda trasera.
El documento US 7 108 097 B1 describe una bicicleta reclinada ("recumbent") o triciclo. En la introducción a la descripción del documento se hace una clara distinción entre tales bicicletas reclinadas o triciclos y las bicicletas o vehículos de dos ruedas convencionales. El documento muestra en las figuras 2A y 2B dos sensores. A este respecto, el sensor dispuesto en la cadena de carga está dispuesto en el lado interior del agente de transmisión de fuerza. El sensor dispuesto en el exterior del agente de transmisión de fuerza está dispuesto en el recorrido en vacío.
Otros conceptos conocidos proponen montar de manera útil el sensor de par de torsión directamente en la biela del pedal, ya que el ciclista aplica la fuerza para mover la bicicleta directamente a través de la biela del pedal. En este sentido, se utilizan, entre otras cosas, extensómetros entre eje de biela y soporte de pedal para la medición del par de torsión.
Estos extensómetros ciertamente son económicos en la fabricación, sin embargo, la integración en la biela del pedal es laboriosa. Además, estos extensómetros dispuestos directamente en el lado de la biela son propensos a la abrasión y la suciedad y requieren una limpieza o mantenimiento frecuentes.
Por ello, es deseable mejorar los accionamientos de los vehículos eléctricos existentes con sistemas de sensores de par de torsión para dar respuesta a las desventajas mencionadas del estado de la técnica.
Esto se resuelve de acuerdo con la invención con un dispositivo de accionamiento con las características de la reivindicación 1. Además, se propone utilizar este dispositivo en una bicicleta accionada mediante motor eléctrico.
El dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención para un vehículo presenta, entre otras cosas, un primer accionamiento para proporcionar una primera fuerza de accionamiento y un motor eléctrico para proporcionar una segunda fuerza de accionamiento. Además, el dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención presenta una salida que está configurada para recibir la primera y/o la segunda fuerza de accionamiento y entregarla a al menos una rueda que debe ser accionada del vehículo. Un agente de transmisión de fuerza está dispuesto entre el primer accionamiento y la salida. El agente de transmisión de fuerza es un agente de tracción y presenta, en caso de carga, una cadena de tracción o cadena de carga y un recorrido en vacío. El dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención presenta, además, un sensor dispuesto en la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza que está configurado para generar datos de sensor en función de una desviación del agente de transmisión de fuerza. De acuerdo con la invención, el dispositivo de desviación puede desviarse de manera pivotante, presentando el dispositivo de desviación un brazo pivotante y un elemento elástico. El brazo está dispuesto, a este respecto, de manera giratoria en un perno dispuesto en la carcasa y, por tanto, de manera pivotante en la carcasa en un extremo. El extremo opuesto del brazo está en contacto con el lado exterior del agente de transmisión de fuerza. El elemento elástico se apoya en un cojinete previsto en una carcasa, donde la fuerza ejercida sobre el elemento elástico aumenta a medida que se desvía el brazo. El elemento elástico presenta un piezocristal. De acuerdo con la invención, además, el primer accionamiento, la salida, el agente de transmisión de fuerza y el sensor están dispuestos en una carcasa común. El ciclista ejerce una primera fuerza a través del primer accionamiento que se transmite por medio del agente de transmisión de fuerza a la salida. Dado que el agente de transmisión de fuerza está dispuesto entre el primer accionamiento y la salida, el agente de transmisión de fuerza se tensa al ejercerse la primera fuerza sobre el lado de la cadena de carga. A este respecto, la magnitud de la tensión de la cadena de carga depende del par de torsión aplicado, es decir, cuanto mayor es el par introducido por el ciclista por medio del primer accionamiento en el dispositivo de accionamiento, más se tensa la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza. El sensor está dispuesto en la cadena de carga y puede detectar precisamente estas desviaciones de la cadena de carga de manera directa. En función de la desviación de la cadena de carga, es decir, en función del par de torsión aplicado por el ciclista, el sensor genera correspondientes datos que se correlacionan con la magnitud de la desviación de la cadena de carga. Los datos de la desviación de la cadena de carga pueden interpretarse con la correspondiente conversión como valores de par de torsión. Esto significa que, mediante la desviación de la cadena de carga detectada por medio del sensor, se puede deducir la fuerza o el par de torsión que el ciclista está introduciendo en el momento por medio del primer accionamiento en el dispositivo de accionamiento. Este par de torsión real detectado en el primer accionamiento, puede ser utilizado por el control de motor para regular la magnitud de la potencia de motor que debe activarse. La cadena de carga, al aplicarse la fuerza de accionamiento por medio del ciclista en el primer accionamiento, se transmite prácticamente sin retardo al agente de transmisión de fuerza. En consecuencia, también la desviación de la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza tiene lugar prácticamente sin retardo. Así, también la detección de la desviación por medio del sensor puede llevarse a cabo prácticamente sin retardo. Tales sensores, que detectan preferentemente de manera mecánica la desviación, se pueden fabricar de manera sencilla y económica. Además, soportan un desgaste muy bajo, en particular en comparación con extensómetros instalados en el eje de la biela del pedal. El sistema de sensores de acuerdo con la invención presenta, por tanto, una vida útil muy larga.
De acuerdo con la invención, el sensor presenta un dispositivo de desviación que está en contacto con la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza e interacciona con el agente de transmisión de fuerza de tal modo que se desvía al tensarse la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza. Según el concepto de acuerdo con la invención descrito en el presente documento, el dispositivo de desviación puede desviarse de manera pivotante. El dispositivo de desviación está preferentemente en contacto físico directo con el agente de transmisión de fuerza. Esto quiere decir que el dispositivo de desviación sigue la desviación de la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza prácticamente sin retardo. Al tensarse la cadena de carga, el dispositivo de desviación se desvía en una primera dirección. Cuando la tensión de la cadena de carga disminuye, el dispositivo de desviación se desvía en consecuencia en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.
De acuerdo con un ejemplo de realización, el dispositivo de accionamiento puede presentar un dispositivo de control que está configurado para detectar datos de sensor y controlar el motor eléctrico, sobre la base de los datos de sensor, de tal modo que este genere un par dependiente de la desviación de la cadena de carga o velocidades dependientes de la desviación de la cadena de carga. El dispositivo de control puede presentar, entre otras cosas, un aparato de control de motor. El sensor suministra al aparato de control de motor los valores medidos de la desviación real de la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza. El aparato de control motor recibe estos datos y los puede interpretar como valores de par de torsión reales. Así, el dispositivo de control motor conoce el valor de par de torsión real actual que el ciclista introduce en el momento actual por medio del primer accionamiento (por ejemplo, biela de pedal) en el dispositivo de accionamiento. El aparato de control motor puede presentar una memoria en la que se guarde un mapa de motor predefinido. Este mapa determina la potencia que debe activarse por medio del motor eléctrico para obtener el apoyo deseado para el ciclista.
Es concebible que el agente de transmisión de fuerza esté configurado como una disposición sin fin, en particular como una cadena o como una correa en V o como una correa dentada. Estas formas de agentes de transmisión de fuerza presentan una gran estabilidad de tracción en la dirección longitudinal. El par de torsión aplicado por el ciclista puede transmitirse por medio de este agente de transmisión de fuerza prácticamente sin retardo desde el primer accionamiento a la salida. Además, tales agentes de transmisión de fuerza experimentan, debido a su elevada estabilidad a la tracción, una desviación inmediata en la cadena de carga. Así, el sensor puede detectar la desviación de la cadena de carga prácticamente sin retardo.
De acuerdo con la invención, el sensor está dispuesto de tal modo que este está en contacto con el lado exterior de la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza. En el lado exterior de la cadena de carga, el sensor puede detectar bien la desviación de la misma, ya que un agente de transmisión de fuerza configurado como tornillo sin fin es desviado por regla general hacia fuera cuando actúa sobre él una fuerza.
Es concebible que el primer accionamiento, el motor eléctrico y la salida en cada caso presenten un eje central, y el primer accionamiento, el motor eléctrico y la salida estén dispuestos entre sí de tal modo que sus ejes centrales estén dispuestos desplazados entre sí en dirección radial. En otras palabras, el primer accionamiento, el motor eléctrico y la salida están dispuestos distanciados entre sí. Por ejemplo, el primer accionamiento puede ser una biela de pedal cuyo eje de biela de pedal defina el eje central. El motor eléctrico puede presentar un árbol, en particular un árbol de salida, que defina el eje central del motor. La salida puede ser un piñón, una rueda dentada o similar, cuyo eje de rotación defina el eje central. Los respectivos ejes centrales pueden estar dispuestos ventajosamente paralelamente entre sí. A lo largo de estos ejes centrales, están dispuestos distanciados entre sí en dirección radial el primer accionamiento, el motor eléctrico y la salida. De esta manera, se da la posibilidad de desacoplar la salida del primer accionamiento (por ejemplo, biela de pedal) y conectar ambos entre sí por medio del agente de transmisión de fuerza. De este modo, es posible aprovechar el par de torsión aplicado por el ciclista en el propio agente de transmisión de fuerza.
Es concebible que el primer accionamiento, el motor eléctrico y la salida en cada caso presenten un eje central, y el primer accionamiento, el motor eléctrico y la salida estén dispuestos entre sí de tal modo que los ejes centrales del motor eléctrico y de la salida sean coaxiales y el eje central del primer accionamiento esté dispuesto radialmente desplazado con respecto a los ejes centrales del motor eléctrico y de la salida. En otras palabras, la salida está dispuesta en el motor eléctrico, y en particular coaxialmente al eje central o al árbol de salida del motor eléctrico. Así, el motor eléctrico puede introducir su par de torsión adicional directamente en la salida.
En una posible forma de realización, el motor eléctrico puede estar conectado con la salida por medio de otro agente de transmisión de fuerza, en particular por medio de una cadena o una correa dentada o una correa en V. Así, el motor eléctrico puede estar dispuesto distanciado de la salida. De esta manera, se obtienen más posibilidades para la disposición de la salida, ya que esta, en comparación con el motor eléctrico, presenta dimensiones esencialmente menores. La transmisión de fuerza entre motor eléctrico y salida tiene lugar por medio del agente de transmisión de fuerza adicional. Así, el primer accionamiento está conectado, por tanto, por medio de un primer agente de transmisión de fuerza con la salida, y el motor eléctrico está conectado con la salida por medio de un segundo agente de transmisión de fuerza. Ventajosamente, al menos uno de los componentes (primer accionamiento, motor eléctrico, salida) contiene un piñón libre, de tal modo que el primer accionamiento (por ejemplo, la biela de pedal) se pueda desacoplar del motor eléctrico en cuanto al flujo de fuerza.
De acuerdo con una forma de realización, el primer accionamiento y la salida pueden estar dispuestos distanciados entre sí en dirección radial entre 100 mm y 300 mm, preferentemente entre 100 mm y 200 mm, y preferentemente entre 150 mm y 200 mm. Estas distancias conducen a que la cadena de carga presente una longitud particularmente favorable para medir la desviación. Además, el sensor se puede disponer en principio a lo largo de toda la longitud de la cadena de carga, es decir, que, en caso de una mayor longitud de la cadena de carga, hay más posibilidades para el posicionamiento del sensor. Esto puede ser ventajoso en particular en caso de que esté disponible un espacio constructivo limitado.
Es concebible que el primer accionamiento esté dispuesto en una biela de pedal que esté configurada para introducir en el dispositivo de accionamiento una fuerza mecánica producida por un movimiento de pedaleo. El primer accionamiento puede ser una rueda de correa, una rueda dentada o similar, que esté realizado para encajar con el agente de transmisión de fuerza. Este puede estar dispuesto en la biela de pedal o en el árbol de biela de pedal. Este es el caso en bicicletas eléctricas y, en particular, en pedelecs, pudiéndose introducir la fuerza de accionamiento mecánica del ciclista por medio de la biela de pedal directamente en el dispositivo de accionamiento.
Es concebible que el motor eléctrico sea un motor de torque. Los motores de torque son formas especiales de motores eléctricos que, en comparación con motores eléctricos convencionales, suministran un mayor par de torsión. Los motores de torque presentan un elevado par de torsión con números de revoluciones relativamente bajos. Por ello, tales motores de torque se pueden utilizar en particular preferentemente en bicicletas eléctricas.
De acuerdo con la invención, el primer accionamiento, la salida, el agente de transmisión de fuerza y el sensor están dispuestos en una carcasa común. Esto protege todos los componentes contra influencias medioambientales como la suciedad, el polvo y la humedad.
Además, en el presente documento se describe un dispositivo para la determinación de una fuerza de accionamiento para un vehículo accionado mediante motor eléctrico. El dispositivo descrito presenta, entre otras cosas, un sensor con un dispositivo de desviación, estando configurado el dispositivo de desviación para ser dispuesto en una cadena de carga de un agente de transmisión de fuerza e interaccionar con el agente de transmisión de fuerza de tal modo que el dispositivo de desviación se desvíe al tensarse el agente de transmisión de fuerza. El sensor está configurado para generar datos de sensor en función de la desviación del dispositivo de desviación. Además, el dispositivo presenta un dispositivo de control que está configurado para detectar los datos de sensor y, sobre la base de los datos de sensor, proporcionar datos de control para el control de un motor eléctrico. En este sentido, se trata, por tanto, de un dispositivo con el que, por ejemplo, en pedelecs, se puede medir la desviación de la cadena de carga de un agente de transmisión de fuerza. El agente de transmisión de fuerza es un agente de transmisión de fuerza que discurre preferentemente entre un accionamiento y una salida, por ejemplo, en forma de una cadena o una correa. El sensor puede detectar por medio del dispositivo de desviación la desviación real actual del agente de transmisión de fuerza y enviar correspondientes datos de sensor al dispositivo de control. El dispositivo de control puede presentar, por ejemplo, un aparato de control de motor. El sensor suministra, por tanto, al aparato de control de motor los valores medidos de la desviación real de la cadena de carga del agente de transmisión de fuerza. El aparato de control motor recibe estos datos y los puede interpretar como valores de par de torsión reales. Así, el dispositivo de control motor conoce el valor de par de torsión real actual que se ejerce actualmente sobre el agente de transmisión de fuerza. El aparato de control motor puede presentar una memoria en la que se guarde un mapa de motor predefinido. Este mapa determina la potencia que se puede activar por medio de un motor eléctrico para generar una potencia de motor adicional deseada en la salida. Por medio de correspondientes datos de control que el aparato de control motor determina a partir del mapa, se puede controlar un motor eléctrico de manera definida.
Ejemplos de realización de la invención se representan en el dibujo y se explican a continuación. Muestran:
la Figura 1 una vista lateral de una bicicleta accionada por motor eléctrico con un dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención,
la Figura 2 otra vista lateral de un fragmento ampliado de la bicicleta accionada por motor eléctrico con el dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención,
la Figura 3 otra vista lateral de un fragmento ampliado de la bicicleta accionada por motor eléctrico con el dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención,
la Figura 4 una vista estilizada de la disposición del primer accionamiento, del motor eléctrico y de la salida relativamente entre sí,
la Figura 5 una vista lateral de un dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención;
la Figura 6 una vista lateral de un dispositivo de accionamiento descrito a modo de ejemplo con un dispositivo de desviación que se puede desviar linealmente, y
la Figura 7 una vista lateral de un dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención con un dispositivo de desviación que se puede desviar de manera pivotante.
Componentes o elementos iguales están provistos en la siguiente descripción de las figuras de las mismas referencias. Por el término de "dirección de marcha" se entiende la dirección de movimiento del respectivo vehículo en la que se mueve el vehículo principalmente de manera habitual. En el sentido de la presente divulgación debe entenderse, por tanto, una dirección de avance si no se indica lo contrario.
En la siguiente descripción de las figuras se mencionan bicicletas y, en particular bicicletas eléctricas de dos ruedas, como ejemplos de realización, no limitativos, de un vehículo accionado por motor eléctrico que se puede accionar por medio del dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención. El dispositivo de accionamiento de acuerdo con la invención puede utilizarse, por ejemplo, también para el accionamiento de triciclos, quads y otros vehículos accionados mediante motor eléctrico.
La figura 1 muestra un vehículo 100 con un dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención. El vehículo se describe en este caso a modo de ejemplo como una bicicleta. Más precisamente se trata de una pedelec que presenta un motor eléctrico activable que apoya al ciclista cuando pedalea.
La bicicleta 100 presenta un cuadro principal 101. El cuadro principal 101 presenta un tubo superior 102, un tubo inferior 103, una tija de sillín 104 y un tubo de control 105 que están unidos entre sí. El dispositivo de accionamiento 10 que contiene el motor eléctrico está dispuesto de manera inmóvil en el cuadro principal 101. En este ejemplo de realización se trata de un concepto de motor central en el que el motor eléctrico está dispuesto cerca de la biela de pedal 106.
La bicicleta 100 presenta, además, una estructura posterior 107 que está unida con el cuadro principal 101. La estructura posterior 107 presenta una vaina de asiento 108 y una vaina de cadena 109. En el ejemplo de realización representado, la vaina de asiento 108 y la vaina de cadena 109 están unidas de manera articulada o giratoria con el cuadro principal 101. Asimismo, es concebible que la estructura posterior 107 esté unida de manera rígida con el cuadro principal 101.
El dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención presenta un primer accionamiento 1 para proporcionar una primera fuerza de accionamiento. En este ejemplo de realización, se trata de una biela de pedal 106 por medio de la cual el ciclista puede aplicar una primera fuerza de accionamiento.
El dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención presenta, además, un motor eléctrico 2 para proporcionar una segunda fuerza de accionamiento. El motor eléctrico 2 está dispuesto en este caso a modo de ejemplo en dirección de marcha delante de la biela de pedal 106 o delante de su cojinete de pedal.
El dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención presenta, además, una salida 3. La salida 3 está realizada en este caso a modo de ejemplo como un árbol con un piñón dispuesto en él. La salida 3 del dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención está configurado para recibir la primera y/o la segunda fuerza de accionamiento y entregarla a al menos una rueda que debe accionarse del vehículo 100. Esto sucede por medio de una cadena 111 que conecta el piñón de la salida 3 con un conjunto de piñón trasero 112, también llamado cassette.
La figura 2 muestra un fragmento ampliado del dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención. Además, para mayor claridad, en la figura 2 no se han representado la vaina de cadena 109, la cadena 111, el piñón dispuesto en la salida 3 ni la parte delantera de la biela de pedal 106.
Puede observarse que el dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención presenta un agente de transmisión de fuerza 4 dispuesto entre el primer accionamiento 1 y la salida 3. El agente de transmisión de fuerza 4 presenta un recorrido en vacío 6 y una cadena de carga 7. Recorrido en vacío 6 y cadena de carga 7 resultan de la dirección de rotación del primer accionamiento 1. Durante el avance, el primer accionamiento 1 gira en el sentido de las agujas del reloj en la disposición representada en la figura 2, de tal modo que, visto en dirección de marcha, la cadena de carga 7 se establece delante (o a la derecha en la imagen) y, visto en dirección de marcha, el recorrido en vacío 6 se establece detrás (o en la imagen a la izquierda).
El dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención presenta, además, un sensor 5 dispuesto en la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4. El sensor 5 está configurado para generar datos de sensor en función de una desviación del agente de transmisión de fuerza 4.
La figura 3 muestra una vista aún más ampliada del dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención. La biela de pedal 106 presenta un eje o un árbol 113. En este árbol 113 está dispuesta una rueda dentada 114 que se encaja con el agente de transmisión de fuerza 4. En lugar de la rueda dentada 114, también puede estar previsto un piñón, un rodillo perfilado o similar, que estén configurados en cada caso para encajar con el agente de transmisión de fuerza 4. La rueda dentada 114 y la biela de pedal 106 o su árbol 113 constituyen, por tanto, el primer accionamiento 3. Con otras palabras, el primer accionamiento 3 está dispuesto en una biela de pedal 106. La biela de pedal 106 está configurada para introducir en el dispositivo de accionamiento 1 de acuerdo con la invención una fuerza de accionamiento mecánica producida por un movimiento de pedaleo.
La figura 4 muestra una representación estilizada del dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención, en particular la disposición del primer accionamiento 1, del motor eléctrico 2 y de la salida 3 relativamente entre sí y, concretamente, en una vista desde delante, es decir, en la dirección de la flecha 120 mostrada en la figura 3.
En la figura 4, se muestra el primer accionamiento 1, el motor eléctrico 2 y la salida 3. Como se ha mencionado anteriormente, el primer accionamiento 1 puede presentar una rueda dentada 114 dispuesta en un árbol de biela de pedal 113.
El primer accionamiento 1 está conectado por medio de un agente de transmisión de fuerza 4 con la salida 3. La salida 3 presenta una rueda dentada 116 dispuesta en un árbol de salida 115. La rueda dentada 114 del lado del accionamiento puede presentar un diámetro mayor que la rueda dentada 116 del lado de la salida, lo que conduce a una transmisión en rápido.
Al accionarse el accionamiento 1 en el sentido de las agujas del reloj, representado mediante la flecha 200, se tensa la cadena del agente de transmisión de fuerza 4 que puede observarse en la figura 4. Esta cadena es correspondientemente la cadena de carga 7. En la cadena de carga 7 está dispuesto el sensor 5.
El dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención presenta, además, el motor eléctrico 2. El motor eléctrico 2 presenta un árbol 117 en el que está dispuesta una rueda dentada 118. Por medio del árbol 117 y la rueda dentada 118, el motor eléctrico 2 proporciona una segunda fuerza de accionamiento.
La rueda dentada 118 dispuesta en el árbol del motor 117 está conectada por medio de otro agente de transmisión de fuerza 11 con otra rueda dentada 119 dispuesta en el árbol de salida 115. Así, el motor eléctrico 2 está conectado por medio del agente de transmisión de fuerza adicional 11 con la salida 3. El agente de transmisión de fuerza adicional 11 puede ser preferentemente una cadena, una correa dentada o una correa en V.
La rueda dentada 118 dispuesta en el árbol del motor 117 puede presentar un diámetro menor que la rueda dentada 119 dispuesta en el árbol de salida 115. Así, se puede realizar una transmisión a baja velocidad o una reducción con aumento del par de torsión.
En el árbol de salida 115 puede estar dispuesta otra rueda dentada 120. Esta rueda dentada 120 sirve para transmitir la fuerza presente en el árbol de salida 115 por medio de un agente de transmisión de fuerza circulante a la rueda trasera del vehículo. Esto puede tener lugar, por ejemplo, con una cadena de bicicleta o una cadena dentada. Correspondientemente, la rueda dentada 120, en el caso de un accionamiento de cadena, puede estar configurada como un piñón.
La rueda dentada o el piñón 120 puede presentar un diámetro mayor que la rueda dentada 116 conectada con el primer accionamiento 1, y/o un diámetro menor que la rueda dentada 119 conectada con el motor eléctrico 2. Esto depende de la transmisión o reducción deseada.
Como se puede observar además en la figura 4, el dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención presenta una carcasa 12. Todos los componentes descritos, con excepción de la rueda dentada o el piñón 120 y una biela de pedal, pueden estar dispuestos dentro de esta carcasa 12.
El dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención está configurado de tal modo que la fuerza del primer accionamiento 1 puede dirigirse por medio del agente de transmisión de fuerza 4 a la salida 3. El motor eléctrico 2 se activa en función de la carga, es decir, cuanto mayor es el par de torsión que se genera en el primer accionamiento 1, mayor potencia proporciona el motor eléctrico 2. Esta asistencia adicional eléctrica también se activa en la salida 3.
En el primer accionamiento, el mencionado par de torsión se genera preferentemente por medio una biela de pedal. Al pedalear, se tensa la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4. Cuanto mayor es el par de torsión generado en el primer accionamiento 1, más se desvía la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4. Esta desviación de la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4 es detectada por el sensor 5.
Para calcular la asistencia necesaria del motor eléctrico en función del par de torsión actual presente en el primer accionamiento 1, el dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención presenta un dispositivo de control 13. El dispositivo de control 13 está conectado por medio líneas de señal 14, 15 adecuadas, alámbricas o inalámbricas, con el motor eléctrico 2 y el sensor 5. El dispositivo de control 13 puede estar dispuesto dentro o fuera de la carcasa 12.
El dispositivo de control 13 está configurado para detectar los datos de sensor generados por el sensor 5. El dispositivo de control 13 está configurado además para, sobre la base de estos datos de sensor, proporcionar datos de control para el control del motor eléctrico 2. Para ello, el dispositivo de control 13 puede presentar una interfaz adecuada, por medio de la cual el dispositivo de control 13 se pueda conectar con el motor eléctrico 2. El motor eléctrico 2 puede adaptar la fuerza de apoyo (o fuerza de accionamiento adicional) que debe entregar en la salida 3 mediante una regulación de potencia adecuada. En función de la realización del motor eléctrico 2 y de la transmisión o reducción seleccionada, el motor eléctrico 2 puede proporcionar en caso necesario o bien un número de revoluciones de partida elevado o un par de torsión de salida elevado.
El dispositivo de control 13 está configurado, por tanto, para detectar datos de sensor y controlar el motor eléctrico 2, sobre la base de los datos de sensor, de tal modo que este genere un par dependiente de la desviación de la cadena de carga 7 o velocidades dependientes de la desviación de la cadena de carga 7.
El dispositivo de control 13 puede presentar un aparato de control de motor. En una memoria del dispositivo de control 13 o del aparato de control de motor se guarda preferentemente un mapa. Este mapa describe la fuerza de apoyo que debe entregar en un momento t el motor eléctrico 2 en función del valor real del par de torsión presente en el primer accionamiento 1 en ese momento t.
La figura 5 muestra otra vista lateral del dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención, Puede observarse el primer accionamiento 1, el motor eléctrico 2 y la salida 3. Los dos agentes de transmisión de fuerza 4, 11 están configurados en cada caso como correa dentada.
Además, se pueden ver los componentes descritos anteriormente con referencia a la figura 4. Entre ellos, se encuentran el árbol de accionamiento 113 y la rueda dentada 114 dispuesta en él, el árbol de salida del motor 117 y la rueda dentada 118 dispuesta en él. En el lado de salida, puede observarse el árbol de salida 113. Dispuestas en ellos están la rueda dentada 116 conectada con la primera entrada 1 y la rueda dentada 119 conectada con el motor eléctrico 2.
La rueda dentada 114 de la primera entrada 114 está acoplada por medio de la primera correa dentada 4 con la rueda dentada 116 dispuesta en el árbol de salida 113 de la salida 3. La rueda dentada 117 del motor eléctrico 2 está acoplada por medio de la segunda correa dentada 11 con la rueda dentada 119 dispuesta en el árbol de salida 113 de la salida 3. El sensor 5 está dispuesto en la cadena de carga 7 de la primera correa dentada 4.
En relación con las figuras 4 y 5, puede observarse que el primer accionamiento 1 presenta un eje central 121. El motor eléctrico 2 presenta un eje central 122, y la salida 3 presenta un eje central 123. Los ejes centrales 121, 122, 123 discurren paralelamente entre sí. Están dispuestos desplazados entre sí en dirección radial. En consecuencia, también el primer accionamiento 1, el motor eléctrico 2 y la salida 3 están desplazados entre sí en dirección radial con respecto a sus respectivos ejes centrales 121, 122, 123.
Como se puede observar en la figura 5, el eje central 121 del primer accionamiento 1 presenta un distanciamiento radial con respecto al eje central 122 del motor eléctrico 2 de la longitud L1. El eje central 122 del motor eléctrico 2 presenta un distanciamiento radial con respecto al eje central 123 de la salida 3 de la longitud L2. El eje central 123 de la salida 3 presenta un distanciamiento radial con respecto al eje central 121 del primer accionamiento 1 de la longitud L3.
La longitud L3 , es decir, la distancia entre el primer accionamiento 1 y la salida es, en una forma de realización, de 100 mm a 300 mm. En otra forma de realización, el primer accionamiento 1 y la salida 3 están dispuestos distanciados entre sí aproximadamente entre 100 mm hasta aproximadamente 200 mm. En una forma de realización preferente, el primer accionamiento 1 y la salida 3 están dispuestos distanciados entre sí entre aproximadamente 150 mm y aproximadamente 200 mm.
En un ejemplo de realización no representado en este caso, el eje central 122 del motor eléctrico 2 y el eje central 123 de la salida 3 pueden ser coaxiales entre sí. En consecuencia, el motor 2 puede estar dispuesto en la zona del árbol de salida 115. En lugar del árbol de salida de motor 117, el árbol de salida 115 del lado de la salida podría formar el árbol de salida de motor. El motor eléctrico 2 accionaría en este caso directamente el árbol de salida 115. En consecuencia, el árbol de salida 117 del lado del motor, la rueda dentada 118 dispuesta en él y el segundo agente de transmisión de fuerza 11 mostrados en la figura 4 podrían suprimirse.
La figura 6 muestra una vista lateral de un dispositivo de accionamiento 10 descrito en el presente documento a modo de ejemplo, con un dispositivo de desviación 68 que puede desviarse linealmente. Para facilitar la identificación del sensor 5, algunos de los componentes descritos anteriormente no se muestran en detalle.
La figura 6 muestra la carcasa 12, en la que están dispuestos el primer accionamiento 1, el motor eléctrico 2 y la salida 3. El primer accionamiento 1 está acoplado por medio del agente de transmisión de fuerza 4 con la salida 3. El agente de transmisión de fuerza 4 está realizado de nuevo como una correa dentada. Sin embargo, también es concebible que el agente de transmisión de fuerza 4 esté realizado como una correa en V o una cadena.
La correa dentada 4 es un agente de accionamiento sin fin que presenta un lado interior 60 y un lado exterior 61. El lado interior 60 presenta dientes, mientras que el lado exterior 61 está realizado por regla general plano.
El sensor 5 está en contacto con el lado exterior 61 de la correa dentada 4. Con una rotación del accionamiento 1 en la dirección de la flecha 64, se tensa la correa dentada 4. Dicho de manera más precisa, se tensa la cadena de la correa dentada 4 situada delante (en la imagen a la derecha) en dirección de marcha, mientras que la cadena situada detrás (en la imagen a la izquierda) en la dirección de marcha se relaja sin ejercer ninguna fuerza de tracción esencial. La cadena tensada es la cadena de carga 7. Al rotar el primer accionamiento 1 en la dirección de la flecha 64, la cadena de tracción o cadena de carga 7 se desvía en la dirección de la flecha 65 hasta un punto de desviación máxima o un punto de máxima tensión indicado mediante la línea discontinua 66.
En cuanto el par de torsión se reduce en el primer accionamiento 1, también se reduce la tensión de la cadena de carga 7 y la correa dentada 4 retrocede cada vez más a su posición inicial mostrada en la figura 6.
El sensor 5 presenta un dispositivo de desviación 68. El dispositivo de desviación 68 puede ser un dispositivo de desviación lineal 68. Esto significa que, con la desviación de la correa dentada 4, el dispositivo de desviación 68 se desvía linealmente, es decir, en dirección de la doble flecha 67. Para ello, el dispositivo de desviación 68 puede presentar, por ejemplo, un elemento con forma de barra 70, sobre el que esté dispuesto de manera deslizante un elemento con forma anular 71.
El elemento con forma de barra 70 se puede apoyar en un cojinete 73 previsto en la carcasa 12. Un elemento de retorno 74 puede estar dispuesto entre el cojinete 73 y el elemento con forma anular 71 para presionar el elemento con forma anular 71 a la posición inicial mostrada en la figura 6. El dispositivo de desviación 68 puede estar pretensado, por tanto, por medio de un elemento de retorno adecuado como, por ejemplo, un resorte 74, preferentemente de tal modo que el dispositivo de desviación 68 actúe solicitado por fuerza contra el lado exterior 61 del agente de transmisión de fuerza 4.
Cuanto mayor par de torsión se introduzca por medio del primer accionamiento 1 en el dispositivo de accionamiento 10 de acuerdo con la invención, más se tensa la correa dentada 4, de tal modo que se desvía en la dirección de la flecha 65. Cuanto más se desvía la correa dentada 4 en la dirección de la flecha 65, más se mueve el dispositivo de desviación 68 del sensor 5 en la correspondiente dirección, es decir, en dirección del cojinete 73.
El dispositivo de desviación 68 está en contacto, por tanto, con la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4 e interacciona con el agente de transmisión de fuerza 4 de tal modo que se desvía al tensarse la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4.
La figura 7 muestra esencialmente el mismo dispositivo de accionamiento 10 anteriormente descrito. La diferencia consiste en la forma de realización del sensor 5. En este ejemplo de realización de acuerdo con la invención, el sensor 5 presenta un dispositivo de desviación 68 pivotante.
El dispositivo de desviación 68 presenta un brazo 76 que está dispuesto de manera pivotante en la carcasa 12 en un extremo 75. Para ello, en la carcasa 12 está dispuesto un perno 78 que se extiende desde el interior de la carcasa en la dirección opuesta, es decir, en la dirección del sensor 5. El brazo 76 está dispuesto de forma giratoria en este perno 78.
El extremo opuesto 77 del brazo 76 está en contacto con el lado exterior 61 del agente de transmisión de fuerza 4. En cuanto la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4 se tensa y se desvía en la dirección de la flecha 65, el brazo 76 pivota en la dirección de la flecha 82. El dispositivo de desviación 68 presenta un elemento elástico 81. Este puede ser un tampón de goma, por ejemplo. El elemento elástico 81 se apoya en el cojinete 73 de la carcasa 12. El elemento elástico 81 puede presentar un piezocristal que esté configurado para generar una tensión eléctrica en función de la fuerza ejercida sobre el elemento elástico 81. Cuanto más se desvía el brazo 76, mayor es la fuerza que se ejerce sobre el elemento elástico 81.
El dispositivo de desviación 68 está en contacto, por tanto, con la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4 e interacciona con el agente de transmisión de fuerza 4 de tal modo que se desvía al tensarse la cadena de carga 7 del agente de transmisión de fuerza 4.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de accionamiento (10) para una bicicleta (100) de dos ruedas que funciona con motor eléctrico, que presenta:
un primer accionamiento (1) para proporcionar una primera fuerza de accionamiento,
un motor eléctrico (2) para proporcionar una segunda fuerza de accionamiento,
una salida (3) que esté configurado para recibir la primera y/o la segunda fuerza de accionamiento y entregarla a al menos una rueda (110) que debe ser accionada de la bicicleta (100),
un agente de transmisión de fuerza (4) dispuesto entre el primer accionamiento (1) y la salida (3) y
un sensor (5) dispuesto en la cadena de carga (7) del agente de transmisión de fuerza (4), que esté configurado para generar datos de sensor en función de una desviación (65) del agente de transmisión de fuerza (4), estando dispuesto el sensor (5) de tal modo que este está en contacto con el lado exterior (61) de la cadena de carga (7) del agente de transmisión de fuerza (4),
presentando el sensor (5) un dispositivo de desviación (68) que está en contacto con la cadena de carga (7) del agente de transmisión de fuerza (4) e interacciona con el agente de transmisión de fuerza (4) de tal modo que se desvía al tensarse la cadena de carga (7) del agente de transmisión de fuerza (4),
pudiéndose desviar de manera pivotante el dispositivo de desviación (68),
presentando el dispositivo de desviación (68) un brazo pivotante (76) y un elemento elástico (81), estando dispuesto el brazo (76) de manera giratoria en un perno (78) dispuesto en la carcasa (12) y, por tanto, de manera pivotante en la carcasa (12) en un extremo (75), y estando el extremo opuesto (77) del brazo (76) en contacto con el lado exterior (61) del agente de transmisión de fuerza (4), apoyándose el elemento elástico (81) en un cojinete (73) previsto en una carcasa (12) y aumentando la fuerza ejercida sobre el elemento elástico (81) a medida que se desvía el brazo (76),
presentando el elemento elástico (81) un piezocristal, y
estando dispuestos el primer accionamiento (1), la salida (3), el agente de transmisión de fuerza (4) y el sensor (5) en una carcasa común (12).
2. Dispositivo de accionamiento (10) según una de las reivindicaciones precedentes, presentando un dispositivo de control (13) que está configurado detectar datos de sensor y controlar el motor eléctrico (2), sobre la base de los datos de sensor, de tal modo que este genere un par dependiente de la desviación de la cadena de carga (7) o velocidades dependientes de la desviación de la cadena de carga (7).
3. Dispositivo de accionamiento (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando configurado el agente de transmisión de fuerza (4) como una disposición sin fin, en particular como una cadena o como una correa en V o como una correa dentada.
4. Dispositivo de accionamiento (10) según una de las reivindicaciones precedentes, presentando el primer accionamiento (1), el motor eléctrico (2) y la salida (3) en cada caso un eje central (121, 122, 123), y estando dispuestos el primer accionamiento (1), el motor eléctrico (2) y la salida (3) de tal modo entre sí que sus ejes centrales (121, 122, 123) están dispuestos desplazados entre sí en dirección radial (L1, L2 , L3).
5. Dispositivo de accionamiento (10) según una de las reivindicaciones 1 a 3, presentando el primer accionamiento (1), el motor eléctrico (2) y la salida (3) en cada caso un eje central (121, 122, 123), y estando dispuestos el primer accionamiento (1), el motor eléctrico (2) y la salida (3) de tal modo entre sí que los ejes centrales (121, 122, 123) del motor eléctrico (2) y de la salida (3) son coaxiales, y estando dispuesto el eje central (121) del primer accionamiento (1) radialmente desplazado (L3) con respecto a los ejes centrales coaxiales (122, 123) del motor eléctrico (2) y de la salida (3).
6. Dispositivo de accionamiento (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando conectado el motor eléctrico (2) con la salida (3) por medio de otro agente de transmisión de fuerza (11), en particular por medio de una cadena o una correa dentada o una correa en V.
7. Dispositivo de accionamiento (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando dispuestos el primer accionamiento (1) y la salida (3) distanciados entre sí en dirección radial (L3) entre 100 mm y 300 mm, preferentemente entre 100 mm y 200 mm, y preferentemente entre 150 mm y 200 mm.
8. Dispositivo de accionamiento (10) según una de las reivindicaciones precedentes, estando dispuesto el primer accionamiento (1) en una biela pedal (106) que está configurado para introducir en el dispositivo de accionamiento (10) una fuerza mecánica producida por un movimiento de pedaleo.
9. Dispositivo de accionamiento (10) según una de las reivindicaciones precedentes, siendo el motor eléctrico (2) un motor de torque.
10. Bicicleta (100) de dos ruedas accionada por motor eléctrico con un dispositivo de accionamiento (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.
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