SISTEMA RECUPERADOR DE LA ENERGÍA CINÉTICA DE LA FRENADA EN VEHÍCULOS.

Sistema recuperador de la energía cinética de la frenada en vehículos.

El sistema comprende un disco de acoplamiento (4) enfrentado paralelamente al disco de freno (2) y dotado en su cara opuesta de una corona dentada (5) sobre la que engranan, de forma no simultánea, dos grupos de engranajes planetarios (6 y 6') que transmiten la fuerza desde el disco de freno (2) hasta un volante de inercia (12), dotado éste de un piñón concéntrico (13) sobre el que engranan, también de forma no simultánea, dos grupos de engranajes planetarios (7 y 7'). El disco de acopiamiento (4), así como el volante de inercia (12) y dos discos portaplanetarios (10 y 11), van montados sobre el mismo eje principal (1) que el disco de freno (2), con facultad de giro y desplazamiento. Los grupos de engranaje (6-7) y (6'-7'), están posibilitados de desplazarse axialmente para engranar o no con la corona dentada (5) del disco de acopiamiento (4) o con el piñón (13) del volante de inercia (12).

Sistema recuperador de la energía cinética de la frenada en vehículos. Objeto de la invención

La presente invención, según se expresa en el enunciadode esta memoria descriptiva, se refiereaun sistema recuperador de la energía cinética de la frenadaenvehículos, el cualha sido concebidoyrealizado para mejorar el proceso de la frenada aprovechando partedelaenergía cinéticadelpropiovehículo, obien para conseguir una disipación gradual del calor que se genera como consecuencia de la frenada.

Por lo tanto, el objeto de la invención es absorber parte de la energía de la frenada de un vehículo yrestituirla parcialmente en forma útil, sin alterar el funcionamiento de los sistemas actuales que incorporan normalmente los vehículos, como pueden ser el ABS, reparto de tracción, etc. Antecedentes de la invención

Comoes sabido, el procesode frenadodeunvehículo seproduce en tiempos relativamente muy cortos, poniendo en juego grandes cantidades de energía, de manera quela mayor parte de la energía cinética de un vehículo, al frenar, se transfiere a las pastillas, a los discosde frenoy alos neumáticos, convirtiéndose en calor irrecuperable que debe serdisipado, con los problemas e inconvenientes que presentan los sistemas de disipación propiamente dichos.

No obstante, son o han sido numerosos los intentos de aprovechar esa energía cinética originada en la frenada de vehículos, aunque en unos casos por su complejidad de los medios, o bien por su volumen, al basarseen sistemasde bombeoyalmacenamientode fluidos a presiones altas, o en otros casos por su peso al basarse en sistemas eléctricos que utilizan un generador y bateríasdealmacenamiento, lo ciertoesque se desconoce de la existencia de medios que permiten disipar sin problemas la energía resultante como consecuenciadela frenadade losvehículos, ymucho menos aprovechar adecuadamentey de forma viable esa energía cinética de la frenada.

Asimismo, se han probado sistemas basados en el uso de mercurio, como masa inerte para absorber la energía cinética, actuando comounvolantede inercia líquido, aunque debidoa su peligrosidadyprecisión requerida en su ejecución o materialización práctica, tampoco se ha conseguido una puesta en práctica y aplicación de dicho sistema. Descripción de la invención

El sistema objetode la invención presenta unas características que permiten su aplicacióny puesta en práctica como sistema recuperador de la energía cinética originada en el frenado de los vehículos, siendo aplicable preferentementeenvehículosdemásdedos ruedas.

En tal sentido, el sistema de la invención comprende un módulo que se interrelaciona con el disco de frenodelvehículo, yendo montado coaxialmenteenel mismoeje principalqueésteyconstituido básicamentea partirdeun discode acoplamiento, dotadoen una de sus caras de una corona dentada sobre las que son susceptibles de engranar dos tríos de engranajes planetarios pertenecientesados gruposdistintos, combinándose dichos tríos de engranajes con otros dos tríos pertenecientes tambiéna los dosgrupos referidos, para engranar en este caso con un piñón perteneciente a un volante de inercia montado en el mismo eje principal al de los referidos discos de frenoy de acoplamiento.

Los grupos de engranajes planetarios van montados en dos platos portaplanetarios montados axial-mente en el mismo eje principal, siendo estos platos portaplanetarios susceptibles de desplazarse axial-mente en el eje para conseguir el engrane de unos u otros tríos de los engranajes planetarios, con la corona del disco de acoplamiento o con el piñón del volante de inercia.

Los mediosquese acabande comentar y constitutivos de un módulo montable coaxialmente a la rueda del vehículo correspondiente, determina un sistema de intercambio de la energía mecánica correspondiente al giro del propio disco del freno, con el volante de inercia capazde absorbero cederla energía, en donde la transmisión de ésta se efectúa mediante los engranajes planetarios comentados, con el fin de que dicha energía pueda ser restituida de forma aprovechable o, simplemente, disiparse gradualmente.

Los dos platos portaplanetarios, aunque giran siempre en las mismas condiciones, como uno solo, sin embargo pueden desplazarse paralelamente al eje principaly común de forma distinta, de manera que el plato soporte de un grupo de engranajes planetarios es desplazado por laspastillasde freno, mientras que el plato soporte del otro grupo de engranajes es desplazado mediante un actuador externo que puede estar constituido por uncilindro hidráulicou otro medio apropiado que actúa combinadamente con el acelerador del vehículo, arrastrando además al plato portaplanetariodel primergrupode engranajes planetarios, a partir de un punto determinado de su recorrido.

Concretamente, enbaseal sistemadelainvención, cuando se realiza la frenada del vehículo el disco de freno correspondiente actúa como motor y la transmisión de energía mediante los engranajes planetarios se trasmite al volante de inercia, entrando éste en rotación en sentido contrario al de rotación del propio disco de freno, y por lo tanto también al giro de las ruedasdelvehículo, yello como consecuenciadeque la relación de rotación entre el volante de inercia y disco de freno proporcionada por los engranajes planetarios, es superior a la unidad (del orden de diez o más) .

Para evitar que el volante pueda oponerse a la frenada, se dotará al sistema, concretamente al juego de engranajes que engranan con el piñón del volante de inercia, de un enganche unidireccional, como ocurre conlospedalesdeuna bicicletaocomoconelengrane del motor de arranque de un vehículo con el volante de inercia del propio motor.

Sin embargo, cuando el vehículo es acelerado, el volante de inercia actúa como motor, de manera que en este casola conexión mecánica entre dichovolante de inerciay el discode freno se realiza mediante el segundo grupo de engranajes con una relación de velocidad angular entre talesvolantede inerciaydisco de freno, inferior a la que existe en el proceso de la frenada. Igualmente, en este caso el juego de engranajes va dotado de un enganche unidireccional para evitar que el volante de inercia pueda llegar a oponerse a la aceleración del vehículo.

El objetivoquese persigueesmúltiple, yaquepor un lado, en el caso de frenado, el sistema actúa hasta que las revoluciones del disco de freno sean bajas, que lógicamente es al final de la frenada;y en el caso de la aceleración hasta que el volante de inercia hayaperdidogranpartedesu rotación, mientrasque por otro lado se evita que se produzcan efectos contrarios a los deseados, como es el empuje durante la frenadao retención durantela aceleración delvehículo, permitiendo además suavizarel procesoyevitando con ello excesivos esfuerzos puntuales en ambos casos mediante las fricciones (efecto embrague) .

El sistema se puede complementar con un subsistema auxiliar que debidamente temporizado transforma la energía sobrante en eléctrica para, por ejemplo, recargarla batería o para otros aprovechamientos, pudiendo hacerse de forma gradual en un período de tiempo superior al de frenada.

El módulo en que se materializa el sistema será preferentemente aplicableacadaunadelasruedasdel vehículo, parabuscar unadistribución simétricade esfuerzosypesos, evitandola acumulaciónde energía en caso de montar un solo módulo, y conseguir con ello un óptimo funcionamiento.

Tal sistema puede ser aplicado a cualquier tipo de eje giratorio que seanecesario frenar, en cuyo caso no existiráel discode frenodelosvehículos.

En cualquier caso, lasventajas del sistema son numerosas e importantes, de manera que se pueden destacar las siguientes:

- Es un sistema mediante el que se consigue un efecto estabilizador sobreelvehículo, compensando el par de vuelco por efecto giroscópico en el momento de describir una trayectoria curva, pues como se ha dicho con anterioridad al volante de inercia se le dota de un sentido de giro contrario al de las ruedas, con lo que se consigue compensar en mayor o menor medidalas fuerzasque hacenqueelvehículo tienda avolcar cuando describe una curva en su camino, o incluso en un siniestro.

- Es un sistema inercial que actúa como tampón energético, al absorber parte de la energía de frenada en unvehículoyrestituirla parcialmente de forma útil.

- Es un sistema fácil de aplicar ya que constituye un módulo o conjunto montable sobre el propio...

1. Sistema recuperador de la energía cinética de la frenada envehículos, que estando previsto para absorberpartedela energía cinética originadaenlafrenada deunvehículoyrestituirla parcialmentedeformaútil,

o bien para disipar gradualmente dicha energía, se caracteriza porque se constituye mediante un módulo montable axialmente sobre el mismo eje principal (1) del disco de freno (2) del vehículo, comprendiendo dicho módulo un disco de acoplamiento (4) montado paralelamente de forma enfrentada al propio disco de freno (2) ydotadoensu cara opuestaalade enfrentamiento a ese disco de freno (2) , de una corona dentadayconcéntrica (5) sobre las que son susceptibles de engranar de manera alternativadostríos de engranajes planetarios (6y6’) pertenecientesa dos grupos diferentes que, en combinación con otros dos tríos deengranajes planetarios (7y7’) correspondientesa esos dos mismos grupos diferentes, permiten transmitir la energía mecánica originada en la operación de frenada del vehículo a un volante de inercia (12) dotado de un piñón concéntrico (13) sobre el que son susceptibles de engranar, alternativamente, dos tríos de engranaje planetarios (7y7’) , estandocada unode dichos grupos de engranajes planetarios formados por tres parejas de engranajes, en donde los seis engranajes (6-6’) y (1-1’) de cadagrupo estándispuestosde manera que sus centros ocupan los vértices de dos hipotéticos triángulos equiláteros desfasados 60º entre sí, correspondiéndose el centro de dichos hipotéticos triángulosconeleje principalycomún (1) delosdiscos de freno (2) y de acoplamiento (4) ; habiéndose previsto que lostríosde engranajes planetarios (6y 7) vayan montados por parejas en respectivos ejes independientes (8) , mientras que los tríos de engranaje planetarios (6’y7’) van igualmente montadospor parejas en respectivos ejes independientes (9) , siendo ambos conjuntosde ejes (8y9) pasantesa travésde una pareja de platos portaplanetarios (10y11) montados axialmente en el eje principal (1) , entre el disco de acoplamiento (4) yelvolantede inercia (12) .

2. Sistema recuperador de la energía cinética de la frenada en vehículos, según reivindicación 1, caracterizado porque los discos portaplanetarios (10y 11) están montados con facultad de desplazamiento axial independiente sobreeleje principal (1) , yconla misma posición angular relativay movimiento giratorio idéntico, habiéndose previsto que los desplazamientos axiales de los mismos en uno u otro sentido establezcan la selección de acoplamiento para unos u otros grupos de engranajes planetarios.

3. Sistema recuperadordela energía cinéticadela frenada en vehículos, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco de acoplamiento

(4) es desplazable por las pastillas de freno en el accionamiento de éste, estableciendo un embrague con el propio disco de freno (2) , para transmitir el giro de éste a dicho disco de acoplamiento (4) .

4. Sistema recuperador de la energía cinética de la frenada en vehículos, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se incluye un actuador accionable mediante un dispositivo externo, para producir el desplazamiento del disco portaplanetarios

(11) en la aceleración del vehículo, habiéndose previsto que el desplazamiento del otro disco portaplanetarios (10) se efectúe mediante las propias pastillas de freno, durante la frenada del vehículo.

5. Sistema recuperadordela energía cinéticadela frenada en vehículos, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque opcionalmente incorpora un subsistema auxiliar que, debidamente temporizado, transformalaenergía sobrante originadaenla frenada en energía eléctrica para la utilización de ésta en la recarga de la batería del vehículo o para otros usos.

6. Sistema recuperador de la energía cinética de la frenada en vehículos, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el disco de freno (2) constituye un motor en la operación de frenada, transmitiendo su rotación por fricción al disco de acoplamiento (4) , para realizar la transmisión de energía de aquél hasta el volante de inercia (12) , a través de los engranajes planetarios (6 y 7) , produciendo un giro contrariode dichovolantede inercia (12) respectodel giro del disco de freno (2) , para recuperación y/o disipación de la energía, mientras que en la operación de aceleración del vehículo, el volante de inercia (12) constituyeun motorquetransmitesu inercia, através de los engranajes planetarios (6’y7’) .

7. Sistema recuperador de la energía cinética de la frenada en vehículos, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los engranajes planetarios (7y7’) se complementan con un enganche unidireccional, tipo trinquete o similar, para evitar que el volante de inercia (12) pueda oponerse a la aceleración del vehículo, mientras que los engranajes planetarios (6y6’) se complementen igualmente con un enganche unidireccional para evitar que el volante de inercia (12) pueda oponerse a la frenada.