Dispositivo de accionamiento con un motor de combustión interna y un volante de inercia con una máquina eléctrica.

Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) con un motor de combustión interna (2) para accionar un eje (3) y unvolante de inercia (4) dispuesto en el eje (3),

para la compensación de irregularidades en la rotación del eje (3), endonde en el volante de inercia (4) se encuentra dispuesto un sistema de excitación (9), y en donde el dispositivo deaccionamiento (1, 30, 40) comprende un estator de forma anular (6) que se encuentra dispuesto alrededor delvolante de inercia (4), de manera tal que dicho estator conforme una máquina eléctrica (5) con el volante de inercia(4) y el sistema de excitación (9), en donde el volante de inercia (4) se encuentra alojada en el estator de formaanular (6) de manera que pueda rotar, o el estator (6) se encuentra suspendido libremente en relación con el eje (3),y con un dispositivo de regulación (22) para regular la salida del par de fuerzas de la máquina eléctrica (5) en el eje(3) o bien, la entrada del par de fuerzas de la máquina eléctrica (5) desde el eje (3), de manera que dicho dispositivocontrarresta las irregularidades en la rotación del eje (3), caracterizado porque el dispositivo de regulación (22)para la detección de irregularidades en la rotación, se encuentra conectado con un sensor de corriente (24) paramedir la corriente suministrada a la máquina (5) o bien, proporcionada por la máquina.

Dispositivo de accionamiento con un motor de combustión interna y un volante de inercia con una máquina eléctrica La presente invención hace referencia a un dispositivo de accionamiento de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1.

El documento DE 102004052023A1 que constituye dicha clase, revela un dispositivo de accionamiento con las características del concepto general de la reivindicación 1.

Los dispositivos de accionamiento con un motor de combustión interna para accionar un eje, presentan generalmente un volante de inercia dispuesto en el eje, que compensa las irregularidades en la rotación del eje, generadas por los procesos de encendido en el motor de combustión interna. En una pluralidad de aplicaciones de esta clase de dispositivos de accionamiento, por ejemplo, para el accionamiento de las ruedas de un vehículo a motor, o de una hélice de una embarcación, en el eje de salida del motor de combustión interna se encuentra acoplada adicionalmente, al menos, una máquina eléctrica. En este caso, se puede tratar de un generador y/o de un motor eléctrico. En este caso, la máquina eléctrica comprende generalmente un estator y un rotor, que presentan respectivamente un sistema de excitación (por ejemplo, un sistema de bobina y/o un sistema de imanes permanentes que actúan recíprocamente entre sí de manera electromagnética) .

De esta manera, por ejemplo, los vehículos a motor presentan un generador (la denominada “dínamo”) acoplado a un eje de accionamiento, para generar corriente para el dispositivo consumidor eléctrico, y para cargar una batería a bordo del vehículo a motor. Además, dichos vehículos a motor presentan un motor eléctrico acoplado al eje (el denominado “motor de puesta en marcha”) para la puesta en marcha del motor de combustión interna. Un vehículo a motor con un accionamiento híbrido, presenta un motor eléctrico adicional acoplado al eje de manera directa o indirecta, con una potencia relativamente elevada, para el accionamiento del vehículo a motor.

En el caso de las embarcaciones, se conoce, por ejemplo, un generador (un denominado “generador accionado por eje”) acoplado a un eje de la hélice, para generar energía eléctrica para la red de a bordo del barco. También se conocen motores de eje acoplados al eje de la hélice que, por ejemplo, para lograr la velocidad máxima de la embarcación, además del motor de combustión interna, pueden proporcionar un par de fuerzas sobre el eje de la hélice (los motores eléctricos se consideran “motores reforzadores”) , o que se pueden utilizar como un accionamiento de emergencia para la embarcación ante una falla del motor de combustión interna.

De esta manera, esta clase de dispositivos de accionamiento pueden comprender una pluralidad de componentes acoplados al eje, con un espacio y un peso correspondientes necesarios. Por consiguiente, el objeto de la presente invención consiste en reducir el espacio y el peso necesarios de un dispositivo de accionamiento de esta clase. También se debe poder reequipar mediante un coste reducido un dispositivo de accionamiento existente con un motor de combustión interna y un volante de inercia, para obtener un dispositivo de accionamiento conforme a la presente invención. Esto resulta necesario cuando el dispositivo de accionamiento se encuentra dispuesto en una sala de máquinas, por ejemplo, en el interior de un edificio o de una embarcación, que no permite grandes construcciones por razones de espacio.

Dicho objeto se resuelve mediante un dispositivo de accionamiento de acuerdo con la reivindicación 1. Los acondicionamientos ventajosos son objeto respectivamente de las reivindicaciones relacionadas 2 a 9. Una utilización particularmente ventajosa del dispositivo de accionamiento, es objeto de la reivindicación 10.

Conforme a la presente invención, en el volante de inercia se encuentra dispuesto un sistema de excitación, en donde el dispositivo de accionamiento comprende un estator de forma anular que se encuentra dispuesto alrededor del volante de inercia, de manera tal que dicho estator conforme una máquina eléctrica con el volante de inercia y con el sistema de excitación. De esta manera, el volante de inercia conforma el rotor de la máquina eléctrica. Por lo tanto, no se requiere de un rotor por separado para la máquina eléctrica, con lo cual se puede ahorrar espacio y peso. En este caso, por un volante de inercia se entiende un componente que existe, en primer lugar, con el fin de compensar las irregularidades en la rotación del eje. El volante de inercia o bien, el rotor, se pueden encontrar alojada en el estator de forma anular, de manera que pueda rotar. De manera alternativa, el estator se puede encontrar suspendido libremente en relación con el eje. En este aspecto, el estator puede descansar, por ejemplo, sobre una base, y puede estar suspendido libremente sobre la base en relación con el eje. Por el contrario, no resulta necesario un apoyo del estator sobre el eje para su soporte y, por lo tanto, tampoco está previsto. Por lo tanto, la máquina eléctrica en el sentido del eje de rotación del eje, en comparación con un volante de inercia, no presenta aproximadamente ninguna necesidad de espacio adicional. En el caso de un dispositivo de accionamiento ya existente, sólo se debe reequipar el sistema de excitación sobre el volante de inercia, y el estator de forma anular se debe disponer alrededor del volante de inercia. El estator de forma anular puede estar compuesto por una pluralidad de segmentos anulares, que se pueden montar como piezas individuales en el dispositivo de accionamiento, y se pueden ensamblar in situ para obtener el anillo del estator. Debido a las ventajas mencionadas

anteriormente, los dispositivos de accionamiento ya existentes se pueden reequipar sin grandes reformas ni intervenciones en la barra de accionamiento, para obtener dispositivos de accionamiento conformes a la presente invención.

Además, el sistema de excitación se puede disponer en un lado periférico del volante de inercia. En este caso, un lado periférico se define mediante la superficie limitadora radial exterior del volante de inercia. De esta manera, se puede lograr una estructura constructiva particularmente simple de la máquina eléctrica.

Sin embargo, el sistema de excitación también se puede encontrar dispuesto en un lado frontal del volante de inercia. En este caso, un lado frontal se define mediante una superficie limitadora axial exterior del volante de inercia. De esta manera, se pueden mantener algo más reducidos el diámetro y, de esta manera, la necesidad de espacio de la máquina eléctrica, en el sentido radial.

Sin embargo, el sistema de excitación se puede encontrar dispuesto también tanto en el lado periférico como en uno o en ambos lados frontales del volante de inercia. De esta manera, se pueden incrementar la superficie activa del sistema de excitación y, de esta manera, también el rendimiento de la máquina eléctrica.

La máquina eléctrica puede estar conformada de manera que dicha máquina se pueda accionar como un motor para el accionamiento del volante de inercia. Una máquina eléctrica de esta clase representa básicamente un denominado motor eléctrico circular (generalmente también denominado “accionamiento por corona dentada”) . Un motor de esta clase, debido a su aplicación de fuerza en el volante de inercia, con su diámetro exterior relativamente grande, puede lograr un par de fuerzas particularmente elevado. Esto vale particularmente cuando se trata de un motor activado mediante un imán permanente, es decir, cuando el sistema de excitación dispuesto sobre el volante de inercia, está compuesto por un sistema de imanes permanentes.

La máquina eléctrica puede estar diseñada de manera que mediante dicha máquina se puede poner en marcha el motor de combustión interna, durante el funcionamiento del motor mediante el accionamiento del volante de inercia. De esta manera, la máquina eléctrica se puede utilizar como un motor de puesta en marcha para el motor de combustión interna.

Adicional o alternativamente, la máquina eléctrica puede estar diseñada de manera que en un accionamiento del eje mediante el motor de combustión interna, se pueda proporcionar un par de fuerzas adicional sobre el eje mediante la máquina eléctrica durante el funcionamiento del motor. La máquina eléctrica se puede utilizar entonces como un accionamiento eléctrico auxiliar, por ejemplo, como un “motor reforzador”, con lo cual se conforma un accionamiento híbrido.

Adicional o alternativamente, la máquina eléctrica puede estar diseñada también de manera que dicha máquina se pueda accionar como un generador... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) con un motor de combustión interna (2) para accionar un eje (3) y un volante de inercia (4) dispuesto en el eje (3) , para la compensación de irregularidades en la rotación del eje (3) , en donde en el volante de inercia (4) se encuentra dispuesto un sistema de excitación (9) , y en donde el dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) comprende un estator de forma anular (6) que se encuentra dispuesto alrededor del volante de inercia (4) , de manera tal que dicho estator conforme una máquina eléctrica (5) con el volante de inercia

(4) y el sistema de excitación (9) , en donde el volante de inercia (4) se encuentra alojada en el estator de forma anular (6) de manera que pueda rotar, o el estator (6) se encuentra suspendido libremente en relación con el eje (3) , y con un dispositivo de regulación (22) para regular la salida del par de fuerzas de la máquina eléctrica (5) en el eje

(3) o bien, la entrada del par de fuerzas de la máquina eléctrica (5) desde el eje (3) , de manera que dicho dispositivo contrarresta las irregularidades en la rotación del eje (3) , caracterizado porque el dispositivo de regulación (22) para la detección de irregularidades en la rotación, se encuentra conectado con un sensor de corriente (24) para medir la corriente suministrada a la máquina (5) o bien, proporcionada por la máquina.

2. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de excitación (9) se encuentra dispuesto en un lado periférico (10) y/o, al menos, en un lado frontal (11 ó 12) del volante de inercia (4) .

3. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la máquina eléctrica (5) se conforma de manera que se pueda accionar como un motor para el accionamiento del eje (3) .

4. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la máquina eléctrica (5) está diseñada de manera que mediante dicha máquina se puede poner en marcha el motor de combustión interna (2) , durante el funcionamiento del motor mediante el accionamiento del eje (3) .

5. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque la máquina eléctrica (5) está diseñada de manera adicional o alternativa, de manera que en un accionamiento del eje (3) mediante el motor de combustión interna (2) , se pueda proporcionar un par de fuerzas adicional sobre el eje (3) mediante la máquina eléctrica (5) durante el funcionamiento del motor.

6. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la máquina eléctrica (5) está diseñada de manera adicional o alternativa, de manera que dicha máquina se pueda accionar como un generador accionado por el eje (3) , para la alimentación con energía eléctrica de, al menos, un dispositivo consumidor eléctrico o un dispositivo acumulador de energía (21) .

7. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el motor de combustión interna (2) se puede acoplar con una carga (P) a través del eje (3) , sin utilizar un acoplamiento elástico insertado.

8. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el volante de inercia (4) se encuentra dispuesto sobre el eje (3) , entre el motor de combustión interna (2) y una carga (P) , y porque un acoplamiento (13) se encuentra dispuesto entre el motor de combustión interna (2) y el volante de inercia (4) , para separar el motor de combustión interna (2) del eje (3) .

9. Dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema de excitación (9) y el volante de inercia (4) conforman una unidad integral, de manera que el volante de inercia (4) conforme el rotor (7) de la máquina eléctrica (5) .

10. Utilización del dispositivo de accionamiento (1, 30, 40) de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en un vehículo, particularmente en un vehículo a motor, para el accionamiento de las ruedas del vehículo a motor, o en una embarcación para el accionamiento de una hélice.