CONJUNTO NEUMATICO RECUPERADOR DE ENERGIA CINETICA.

Conjunto neumático recuperador de energía cinética que comprende un compresor reversible (3) depósito (4) acumulador de aire y grupo de conexión (1) vinculado al eje motriz del vehículo,

y un sistema de distribución y mando con central electrónica que controla el flujo de gases. El compresor trabaja acumulando gas comprimido en el depósito (4), o devolviendo el gas del depósito (4) para usarlo como impulso mecánico. El grupo de conexión (1) comprende piñones o poleas (11) embrague (12) y eje de salida (13). El compresor, si es de pistones, tiene cilindros (31) con válvulas de admisión (5) y escape (6) cuya apertura y cierre está controlada por un árbol de levas o por comando electroneumático controlado por el sistema de distribución y mando. Opcionalmente, incorpora un variador de velocidad (2) entre el grupo de conexión (1) y el compresor reversible (3).

CONJUNTO NEUMÁTICO RECUPERADOR DE ENERGÍA CINÉTICA

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un conjunto neumático recuperador de energía cinética, aportando a la función a que se destina varias ventajas y características de novedad, que se describirán en detalle más adelante y que suponen una notable mejora frente a otros sistemas similares actualmente conocidos para el mismo fin.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en un conjunto de elementos mecánicos que constituyen un sistema destinado a ser aplicable en un vehículo motorizado, particularmente un vehículo automóvil movido por motor térmico de combustión interna, con la finalidad de recuperar y aprovechar la energía cinética del mismo, el cual, siendo de tipo neumático, presenta la particularidad de utilizar un compresor de aire modificado para que sea reversible y sirva a la vez, como motor neumático, de tal forma que en la fase de frenado del vehículo dicho compresor trabajo como compresor de aire, acumulando energía en forma de gas comprimido, y en la fase de impulsión del vehículo, trabaje como motor neumático, devolviendo la energía neumática acumulada como impulso mecánico.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de la

mecánica, abarcando el ámbito de la industria dedicada a la fabricación de sistemas recuperadores de energía cinética en vehículos, y particularmente centrado en los que utilizan sistemas neumáticos de gas comprimido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como referencia al estado de la técnica actual, cabe señalar que existen multitud de invenciones relacionadas con la recuperación de la energía cinética que tienen los vehículos en movimiento y que, generalmente, se desperdicia con sistemas mecánicos de frenada.

En la descripción de dichas invenciones encontramos sistemas mecánicos del tipo que aquí concierne y que se basan: o bien en sistemas eléctricos, que recuperan la energía de frenada acumulando electricidad en baterías; o en sistemas hidráulicos, que acumulan la energía cinética en sistemas hidráulicos; o en sistemas mecánicos con volante de inercia; o bien en sistemas neumáticos, como el que aquí concierne.

Los sistema de acumulación eléctricos, requieren de generación y acumulación de energía eléctrica. Sin embargo, al tenerse que hacer dicha acumulación en periodos breves, son necesarios altos voltajes y, en consecuencia, los rendimientos bajan. Además, los elementos que lo componen son de coste elevado, fiabilidad baja en baterías y riesgos elevados por el alto voltaje.

Los sistemas mecánicos de acumulación de energía cinética en volante de inercia a 80.000 o

200.000 rpm presentan el inconveniente de que tienen fragilidad mecánica, momentos de inercia no deseables en curvas, limitación en la energía acumulable y en el tiempo de acumulación de esta.

Por su parte, los sistemas actuales de recuperación hidráulica y/o neumática son más complejos que el que aquí se propone o tienen menos capacidad para el almacenamiento.

Además, los de tipo neumático conocidos, normalmente llevan un mecanismo que conecta un sistema compresor de gas en las fases de frenada, acumulando el gas comprimido en uno o más depósitos para su posterior utilización en motores neumáticos que servirán para impulsar el vehículo.

A diferencia de todo ello, y como se verá más adelante en la descripción detallada de las partes, y funcionamiento, el conjunto que aquí se propone se construye, básicamente, con elementos mecánicos y/o eléctrico-electrónicos muy probados. Elementos todos de gran fiabilidad, coste reducido y probada eficiencia. Además es sencillo de fabricar, sencillo de acoplar a vehículos dotados de motor térmico, tiene un peso aceptable, una operativa carente de riesgos y momentos de inercia reducidos. La acumulación de energía permanece estable en el tiempo y se puede ampliar con solo aumentar el tamaño del depósito de aire comprimido. El rendimiento es muy elevado así como el ahorro de combustible obtenido, sobre todo en vehículos de uso urbano y frecuentes paradas y arranques.

Cabe señalar, asimismo, que, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún otro conjunto neumático recuperador de energía

cinética que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que presenta el que aquí se preconiza y según se reivindica.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

De forma concreta, lo que la invención propone, como ya se ha apuntado anteriormente, es un conjunto neumático recuperador de energía cinética aplicable para ser implementado en vehículos movidos por motor térmico de combustión interna, de configuración habitual, si bien, con modificaciones ligeras, puede adaptarse a cualquier otro.

De forma concreta, el conjunto preconizado se compone, esencialmente, de los siguientes elementos o grupos de elementos:

- Grupo de conexión.

- Variador de velocidad (opcional) .

- Compresor reversible.

- Depósito acumulador de aire comprimido

- Y sistema de distribución y mando.

El grupo de conexión está forma por los diferentes elementos que vinculan el sistema neumático a la transmisión del vehículo, comprendiendo piñones o poleas de conexión a la transmisión del vehículo, generalmente desde la salida del cambio al diferencial, es decir, las partes que se mueven con el giro del eje motriz. En este grupo se contempla, además, un embrague de conexión y desconexión para que el sistema actúe o no, así como un eje de salida que acopla el resto del

sistema, es decir, con el variador de velocidad o con el compresor reversible, ya que dicho variador es un elemento opcional.

El variador de velocidad, como se ha señalado, es un elemento opcional del conjunto recuperador preconizado, y que se considera interesante para regular la velocidad del compresor reversible ya que con ello regula la potencia consumida en las frenadas o la entregada en las aceleraciones. En cada caso se utilizará uno de los variadores de velocidad existentes en el mercado que mejor se adapte. Este variador conecta el eje de salida del grupo de conexión a la transmisión del vehículo con el compresor reversible.

Por su parte, dicho compresor reversible es la parte novedosa del conjunto neumático de la invención y, si bien la invención contempla que dicho compresor pueda ser alguno de los compresores rotativos existentes, preferentemente se tratará de un compresor de pistones, que es donde mejor se aprecia y mejores rendimientos se obtienen.

Así, dicho compresor consiste, preferentemente en un compresor con uno o varios cilindros, cada cual con su pistón y biela acoplados a un cigüeñal común. Cada cilindro tiene una o más válvulas en la culata para controlar el flujo de gases en la aspiración y en la expulsión. La apertura y cierre de dichas válvulas está controlada por un árbol de levas o comando eléctrico. En cada vuelta del cigüeñal el cilindro realiza un ciclo completo.

Este compresor, como se ha señalado, es reversible, es decir, que puede trabajar como compresor

o puede trabajar como motor neumático, de tal forma que en la fase de frenado del vehículo actúa como compresor de aire, acumulando energía en forma de gas comprimido, y en la fase de impulsión del vehículo, actúa como motor neumático, devolviendo la energía neumática acumulada como impulso mecánico.

El depósito acumulador de aire comprimido es un depósito que tendrá un diseño adecuado para soportar las presiones de trabajo, de capacidad y forma adaptable al vehículo y al uso que se pretenda, y que estará dotado de los elementos de seguridad, monitorización y control necesarios para dicho uso.

Por último el sistema de distribución y mando es el encargado del control de las válvulas de admisión y escape así como del resto de elementos auxiliares para asegurar el funcionamiento en modo compresor o en modo inverso –motor- del conjunto neumático de la invención, el cual se lleva a cabo mediante una central electrónica de control para su funcionamiento adecuado.

Con todo ello, pues, el conjunto neumático recuperador de la invención tiene un modo de operación como compresor, transformando la energía cinética del vehículo en aire comprimido, otro modo de operación como motor transformando la energía...

1. CONJUNTO NEUMÁTICO RECUPERADOR DE ENERGÍA CINÉTICA que, siendo del tipo aplicable en vehículos movidos a motor para recuperar la energía cinética que adquieren con el movimiento para no desperdiciarla en la frenada, y que siendo de los que para ello utilizan un sistema neumático con compresor de aire, está caracterizado porque dicho compresor es un compresor reversible (3) que está acoplado a un depósito (4) acumulador de aire y a un grupo de conexión (1) que lo vincula al eje motriz del vehículo, contando con un sistema de distribución y mando con una central electrónica que, entre otros elementos, controla el flujo de gases en la aspiración y en la expulsión de aire de dicho compresor reversible (3) para que trabaje en un modo como compresor, acumulando gas comprimido en el depósito (4) , o para que trabajo en un modo como motor neumático, devolviendo el gas comprimido en el depósito (4) para usarlo como impulso mecánico hacia el eje motriz del vehículo.

2. CONJUNTO NEUMÁTICO RECUPERADOR DE ENERGÍA CINÉTICA, según la reivindicación 1, caracterizado porque el grupo de conexión (1) a la transmisión del vehículo, comprende piñones o poleas (11) de conexión a la transmisión del vehículo, un embrague (12) de conexión y desconexión del sistema y un eje de salida (13) .

3. CONJUNTO NEUMÁTICO RECUPERADOR DE ENERGÍA CINÉTICA, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el compresor reversible (3) es un compresor de pistones, con uno o varios cilindros (31) con una o más válvulas de admisión (5) y escape (6) cada uno que controlan, respectivamente, el flujo de gases en la

aspiración y en la expulsión del compresor reversible (3) .

4. CONJUNTO NEUMÁTICO RECUPERADOR DE ENERGÍA 5 CINÉTICA, según la reivindicación 3, caracterizado porque la apertura y cierre de las válvulas de admisión (5) y escape (6) está controlada por un árbol de levas.

5. CONJUNTO NEUMÁTICO RECUPERADOR DE ENERGÍA 10 CINÉTICA, según la reivindicación 3, caracterizado porque la apertura y cierre de las válvulas de admisión (5) y escape (6) está controlada por comando electro neumático que, a su vez, está controlado por la central electrónica de control del sistema de distribución y

mando.

6. CONJUNTO NEUMÁTICO RECUPERADOR DE ENERGÍA CINÉTICA, según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque incorpora un variador de velocidad

(2) acoplado entre el grupo de conexión (1) y el compresor reversible (3) para regular la velocidad de dicho compresor reversible (3) .