Accionamiento eléctrico para una bicicleta.

Accionamiento (20) eléctrico para una bicicleta (10) que comprende un motor eléctrico y un rodillo (40;

132) de contacto que tiene una superficie de contacto externa, en el que el motor eléctrico comprende un estátor (120) que tiene una pluralidad de bobinas de estátor, así como unos elementos (110) de rotor magnéticos correspondientes, estando los elementos de rotor unidos de manera fija a una superficie (134) interna del rodillo (132) de contacto, en el que el rodillo de contacto encierra el estátor.

Accionamiento eléctrico para una bicicleta

Técnica anterior

Las bicicletas eléctricas o e-bikes se accionan mediante un accionamiento por pedal, así como mediante un accionamiento eléctrico suplementario. El accionamiento eléctrico comprende normalmente un motor eléctrico localizado en el eje de la rueda delantera, de la rueda trasera o en el pedalier. Con el fin de alojar la unidad motora, el diseño de una bicicleta eléctrica difiere significativamente del diseño de las bicicletas comunes. Por lo tanto, no puede añadirse un accionamiento eléctrico a las bicicletas comunes sin modificaciones sustanciales, por ejemplo, ampliar la anchura de la horquilla. Más bien, se requieren diseños específicos con respecto al soporte de rueda o el pedalier. Además, los accionamientos eléctricos comunes añaden una cantidad sustancial de peso a la bicicleta.

En el documento US 3.961.678, se muestra un accionamiento eléctrico suplementario para una bicicleta común. Este accionamiento eléctrico suplementario comprende un motor eléctrico CC lateral a la circunferencia de la rueda trasera, en el que el motor eléctrico acciona un rodillo soportado por un brazo oscilante. El rodillo entra en contacto con el neumático circunferencial de la rueda trasera. El accionamiento eléctrico mostrado en este documento de la técnica anterior requiere un espacio significativo, de tal manera que el accionamiento solo puede unirse a una construcción de soporte adicional, es decir, un portaequipajes montado en la rueda trasera. Además, el accionamiento eléctrico del documento US 3.961.678 está unido de manera fija a la bicicleta y se extiende sobre la rueda trasera así como lateral a la misma. Debido al tamaño y la disposición de montaje, el accionamiento eléctrico muestra pobres propiedades de manejo.

Por lo tanto, un objeto de la invención es proporcionar un accionamiento eléctrico con un manejo mejorado.

Sumario de la invención Este problema se resuelve mediante un accionamiento eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1.

El accionamiento eléctrico de la invención proporciona una disposición integrada de accionamiento y motor que lleva a una significativa reducción del tamaño. Además, la complejidad, así como los costes, del accionamiento eléctrico de la invención, se reducen significativamente a la vez que se aumenta significativamente la eficiencia. La disposición del accionamiento eléctrico de la invención permite integrar el motor y el accionamiento de salida. Por lo tanto, no hay partes del accionamiento de la invención que se extiendan lateralmente en el accionamiento, lo que permite un montaje flexible, en particular en áreas de la bicicleta en las que el espacio es limitado, por ejemplo en el pedalier. Además, se disminuye el tamaño y el peso del motor debido al uso de un motor más compacto. Además, el motor de acuerdo con la invención tiene un desgaste significativamente reducido y permite mayores velocidades de los polos magnéticos en relación con las bobinas de estátor y no se necesita una unidad motriz de reducción adicional, por ejemplo un engranaje. El motor del accionamiento de la invención puede ser un motor eléctrico. Preferentemente, el motor del accionamiento de la invención es un motor sin escobillas en el que no hay un espacio adicional ocupado por un conmutador mecánico. Como alternativa, el motor puede comprender un conmutador mecánico que tenga escobillas. Además, un motor sin escobillas proporciona menos problemas de desgaste y un aumento de las velocidades de rotación. Un motor sin escobillas es un motor eléctrico con una conmutación electrónica, preferentemente un motor eléctrico síncrono. Preferentemente, el accionamiento de la invención comprende un motor eléctrico con un rotor externo (que abarca el estátor del motor) también denominado “motor de rotor externo”, en particular un motor de imanes permanentes sin escobillas.

La invención se refiere a un accionamiento eléctrico para una bicicleta. El accionamiento eléctrico suplementario comprende un motor eléctrico (preferentemente sin escobillas) y un rodillo de contacto que tiene una superficie de contacto externa. Esta superficie externa está adaptada para usarse como un accionamiento de fricción para una rueda de bicicleta. El motor comprende un estátor que tiene una pluralidad de bobinas de estátor, así como unos elementos de rotor magnéticos correspondientes. Los elementos de rotor magnéticos están dispuestos circunferencialmente alrededor del estátor. Además, los elementos de rotor están unidos de manera fija a una superficie interna del rodillo de contacto. El rodillo de contacto (así como los elementos de rotor unidos al mismo) encierra el estátor.

De acuerdo con la invención, los componentes electromecánicos del motor están localizados dentro del rodillo, que proporciona el accionamiento de salida en forma de su superficie (giratoria) externa. El rodillo combina los elementos electromagnéticos del motor, es decir, los elementos de rotor magnéticos, y la superficie de accionamiento de salida, es decir, la superficie de contacto externa. Por lo tanto, hay una conexión directa entre los elementos de rotor magnéticos y la superficie de contacto externa. En particular, los elementos de rotor magnéticos y la superficie de contacto externa están conectados directamente entre sí por la pared del rodillo de contacto. La pared se extiende entre la superficie interna del rodillo de contacto y la superficie de contacto externa. En particular, la pared está cerrada circunferencialmente y es continua, y está provista de un solo cuerpo hueco homogéneo que proporciona la superficie interna así como la superficie de contacto externa, o por un cuerpo hueco que proporciona la superficie interna, estando el cuerpo hueco cubierto con un manguito que proporciona la superficie de contacto externa. El rodillo de contacto encierra el estátor y el elemento de rotor magnético. En particular, el rodillo de contacto encierra las bobinas, es decir, el rodillo de contacto encierra un núcleo de estátor en el que están colocados los enrollamientos. Las bobinas comprenden los enrollamientos y el núcleo, conectando el núcleo magnéticamente las bobinas.

El rodillo de contacto tiene una sección transversal circular y se extiende a lo largo del eje de rotación del motor. La forma del rodillo en la dirección longitudinal del rodillo es preferentemente cóncava, en particular con una curvatura menor que la curvatura complementaria de una superficie de rodadura de un neumático de bicicleta. Como alternativa, el rodillo puede tener una forma cilíndrica con una sección transversal circular constante. El rodillo comprende un metal, en particular acero o una aleación de aluminio con una dureza aumentada. En particular, el rodillo comprende un material magnético que tiene una alta permeabilidad magnética que proporciona una conexión de lazo magnética para cerrar el circuito magnético proporcionado por los elementos magnéticos del motor. El núcleo de las bobinas está conectado magnéticamente al material magnético; en particular, el núcleo comprende (una parte de) el material magnético. El rodillo puede comprender dos materiales, uno que tiene una alta permeabilidad magnética y otro que proporciona una gran dureza. El material que proporciona la dureza proporciona la superficie de contacto. La geometría del rodillo, así como (al menos uno de) el material del rodillo, proporcionan una baja reluctancia magnética.

La superficie de contacto externa del rodillo está estructurada para un aumento de la fricción entre la superficie de contacto y los neumáticos. Preferentemente, la superficie de contacto externa comprende una pluralidad de indentaciones o elevaciones, o ambas. Las indentaciones o elevaciones pueden extenderse solo en una dirección radial o pueden extenderse en una dirección radial así como en una perpendicular a la misma en una dirección inclinada con respecto a una dirección tangencial del rodillo, por ejemplo en forma de ranuras. En otra realización, la superficie de contacto externa puede proporcionarse mediante un manguito adicional ajustado sobre el rodillo. Preferentemente, este manguito puede reemplazarse y está fabricado de un material parcialmente elástico, por ejemplo caucho o plástico. El manguito puede comprender material antideslizante en la superficie de contacto, por ejemplo papel de lija. El manguito puede comprender una capa interna adhesiva que se apoya en el rodillo. El rodillo puede estar provisto de elementos de fijación que se acoplan con los elementos de fijación correspondientes en el manguito. Los elementos de fijación pueden ser elementos mecánicos o elementos adhesivos, por ejemplo una capa adhesiva.

La superficie externa... [Seguir leyendo]

1. Accionamiento (20) eléctrico para una bicicleta (10) que comprende un motor eléctrico y un rodillo (40; 132) de contacto que tiene una superficie de contacto externa, en el que el motor eléctrico comprende un estátor (120) que tiene una pluralidad de bobinas de estátor, así como unos elementos (110) de rotor magnéticos correspondientes, estando los elementos de rotor unidos de manera fija a una superficie (134) interna del rodillo (132) de contacto, en el que el rodillo de contacto encierra el estátor.

2. Accionamiento eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el estátor está provisto de un árbol (140, 150) de montaje unido de manera fija a las bobinas de estátor, en el que el árbol de montaje se extiende longitudinalmente a través del rodillo (132) de contacto y comprende dos secciones (151, 182) de unión en los extremos opuestos del rodillo (132) de contacto.

3. Accionamiento eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende, además, unos cojinetes (170) de rodadura primero y segundo que conectan el árbol (140, 150) de montaje y el rodillo (132) de contacto en las posiciones longitudinales opuestas del árbol de montaje, en el que los cojinetes primero y segundo tienen sustancialmente las mismas dimensiones, rendimiento, índice de carga y/o vida útil.

4. Accionamiento eléctrico de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en el que el árbol de montaje comprende al menos una sección longitudinal, en el que el árbol (150) de montaje es hueco y define un canal interno en el que se localiza una línea (127) de alimentación eléctrica, en el que la línea de alimentación se extiende a través de al menos una de las secciones terminales del árbol de montaje, y en el que la línea de alimentación está conectada directamente a las bobinas de estátor o los enrollamientos de las mismas o en el que la línea de alimentación está conectada a un circuito de control de motor sin escobillas localizado dentro del rodillo de contacto, controlando el circuito de control de motor sin escobillas las bobinas de estátor conectadas con el mismo.

5. Accionamiento eléctrico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el accionamiento eléctrico comprende, además, al menos una superficie (137) de enfriamiento en un extremo de la superficie de contacto externa que tiene ranuras, en el que el accionamiento eléctrico comprende, además, al menos un elemento

(154) de cubierta que cubre el estátor en una cara terminal y/o en una cara frontal del estátor.

6. Accionamiento eléctrico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, un conjunto de montaje adaptado para montarse en un elemento de montaje de pata de cabra de un cuadro de bicicleta o un conjunto de montaje que tiene una parte (261) superior, en el que se proporcionan unos primeros elementos (260a-d) de fijación, en el que los primeros elementos de fijación están adaptados para unirse a un rebaje de pata de cabra, preferentemente una placa atornillable de aproximadamente 62 x 30 mm o de 56 x 33 mm ± 5%, 2% o 1%, o en particular, una parte superior con una perforación o un agujero de ranura que tiene un diámetro o una anchura, respectivamente, de 10 mm ± 5%, 2% o 1%, o de manera ventajosa un espárrago (260b) que se extiende desde el conjunto de montaje, que está provisto de una rosca de tornillo externa que tiene un diámetro de preferentemente 10 mm ± 5%, 2% o 1%, o un conjunto de montaje que comprende un elemento de fijación de soporte adaptado para proporcionar una conexión mecánica a las dos vainas de cadena de un cuadro de bicicleta, en particular a una sección terminal de las vainas de cadena que se apoya en un pedalier de una bicicleta.

7. Accionamiento eléctrico de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el conjunto de montaje comprende, además, dos estribos (232) laterales que se extienden desde la parte (261) superior; en el que los segundos elementos de fijación del conjunto de montaje comprenden dos brazos (250) , que están conectados de manera pivotante a los estribos laterales en los primeros extremos de los brazos (250) y están conectados al estátor o al árbol de montaje o a los bujes de montaje en los segundos extremos de los brazos opuestos a los primeros extremos, comprendiendo los segundos elementos de fijación, además, un elemento (280) de tensión que conecta uno de los segundos extremos de los brazos o el estátor a uno de los estribos (232) laterales, preferentemente en una localización (282) de uno de los estribos (232) laterales, que está más cerca de la parte (261) superior que los primeros extremos del brazo, ejerciendo el elemento (280) de tensión una fuerza elástica sobre el estátor o sobre los segundos extremos de los brazos hacia el estribo lateral en el que está conectado el elemento (280) de tensión, en el que los brazos (250) tienen una longitud de preferentement.

35. 100 mm.

8. Accionamiento eléctrico de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el elemento (280) de tensión comprende un resorte, un cable bowden, un servomotor, un solenoide, un elemento neumático o hidráulico o una combinación de los mismos, y en el que el accionamiento eléctrico comprende preferentemente, además, un control conectado al elemento de tensión, siendo el control un control mecánico, preferentemente en forma de un cable bowden, o siendo un control eléctrico, en el que el control está adaptado para controlar la orientación de los brazos proporcionando un modo de acoplamiento, en el que se ejerce una fuerza sobre los brazos dirigida lejos del conjunto de montaje proporcionada por el elemento de tensión, así como un modo de desacoplamiento, en el que el elemento de tensión o el control coloca el rodillo de contacto hacia el conjunto de montaje.

9. Accionamiento eléctrico de acuerdo con la reivindicación 6, 7 u 8, en el que el conjunto de montaje comprende un ajuste a presión que conecta la parte superior a una base del conjunto de montaje adaptada para unirse de manera

fija a la bicicleta, comprendiendo el ajuste a presión, además, un elemento de liberación rápida, cuyo accionamiento libera la conexión proporcionada por el ajuste a presión, en el que el conjunto de montaje comprende, además, un tope, una guía o ambos, proporcionando el tope o la guía, respectivamente, una posición de encaje a presión para la parte superior o para un elemento de guía unido a la parte superior.

10. Accionamiento eléctrico de acuerdo con una de las reivindicacione.

6. 9, en el que el motor es un motor sin escobillas eléctrico, comprendiendo el accionamiento, además, un controlador de motor sin escobillas y unos interruptores de etapa de salida conectados con el mismo que forman un circuito de control de motor sin escobillas, estando los interruptores de etapa de salida acoplados con las bobinas de estátor o los enrollamientos de las mismas, en el que los interruptores de etapa de salida, o los interruptores de etapa de salida así como el controlador de motor sin escobillas, se alojan dentro del conjunto de montaje y en el que los interruptores de etapa de salida son interruptores semiconductores que están en conexión térmica con el conjunto de montaje.

11. Accionamiento eléctrico de acuerdo con una de las reivindicacione.

6. 10, en el que se proporciona un elemento de amortiguación mecánico dentro del conjunto de montaje en la parte superior que proporciona contacto con una bicicleta, o en el que el elemento de amortiguación se proporciona dentro de los componentes del conjunto de montaje que conectan la parte superior y el estátor, o en el que el elemento de amortiguación está dispuesto en o dentro de un árbol (140) de montaje, en el que el elemento de amortiguación comprende un material elástico o es una construcción elástica adaptada para absorber las vibraciones.

12. Accionamiento eléctrico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el diámetro exterior del rodillo (132) de contacto es d.

30. 80 mm.

40. 60 mm .

45. 55 mm, y en el que el motor y el rodillo están dispuestos para proporcionar una velocidad de rotación de 6, 5 - 7 m/s de la superficie externa con una eficiencia que es, al menos, un 80%, 90% o 95% de la eficiencia máxima, en el que la eficiencia máxima del motor se produce a una velocidad de rotación menor de 6, 5 - 7 m/s de la superficie externa.

13. Accionamiento eléctrico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el accionamiento comprende, además, al menos un elemento (154) de sellado en las caras terminales del estátor (120) o del rodillo

(134) de contacto, o en el que el accionamiento eléctrico está provisto de unos cojinetes (170) de rodadura primero y segundo que soportan el rodillo frente al estátor o el árbol de montaje, en el que el cojinete de rodadura es un cojinete blindado.

14. Accionamiento eléctrico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el accionamiento eléctrico comprende, además, un interruptor eléctrico localizado dentro de o en un conjunto de montaje, o localizado en un elemento de accionamiento de un cable bowden que controla la posición del rodillo de contacto, en el que el interruptor es un interruptor principal que conecta una fuente de alimentación eléctrica al motor y en el que el interruptor es un interruptor sellado o un interruptor no sellado, o en el que el accionamiento eléctrico comprende, además, un interruptor de llave conectado a un control del motor, en el que el interruptor de llave y el control están dispuestos para permitir distintos límites de velocidad, que pueden seleccionarse mediante la posición del interruptor de llave, en el que los límites de velocidad comprenden, preferentemente, al menos uno de entre un límite de velocidad legal, un límite de velocidad fuera de la carretera y un límite de velocidad baja.

15. Un accionamiento eléctrico de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto de montaje comprende un elemento de montaje de fuente de energía para conectar mecánicamente una fuente de energía, en particular un conjunto de acumulador, en el que elemento de montaje de fuente de energía comprende un elemento de encaje a presión liberable adaptado para recibir un elemento de encaje a presión complementario de la fuente de energía.