ES2214293T3 - Sistema de propulsion. - Google Patents
Sistema de propulsion.Info
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- B62M1/24—Rider propulsion of wheeled vehicles with reciprocating levers, e.g. foot levers
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- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
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Abstract
Un sistema de propulsión adecuado para uso en una bicicleta, incluyendo dicho sistema uno medio (9) que se puede operar manualmente un tren de propulsión conectado a dichos medios para transferir propulsión desde el medio (9) que se puede operar manualmente hasta al menos una de las ruedas de la bicicleta, en el que el medio que se puede operar manualmente está montado para movimiento alternativo sustancialmente rectilíneo en un sistema de palancas que incluye una primera palanca (1) que tiene un primer extremo conectado a un primer pivote (4) y un segundo extremo (7) que puede rotar alrededor del primer pivote, una segunda palanca (6) que tiene un primer extremo que está conectado de modo pivotable al segundo extremo de la primera palanca (1) y un segundo extremo al que está fijado el medio (9) que se puede operar manualmente, y un tirante (2) que tiene un primer extremo que está conectado de modo pivotable a un segundo pivote (5) y un segundo extremo que está conectado de modo pivotable ala segunda palanca entre sus extremos primero y segundo; caracterizado porque la primera palanca (1) está construida y dispuesta para rotación en vaivén limitada del segundo extremo alrededor del primer pivote (4).
Description
Sistema de propulsión.
La presente invención se refiere a un sistema de
propulsión y en particular, pero no exclusivamente, a un sistema de
propulsión para una bicicleta. El sistema de propulsión es
aplicable, también, a otros vehículos y mecanismos de propulsión
humana. La invención se refiere, también, a una bicicleta que tiene
un sistema de propulsión.
El sistema de propulsión usado por bicicletas
convencionales consisten en un par de palancas de pedal rotatorias
conectadas por una cadena y piñones a la rueda trasera. Este sistema
tiene ciertas desventajas. En particular, la fuerza tangencial que
el ciclista es capaz de ejercer en los pedales varía
considerablemente según las posiciones de las palancas de pedal y
está en un máximo sólo cuando las palancas de pedal están
aproximadamente horizontales. Esto limita el rendimiento y/o la
potencia máxima producida por el ciclista.
El documento DE 4404831 A describe un sistema de
propulsión que incluye una barra articulada de propulsión que está
acoplada por cojinetes a una palanca y a un tirante. Se transmite
propulsión desde la barra articulada a través de la palanca hasta
las ruedas de una bicicleta.
El documento WO 96/22911 describe un mecanismo de
propulsión para una bicicleta, en la que los pedales están fijados a
cremalleras montadas para movimiento alternativo.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un sistema de propulsión que mitigue las desventajas
antes mencionadas. Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar una bicicleta que tenga un sistema de propulsión que
permita al ciclista conseguir una mayor potencia y/o montar en
bicicleta más eficientemente.
Según la presente invención, se ha provisto un
sistema de propulsión adecuado para uso en una bicicleta, incluyendo
dicho sistema de propulsión unos medios que se pueden hacer
funcionar manualmente y un tren de propulsión conectado a dichos
medios para transferir propulsión desde los medios que se pueden
hacer funcionar manualmente hasta al menos una de las ruedas de la
bicicleta, en el que los medios que se pueden hacer funcionar
manualmente están montados para movimiento alternativo
sustancialmente rectilíneo en un sistema de palancas que incluye una
primera palanca que tiene un primer extremo conectado a un primer
pivote y un segundo extremo que puede rotar alrededor del primer
pivote, una segunda palanca que tiene un primer extremo que está
conectado de modo pivotable al segundo extremo de la primera palanca
y un segundo extremo al que están fijados los medios que se pueden
hacer funcionar manualmente, y un tirante que tiene un primer
extremo que está conectado de modo pivotable a un segundo pivote y
un segundo extremo que está conectado de modo pivotable a la segunda
palanca entre sus extremos primero y segundo; caracterizado porque
la primera palanca está construida y dispuesta para rotación
alternativa limitada del segundo extremo alrededor del primer
pivote.
Aunque el sistema de propulsión es adecuado para
uso en una bicicleta, se puede usar, también, para accionar otros
vehículos o mecanismos. No se pretende que la presente invención
esté limitada a sistemas de propulsión para bicicletas. El sistema
de palancas produce el movimiento alternativo sustancialmente
rectilíneo de los medios que se pueden hacer funcionar manualmente,
y es muy eficiente en funcionamiento.
Los medios que se pueden hacer funcionar
manualmente son, preferiblemente, un pedal o un par de pedales,
aunque alternativamente pueden ser un manillar. El montaje de los
medios que se pueden hacer funcionar manualmente para movimiento
alternativo sustancialmente rectilíneo permite una entrada muy
eficiente de energía al sistema de propulsión por parte del usuario,
evitando las ineficiencias de sistemas de palanca rotatoria
tradicionales. Una bicicleta equipada con el sistema de propulsión
puede ser, por lo tanto, conducida más rápidamente y/o con menos
esfuerzo.
Ventajosamente, el sistema de propulsión incluye
dos sistemas de palancas que están interconectados para movimiento
alternativo opuesto, incluyendo cada sistema de palancas unos medios
que se pueden hacer funcionar manualmente. Esto permite que se
puedan usar ambos pies, o ambas manos, para accionar el sistema con
carreras alternantes.
El sistema de propulsión puede incluir una bomba
de propulsión hidráulico que está conectada a un tercer pivote y a
la primera palanca entre sus extremos primero y segundo, para
propulsión por movimiento de pivotamiento de la primera palanca. El
sistema puede incluir, también, un dispositivo regulador para
ajustar la posición del tercer pivote con relación al primer pivote,
para ajustar la longitud de la carrera del cilindro. Ventajosamente,
el dispositivo regulador es un regulador hidráulico. La bomba de
propulsión hidráulico puede estar conectada a través de un circuito
hidráulico a un motor hidráulico.
El uso de un tren de propulsión hidráulico
permite que se transfiera propulsión eficientemente a las ruedas, al
tiempo que el ajuste de la longitud de la carrera de la bomba
hidráulica proporciona un método sencillo para ajustar el efecto de
engrane del sistema de propulsión. Si se usa un regulador
hidráulico, se puede prever un sistema de engrane automático o
semiautomático. Aunque se prefiere un tren de propulsión hidráulico,
el tren de propulsión pueden ser alternativamente mecánico en su
totalidad.
Ventajosamente, el motor de propulsión hidráulico
es un motor de capacidad variable, que permite que el efecto de
engrane del sistema de propulsión sea ajustado.
Ventajosamente, el sistema de propulsión incluye
una pluralidad de motores hidráulicos y medios para conectar los
motores al circuito hidráulico individualmente, en serie o en
paralelo, a fin de ajustar el efecto de engrane del sistema de
propulsión.
Según otro aspecto de la presente invención, se
ha previsto una bicicleta que tiene un sistema de propulsión como se
describe en los párrafos precedentes.
La bicicleta puede incluir un tren de propulsión
hidráulico que comprende al menos un motor hidráulico para accionar
la rueda trasera, la rueda delantera o ambas ruedas de la bicicleta.
La bicicleta puede incluir una pluralidad de motores hidráulicos que
pueden estar conectados al circuito hidráulico individualmente, en
serie o en paralelo a fin de ajustar el efecto de engrane del
sistema de propulsión.
Se describirán ahora realizaciones de la
invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se
acompañan, en los que:
la figura 1 es una vista lateral de una
primera
realización del sistema de propulsión;
realización del sistema de propulsión;
la figura 2 es una vista lateral de una bicicleta
que tiene un sistema de propulsión como se muestra en la figura
1;
la figura 3 es un diagrama del circuito
hidráulico de un tren de propulsión hidráulico para uso con el
sistema de propulsión;
la figura 4 es una vista isométrica de un segundo
sistema de propulsión, no siendo una realización de la
invención;
la figura 5 es una vista de frente del segundo
sistema de propulsión;
la figura 6 es una vista lateral del segundo
sistema de propulsión;
la figura 7 es una vista desde arriba del segundo
sistema de propulsión; y
la figura 8 es una vista en corte de un motor de
desplazamiento variable que forma parte del sistema de
propulsión.
La invención se refiere a un sistema de
propulsión para bicicletas u otros mecanismos accionados por
pedales. El sistema incluye un primer brazo 1 y un segundo brazo 2,
que están fijados al cuadro 3 de la bicicleta en sus extremos
superiores a través de pivotes primero y segundo 4, 5. Una palanca 6
está fijada a los extremos inferiores de los brazos primero y
segundo a través de pivotes tercero y cuarto 7, 8, estando situado
el tercer pivote 7 en un extremo de la palanca 6 y estando situado
el cuarto pivote 8 entre los extremos de la palanca, próximo al
tercer pivote 7. Un pedal 9 está fijado al extremo libre de la
palanca 6, siendo tal la disposición que el pedal puede subir y
bajar de modo sustancialmente lineal, como se indica por la flecha
etiquetada "abajo". Todos estos puntos se pueden duplicar de
forma simétrica para un segundo pedal.
El primer brazo 1 está fijado a un tren de
propulsión para girar las ruedas o accionar el mecanismo. En una
disposición preferida del diseño, el tren de propulsión consiste en
un cilindro 10 de propulsión hidráulico, que está fijado en su
extremo inferior a un pivote 11 en el primer brazo 1, situado entre
sus extremos. El cilindro 10 de propulsión hidráulico está fijado en
su extremo superior al cuadro 3 y a un regulador hidráulico 12. El
regulador hidráulico 12 está fijado, también, al cuadro 3 a través
de un pivote 13 y puede ser accionado para ajustar la posición del
extremo superior del cilindro de propulsión con relación al cuadro.
El cilindro de propulsión hidráulico bombea aceite por un sistema
hidráulico. Este sistema, que se muestra en la figura 3, tiene un
depósito 15 de aceite, un sistema de regulación, un sistema de
control 16 y uno o más motores hidráulicos 17.
Cuando se ejerce una presión en el pedal 9, la
palanca 6 se mueve en la dirección etiquetada "abajo" y rota
alrededor del pivote 7, y la reacción a través del segundo brazo 2
fuerza al primer brazo 1 a rotar alrededor del pivote 4, accionando
el cilindro 10 de propulsión hidráulico, que está dispuesto para
bombear aceite por el sistema hidráulico. Cuando el pedal 9 alcanza
el extremo del posible movimiento, está dispuesto de tal manera como
para volver a la posición de partida en el extremo opuesto de su
intervalo de movimiento. Haciéndolo así, el cilindro 10 de
propulsión hidráulico se rellena con fluido y el ciclo comienza de
nuevo. Los componentes están dispuestos de manera que el movimiento
del regulador hidráulico 12 tiene el efecto de variar la cantidad de
aceite bombeada por el sistema, proporcionando por ello un sistema
de engrane continuamente (es decir, sin escalonamiento) variable. El
regulador puede estar dispuesto de tal modo que el fluido en el
sistema de propulsión haga funcionar el regulador, proporcionando
así ajuste automático de las relaciones de engrane. Ambos lados
pueden estar conectados entre sí para asegurar que los pedales se
mueven en sentidos opuestos.
El circuito hidráulico puede estar dispuesto como
se muestra en el diagrama incluido aquí sólo por claridad. Se extrae
fluido del depósito 15 a través de una válvula de una vía 18 al
cilindro hidráulico 10 y se bombea a presión a través de otra
válvula de una vía 19 al sistema de control 16 y, así, a través de
motores 17, según se requiera, volviendo entonces al depósito. Una
pequeña cantidad de fluido se hace pasar a un segundo sistema de
control 20 para accionar el regulador 12.
En disposiciones alternativas, los componentes
hidráulicos se pueden remplazar por un engranaje, un árbol o un
propulsión de cadena. En estas disposiciones, se hará provisión para
el movimiento relativo de los pivotes a fin de proporcionar un
intervalo de relaciones de engrane.
Las partes constitutivas están dispuestas de
manera que el movimiento del pedal y la salida están relacionados
con la fuerza que se puede ejercer en el pedal. No hay ningún punto
en el ciclo en el que el sistema no pueda dar salida a una fuerza
completa. Alineando la dirección del movimiento del pedal con la
fuerza de entrada, el sistema hace uso más eficiente de la energía
de trabajo disponible.
Son posibles diversas modificaciones de este
sistema de propulsión. Por ejemplo, el cilindro de propulsión puede
estar conectado al segundo brazo en vez de al primer brazo; la
palanca, a la que está fijado el pedal, puede estar curvada en lugar
de recta; y todo el mecanismo puede estar orientado de modo
distinto, por ejemplo, cuando sea ventajoso para la persona que hace
funcionar el sistema de propulsión adoptar una posición
reclinada.
Como alternativa, un sistema de propulsión, no
siendo una realización de la invención reivindicada, se muestra en
las figuras 4 a 7. En este sistema, los pedales 30 están fijados a
los extremos inferiores de dos árboles paralelos 32 del pedal, que
están montados para movimiento axial en una carcasa 34 y están
conectados a un pistón 36 de propulsión hidráulico a través de un
par de engranajes de transmisión 38 y un árbol 40 del pistón. La
carcasa se muestra en la figura 6, pero está omitida en las otras
figuras por claridad.
Cada árbol 32 del pedal está previsto en una cara
con una cremallera de engrane 42: en la realización mostrada en los
dibujos, la cremallera está prevista en la cara trasera del árbol
del pedal a la izquierda y en la cara delantera del árbol del pedal
a la derecha.
Los engranajes de transmisión 38 están montados
en la carcasa 34 con sus ejes perpendiculares a los ejes de los
árboles 32 del pedal. Cada engranaje de transmisión incluye un
engranaje 44 de gran radio en su extremo exterior, que se aplica a
la cremallera 42 en el árbol del pedal asociado, y un engranaje 46
de radio menor en su extremo interior, que se aplica a la cremallera
de engrane 48 asociada en el lado superior del árbol 40 del
pistón.
El árbol 40 del pistón está montado para
movimiento axial en la carcasa 34 y está conectado en un extremo al
pistón 36 de propulsión hidráulico, que con un cilindro 50 forma una
bomba 52 de propulsión hidráulico. La bomba de propulsión 52 está
conectada a través de un circuito hidráulico a un motor de
propulsión. El motor de propulsión puede ser un motor de
desplazamiento variable, para proporcionar un efecto de engrane.
Para hacer funcionar el sistema de propulsión,
los pedales 30 son empujados hacia arriba y hacia abajo por el
ciclista, haciendo que los árboles 32 del pedal se muevan
alternativamente. Este movimiento alternativo es transferido al
árbol 40 del pistón por los engranajes de transmisión 38, que
aumentan, también, la fuerza y reducen la amplitud del movimiento.
Esto acciona la bomba hidráulica 52 que, a su vez, acciona el
motor.
Un motor de desplazamiento variable 54 adecuado
se muestra en la figura 8. El motor 54 incluye un rotor 56 que es
hexagonal en corte transversal y tiene seis cilindros 57 alrededor
de su circunferencia, en cada uno de los cuales está montado un
pistón 58. El rotor 56 está montado para rotación en un árbol 60
fijo que no puede rotar que tiene un eje 61 del árbol. Los seis
pistones 58 se aplican de modo deslizante a las paredes interiores
62 hexagonales de una carcasa exterior 64, que está montada sobre
una placa de montaje (no mostrada) para rotación alrededor de un eje
65 de la carcasa con el rotor 56, y está conectada de modo
accionante a una o a ambas ruedas de la bicicleta.
Se prevén paredes de sellado 66 en el árbol 60,
que dividen el espacio 67 anular entre el árbol y el rotor 56 en dos
mitades. El aceite se alimenta a y se drena de cada mitad de este
espacio a través de una abertura 68 de entrada de aceite y una
abertura 70 de salida de aceite en el árbol 60. Los orificios de
purga 72 en el rotor 56 se extienden entre el espacio 67 y los
cilindros 57, permitiendo que el aceite accione los pistones 58.
El árbol 60 está montado en una excéntrica 73 que
tiene un eje de rotación 74, que se puede hacer girar para variar la
separación entre el eje 61 del árbol y el eje 65 de la carcasa. Esto
permite que se pueda variar la cilindrada de la bomba 54, ajustando
por ello el par y la relación de engrane. Se puede limitar la
rotación de la excéntrica mediante topes (no mostrados).
En funcionamiento, se suministra aceite a presión
a través de la abertura de entrada 68 al espacio 67 entre el árbol
60 y el rotor 56, y pasa a través de los orificios de purga 72 a los
tres cilindros 57 situados en el lado de entrada del espacio 67,
accionando así hacia fuera los pistones 58 en esos cilindros. Al
mismo tiempo, se saca aceite de los tres cilindros en el lado de
salida del espacio 67 y escapa a través de la abertura de salida 70.
La fuerza desequilibrada generada por los pistones crea un momento
de giro en el rotor, debido a la separación entre el eje 61 del
árbol y el eje 65 de la carcasa. El rotor 56 y la carcasa 64 rotan,
por lo tanto, alrededor del árbol 60, accionando la rueda o las
ruedas de la bicicleta.
Haciendo girar la excéntrica 73, la separación
entre el eje 61 del árbol y el eje 65 de la carcasa puede ser
variada para ajustar el par y la relación de engrane. Se puede
controlar la rotación de la excéntrica 73 manual o automáticamente
(por ejemplo, mecánica o hidráulicamente) para proporcionar un
sistema de propulsión autorregulador.
Son posibles diversas modificaciones del sistema
de propulsión.
Claims (11)
1. Un sistema de propulsión adecuado para uso en
una bicicleta, incluyendo dicho sistema uno medio (9) que se puede
operar manualmente un tren de propulsión conectado a dichos medios
para transferir propulsión desde el medio (9) que se puede operar
manualmente hasta al menos una de las ruedas de la bicicleta, en el
que el medio que se puede operar manualmente está montado para
movimiento alternativo sustancialmente rectilíneo en un sistema de
palancas que incluye una primera palanca (1) que tiene un primer
extremo conectado a un primer pivote (4) y un segundo extremo (7)
que puede rotar alrededor del primer pivote, una segunda palanca (6)
que tiene un primer extremo que está conectado de modo pivotable al
segundo extremo de la primera palanca (1) y un segundo extremo al
que está fijado el medio (9) que se puede operar manualmente, y un
tirante (2) que tiene un primer extremo que está conectado de modo
pivotable a un segundo pivote (5) y un segundo extremo que está
conectado de modo pivotable a la segunda palanca entre sus extremos
primero y segundo; caracterizado porque la primera palanca
(1) está construida y dispuesta para rotación en vaivén limitada del
segundo extremo alrededor del primer pivote (4).
2. Un sistema de propulsión según la
reivindicación 1, en el que el medios (9) que se puede operar
manualmente es un pedal.
3. Un sistema de propulsión según la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, que incluye dos sistemas de
palancas que están interconectados para movimiento en vaivén
opuesto, incluyendo cada sistema de palancas un medio (9) que se
puede operar manualmente.
4. Un sistema de propulsión según la
reivindicación 3, que incluye una bomba (10) de propulsión
hidráulica que está conectada a un tercer pivote y a la primera
palanca (1) entre sus extremos primero y segundo, para su
accionamiento por movimiento de pivotamiento de la primera
palanca.
5. Un sistema de propulsión según la
reivindicación 4, que incluye medios (12) para ajustar la posición
del tercer pivote con relación al primer pivote, a fin de ajustar la
longitud de la carrera del cilindro.
6. Un sistema de propulsión según la
reivindicación 5, que incluye un regulador hidráulico (12) para
ajustar la posición del tercer pivote.
7. Un sistema de propulsión según una cualquiera
de las reivindicaciones 4 a 6, en el que dicha bomba (10) de
propulsión hidráulica está conectada a través de un circuito
hidráulico a un motor hidráulico (17).
8. Un sistema de propulsión según la
reivindicación 7, en el que dicho motor (54) de propulsión
hidráulica es un motor de capacidad variable.
9. Un sistema de propulsión según la
reivindicación 7, que incluye una pluralidad de motores hidráulicos
(17) y medios (16) para conectar los motores al circuito hidráulico
individualmente, en serie o en paralelo a fin de ajustar el efecto
de engrane del sistema de propulsión.
10. Una bicicleta que tiene un sistema de
propulsión según una cualquiera de las reivindicaciones
precedentes.
11. Una bicicleta según la reivindicación 10, que
incluye un tren de propulsión hidráulica que comprende al menos un
motor hidráulico para mover una o ambas ruedas de la bicicleta.
Applications Claiming Priority (2)
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