ES2262103T3 - Dispositivo de bomba hidraulica de baja presion de caudal variable, en particular destinado para equipar una bicicleta de impulsion hidraulica. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de bomba hidráulico de baja presión de caudal variable del tipo de varias bombas (20) dispuestas radialmente, cada una de las cuales incorpora un pistón (22) apto para ser repelido en una cámara cilíndrica (21) por el o los salientes (44) de una leva (4) central de geometría variable apta para ser activada en rotación, y donde el retorno del fluido hidráulico se realiza en un cárter (1) que contiene la leva (4), mientras que los pistones (22) de las bombas (20) son atravesados longitudinalmente por al menos un canal (25) provisto de una válvula anti-retorno que sólo permite el paso del fluido del espacio en el que se encuentra la mencionada leva (4) hacia las cámaras cilíndricas (21) de las bombas (20) al remontarse los pistones (22), caracterizada por el hecho de que dicha leva (4) comporta varios salientes (44), presenta una forma cónica y se mueve axialmente respecto de dichas bombas (20), y porque el eje de cada una de estas últimas es sensiblemente perpendicular a la superficie cónica media de la leva (4).

Description

Dispositivo de bomba hidráulica de baja presión de caudal variable, en particular destinado a equipar una bicicleta de impulsión hidráulica.

El objeto de la presente invención consiste en un dispositivo de bomba hidráulica de baja presión de caudal variable, en particular destinada a equipar una bicicleta de impulsión hidráulica.

Ya se conocían bicicletas de impulsión hidráulica, que comprenden una bomba hidráulica de caudal variable como es el caso, por ejemplo, de los documentos US 5.387.000 y FR 2.831.221, en las que se alcanza el objetivo empleando una o varias levas de geometría variable que actúan sobre varias bombas de pistones en disposición radial, colocadas en forma de estrella en tomo a dicha leva central, comprendiendo cada una un pistón móvil en una cámara cilíndrica y apto para ser repelido por el o los salientes de dicha leva, que es apta para activar la rotación.

En el documento FR 2.831.221 el retorno del fluido hidráulico se realiza en el cárter que contiene la leva, mientras que los pistones de las bombas son atravesados longitudinalmente al menos por un canal provisto de una válvula anti-retorno que sólo permite el paso del fluido del espacio de dicha leva hacia las cámaras cilíndricas al elevarse los pistones.

Las bombas descriptas en los documentos citados son, sin embargo, de difícil elaboración, y su fiabilidad en el tiempo es limitada; así, la del documento US 5.387.000 abarca un volumen variable de fluido, lo cual requiere de un tanque de acumulación dispuesto en los tubas del cuadro, mientras que la leva del dispositivo del documento FR 2.831.221 es difícil de poner en práctica.

La presente invención tiene por objeto remediar los diversos inconvenientes citados anteriormente, proponiendo un dispositivo de bomba hidráulica de baja presión de caudal variable, en particular destinado para equipar una bicicleta de impulsión hidráulica, cuya simplicidad de diseño asegura una gran fiabilidad.

El dispositivo de bomba hidráulica de baja presión de caudal variable, en particular destinado para equipar una bicicleta de impulsión hidráulica -según la invención- es del tipo de bombas de pistones radiales, comprendiendo cada una de ellas un pistón apto para ser repelido en una cámara cilíndrica por el o los salientes de una leva central de geometría variable, que es apta para activar la rotación y donde el retorno de fluido hidráulico se realiza en el cárter que contiene la leva, mientras que los pistones de las bombas están atravesados longitudinalmente por al menos un canal provisto de una válvula anti-retorno que sólo permite el paso del fluido del espacio de dicha leva hacia las cámaras cilíndricas cuando se remontan los pistones y se caracteriza esencialmente porque dicha leva comprende varios salientes, presenta una forma cónica y se mueve axialmente respecto de dichas bombas, y en que el eje de cada una de estas últimas es sensiblemente perpendicular a la superficie cónica media de la mencionada leva.

Según una característica adicional del dispositivo relativo a la invención, la leva es generalmente de forma troncocónica, su lado menor presenta un perfil circular, mientras que su lado mayor presenta un perfil en relieve, mientras que la pared periférica permite efectuar la transición progresiva de un perfil al otro.

Según otra característica adicional del dispositivo relativo a la invención, cada saliente presenta un perfil asimétrico, siendo el ángulo de ataque del pistón mayor que el de fuga.

Según otra característica adicional del dispositivo relativo a la invención, las bombas se distribuyen angularmente a intervalos regulares, así como los salientes, siendo el número de salientes diferente al número de bombas.

Preferentemente, el número de bombas no debe de ser un múltiplo del número de salientes de la leva, característica que permite evitar los riesgos de funcionamiento sucesivo de las distintas bombas.

En un modo particular de elaboración, la leva comporta cinco salientes para una serie de seis bombas, con lo que se obtiene una gran linealidad de salida del fluido.

Según otra característica adicional del dispositivo relativo a la invención, las bombas son de volúmenes diferentes, estando el volumen de cada una de ellas en función de su emplazamiento en relación con el medio de impulsión de la leva.

En el caso de una bicicleta, se sabe que el máximo de potencia se transmite cuando las bielas del pedal están en fase descendente y se aproximan a la posición horizontal, por lo que se prevé que las bombas, que son accionadas cuando dichas bielas se encuentran cada una en la posición mencionada, sean de una cilindrada más importante.

Según otra característica adicional del dispositivo relativo a la invención, el circuito incluye un sistema de cebadura con al menos una cámara que comprende nitrógeno presurizado.

En posición de funcionamiento, el retroceso de los pistones que permite efectuar el llenado de los cilindros está asegurado por la propia tendencia del fluido a invadir todo inicio de creación de vacío, debido a la cebadura en presión del circuito. Por el contrario, a velocidad de rotación nula el bloqueo hidrostático consustancial al sistema impide el desplazamiento de los pistones, por lo que es necesario o bien retirar elásticamente los pistones mediante resortes, o bien efectuar una conexión entre los pistones y la leva a través de medios magnéticos que permitan iniciar el movimiento.

A modo de ventaja, cuando el retroceso se realiza por medio de resortes, éstos son igualmente aptos para maniobrar las válvulas anti-retorno de los pistones.

Según un modo de elaboración particular del dispositivo relativo a la invención, el mismo incluye dos levas coaxiales dispuestas de forma que la parte superior de una esté enfrentada a la parte inferior de la otra y aptas para ser desplazarlas acercándose o alejándose una de otra, y asociadas cada una a una serie de bombas radiales.

Según una característica adicional del modo particular de elaboración del dispositivo relativo a la invención, las dos series de bombas se imbrican la una en la otra, con una separación en ángulo de una respecto a la otra.

Según una característica adicional del modo particular de elaboración del dispositivo relativo a la invención, ambas levas están montadas en libre desplazamiento longitudinal sobre un árbol y cada una está unida a un disco coaxial cuyo borde está unido -a modo de guía al hilo por al menos un tornillo apto para activar la rotación, con el fin de asegurar el desplazamiento de dichas levas.

Según otra característica adicional del dispositivo relativo a la invención, el o los tornillos activan la rotación mediante un tornillo engrapado lateralmente.

Según otra característica adicional del dispositivo relativo a la invención, cada uno de los dos discos interactúa con uno de los dos hilos de paso de rosca de sentido inverso que comporta un tornillo apto para activar la rotación.

Según una variante del dispositivo relativo a la invención, el o los tornillos están inclinados de modo que los hilos estén sensiblemente paralelos al plano del disco.

Las ventajas y las características del dispositivo relativo a la invención se harán más evidentes a través de la descripción siguiente y relativa al dibujo adjunto, el cual representa un modo de elaboración no restrictivo.

En el dibujo adjunto:

- la figura 1 representa una vista esquemática de un dispositivo de bomba en elevación parcial relativo a la invención.

- la figura 2 representa una vista esquemática en perspectiva de una parte del mismo dispositivo.

- la figura 3 representa una vista esquemática en perspectiva de otra parte del mismo dispositivo.

- la figura 4 representa una vista esquemática parcial en perspectiva de un modo particular de elaboración del dispositivo de bomba relativo a la invención.

- la figura 5 representa una vista esquemática en perspectiva de una parte del mismo dispositivo.

- la figura 6 representa una vista esquemática de una variante de la misma parte del dispositivo.

- la figura 7 representa una vista esquemática transversal de un modo particular de elaboración de una parte del dispositivo de bomba relativo a la invención.

En referencia a la figura 1, se observa un dispositivo de bomba hidráulica de baja presión para bicicletas, relativo a la invención.

Este dispositivo incorpora un cárter [1] que encierra une serie [2] de bombas [20] distribuidas radialmente, coaxialmente a un árbol [3], portando una leva [4] representada en la figura [2].

La leva [4] presenta una forma general troncocónica, cuyo lado menor [40] es circular, mientras que el lado mayor [41] presenta una sucesión regular de relieves [42], la pared periférica [43] presenta un perfil que permite la transición progresiva del lado menor [40] al lado mayor [41], lo que crea una sucesión de salientes [44] y de hendiduras [45], cuyo desnivel aumenta del lado menor [40] hacia el lado mayor [41].

Se ha de tener en cuenta que los ángulos de los salientes [44], pueden ser tanto de pendientes simétricas como asimétricas.

Por otra parte, la leva [4] incorpora un orificio central [46] dentado apto para interactuar con las muescas del árbol [3] correspondientes, de modo que la leva [4] y el árbol [3] estén unidos al girar, si bien la leva [4] puede desplazarse longitudinalmente sobre el árbol [3].

Cada una de las bombas [20] incluyen una cámara cilíndrica [21] conectada a un circuito, no representado, de circulación de fluido. Las bombas [20] tienen un eje perpendicular a la superficie cónica media de la leva [4], lo que favorece la transmisión del movimiento y limita los problemas de desgaste.

La bomba incorpora un pistón [22], igualmente representado en la figura 3, apto para desplazarse longitudinalmente en vaivén dentro de la cámara [211 siendo repelido por las salientes [44] de la leva [4].

El contacto entre la pared [43] de la leva [4] y el pistón [22] se realiza en la extremidad posterior [23] de este último, la cual presenta un perfil redondeado, de tal manera que el contacto es puntual.

Se ha de observar que la circulación del fluido es similar a la del documento FR 2.831.221, es decir que el volumen de fluido es constante, y que el llenado de las cámaras se realiza a través de los pistones [22] que son atravesados longitudinalmente por canales [24] provistos cada uno de ellos de una válvula anti-retorno, no representada

Tal y como se ha señalado anteriormente, en posición de funcionamiento el retroceso de los pistones [22] se realiza de forma automática; por el contrario, en el momento de arranque, es necesario vencer la inercia inicial, por lo que está previsto o bien equipar las cámaras [21] con resortes aptos para repeler los pistones [21] hacia la leva [4], o bien implementar medios magnéticos capaces de vincular los pistones [22] a la leva [4].

En el caso de una conexión magnética, y de un sistema de cebado del circuito, la leva [4] incorpora -al nivel de rada uno de los salientes, paralelamente a la superficie externa, próxima a la cima del saliente y ligeramente desplazada hacia el lado del frontal descendiente- un ahuecamiento longitudinal en el que se introduce una barra magnética, mientras que los pistones [22] son materiales ferrosos. Se ha de observar que es igualmente posible prever una magnetización completa de la leva.

Se comprenderá que el desplazamiento de la leva [4] sobre el árbol [3] permite enfrentar la parte posterior [23] de los pistones [22] con partes diferentes de la leva, que difieren entre sí por el diferente desnivel entre las hendiduras [45] y los salientes [44], con el fin de obtener un caudal de fluido diferente con una misma velocidad de rotación.

En referencia ahora a la figura [4], se observa un modo particular de elaboración del dispositivo de bomba relativo a la invención, en la que el cárter [1] encierra dos levas [4] dispuestas sobre un mismo árbol [3] de forma que la parte superior de una esté enfrentada a la parte inferior de la otra, y asociadas a dos series [2] de bombas [20] imbricadas una en la otra a través de un desnivel en ángulo, lo que asegura un importante ahorro de espacio.

La rotación del árbol [3] acciona, pues, simultáneamente las dos levas [4] que, a su vez, actúan sobre los pistones [21] de las dos series [2] de bombas [20].

En el caso de un dispositivo de bomba hidráulica para bicicletas, cada una de las series [2] de bombas [20] se destina a la impulsión de una rueda. La admisión de fluido es central y compartida, mientras que, por el contrario, el escape se desdobla con el fin de obtener dos circuitos presurizados diferenciados, uno para cada una de las ruedas, lo que asegura una función de bloqueo de diferencial de tipo ínter puente entre las dos ruedas, permitiendo al mismo tiempo transmitir el par sobre la rueda que disponga de mayor adherencia.

Se ha de observar que esta característica permite subir pendientes con mayor facilidad que con las bicicletas clásicas.

En referencia a la figura 5, se observa cómo el sistema permite desplazar las dos levas [4] simultáneamente sobre el árbol [3] con movimientos de aproximación o de alejamiento la una de la otra A tal efecto, cada una de las levas [4] está unida a un disco [5] cuyo borde [50] se engrana a un tornillo transversal [51] paralelo al árbol [3], de modo que la rotación del tornillo [51] genera -a la manera de un sistema de tornillo y tuerca- el desplazamiento del disco [5] y, en consecuencia, de la leva [4] a la que está unido.

En el modo de elaboración representado, el tornillo [51] incorpora dos hilos [52] y [53] de paso de rosca diferente, uno en cada uno de sus extremos, y cada uno de los discos [5] de las levas [4] se engranan en uno de los hilos [52] y [53], de modo que la rotación del tornillo [51] que se efectúa a discreción desde el exterior del cárter a través de un tornillo [55] que se engrana en un hilo [54] del tornillo [51], provoca, según el sentido de la rotación, el acercamiento o el alejamiento de las levas [4] entre sí.

Se ha de observar que, a fin de evitar problemas de giros en vacío, se utilizan preferentemente dos tornillos [51], por ejemplo diametralmente opuestos respecto del árbol [3], supeditados a un mismo tornillo [55] que se coloca de una manera que le permita cruzar a distancia el árbol [3].

En referencia ahora a la figura 6, se observa una variante del dispositivo representado en la figura 5. Esta variante tiene como objetivo evitar los problemas de fricción y de desgaste de los bordes [50] de los discos [5] por el contacto con el tornillo [51]. En efecto, en posición de funcionamiento los discos [5] rotan y entran en contacto con el tornillo [51], lo que genera -a causa de las fricciones- calentamiento y desgaste. El modo particular de elaboración representado en la figura 6 tiene por objeto restringir estos fenómenos.

A tal efecto, se utilizan dos tornillos [56] y [57], cada uno de los cuales incorpora un hilo -[52] y [53], respectivamente-, y forma un ángulo con el disco [5] con el que coopera, a ser posible en correspondencia con el citado hilo. De este modo, los bordes [50] de los discos [5] están menos castigados.

Al igual que en el modo de elaboración anterior, los tornillos [56] y [57] pueden duplicarse del otro lado de los discos [5], conservando al mismo tiempo un único tornillo [55] de comando.

Además de resolver los problemas de fricción, este modo de elaboración ofrece ventajas desde el punto de vista de la construcción, ya que el mismo permite desviar hacia el exterior del cárter los tornillos [55], [56] y [57], que funcionan como comando.

En referencia ahora a la figura 7, se observa un corte respecto a un plano longitudinal mediano de una bomba [20] particular. Esta bomba [20] incorpora una cámara cilíndrica [21], en cuyo interior puede desplazarse un pistón [22], atravesado a lo largo de su eje por un canal [25] que se ramifica por el lado posterior [23] en canales [24], y cuya función es permitir el llenado de la cámara cilíndrica durante el movimiento de retorno del pistón [22].

El canal [25] está asociado a la paleta de ensamblaje [26] de una válvula anti-retorno que es apta para bloquear le canal [25] cuando el pistón [22] es repelido por la leva [4], no representada. Se coloca un resorte [6] en la cámara cilíndrica [21] para facilitar el retroceso del pistón [22].

A modo de ventaja, el resorte [6] tiene forma de diábolo, y consta de dos partes cónicas [60] y [61] opuestas, la base [60] apoyada sobre el fondo de la cámara cilíndrica [21] y la base de la parte [61] acoplada al pistón [22]; y la zona [62] de unión de las dos partes [60] y [61] está diseñada para sostener la paleta de ensamblaje [26] cuya extremidad cónica [27] está destinada a interactuar con el orificio [28] del canal [25] gracias al desplazamiento del pistón [22].

De esta forma, cuando el pistón [22] es repelido a la cámara cilíndrica [21], la paleta de ensamblaje [26] cierra el canal [25], lo que permite repeler el fluido contenido en la cámara cilíndrica [21] hacia un conducto [29], equipado -a su vez- con una válvula anti-retorno no representada, por ejemplo, de bolas.

Se ha de observar que sería ventajoso que las partes cónicas [60] y [61] del resorte [6] sean de elasticidades diferentes con el fin de guiar de manera eficaz el desplazamiento de la paleta de ensamblaje [26].

Claims (17)

1. Dispositivo de bomba hidráulico de baja presión de caudal variable del tipo de varias bombas (20) dispuestas radialmente, cada una de las cuales incorpora un pistón (22) apto para ser repelido en una cámara cilíndrica (21) por el o los salientes (44) de una leva (4) central de geometría variable apta para ser activada en rotación, y donde el retorno del fluido hidráulico se realiza en un cárter (1) que contiene la leva (4), mientras que los pistones (22) de las bombas (20) son atravesados longitudinalmente por al menos un canal (25) provisto de una válvula anti-retorno que sólo permite el paso del fluido del espacio en el que se encuentra la mencionada leva (4) hacia las cámaras cilíndricas (21) de las bombas (20) al remontarse los pistones (22), caracterizada por el hecho de que dicha leva (4) comporta varios salientes (44), presenta una forma cónica y se mueve axialmente respecto de dichas bombas (20), y porque el eje de cada una de estas últimas es sensiblemente perpendicular a la superficie cónica media de la leva (4).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la leva (4) tiene por lo general forma troncocónica, siendo su borde menor (40) de perfil circular mientras que el borde mayor (41) presenta un perfil en relieve, de tal modo que la pared periférica (43) permite efectuar la transición progresiva de un perfil al otro.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que cada saliente presenta un perfil asimétrico, siendo el ángulo de ataque del pistón mayor que el de fuga.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que las bombas están distribuidas angularmente a intervalos regulares, al igual que los salientes (44), siendo el número de salientes (44) diferente del número de bombas (20).

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la leva (4) cuenta con cinco salientes (44), para una serie (2) de seis bombas (20).

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que las bombas (20) son de volúmenes diferentes, estando el volumen de dichas bombas (20) en función de su emplazamiento respecto al medio de accionamiento de la leva (4).

7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el circuito incorpora un sistema de cebado que comprende al menos una cámara de nitrógeno presurizado.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que los pistones (22) se retiran por medios elásticos (6) que repelen dichos pistones (22) hacia la leva (4).

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que los medios elásticos (6), son igualmente aptos para maniobrar la válvula anti-retorno (26).

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que cada uno de los medios elásticos (6)consiste en un resorte en forma de diábolo y cuyo estrechamiento (62) está configurado para contener la válvula (26) que cierra el canal (25) que atraviesa el pistón (22) cuando este último es repelido por la leva (4).

11. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que los pistones (22) están unidos a la leva (4) a través de medios magnéticos.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de incorporar dos levas (4) coaxiales dispuestas de tal modo que la parte superior de una se enfrenta a la parte inferior de la otra, diseñadas de tal manera que pueden desplazarse acercándose o alejándose una de otra, y asociadas cada una a una serie (2) de bombas radiales (20).

13. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que las dos series (2) de bombas (20) están imbricadas una en la otra, y desplazadas angularmente una respecto de otra.

14. Dispositivo según la reivindicación 12 o la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que las dos levas (4) están montadas en libre desplazamiento longitudinal sobre un árbol (3) y cada una está unida a un disco coaxial (5) cuyo borde (50) está acoplado, a modo de guía, a un hilo (52, 53) de al menos un tornillo (51, 56, 57) apto para activar la rotación con la que se asegura el desplazamiento de las levas (4).

15. Dispositivo según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que la rotación del o de los tornillos (51, 56, 57) se activa mediante un tornillo (55) engranado lateralmente.

16. Dispositivo según la reivindicación 14 o la reivindicación 15 caracterizado por el hecho de que cada uno de los discos (5) interactúa con uno de los dos hilos (53, 53) de paso de rosca de sentido inverso que incorpora un tornillo (51) apto para activar la rotación.

17. Dispositivo según la reivindicación 14 o la reivindicación 15 caracterizado por el hecho de que el o los tornillos (56, 57) están inclinados, de modo que los hilos estén sensiblemente paralelos al plano del disco (5).