ES2268911B1 - Sistema de transmision de potencia mediante pedaleo eliptico con bielas de longitud variable. - Google Patents
Sistema de transmision de potencia mediante pedaleo eliptico con bielas de longitud variable. Download PDFInfo
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Abstract
El sistema de transmisión de potencia mediante pedaleo elíptico con bielas de longitud variable es un sistema aplicable a bicicletas formado por un soporte transmisor de potencia y por un mecanismo auxiliar cuyo movimiento interno se realiza mediante cadena y piñones dentados. El soporte transmisor convierte las componentes perpendiculares a la biela de potencia en momento de transmisión y el mecanismo auxiliar, mediante un engrane estático y un engrane satélite con la mitad de diámetro que el engrane estático y que gira alrededor de éste, produce un movimiento longitudinal de la biela mediante una manivela y un seguidor de leva, haciendo que varíe la longitud de la biela y que los pedales describan una trayectoria elíptica. El soporte transmisor y el mecanismo auxiliar se sitúan a cada lado del eje pedalier, fijado el del lado derecho a los platos dentados de la bicicleta.
Description
Sistema de transmisión de potencia mediante
pedaleo elíptico con bielas de longitud variable.
La presente invención se refiere, como su propio
título indica, a un sistema de transmisión de potencia mediante
pedaleo con bielas de longitud variable que proporciona una
trayectoria el pedal de tipo elíptico. Variando las dimensiones y
la orientación angular de la elipse, se pueden conseguir
variaciones en la eficiencia de la potencia de propulsión obtenida
por el movimiento de pedaleo aplicado a la bicicleta, debido a la
forma en que se hace actuar a los distintos grupos musculares.
Aunque la trayectoria circular descrita por los
pedales de las bicicletas convencionales es la más óptima desde un
punto de vista mecánico, no ocurre lo mismo si tenemos en cuenta la
biomecánica por lo que en la actualidad existen un gran número de
máquinas y aparatos desarrollados ergonómicamente, consiguiendo un
mayor grado de adaptabilidad de dichas máquinas al cuerpo
humano.
A continuación se detallan las patentes más
relevantes y las diferencias existentes con el objeto de la
invención, así se obtienen las patentes US016 9043, EP1160153,
EP064319 que incorporan un mecanismo biela-manivela
de tal forma que la trayectoria que consiguen los pedales es de
tipo elíptica. La patente US0169043 presenta un plato elíptico de
forma que las bielas son paralelas al eje mayor de la elipse y
perpendiculares al eje menor de la misma. La patente EP1160153
incorpora dos bielas de longitud variable con un pin de rotación
común y cuya posición angular varía a lo largo de la curva sin fin
que describen los pedales, por último la patente EP0634319,
presenta un mecanismo de manivela que puede producir un gran
momento de giro sin aumentar la longitud total del brazo de la
manivela, dicho brazo está formado por dos brazos unidos por un
piñón.
El sistema de transmisión de potencia de pedaleo
con bielas de longitud variable permite conseguir que el pedal
describa una trayectoria de forma elíptica realizándose la
transmisión de potencia como en las bicicletas convencionales a
través de dos bielas unidas mediante un eje, girando dichas bielas
separadas por un ángulo de 180°.
La particularidad del mecanismo estriba en que
la longitud de las bielas varía según el ángulo de giro de tal
forma que el pedal se mueve describiendo una trayectoria de tipo
elíptico.
Tradicionalmente, todas las bicicletas llevan
montado un sistema de transmisión en el que los pies del ciclista
ejercen una fuerza determinada sobre los pedales situados en el
extremo de una biela de manera que cada pie sigue una trayectoria
circular con un desfase de 180° entre ambas.
Este movimiento circular es óptimo desde el
punto de vista mecánico para la transmisión de la bicicleta, pero
las piernas del ser humano están constituidas por una especie de
palancas articuladas que son principalmente el muslo y la pierna,
por esta razón, existen durante el giro del pedal ciertas zonas en
las que la fuerza aplicada a la transmisión disminuye haciendo el
pedaleo más difícil, el sistema de transmisión de potencia objeto
de la invención hace posible crear trayectorias de pedaleo
elípticas permitiendo variar las dimensiones y la inclinación de la
elipse e incluso deformarla consiguiéndose un mejor aprovechamiento
de los componentes de la fuerza aplicada sobre el pedal en las
distintas fases del pedaleo ya que la trayectoria del pedal puede
coincidir con la dirección de la fuerza aplicada, se pueden eliminar
los puntos muertos y se pueden reducir los ángulos de giro de las
articulaciones permitiendo un trabajo muscular menos forzado
consiguiendo un pedaleo más continuo y más ágil de una forma más
natural, todo ello con un mecanismo simple que puede adaptarse a un
cuadro de bicicleta convencional o a aparatos de gimnasia.
Con el fin de facilitar la explicación se
acompaña una hoja de dibujos en la que se ha representado un caso
práctico de realización del alcance de la presente invención.
La figura 1 representa el sistema mediante
soporte de transmisión de potencia.
La figura 2 representa el sistema de transmisión
de potencia mediante cadena.
La figura 3 representa el sistema de transmisión
de potencia mediante un seguidor de leva.
La figura 4 representa el guiado lineal de la
biela mediante rodamientos giratorios.
La figura 5 muestra las distintas trayectorias
de tipo elíptico que se pueden conseguir variando la longitud del
conjunto biela-manivela.
Tal y como se representa en la figura 1, la
particularidad del mecanismo estriba en que la longitud de las
bielas (4) varía según el ángulo de giro de tal forma que el pedal
(8) se mueve describiendo una trayectoria de tipo elíptico. A cada
lado del eje pedalier (7) se encuentra situado un soporte transmisor
de potencia (3) que básicamente cumple tres funciones: por un lado
transmite la potencia de pedaleo en forma de momento de giro, por
otro lado sirve de soporte de la guía lineal (14) sobre la que se
deslizará longitudinalmente la biela (4) y por último, la función
del soporte (3) sirve como chasis de arrastre del engrane satélite
(2).
El sistema presenta en su interior un mecanismo,
al que denominaremos como mecanismo auxiliar (formado por 1, 2, 5 y
6), que impone el desplazamiento longitudinal de la biela (4) según
va girando el eje. Este mecanismo auxiliar está conformado por un
engrane estático (1) fijado al cuadro de la bicicleta (13) y por un
engrane satélite (2) que gira sobre la periferia del engrane
estático (1) arrastrado por el soporte transmisor de potencia
(3).
El engrane satélite (2) tiene la mitad de
diámetro que el engrane estático (1) de forma que describe dos
vueltas sobre su propio eje de giro (10) cuando completa una vuelta
sobre la periferia del engrane estático (1).
Junto al engrane satélite (2), y girando
solidario a éste, hay una manivela (6) que tira y empuja de la
biela de potencia (4) a través de la biela (5) del mecanismo
auxiliar obteniendo de esta forma un desplazamiento lineal mediante
el movimiento de giro impuesto por el engrane satélite (2), de esta
forma, la biela de potencia (4) avanza y retrocede dos veces durante
un giro completo del eje (7) y en consecuencia el pedal (8)
describe una trayectoria elíptica.
Si se varía la longitud de la biela (5) del
mecanismo auxiliar, se consigue variar el tamaño de la trayectoria
que describe el pedal y si se varía la longitud de la manivela (6)
del mecanismo auxiliar se consigue variar la diferencia entre la
longitud máxima y la longitud mínima alcanzada por la biela de
potencia (4) durante el giro.
A la derecha e izquierda del eje (7) se monta el
mismo mecanismo con la diferencia de que en la parte derecha el
soporte de transmisión de potencia (3) está diseñado de forma que
se puedan fijar a él los platos dentados (9) que habitualmente se
utilizan para transmitir la potencia de pedaleo, consiguiéndose así
que los pedales (8) de ambos lados describan la misma trayectoria
elíptica con un ángulo de desfase de 180°.
Tal y como muestra la figura 2, en otra
realización preferencial, el mecanismo auxiliar está formado por un
piñón estático (15) y un piñón secundario o satélite (16) unidos
por una cadena (17) que es la encargada de la transmisión de
potencia. El piñón satélite (16) tiene la mitad de dientes que el
piñón estático (15) de tal manera que describe dos vueltas sobre su
eje de giro cuando completa una vuelta sobre el piñón estático
(15). La biela (4) se desliza longitudinalmente sobre una guía
lineal (14) conformada mediante un rodamiento de deslizamiento
lineal que impide los desplazamientos laterales de dicha biela.
Tal y como representan las figuras 3A y 3B, el
movimiento se produce empujando directamente la biela (4) mediante
un seguidor de leva (18) introducido en una ranura mecanizada en la
biela (4) en lugar de producirse mediante el mecanismo biela
(4)-manivela (6). Como se muestra en la figura 3ª,
variando la forma de la ranura se puede conseguir una deformación de
la trayectoria elíptica.
Tal y como muestra la figura 4, el guiado lineal
de la biela (4) se consigue mediante rodamientos giratorios
dispuestos a ambos lados de la biela (4).
La figura 5 muestra las distintas trayectorias
descritas al variar la longitud de la biela (4), la figura 5A
representa la variación en el tamaño de los semiejes de la elipse
que se consigue aumentando la longitud de la biela del mecanismo
auxiliar. La figura 5B muestra cómo aumentando o disminuyendo la
longitud de la manivela (6) del mecanismo auxiliar se consigue
variar la excentricidad entre la biela del mecanismo auxiliar (5) y
la manivela (6) de dicho mecanismo de forma que se logra variar la
diferencia entre los semiejes de la elipse, un caso particular
tiene lugar cuando la longitud de la manivela es igual a cero ya que
la trayectoria descrita es una circunferencia. La figura 5C muestra
la trayectoria descrita por el pedal cuando la biela (4) se empuja
directamente mediante un seguidor de leva tal y como se representa
en la figura 3A. Por último la figura 5D representa los giros que
puede realizar la elipse sobre su propio eje al cambiar la posición
relativa de la manivela (6) con respecto al cuadro de la bicicleta
(13).
Claims (5)
1. Sistema de transmisión de potencia para
bicicletas caracterizado porque está conseguido mediante el
pedaleo con bielas (4) cuya longitud varía según el ángulo de giro,
de tal forma que el pedal (8) se mueve describiendo una trayectoria
de tipo elíptico, llevando un soporte transmisor de potencia (3)
que cumple básicamente tres funciones: por un lado transmite la
potencia de pedaleo en forma de momento de giro, sirve de soporte
de la gula lineal (14) sobre la que se deslizará longitudinalmente
la biela (4) y, por último, sirve como chasis de arrastre del
engrane satélite (2), presentando el sistema en su interior un
mecanismo auxiliar formado por el engrane satélite (2), el engrane
estático (1), la biela del mecanismo auxiliar (5) y la manivela
(6), que impone el desplazamiento longitudinal de la biela (4)
según va girando el eje (7), estando el engrane estático (1) fijado
al cuadro de la bicicleta (13) y girando el engrane satélite (2)
sobre la periferia del engrane estático (1) arrastrado por el
soporte transmisor de potencia (3), siendo el diámetro del engrane
satélite (2) la mitad que el del engrane estático (1) de forma que
dicho engrane satélite (2) describe dos vueltas sobre su propio eje
de giro (10) cuando completa una vuelta sobre la periferia del
engrane estático (1), moviendo la manivela (6) situada junto al
engrane satélite (2) y girando solidaria a éste, que tira y empuja
de la biela de potencia (4) obteniendo de este forma un
desplazamiento lineal de dicha biela (4) mediante el movimiento de
giro impuesto por el engrane satélite (2) así la biela de potencia
(4) avanza y retrocede dos veces durante un giro completo de eje
(7) y, en consecuencia, el pedal (8) describe una trayectoria
elíptica variando la longitud de la biela del mecanismo auxiliar
(5) modificando con ello el tamaño de la trayectoria que describe
el pedal, pudiéndose variar la diferencia entre la longitud máxima
y mínima alcanzada por la biela de potencia (4) durante el giro
mediante la variación de la longitud de la manivela del mecanismo
auxiliar (6), montándose el mismo mecanismo y el soporte de
transmisión de potencia (3) a derecha e izquierda del eje (7) con la
diferencia de que, en la parte derecha, el soporte de transmisión
de potencia (3) está diseñado de forma que se puedan fijar a él los
platos dentados (9) que habitualmente se utilizan para transmitir
la potencia de pedaleo, consiguiéndose así que los pedales (8) de
ambos lados describan la misma trayectoria elíptica con un ángulo
de desfase de 180°.
2. Sistema de transmisión de potencia para
bicicletas según reivindicación 1ª, caracterizado porque la
transmisión de multiplicación de velocidad del mecanismo auxiliar
se realiza mediante cadena y piñones dentados (figura 2).
3. Sistema de transmisión de potencia para
bicicletas según reivindicación 1ª, caracterizado porque el
movimiento longitudinal de la biela (4) se produce por la fuerza
ejercida por un seguidor de leva, que gira junto con el engrane
satélite, sobre la ranura existente en la biela (figura 3).
4. Sistema de transmisión de potencia para
bicicletas, según la reivindicación 1ª, caracterizado porque
el engrane satélite (2) tiene la mitad de diámetro que el engrane
estático (1) de forma que describe dos vueltas sobre su propio eje
de giro (10) cuando completa una vuelta sobre la periferia del
engrane estático (1).
5. Sistema de transmisión de potencia según la
reivindicación 1ª caracterizado porque las componentes
perpendiculares a la biela de potencia (4) se convierten
directamente en momento de transmisión a través del soporte
transmisor de potencia (3) y la componente en sentido longitudinal a
la biela de potencia (4) contribuye al giro a través del mecanismo
auxiliar.
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