ES2577230B1 - Sistema de propulsión para un ciclo, basado en una o varias poleas accionada/s con los brazos del usuario mediante un movimiento de remo. - Google Patents

Abstract

Sistema de propulsión para un ciclo, basado en una o varias polea/s accionada/s con los brazos del usuario mediante un movimiento de remo.#Se trata de un sistema de propulsión diseñado para utilizar el tren superior (brazos) del usuario para mover un ciclo, compuesto por una o varias poleas que son accionadas mediante un movimiento de remo, es decir, ejerciendo la fuerza partiendo del brazo extendido frente al abdomen, y tirando hacia el costado de una cinta que acciona la/s polea/s. Un mecanismo transmite la potencia generada por la/s polea/s a la rueda motriz del ciclo. Se trata por tanto, principal -aunque no exclusivamente- de una solución de transporte adaptado (diseñado para personas con discapacidad en el tren inferior).

Description

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D E S C R I P C I O N

Sistema de propulsion para un ciclo, basado en una o varias poleas accionada/s con los brazos del usuario mediante un movimiento de remo.

SECTOR DE LA TECNICA

La presente invencion se refiere a un sistema de propulsion disenado para utilizar el tren superior (brazos) para mover un ciclo; se enmarca, por tanto, dentro del sector de vehiculos y/o aparatos deportivos.

El objeto principal de la presente invencion es un sistema de propulsion disenado para utilizar exclusivamente el tren superior (brazos) para mover un ciclo basado en una o varias poleas que son accionadas mediante un movimiento de remo, es decir, ejerciendo la fuerza partiendo de uno de los brazos extendido frente al abdomen, y tirando del mecanismo hacia el cuerpo en la misma normal. La contraccion de uno de los brazos provoca por efecto de la polea un movimiento de extension en el otro brazo, volviendo al punto de partida. Se trata por tanto, principalmente, de una solucion de transporte adaptado (disenado para personas con discapacidad en el tren inferior).

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Hasta la fecha, que sepamos, los ciclos adaptados (para personas con discapacidad en el tren inferior) basan su tecnica en la transposicion de los pedales de bicicleta - ideados para ser usados con las piernas- en posicion para ser usados con los brazos. Existen varias modalidades dentro de este principio, pero que no modifican su esencia. Este movimiento de pedaleo con las manos, tambien denominado “kranking”, es mecanicamente ineficiente, ya que involucra muchos musculos, todos ellos menores, y todos ellos de una forma parcial y no concentrica, resultando ademas especialmente lesiva para las munecas.

Existen en los gimnasios maquinas denominadas ergometros, que tambien imitan el movimiento de remo, moviendo una polea (en ese caso con una rueda de inercia incorporada) en el eje vertical y con ambas manos simultaneamente (mas parecido al movimiento de remo real, en embarcacion sobre agua).

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EXPLICACION DE LA INVENCION

La Ley 18/1989 de Seguridad Vial, de 25 de julio de 1989 (y sus posteriores modificaciones), en el numero 5 del Anexo I (renumerado por Ley 17/2005) define el CICLO como el vehiculo de dos ruedas, por lo menos, accionado exclusivamente por el esfuerzo muscular de las personas que lo ocupan.

A su vez, define en el numero 6 la bicicleta con pedaleo asistido como “la bicicleta que utiliza un motor, con potencia no superior a 0,5 kw como ayuda al esfuerzo muscular del conductor. Dicho motor debera detenerse cuando se de cualquiera de los siguientes supuestos:

1. - el conductor deja de pedalear.

2. - la velocidad supera los 25 km/h”

Con la busqueda de optimizar el esfuerzo muscular y por ende el rendimiento en el deporte adaptado, el invento propone un sistema de propulsion mediante una o dos poleas accionadas con las manos del usuario como se describe.

Con las manos a la altura de la cintura, se sujeta con cada una de ellas una manilla, que se une a una polea colocada en posicion horizontal mediante una cinta no elastica (o cordon, o cadena). Esta correa corre por el interior de la canal de la polea y va fijada a ella.

En la realizacion preferente numero 1 (solucion con dos poleas), ambas poleas a su vez estan unidas mediante 3 ruedas dentadas, una sobre el eje central de cada polea y una tercera que engrana ambas (comunmente conocido engranaje loco o intermedio), de forma que el movimiento de extension de una polea provoca la contraccion de la polea del lado opuesto.

Logicamente, la potencia se ejerce sobre la polea en el movimiento por el que la manilla se aleja de esta.

Cada polea se aloja en un eje con un pinon libre, de forma que no ofrece resistencia ni traccion en el movimiento de retroceso (de recogida de la correa hacia la polea).

Cada una de las poleas, transmite la fuerza mediante un juego de dos engranajes conicos helicoidales paralelos entre si. El primero, concentrico a la polea. El segundo engranaje, a traves de un eje transmite la fuerza a otro juego de dos engranajes conicos helicoidales, el segundo de ellos ubicado directamente en el eje de la rueda motriz.

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En resumen, se trata de una transmision cardan.

En otra realizacion preferente, disenada con una sola polea, esta unica polea recoge por su canal las cintas que se han de sujetar con cada una de las manos.

La polea se sujeta a un eje que contiene dos pinones libres, cada uno de ellos absorbe la potencia desarrollada en cada sentido de giro de la polea, y es pasivo al sentido inverso.

Cada pinon transmite la energia a un eje que termina en un engranaje conico helicoidal. El eje de uno de los pinones viaja por el interior eje del otro, de forma que son concentricos.

Puesto que cada eje transmite en este momento la potencia en sentidos de giro opuestos, la solucion consiste en engranar las ruedas dentadas helicoidales en las que acaba cada eje a otro engranaje complementary ubicado en el eje de la rueda motriz, en puntos diametralmente opuestos. De esta forma, los dos ejes transmiten la energia giratoria en el mismo sentido.

Una dificultad tecnica a salvar seria el control de la direccion del vehiculo.

Para dar solucion a esta dificultad, se pueden adoptar varias soluciones.

Una primera realizacion preferente incorporaria un sistema de mecanismos servo- dirigidos, de forma que accionando un gatillo analogico emplazado en cada una de las manillas, produzca el giro del eje de la rueda respecto al chasis en el eje vertical, de forma que el vehiculo gire.

Otra realizacion preferente se basa en la inclinacion voluntaria del cuerpo para provocar una inclinacion en el chasis, en el que se encuentra fijado el eje de la rueda delantera, lo que produciria el giro del vehiculo. En esta realizacion preferente, el chasis se divide en dos bloques, uno delantero y otro trasero. El bloque delantero estaria compuesto, por el asiento del usuario, el eje de la rueda motriz y directora y el mecanismo de propulsion. El bloque trasero estaria compuesto por el eje de las ruedas traseras. El chasis en la parte delantera del vehiculo se inserta mediante un sistema de rodamientos en la parte trasera del chasis, que soporta el eje trasero dotado de dos ruedas. Este sistema de giro ya se incorpora en handbikes (ciclos adaptados propulsados por pedaleo con las manos) de competicion deportiva. Hemos incorporado dos muelles (pueden ser amortiguadores, hidraulicos, polimeros, etc) que se encuentran en reposo cuando el vehiculo se encuentra en posicion vertical, de

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forma que ejercen resistencia a la torsion del bloque delantero respecto al trasero, permitiendo volver al vehiculo a la posicion vertical solo con no ejercer fuerza lateral con la masa del cuerpo.

Otra realizacion preferente teorica, podria incorporar un mecanismo electrico de asistencia al movimiento, tal y como describe el nuevo reglamento de la LSV, de donde nos creemos en derecho de extrapolar el termino “bicicleta” por el mas general de “ciclo” dejando cubierta por esta definicion nuestra invencion, segun se cita:

"... “Bicicleta de pedaleo asistido" como la bicicleta que utiliza un motor, con potencia no superior a 0'5 kw como ayuda al esfuerzo muscular del conductor. Dicho motor debera detenerse cuando se de cualquiera de los siguientes supuestos:

- El conductor deja de pedalear.

- La velocidad supera los 25 km/h".

Otra realizacion preferente podria invertir la situacion de las ruedas, ubicando el eje con dos ruedas en la parte delantera del vehiculo, y una sola en el bloque trasero del vehiculo.

Otra realizacion preferente podria incorporar 4 ruedas.

Nuestro invento aporta una ventaja de eficiencia mecanica (muscularmente hablando) respecto a la tecnica precedente, puesto que solicita al mayor grupo muscular del cuerpo, el musculo dorsal y a musculos menores, como es el biceps braquial, de forma concentrica, (con lo que se obtiene la maxima potencia muscular), y otros musculos de forma secundaria y/o no concentrica, como son trapecio, deltoides, redondos, manguito rotador, braquial anterior y triceps braquial, incluso, por contraccion postural, abdominales y lumbares, de forma que en una vision puramente deportiva, se trata de una formula excelente para desarrollar toda la musculatura del tren superior y de alcanzar niveles aerobicos sin la intervencion del tren inferior.

La potencia desarrollada en conjunto mediante este movimiento de remo es muy superior a la desarrollada mediante el movimiento de pedaleo con las manos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripcion que se esta realizando y con objeto de ayudar a una

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mejor comprension de las caracteristicas de la invencion, de acuerdo con dos ejemplos preferentes de realizacion practica de la misma, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, dos juegos de figuras en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se han presentado los detalles tecnicos; se ha de tener en cuenta que las imagenes ilustran los mecanismos para facilitar su comprension, por lo que se deben entender como esquemas y no como reproducciones a escala. Por otra parte, se han eliminado de las figuras los recubrimientos de los mecanismos, ya sean esteticos (p.e. carenados) como practicos (p.e. recubrimiento metalico de la transmision) que dificultarian su visualizacion.

La figura 1 muestra una vista general con una posible realizacion preferente (una polea) del sistema de acuerdo con la presente invencion.

La figura 2 muestra una vista general de otra posible realizacion preferente (dos poleas) del sistema de acuerdo con la presente invencion

La figura 3 muestra un primer plano focalizado en el sistema de poleas de una de las realizaciones preferentes (dos poleas).

La figura 4 muestra un primer plano en vista frontal focalizado en el sistema de transmision de una de las realizaciones preferentes (dos poleas).

La figura 5 muestra un primer plano en vista lateral focalizado en el sistema de transmision de una de las realizaciones preferentes (dos poleas).

La figura 6 muestra un primer plano focalizado en el sistema de poleas de una de las realizaciones preferentes (una polea).

La figura 7 muestra un primer plano en vista frontal focalizado en el sistema de transmision de una de las realizaciones preferentes (una polea).

La figura 8 muestra una vista panoramica de una posible realizacion preferente desde la que permite observar el eje trasero del vehiculo.

La figura 9 muestra el vehiculo desde vista trasera elevada, para por comparacion con la figura 10, mejor entender el sistema de giro implementado en una de las realizaciones preferentes de la invencion.

La figura 10 muestra el vehiculo desde vista trasera elevada, para por comparacion con la figura 9, mejor entender el sistema de giro implementado en una de las realizaciones preferentes de la invencion.

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REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeracion adoptada, se puede observar en ellas dos ejemplos no limitativos de realizacion preferente de la invencion, que se detallan a continuacion.

La primera realizacion preferente se diferencia de la segunda por contar con 2 poleas para ejercer la potencia.

Esta realizacion preferente queda representada en las figuras numeradas de 2 a 5.

La base del sistema es una polea (1), en cuya canal se sujeta uno de los extremos de una cinta no elastica (puede ser tambien cadena, cordon o cualquier otro material no elastico) (2). El otro extremo de la cinta se sujeta con la mano mediante una manilla fijada a esta (3).

Los mecanismos propios de control del vehiculo, tales como frenos, cambio de marchas o (como se detalla en la descripcion de la invencion) un posible sistema de servo-direccion del vehiculo, se ubican en las manillas. Estos podrian ser tanto inalambricos, como accionados por cable, en cuyo caso este viajaria adosado a la cara exterior de la cinta hasta alcanzar por dentro de la polea el chasis, y por el el extremo de cada mecanismo.

La energia se genera tirando de cada una de las manillas. En este ejemplo de realizacion preferente, las manillas se accionan de forma alternativa, pero podria disenarse otra realizacion contemplando el accionamiento de las manillas de forma simultanea.

El conductor se ubica en el asiento (4), agarrando sendas manillas con sendas manos. Los pies se colocan en unas estriberas (5) ancladas al chasis del vehiculo, que podran tener diferentes acabados en funcion de las caracteristicas individuales de cada usuario.

Incluso, una realizacion preferente podria incluir pedales para ser accionados con los pies, complementando la energia obtenida por el movimiento de remo. Esta seria una solucion para personas sin discapacidad, que buscasen involucrar tanto el tren superior como el inferior en un deporte al aire libre.

El usuario, desde su posicion sentado, sujetaria cada una de las manillas, de forma que en el punto en el que una de ellas le exige la maxima extension del brazo, la otra le exige la maxima contraccion del brazo opuesto, que se ubicaria con el puno pegado

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al costado.

La potencia se genera tirando de la manilla hacia el cuerpo del usuario.

Una vez traida en su totalidad la cinta hasta el cuerpo, para conseguir que la polea vuelva a su punto de origen, utilizamos un juego de 3 ruedas dentadas, dos de ellas concentricas a cada una de las poleas (6) y una tercera (7) que se ubica entre las anteriores engranando ambas (lo que se denomina comunmente engranaje loco o intermedio). Con esto se consigue que el giro de una de las poleas, transmita un giro en sentido contrario en la polea opuesta, de la misma longitud de recorrido.

Cada una de las poleas se fija a un eje de giro mediante un pinon libre, de forma que el retroceso a la posicion inicial no ofrece resistencia.

El eje de giro de cada polea, transmite la energia a un engranaje conico (8) (tambien podria ser cilmdrico) con dentado helicoidal (tambien podria ser recto, pero este genera mas ruido).

Este engrana con otro engranaje complementario (9), que transmite a traves de un eje (10) la energia en direccion a la rueda motriz.

El eje termina en otro engranaje conico helicoidal (11), que al engranar con un cuarto engranaje conico helicoidal (12) (este ultimo puede ser tambien hipoidal, incluso recto) situado en el eje de la rueda motriz, transforma finalmente la potencia ejercida sobre la polea, en movimiento tractor.

La segunda realizacion preferente reduce el mecanismo a una sola polea.

Se representa en las figuras 1 y de 6 a 10.

A traves de la canal de una unica polea (13), transcurren dos cintas (14)(15), fijadas en uno de sus extremos a la polea, y el otro extremo rematado con una manilla (16) que debe ser sujetada con la mano por el usuario.

Igual que el ejemplo anterior, la energia se genera al tirar, alternativamente, de cada una de las cintas, con cada una de las manos, hacia el cuerpo del usuario.

En esta realizacion preferente, la polea (13) se fija mediante dos pinones libres, a dos ejes (17) (18) que viajan en direccion a la rueda motriz uno por el interior del otro.

Cada uno de los pinones engrana en sentido opuesto al otro, y queda pasivo al sentido contrario; de esta forma, la fuerza generada en un sentido de giro se transmite a un eje, y la fuerza generada en sentido contrario, es transmitida al otro eje y en sentido opuesto al de aquel.

Cada uno de los ejes termina en un engranaje conico (19)(20) (tambien podria ser

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cilmdrico) con dentado helicoidal (tambien podria ser dentado recto) que engrana con un engranaje complementary (21) fijado al eje de la rueda motriz.

Para que los ejes transmitan la ene^a rotatoria en el mismo sentido, cada uno de los engranajes conicos (19)(20) tienen angulos suplementarios entre si, y engranan con el engranaje (21) de la rueda motriz en puntos diametralmente opuestos.

Finalmente, el engranaje (21) transforma la potencia ejercida inicialmente en la polea, en traccion sobre la rueda motriz, y por ende, en movimiento.

En cuanto al sistema de direccion, las posibles formulas son muy variadas, si bien hay que tener presente para su solucion que no existe control sobre el chasis con las manos, y al estar disenado pensando en personas con discapacidad en el tren inferior, presuponemos que tampoco ha de haberlo con pies o piernas.

En la realizacion preferente representada en este ejemplo, se detalla uno de los sistemas, que se desarrollaria como sigue.

Queda representado en las figuras 8, 9 y 10.

El chasis del vehiculo esta dividido en dos secciones, una delantera, que incluiria la rueda delantera, la polea y el asiento del usuario. Una seccion trasera, que incluiria el eje trasero dotado con dos ruedas (no motrices), el sistema de freno trasero y que podria incluir sistemas de amortiguacion sobre las ruedas.

El chasis delantero se une al trasero a traves de una junta (22) con longitud y grosor suficiente para soportar las fuerzas de torsion. La insercion del chasis delantero, tiene la libertad de rotar en el interior de la junta fija del chasis trasero, mediante un sistema de rodamientos.

La inclinacion del cuerpo del usuario, produce la inclinacion (giro sobre su eje) del chasis delantero, manteniendose inalterado el chasis trasero. Esta inclinacion del chasis, lleva consigo la inclinacion del eje de la rueda delantera lo que provoca el giro del vehiculo.

Para facilitar la estabilidad del vehiculo, en esta realizacion preferente hemos incluido dos muelles (23) (pueden ser amortiguadores, polimeros, hidraulicos...) que unen ambos chasis en ubicacion paralela y equidistante a la junta (22). Estos amortiguadores se encontrarian en reposo mientras el chasis delantero se encontrase recto (vertical) (figura 9). Cuando el chasis delantero se inclinase por la fuerza ejercida con el peso del usuario, estos muelles tenderian a devolver al vehiculo a la posicion de reposo, es decir, vertical, haciendo mas comoda la conduccion.

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En otra realizacion preferente teorica, se puede prescindir de esos muelles estabilizadores.

Como se ha explicado, la utilidad de la invencion se enfoca principal -pero no exclusivamente- como una solucion de movilidad adaptada para personas que carezcan de plena movilidad en el tren inferior del cuerpo, bajo nuestro punto de vista mas eficiente que los actuales.

A mayores, su aplicacion deportiva se extiende a todo tipo de personas, aportando una solucion deportiva de movilidad con la que obtener resultados aerobicos utilizando el tren superior del cuerpo.

El gesto movil con el que se acciona el sistema, comunmente denominado en argot deportivo como “remo” involucra el mayor grupo muscular del cuerpo, el musculo dorsal, asi como el musculo biceps braquial del brazo, ambos de forma concentrica, razon por la que se obtiene el maximo rendimiento de estos musculos. A su vez, involucra de forma secundaria casi la totalidad de los musculos de la mitad superior del cuerpo, destacando trapecio, deltoides, redondos, manguito rotador, braquial anterior y triceps braquial; por contraccion postural, se involucran tambien los musculos abdominales y lumbares.

La potencia generada por estos musculos a traves del movimiento de remo es muy superior a la generada en el movimiento que se utiliza en la actualidad en los ciclos adaptados, que es el movimiento de pedaleo con los brazos, denominado en argot deportivo “kranking”, en el que se involucran musculos menores, y/o no lo hacen de forma concentrica.

Claims (9)

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   REIVINDICACIONES

   1. - Sistema de propulsion de un ciclo mediante el cual se obtiene la energia propulsora por el esfuerzo muscular del usuario a traves de un mecanismo caracterizado por estar formado por dos poleas (1) que son accionadas por el usuario tirando con cada mano de una pieza ideada para ser asida con las manos (en adelante denominaremos “manilla” (3)) unida a uno de los extremos de sendas cintas no flexibles (pueden ser cadenas, cuerdas, cordones o cualquier otra solucion fabricadas en cualquier material) (2) ancladas en su otro extremo a la canal de la polea. La energia generada por las poleas es trasmitida al eje motriz mediante cualquier sistema comun en la tecnica, como puede ser un sistema de pinones, platos y cadena, un sistema cardan, etc (8)(9)(10)(11)(12).
2. 2. Sistema de propulsion de un ciclo mediante el cual se obtiene la energia propulsora por el accionamiento, con las manos del usuario, de dos poleas (1), segun reivindicacion numero 1, con la caracteristica particular de disponer ambas poleas de forma que se pueda incluir en el sistema un juego de 3 engranajes, dos de ellos concentricos a cada una de las poleas (6), y uno tercero que engrana con ambos (7) (comunmente conocido como engranaje loco o intermedio), de forma que la rotacion en un sentido de giro de una de las poleas, produce un giro de longitud equivalente en la polea de la mano opuesta en sentido opuesto. De esta forma, al tirar hacia el cuerpo del usuario de una de las manillas, la manilla opuesta se aleja de su cuerpo en una longitud equivalente.
3. 3. - Sistema de propulsion de un ciclo mediante el cual se obtiene la energia propulsora por el esfuerzo muscular del usuario a traves de un mecanismo caracterizado por estar formado por una sola polea (13), que es accionada por el usuario tirando con cada mano de uno de los extremos de sendas cintas no flexibles (pueden ser cadenas, cuerdas, cordones o cualquier otra solucion fabricadas en cualquier material) ancladas en su otro extremo a la canal de la polea (14)(15)(16). La polea transmite la energia a sendos ejes en cada uno de los sentidos de giro de la polea, y aquellos, mediante un sistema de transmision, que puede ser por cadena, correa o cardan, a la rueda motriz, en un mismo sentido de giro.

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4. 
   4. - Sistema de propulsion de un ciclo segun Reivindicacion numero 1 con la

   caracteristica particular de incorporar un sistema de pedales complementary, al uso habitual en bicicletas, de forma que puedan ser usados ambos de forma simultanea.
5. 
   5. - Sistema de propulsion de un ciclo segun Reivindicacion numero 1 con la

   caracteristica particular de incorporar un motor electrico que complemente el esfuerzo muscular del usuario.
6. 
   6. - Sistema de propulsion de un ciclo segun Reivindicacion numero 1 con la

   caracteristica particular de incorporar un sistema de pedales complementario, al uso habitual en bicicletas, de forma que puedan ser usados ambos de forma simultanea, y a su vez incorporar un motor electrico que complemente el esfuerzo muscular del usuario.
7. 
   7. - Sistema de propulsion de un ciclo segun Reivindicacion numero 3 con la

   caracteristica particular de incorporar un sistema de pedales complementario, al uso habitual en bicicletas, de forma que puedan ser usados ambos de forma simultanea.
8. 
   8. - Sistema de propulsion de un ciclo segun Reivindicacion numero 3 con la

   caracteristica particular de incorporar un motor electrico que complemente el esfuerzo muscular del usuario.
9. 
   9. - Sistema de propulsion de un ciclo segun Reivindicacion numero 3 con la

   caracteristica particular de incorporar un sistema de pedales complementario, al uso habitual en bicicletas, de forma que puedan ser usados ambos de forma simultanea, y a su vez incorporar un motor electrico que complemente el esfuerzo muscular del usuario.