ES2670470B1

ES2670470B1 - Sistema de transmisión para vehículos

Info

Publication number: ES2670470B1
Application number: ES201631530A
Authority: ES
Inventors: Vidal Cesar Rojo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: ES2670470A1

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de transmisión para vehículos

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a un sistema de transmisión para vehículos (bicicletas o similares) con suspensión trasera, que elimina el efecto de retroceso en los pedales originado por el incremento de la distancia entre el eje trasero de la rueda y la caja de pedales al activarse la suspensión trasera del vehículo y/o por la diferencia entre el diámetro del plato y piñón presente en casi todos estos vehículos.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Las bicicletas que poseen suspensión trasera, además de la eventual suspensión delantera, tienen un inconveniente debido a que la distancia entre la caja de pedales y el eje trasero puede variar con la posición de la suspensión trasera, provocando la elongación de la cadena o correa de transmisión.

Para evitar las peores consecuencias, muchas bicicletas comprenden una cadena más larga de lo necesario, recogida por un tensor que libera esa longitud extra contra un muelle. Sin embargo, el tensor debe estar dispuesto en la parte que no transmite esfuerzos de la cadena, normalmente en la parte inferior. El ajuste de la longitud en esa parte de la cadena es sencillo, pero para que alcance la parte superior de la cadena se debe producir el giro involuntario del plato, en sentido contrario al de avance o de pedaleo (anti-horario en las figuras de esta solicitud) el cuál se transmite al eje de la caja de pedales o del motor. Esto implica que el ciclista o motor recibe una fuerza contraria al sentido de giro que le puede resultar perjudicial.

En otras ocasiones, la distancia entre la caja de pedales y el eje trasero no varía con el funcionamiento de la suspensión, pero el cambio de su posición relativa provoca igualmente un movimiento del plato que puede llegar al ciclista o motor.

Además, de la misma forma que la suspensión afecta a la cadena, la suspensión no puede absorber el bache si la cadena está tensa. Por lo tanto, la resistencia suministrada por el ciclista o el motor contra el giro involuntario del plato afecta al funcionamiento de la suspensión. Es por lo tanto el ciclista o el motor quien absorbe el bache.

Es aparente que, en un sistema de transmisión actual, la transmisión genera fuerzas no deseadas sobre la suspensión haciéndola funcionar de manera poco eficiente y también sobre el ciclista o motor haciendo que este se fatigue más, sea menos fiable, etc.

BREVE EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención consiste en un sistema de transmisión para vehículos según las reivindicaciones.

Se aplica principalmente a bicicletas, pero también podrá aplicarse a cualquier vehículo similar (motocicletas,...) que comprenda una transmisión de correa, cadena o similar, y una suspensión que afecte a al menos uno de los extremos (plato o piñón) de la correa, que suele corresponder a la rueda trasera.

Uno de los objetivos de esta invención es el de reducir la fatiga en el ciclista debido al retroceso de los pedales por la actuación de la suspensión.

Otro de los objetivos de esta invención es mejorar el funcionamiento de la suspensión, independizando su actuación respecto del motor o del ciclista y de la cadena.

El sistema descrito en esta patente libera un elemento como un plato, piñón, corona, biela o rueda dentada sobre el eje al que va acoplado en un número limitado de grados (por ejemplo 5-10°). De esta forma, no todos los movimientos se propagan entre la rueda trasera y el sistema de accionamiento (pedales o motor). El dejar el eje liberado en un número limitado de grados en el sentido que la cadena estira, hace que al comprimirse la suspensión no se transmitan estas fuerzas generadas que acabarían llegando al ciclista. A cambio son absorbidas por la rotación del plato, piñón o biela, independiente de su eje, que hace que la cadena pueda alargarse sin freno externo y sin afectar al ciclista o motor. A su vez, aumenta la eficiencia del sistema de suspensión y disminuye de manera importante la fatiga del ciclista.

En concreto, el sistema de transmisión está destinado a vehículos que poseen una rueda trasera con un eje de rueda trasera sobre el que está montado al menos un piñón (en adelante en singular: “el piñón”) conectado mediante una cadena o similar a uno o más platos o coronas (en adelante “el plato”) actuados por un sistema de accionamiento. Esta cadena o similar poseerá un tensor que adapte la longitud útil a la necesaria. Por su parte, la rueda trasera está montada sobre una suspensión excéntrica respecto del eje de los platos. Según la invención, se dispone de unos grados de juego en la transmisión entre el sistema de accionamiento y la rueda trasera. Estos grados de juego se pueden localizar entre el sistema de accionamiento y el plato o entre la rueda trasera y el piñón.

Preferentemente, el sistema comprenderá uno o más resortes de retorno de la transmisión en el sentido de giro de la cadena con el avance del vehículo. De esta forma, el sistema de accionamiento no girará nunca en vacío, es decir, sin transmitir esfuerzo a la rueda trasera.

En una realización preferida, el sistema de transmisión comprende un engranaje o araña delantera fija al eje del sistema de accionamiento, imbricada a unos dientes internos del plato pero manteniendo esta imbricación los grados de juego.

En otra realización la araña delantera está fija al eje del plato, imbricada con los grados de juego a unos dientes internos del eje del sistema de accionamiento.

En otra realización añadida, el sistema de transmisión comprende una araña trasera solidaria a la rueda trasera, imbricada a unos dientes internos del piñón, manteniendo la imbricación los grados de juego.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la invención, se incluyen las siguientes figuras.

FIG. 1 Es una vista lateral de los componentes ensamblados en un plato según una de las configuraciones posibles.

FIG. 2 Es una vista explosionada del ejemplo anterior donde se pueden ver todos los componentes del mismo desde uno de los extremos.

FIG. 3 Es una vista explosionada del ejemplo anterior desde otro de los extremos.

FIG. 4 Es una vista lateral de un ejemplo de configuración del sistema sobre una biela.

FIG. 5 Es una vista lateral del ejemplo de la FIG. 4 por el lado interior donde se puede apreciar el sistema.

FIG. 6 Es una vista explosionada en perspectiva del ejemplo de la FIG.4.

FIG. 7 Es una vista esquemática de cómo afecta el hundimiento de la suspensión al alargamiento de la distancia entre la caja de pedales y el eje de la rueda posterior.

FIG. 8 Es una vista esquemática del sistema de transmisión donde se muestra el ángulo que se moverá el plato.

FIG. 9 Es una vista esquemática del sistema de transmisión comprimido donde se muestra como la cadena hace rotar las bielas.

FIG. 10 Es una vista esquemática del sistema de transmisión donde se muestra el funcionamiento de la invención en reposo.

FIG. 11 Es una vista esquemática del sistema de transmisión con la suspensión totalmente comprimida donde se muestra como esta invención evita que las bielas roten en el sentido contrario al de avance del vehículo.

FIG. 12 Es una vista esquemática del sistema de transmisión donde se muestra el funcionamiento de una variante de la invención con el sistema montado sobre el eje trasero, la suspensión se encuentra en reposo.

FIG. 13 Es una vista esquemática del sistema de transmisión con la suspensión totalmente comprimida donde se muestra como esta invención evita que las bielas roten en sentido anti-horario. En esta figura se muestra una variación de la invención donde el sistema va montado sobre el eje trasero.

FIG. 14 Es una vista lateral de una bicicleta del estado de la técnica donde se muestran las partes principales de la misma de forma ilustrativa.

MODOS DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN

A continuación se pasa a describir de manera breve un modo de realización de la invención, como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta.

El sistema de transmisión de la invención se mostrará en esta descripción de un modo de realización aplicado a una bicicleta, como se aprecia en la FIG. 14. En esta figura se aprecia un sistema de transmisión genérico de bicicleta con suspensión en la rueda trasera según el estado de la técnica. Se pueden apreciar varias piezas características como son las bielas (1) y el plato (2), el eje de la caja de pedales (3), la cadena (4), el basculante (5) de la bicicleta, el eje de la rueda posterior (6), un desviador trasero (7), un tensor de cadena (8) que es el encargado de mantener la cadena tensa en todo momento, los piñones (9) y el triángulo principal (10) de la bicicleta, que es donde se encuentra el centro del eje de la caja de pedales (3). Como el eje de la rueda posterior (6) y el de la caja de pedales (3) se encuentran sobre dos piezas independientes, el basculante (5) y el triángulo principal (10), la distancia entre estos dos varía al comprimirse la suspensión provocando ello el efecto comentado anteriormente en el que la cadena debe incrementar su longitud entre la tangente del plato (2) y los piñones (9).

En la FIG. 7 se muestra el sistema de transmisión de la invención en sus dos estados principales: totalmente extendido y totalmente comprimido. En esta ilustración se muestra en la parte inferior la posición de reposo de los diferentes elementos, mientras que en la posición superior se dispone la posición de compresión, que corresponde al momento en que actúa y se comprime la suspensión. En la posición de compresión de la suspensión, el segmento (11), que es la distancia en reposo entre la caja de pedales (3) y el eje de la rueda posterior (6), se añade un segmento extra (12). Esta adición es provocada porque el basculante (5) no pivota sobre el eje de la caja de pedales (3) o de los platos (2) dado que si así fuera la eficiencia del sistema sería reducida. Si se dibuja un arco (13) con su centro en la caja de pedales (3) y uno de los extremos en el eje de la rueda posterior (6), se puede apreciar como en el otro extremo del arco, el que conecta con la suspensión comprimida genera ese segmento extra (12) que equivale al incremento de distancia entre el plato (2) y piñones (41).

El segmento (11) tiene la misma medida en ambas posiciones, se aprecia perfectamente como la distancia entre la caja de pedales (3) y el eje de la rueda posterior (6) ha aumentado en un segmento extra (12). Por lo tanto, la distancia comprendida entre la tangente del plato (2) y la tangente del piñón (9) se ha incrementado, y la cadena (4) necesita cubrir una mayor distancia. El tamaño del segmento extra (12) dependerá del diseño de la bicicleta o vehículo y del desplazamiento de la suspensión trasera.

En la FIG. 8 se muestra un sistema de transmisión convencional donde se puede apreciar la misma transmisión pero ahora con dos segmentos que representan dos radios (14) y (15) dibujados sobre el plato (2) que van a ser utilizados para mostrar como el plato (2) gira en sentido anti-horario debido al movimiento de la suspensión. El primer radio (14) lo definimos entre el eje de la caja de pedales (3) y el punto de tangencia de la cadena (4) con el plato (2) en posición de reposo. Las bielas (1) y el eje de los pedales (16) se representan para tener una referencia de cómo afecta el alargamiento de la distancia entre el eje de la rueda posterior (6) y el eje de la caja de pedales (3) al ciclista, dado que éste reposa sus pies a la altura del eje de los pedales (16).

En la FIG. 9 se muestra el mismo sistema de transmisión cuya posición de partida se mostró en la FIG. 8, pero en un estado de compresión de la suspensión. Este estado puede no corresponder a la máxima compresión de la suspensión. El incremento de la distancia entre el eje de la rueda posterior (6) y el eje de la caja de pedales (3) se produce durante todo el recorrido de la suspensión y en casi la totalidad de sistemas de suspensión, con lo que es un hecho no ligado a una posición de compresión concreta del sistema de suspensión. En este esquema al segmento (11) se ha sumado el segmento extra (12), por lo que la cadena (4) ha de recorrer una mayor distancia entre las tangentes al plato (2) y al piñón (9). Por lo tanto, la cadena estira del plato (2) en sentido anti-horario (tal y como se muestra en las figuras, pues en una imagen dibujada desde el lado opuesto sería horario), provocando el giro de las bielas (1) y por lo tanto un desplazamiento (17) de las piernas del ciclista.

El ángulo de giro del plato (2) está representado por los radios (14) y (15). El primer radio (14) representa el punto de unión de la cadena (4) con el plato (2) en posición de reposo (en esta posición, y tal como se ha representado el primer radio (14) es normal al segmento que representa la cadena (4). El segundo radio (15) corresponde al que se coloca en posición vertical tras el retroceso del plato (2) por la compresión de la suspensión. Se puede apreciar que el plato (2) se mueve en sentido anti-horario (desde este costado de la bicicleta), desplazando así las bielas (1). Estas bielas (1) generan un desplazamiento (17) vertical sobre las piernas del ciclista, siendo este efecto uno de los que la patente pretende solucionar. El ángulo de rotación de las bielas es el mismo que el ángulo existente entre los radios (14) y (15).

En la FIG. 10 se muestra una de las variantes propuestas en esta invención. A diferencia de un sistema convencional donde el plato (2) y las bielas (1) se mueven de manera solidaria, en esta invención, el plato (2) y las bielas (1) tienen un cierto número de grados de juego entre ellos, que les permite rotar entre sí un número determinado y controlado de grados. En este caso las bielas (1) llevan solidaria únicamente la parte interna del mecanismo representada por el circulo (18), y que equivale al engranaje o araña delantera (19) mostrada en la FIG. 1,2, 3 y 5, y sobre ella se encuentra el plato (2). En este plato (2) se han dibujado dos rectas (20) y (21) que pretenden mostrar el mismo efecto que se muestra en las FIGS. 8 y 9, con los radios (14) y (15), para representar el ángulo de rotación del plato (2), debido a la elongación que recibe la cadena (4). Como se puede ver, en la ilustración, la primera recta (20) está normal a la cadena (4) La posición efectiva de la biela (1) en el momento de la compresión de la suspensión puede ser cualquier otra sin afectar al funcionamiento del sistema, esta no tiene por qué encontrarse en posición horizontal.

En la FIG. 11 se muestra esta misma versión de la invención representada en la FIG.

10, este caso en una posición de compresión de la suspensión. Como se ha indicado anteriormente, esta posición es representativa y se refiere a cualquier posición comprendida entre la posición de reposo y la posición de máxima compresión, inclusive esta última. En este caso la distancia entre el eje de la caja de pedales (3) y el eje de la rueda trasera (6) se incrementa respecto al segmento (11), como se ha comentado anteriormente. Es al producirse esa elongación cuando el sistema de plato flotante se pone en funcionamiento dejando unos grados controlados de juego al plato (2), de manera que el incremento de longitud de la cadena (4) entre las tangentes al plato (2) y al piñón (9) no genera un movimiento de rotación sobre las bielas (1). El movimiento relativo entre las bielas (1) y el plato flotante (2) está limitado en un número de grados que pueden variar dependiendo del sistema de suspensión, tipo de transmisión, recorrido de la suspensión, entre otros. El ángulo de rotación del plato (2) está representado por las rectas (20) y (21). En el dibujo se puede apreciar como la primera recta (20) ya no es normal a la cadena (4) como lo era en la FIG. 10, o como lo sigue siendo en un sistema actual representado en la FIG. 9 entre la biela (1) y el plato (2), sino que en este caso el plato (2) flotante es capaz de rotar sobre el eje de la caja de pedales (3) y con respecto de las bielas (1) un número determinado de grados. Si el número de grados del juego no fuera limitado, sería imposible hacer rotar el plato (2) de tal manera que no sería posible desplazar el vehículo ya que las bielas (1) girarían libres y no desplazarían la transmisión.

En la FIG. 12 se muestra una variación de la invención. En este caso el sistema de rueda flotante va colocado sobre el eje de la rueda posterior (6), o eje de los piñones (9), a diferencia de la versión anterior donde se montaba sobre el centro del eje de la caja de pedales (3). La diferencia principal de esta versión, sobre la anteriormente descrita, es que en este caso, el piñón (9) es flotante mostrado tiene los grados de juego en sentido contrario a la versión anterior, ver FIGS. 10 y 11. En la figura, el piñón (9) flotante tiene los grados de rotación libres en sentido horario. La biela (1) en este caso vuelve a ser solidaria al plato (2) como lo es en un sistema convencional. Como se puede apreciar en las FIG. 12 y 13 al comprimirse la suspensión, la distancia entre los ejes de la rueda posterior (6) y de la caja de pedales (3) se incrementa respecto a la distancia en reposo. Así, la longitud de la cadena (4) entre las tangentes del plato (2) y el piñón (9) flotante se incrementa durante la compresión de la suspensión. El sistema de piñón (9) flotante hace tenga un número limitado de grados de juego sobre el engranaje o araña trasera (22) del eje de la rueda trasera (6). Las marcas (23) y (24) se utilizan para representar el ángulo de rotación del piñón (9) flotante simplemente como referencia.

En la FIG. 1, 2 y 3 se muestran unos ejemplos no limitantes de formas de implementar la invención. En éste se muestra como el sistema consta de una araña delantera (19) que va acoplada sobre el eje de las bielas (1). La araña delantera (19) también puede estar acoplada a la salida de la transmisión primaria en una bicicleta o vehículo con cambio interno. La araña delantera (19) se acopla al eje mediante un dentado y se fija con un tornillo (25) en el mismo eje, de esta manera todo el sistema se puede desmontar. Esta araña delantera (19) puede también formar parte del propio eje o soporte del que forma parte para hacer un sistema más integrado, con menos piezas. La araña delantera (19) también se puede adaptar a todos los estándares de montaje al poder estar en bielas (1), piñones (9) o platos (2) como como SRAM, Shimano o Race Face por nombrar algunos.

La araña delantera (19) lleva acoplado un rodamiento (26) sobre el que se montará el plato (2) para que el plato (2) pueda girar de manera libre sobre la araña delantera (19) reduciendo así la fricción y desgaste entre ambas piezas. El plato (2) posee unos dientes (27) imbricados a la araña delantera (19) cuya función es dejar un número determinado de grados de juego entre ambas piezas. El rodamiento (26) va fijado al plato (2) mediante un anillo de seguridad (28), opcionalmente también puede fijarse mediante la propia interferencia del rodamiento (26) con el plato (2). Para conseguir que el sistema vuelva a su posición inicial después de actuación de la suspensión, se utilizan uno o varios resortes (29) entre los dientes (27) y la araña delantera (19). Los resortes (29) no tienen por qué estar limitados en número o tipo, pudiéndose utilizar muelles torsionales, elastómeros u otros, además de los helicoidales representados, siempre que cumplan la función de mantener y devolver el sistema a su posición inicial. El ángulo entre las pestañas de la araña delantera (19) y los dientes (27) está adaptado a las necesidades de cada sistema de suspensión, por lo que el número de grados no se puede establecer de forma universal. La dureza de los resortes (29) se puede modificar dependiendo de lo que quiera reducirse el efecto.

En caso de aplicar este sistema en una araña trasera (22), se realizarán los cambios correspondientes para que los grados de juego estén entre la rueda trasera y el piñón (9), como podrá realizar cualquier experto en la materia.

En las FIG. 4, 5 y 6 se muestran el sistema anteriormente descrito montado sobre una biela (1), de forma que los grados de juego se producen entre el eje del plato (2) y las bielas (1). El sistema mostrado en esta figura está formado por las mismas piezas que en la realización anterior, en posición algo diferente.

Esta realización se ha descrito aplicada a la rueda trasera (30) de una bicicleta, pero el giro de los platos (2) puede ser provocado por un motor eléctrico o de explosión, en cuyo caso las bielas (1) pueden no estar presentes. La presencia o no de un tensor de cadena (8) no afecta a la invención, pues ésta no se refiere a la forma de suministrar la cadena sino al aislamiento de estos efectos respecto del ciclista o del motor.

Igualmente, el vehículo podrá disponer de cambio delantero y/o trasero sin que afecte al funcionamiento de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1- Sistema de transmisión para vehículos que poseen una rueda trasera con un eje de rueda trasera (6) sobre el que está montado al menos un piñón (9) conectado mediante una cadena (4) o similar que comprende un tensor (8) a uno o más platos (2) actuados por un sistema de accionamiento formado por unos pedales o un motor, estando la rueda trasera montada sobre una suspensión respecto del eje de los platos (2), caracterizado por que dispone de unos grados de juego en la transmisión entre el sistema de accionamiento y la rueda trasera.

2- Sistema de transmisión, según la reivindicación 1, que comprende uno o más resortes (29) de retorno de la transmisión en el sentido de giro de la cadena con el avance del vehículo.

3- Sistema de transmisión, según la reivindicación 1, donde los grados de juego se localizan entre el sistema de accionamiento y el plato (2).

4- Sistema de transmisión, según la reivindicación 3, que comprende una araña delantera (19) fija al eje del sistema de accionamiento, imbricada con los grados de juego a unos dientes (27) internos del plato (2).

5- Sistema de transmisión, según la reivindicación 3, que comprende una araña delantera (19) fija al eje de los platos (2), imbricada con los grados de juego a unos dientes (27) internos del eje del sistema de accionamiento.

6- Sistema de transmisión, según la reivindicación 1, donde los grados de juego se localizan entre el piñón (9) y la rueda trasera.

7- Sistema de transmisión, según la reivindicación 6, que comprende una araña trasera (22) solidaria a la rueda trasera, imbricada con los grados de juego a unos dientes internos del piñón (9).