IT202100018128A1 - Attrezzo ginnico per l’allenamento indoor al ciclismo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Titolo

ATTREZZO GINNICO PER L?ALLENAMENTO INDOOR AL CICLISMO.

Campo tecnico

La presente invenzione appartiene al campo tecnico dei dispositivi usati per l?allenamento degli atleti e, in particolare, per l?allenamento al chiuso dei ciclisti.

Il dispositivo trova applicazione non solo ai fini dell?allenamento sportivo, per l?irrobustimento e il potenziamento degli arti inferiori, ma pu? essere utilizzato anche a fini terapeutici e/o riabilitativi.

In particolare la presente invenzione appartiene al campo tecnico degli attrezzi da palestra nei quali i pedali descrivono soltanto una frazione di arco di circonferenza e pertanto sono caratterizzati da moto alternato e non da rotazione continua.

Infine la presente invenzione si riferisce ad un dispositivo in cui ? possibile regolare con continuit? lo sforzo da applicare durante la pedalata.

Stato della tecnica

Nel settore dei dispositivi per l?allenamento al chiuso dei ciclisti sono note le cosiddette cyclette o spin bike, ossia dispositivi nei quali l?atleta pu? replicare il movimento svolto dagli arti inferiori durante l?uso della bicicletta su strada; questi dispositivi comprendono appositi mezzi per simulare le diverse condizioni che si verificano durante l?uso reale della bicicletta, ad esempio cambi di pendenza della strada e simili, spesso comprendono anche dei mezzi, quali ad esempio dei volani, allo scopo di simulare l?accumulo di energia cinetica della bicicletta in corsa.

I dispositivi di questo tipo sono indicati per l?allenamento aerobico, ma per l?atleta che desidera sviluppare solo determinati distretti muscolari, senza l?obbligo di eseguire pedalate complete, risultano meno vantaggiosi, principalmente a causa della scarsa efficienza della spinta in corrispondenza del punto morto superiore delle pedivelle, che impediscono di fatto i lavori di forza poich? superare in rotazione il punto morto superiore impedisce di poter applicare la massima forza partendo da fermo.

Per ovviare a questo inconveniente ? stato recentemente messo a punto un apparato da palestra nel quale l?atleta spinge sulle pedivelle soltanto per una frazione di arco di circonferenza, senza che i pedali compiano un?intera rotazione e quindi senza dover superare in rotazione il punto morto superiore.

? noto che durante la pedalata la forza esercitata dalla gamba del ciclista produce una diversa coppia sulla pedivella, in funzione dell?angolo di spinta. In generale, infatti, nella pedalata la composizione vettoriale delle forze dipende dall?angolo formato dalla pedivella con l?arto che spinge sul pedale e, poich? questo angolo varia durante la pedalata in quanto varia la direzione secondo la quale l?arto spinge sul pedale, a parit? di momento resistente, vi sono posizioni angolari della pedivella nella quali la spinta che l?arto deve esercitare per vincere detto momento ? maggiore di quella necessaria in altre posizioni angolari.

Per risolvere questo problema tecnico l?odierno inventore nel brevetto italiano 102015000025171 ha divulgato un apparato specifico per l?allenamento del ciclista che, mantenendo la corretta posizione, riesce ad aumentare la propria potenza muscolare grazie al fatto di poter ripartire ogni volta da fermo e che la resistenza offerta alla gamba dell?atleta non dipende dall?angolo di spinta.

L?apparato in questione rende possibile eseguire esercizi a sforzo muscolare controllato con carico di pedalata anche elevato, garantendo la fluidit? del movimento anche in presenza di elevati carichi resistenti; grazie ad una soluzione tecnica con dei meccanismi a leva che permettono di variare e gestire la coppia resistente durante la rotazione della pedivella, consentendo di calibrare lo sforzo in maniera ottimale in ogni posizione angolare.

Come detto, l?apparato descritto in IT102015000025171 basa il proprio funzionamento su una pluralit? di leveraggi secondari che servono a creare una specifica curva di coppia fissa, per cui all?atleta ? possibile variare solo il grado di resistenza offerta dall?apparato.

Scopi e sommario dell?invenzione

Scopo della presente invenzione ? dunque quello di fornire un attrezzo ginnico per l?allenamento indoor al ciclismo che consenta all?atleta di applicare la massima forza anche partendo da fermo, evitando gli inconvenienti derivanti dal dover effettuare delle pedalate complete e, al contempo, gli consenta di sviluppare adeguatamente i distretti muscolari di interesse grazie alla possibilit? di poter variare in continuo la curva della coppia resistente in funzione dell?angolo di rotazione della pedivella, e questo non soltanto con riguardo alla resistenza complessiva, ma anche riguardo alla resistenza puntuale, istante per istante.

Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire un dispositivo che offra all?atleta la possibilit? di eseguire cicli di allenamento con carichi e curve di resistenza diversi per le due gambe.

In particolare ancora uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire un attrezzo ginnico con il quale sia possibile eseguire sia allenamenti isocinetici che isotonici o ad attrito viscoso.

Non ultimo scopo della presente invenzione ? quello di fornire un attrezzo ginnico per l?allenamento al ciclismo che consenta all?atleta di compiere un lavoro eccentrico, ossia con almeno una pedivella attiva che trasferisce il carico all?arto dell?atleta che si sforza di contrastarlo. Il raggiungimento di questi e altri scopi ? ottenuto grazie ad un attrezzo ginnico comprendente un basamento, sul quale si ergono un manubrio e una sella, e nella cui porzione inferiore sono infulcrate due pedivelle che ruotano in senso alterno attorno ad un asse orizzontale, il tutto configurato in modo che una persona possa agire con i piedi sulle pedivelle, restando seduta sulla sella e tenendo le mani appoggiate al manubrio.

Preferibilmente a ciascuna estremit? distale di ogni pedivella ? rotazionalmente accoppiato un rispettivo pedale; nel presente testo brevettuale con il termine pedale si intende qualunque elemento atto a trasmette alla pedivella lo sforzo esercitato dalla gamba dell?atleta, anche se connesso a quest?ultima solidalmente e non rotazionalmente.

Preferibilmente le posizioni della sella e del manubrio sono regolabili in modo da potersi facilmente adattare ad atleti conformati diversamente.

Le due pedivelle sono cinematicamente connesse fra loro, in modo da essere obbligate a muoversi contemporaneamente in senso opposto, descrivendo archi di circonferenza della medesima ampiezza cos? che mentre il primo pedale ruota verso il basso il secondo pedale deve necessariamente ruotare verso l?alto.

Secondo una preferita forma realizzativa il movimento alternato e di verso contrario delle pedivelle ? ottenuto connettendo ciascuna pedivella ad una prima estremit? di un rispettivo pistone idraulico la cui seconda estremit? ? rotazionalmente connessa al basamento e ponendo in continuit? idraulica i cilindri di entrambi i pistoni, in modo che alla diminuzione di volume del primo cilindro debba corrispondere un pari aumento di volume del secondo cilindro.

I pistoni sono del tipo a singolo effetto in modo che l?atleta non possa contribuire allo sforzo sollevando il pedale sul quale non sta spingendo.

Si precisa che il movimento alternativo e di verso contrario delle pedivelle pu? essere ottenuto anche con altre soluzioni diverse da quella descritta, anche non a singolo effetto. Mediante un rispettivo dispositivo a ruota libera le estremit? prossimali di entrambe le pedivelle sono connesse ad un gruppo di contrasto che contrappone alla spinta esercitata dall?atleta una resistenza meccanica regolabile con continuit?.

Nella forma realizzativa mostrata nelle figure, le estremit? prossimali di entrambe le pedivelle sono connesse ad un albero mediante un rispettivo dispositivo a ruota libera, al medesimo albero ? connesso il gruppo di contrasto che alla spinta esercitata dall?atleta contrappone una resistenza meccanica.

Quest?ultima pu? essere ottenuta con diverse soluzioni tecniche, ad esempio usando un servomotore controllato elettronicamente, oppure per mezzo di un attuatore idraulico circolare regolato da una elettrovalvola ad alta sensibilit?. Per poter eseguire cicli di allenamento con lavoro eccentrico ? necessario che il servomotore possa invertire il senso di rotazione, in tal caso il dispositivo a ruota libera rester? sempre in presa e trasmetter? coppia alle pedivelle che agiranno attivamente nei confronti degli arti inferiori dell?atleta.

Analogamente, nel caso in cui per fornire la resistenza sia stata adottata la soluzione con attuatore idraulico, occorrer? completare la configurazione del circuito con una pompa in grado di immettere fluido a pressione nell?attuatore.

Nella soluzione costruttiva di base si pu? impiegare un solo attuatore per entrambe le pedivelle, realizzando un attrezzo ginnico in cui queste ultime debbano sempre alternarsi, se invece si desidera che entrambe le pedivelle possano svolgere contemporaneamente la propria azione in modo indipendente ? necessario che l?attrezzo ginnico comprenda due distinti attuatori.

L?energia meccanica che l?atleta trasmette alle pedivelle viene dissipata dal gruppo di contrasto in maniera alternata perch? durante la rotazione verso il basso ciascuna pedivella si impegna in un dispositivo a ruota libera, anche detto a cricchetto, e cos? trasmette il moto al gruppo di contrasto, vincendone la resistenza.

Grazie al dispositivo a ruota libera durante la risalita la pedivella non trasmette nessuna coppia all?albero.

Si precisa che il funzionamento a singolo effetto ? in generale preferibile per l?allenamento indoor al ciclismo, al fine di evitare che l?atleta possa utilizzare entrambe le gambe per vincere la coppia resistente, ma il medesimo concetto inventivo pu? essere applicato anche nel caso in cui le pedivelle contrastino la spinta dell?atleta quando quest?ultimo si sforzi di sollevare le pedivelle verso l?alto.

Il sistema idraulico di trasmissione del moto da una pedivella all?altra consente di modificare facilmente la corsa angolare delle pedivelle, semplicemente aumentando o diminuendo la quantit? di fluido idraulico all?interno del circuito grazie ad un serbatoio esterno di travaso.

Il movimento delle pedivelle viene supervisionato e comandato in tempo reale da un dispositivo elettronico che, durante ogni singola rotazione delle pedivelle, ? in grado di rilevare con continuit? la velocit? e lo sforzo trasmesso, modificando conseguentemente la resistenza istante per istante, in modo da offrire all?atleta che si allena un?infinit? di cicli di lavoro diversi, capaci di impostare qualunque curva spostamento / resistenza.

Il dispositivo elettronico di controllo comprende un?interfaccia utente, vantaggiosamente quest?ultima pu? a sua volta comprendere un pannello sul manubrio dell?attrezzo ginnico, oppure pu? essere usato un dispositivo esterno, quale ad esempio uno smartphone o un tablet, opportunamente connesso.

Breve descrizione dei disegni

La Fig. 1 mostra una vista laterale dell?attrezzo ginnico oggetto del presente brevetto.

La Fig. 2 mostra una vista prospettica del trovato e la Fig. 3 mostra una vista ingrandita del gruppo di contrasto e della trasmissione a cinghia.

La Fig. 4 mostra una vista prospettica del trovato con l?alloggiamento dell?albero (3) sezionato che viene mostrato ingrandito nella la Fig. 5.

La Fig. 6 mostra una vista prospettica dal lato destro e la Fig. 7 mostra un ingrandimento del gruppo di contrasto.

Descrizione dettagliata di una forma di attuazione dell?invenzione

Nella forma realizzativa rappresentata nelle figure il presente attrezzo ginnico comprende un basamento (1) al quale sono connessi in modo regolabile una sella (2) e un manubrio (3). Nella porzione tergale inferiore dell?attrezzo ginnico ? alloggiato rotazionalmente un albero (6) a cui sono rotazionalmente connesse due pedivelle (51, 52) per mezzo di due rispettivi dispositivi a ruota libera, in modo che quando viene premuta verso il basso ciascuna pedivella trasmette una coppia di rotazione all?albero (6) che ruota vincendo l?azione esercitata da un gruppo di contrasto (7), mentre i dispositivi a ruota libera non trasmettono nessuna coppia all?albero (6) quando poi le pedivelle ruotano nuovamente verso l?alto.

Le pedivelle sono infulcrate secondo un asse trasversale orizzontale e ciascuna pedivella ? rotazionalmente connessa all?estremit? distale di un rispettivo gruppo idraulico pistone/cilindro (53, 54) la cui estremit? prossimale ? rotazionalmente accoppiata al basamento in questo modo il moto delle due pedivelle ? reciprocamente vincolato perch? i due cilindri sono collegati da un condotto (55) che durante il funzionamento travasa alternativamente il fluido idraulico da un cilindro all?altro, in modo che se una pedivella ruota verso il basso l?altra ? costretta a ruotare verso l?alto. Nella soluzione mostrata nelle figure il gruppo di contrasto (7) ? collocato dietro all?albero (6) e trasmette coppia a quest?ultimo tramite una cinghia (71), si precisa che quest?ultima pu? essere sostituita da un qualunque altro sistema di trasmissione del moto, come ad esempio una catena o una cascata di ingranaggi, anche introducendo un rapporto di trasmissione non unitario.

In una diversa forma realizzativa l?albero (6) pu? identificarsi con l?albero del dispositivo di contrasto.

In una forma realizzativa particolarmente completa il sistema di trasmissione del moto pu? comprendere anche un gruppo per variare il rapporto di trasmissione.

Il presente attrezzo ginnico comprende un sistema di comando e controllo (8) di tipo elettronico, funzionalmente connesso a mezzi per rilevare in tempo reale sia la posizione di ciascuna pedivella che lo sforzo esercitato su di essa.

Il gruppo di comando e controllo ? funzionalmente connesso con il gruppo di contrasto (7) e comprende sia mezzi per l?elaborazione dei dati che un?interfaccia utente, quest?ultima pu? essere un touch panel dedicato oppure pu? essere sostituita da uno computer o da uno smartphone.

Il gruppo di contrasto pu? essere realizzato usando componenti di tipo diverso, una soluzione particolarmente semplice e pratica prevede l?uso di un servomotore elettrico comandato elettronicamente, in questo caso ? eventualmente possibile invertire il senso di rotazione del servomotore per rendere l?attrezzo capace di allenare l?atleta con il lavoro eccentrico.

Grazie alla possibilit? di rilevare in tempo reale sia la posizione che lo sforzo delle pedivelle, il sistema di comando e controllo pu? retroazionare il gruppo di contrasto in tempo reale, secondo qualunque funzione preimpostata. Un?altra possibile soluzione costruttiva per realizzare il gruppo di contrasto (7) consiste nell?utilizzare uno speciale attuatore idraulico circolare regolato da una elettrovalvola ad alta sensibilit?, con questa soluzione sar? possibile ottenere lavoro eccentrico mediante una pompa elettrocomandata che pone in rotazione l?attuatore.

Si precisa che il funzionamento a ruota libera ? preferibile per l?allenamento del ciclista, tuttavia delle versioni particolarmente complete dell?attrezzo ginnico possono prevedere la possibilit? di bloccare i dispositivi a ruota libera in modo che diventi possibile tramettere coppia all?albero (6) anche durante la fase di sollevamento della pedivella. In una forma realizzativa particolarmente completa l?escursione delle pedivelle pu? essere variata anche durante il funzionamento, ad esempio grazie ad un dispositivo in grado aumentare o diminuire la quantit? di fluido idraulico contenuta nei due gruppi pistone/cilindro (53, 54) e nel condotto (55) grazie ad un serbatoio esterno, quest?ultimo non rappresentato nelle figure.

Per aumentare la flessibilit? d?uso del presente attrezzo ginnico ? possibile usare un gruppo di contrasto dedicato per ogni pedivella.

Nella forma realizzativa mostrata nelle figure, la corsa verso il basso di ciascuna pedivella (51, 52) ? bloccata da un rispettivo finecorsa (11, 12) solidalmente connesso al basamento (1).?

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Attrezzo ginnico per l?allenamento indoor al ciclismo, comprendente un basamento (1) che supporta una sella (2) e un manubrio (3) e a cui ? rotazionalmente accoppiato un albero trasversale (6) che viene posto in rotazione dalla coppia trasmessa alternativamente da due pedivelle (51, 52) le cui estremit? distali descrivono un arco di circonferenza, di talch? esse passano da una posizione di massima altezza ad una posizione di minima altezza, vincendo la coppia frenante esercitata su detto albero (6) da almeno un gruppo di contrasto (7), dette pedivelle essendo interconnesse tramite mezzi di inversione del moto che le obbligano a ruotare contemporaneamente in senso opposto, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di rilevamento della posizione angolare e del carico a cui ? sottoposta ciascuna di dette pedivelle, i quali sono funzionalmente connessi con un dispositivo automatico di comando e controllo che a sua volta regola l?azione esercitata da detto gruppo di contrasto (7) su detto albero (6).

2. Attrezzo ginnico come da rivendicazione 1 che precede caratterizzato dal fatto che per ognuna di dette pedivelle detti mezzi di inversione del moto comprendono un rispettivo gruppo idraulico pistone/cilindro (53, 54), la cui estremit? distale ? rotazionalmente connessa a detta pedivella e la cui estremit? prossimale ? rotazionalmente accoppiata a detto basamento, detti cilindri di detti gruppi pistone/cilindro essendo posti in comunicazione idraulica per mezzo di un condotto (55) non espandibile.

3. Attrezzo ginnico come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che almeno una di dette pedivelle (51, 52) trasmette il moto a detto albero (6) per mezzo di un rispettivo dispositivo a ruota libera.

4. Attrezzo ginnico come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che detto almeno un gruppo di contrasto (7) comprende un servomotore elettrico controllato da un dispositivo elettronico.

5. Attrezzo ginnico come da una delle rivendicazioni da 1 a 3 che precedono caratterizzato dal fatto che detto almeno un gruppo di contrasto (7) comprende un attuatore idraulico circolare regolato da una elettrovalvola ad alta sensibilit?.

6. Attrezzo ginnico come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che all?estremit? distale di ciascuna di dette pedivelle (51, 52) ? rotazionalmente accoppiato un rispettivo pedale.

7. Attrezzo ginnico come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che la corsa verso il basso di ciascuna di dette due pedivelle (51, 52) ? bloccata da un rispettivo finecorsa (11, 12) solidalmente connesso a detto basamento (1).

8. Attrezzo ginnico come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che detto gruppo di contrasto (7) ? funzionalmente connesso a dette pedivelle (51, 52) per mezzo di un sistema di trasmissione del moto che pu? variare il rapporto di trasmissione.

9. Attrezzo ginnico come da una delle rivendicazioni che precedono caratterizzato dal fatto che detti dispositivi a ruota libera che trasmettono il moto da dette pedivelle (51, 52) a detto albero (6) sono del tipo dotato di bloccaggio reversibile.

10. Attrezzo ginnico come da una delle rivendicazioni da 5 a 9 che precedono caratterizzato dal fatto di comprendere una pompa idraulica che immette fluido a pressione in detto attuatore idraulico circolare.