IT9000315A1 - Dispositivo di rinvio per la trasmissione del moto nelle pedaliere a movimento rotatorio continuo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di rinvio per la trasmissione del moto nelle pedaliere a movimento rotatorio continuo applicate nei mezzi a propulsione muscolare quali velocipedi e simili oppure mezzi che si muovono sull'acqua .

E' noto che , prendendo ad esempio dei mezzi citati una bicicletta generica di tipo classico , l'effetto di moto del velocipede si ottiene ponendo in rotazione i due pedali tramite una spinta alterna , diretta prevalentemente verso il basso , determinando così un momento motore nella corona dentata di trasmissione il cui valore assume andamento sinusoidale con due punti morti (superiore e inferiore) durante i quali il veicolo si sposta per inerzia

Soluzioni ideate per migliorare l'efficienza della pedalata , senza allungare le pedivelle , sono state generalmente indirizzate a ridurre quanto più possibile l'influenza dei punti morti e a sfruttare col miglior profitto quel settore circolare del moto dei pedali in cui la spinta applicata al pedale stesso si esplica più efficacemente .

In tali soluzioni la corona dentata cooperante con la catena di trasmissione viene realizzata con un profilo perimetrale il quale , anziché di classica forma circolare , è approssimativamente ellittico con gli assi orientati in modo che la corona offra all'azione della catena la parte del suo profilo perimetrale di raggio minimo quando il pedale si trova nella posizione ottimale per esercitare la sua massima spinta · Dette soluzioni , per quanto largamente adottate ed anche vantaggiose sotto diversi punti di vista-, presentano tuttavia alcuni inconvenienti non trascuratili che sono principalmente t 1)— il moto uniforme della catena durante il movimento regolare di traslazione del veicolo , in conseguenza del profilo ellittico della corona solidale con le pedivelle , determina una variazione di velocità periferica dei pedali i quali si trovano ad accelerare e a ritardare la propria velocità due volte per ogni giro completo di pedivella .

In questo caso l'accelerazione e il rallentamento dei pedali sono tanto più avvertitili quanto più marcata è la differenza tra i diametri dell'ellisse al punto di dar luogo ad una vibrazione molesta se tale differenza supera una certa entità e se il ritmo delle pedalate supera un moderato valore

2)- l'arco compiuto da ogni pedivella , quando si trova nella condizione di trasmettere un momento avvantaggiato , raggiunge il massimo di un quarto di giro mentre il restante quarto di giro che completa il semicerchio attivo di ogni singolo pedale è necessariamente compiuto in condizioni di momento svantaggiato ovvero con la catena tangente alla parte di corona ellittica di raggio maggiore per cui , nel corso di ogni discesa di pedale , si verificano pulsazioni di segno opposto chs disturbano la regolarità del moto . Per le suesposte motivazioni lo "schiacciamento" dell ellisse costituente il profilo perimetrale della corona viene contenuto entro un ristretto valore e di conseguenza la riduzione massima della spinta applicata al pedale , derivante dalla differenza tra il raggio di un ipotetico cerchio medio e il raggio minore dell'ellisse , risulta in pratica appena sensibile sia come valore sia come durata .

La presente invenzione ha per scopo di indicare una soluzione tecnica mediante la quale si possa aumentare l'efficienza della pedalata alleggerendo in quantità apprezzabile,in relazione ad un dato momento motore , la spinta esercitata sul pedale durante la totalità della sua fase attiva senza generare vibrazioni dannose e distribuendo il lavoro compiuto da detta spinta su un arco maggiore di percorso di pedale per utilizzare più vantaggiosamente la medesima energia totale e riducendo altresì contemporaneamente l'influenza dei punti morti . Va osservato in proposito che lo scopo e raggiunto mantenendo invariata la lunghezza delle pedivelle e adottando preferibilmente ma non necessariamente corone dentate a profilo periferico ellittico .

I vantaggi offerti in opposizione agli inconvenienti più sopra esposti , derivanti dalle caratteristiche del dispositivo rivendicato e descritto dettagliatamente nel seguito , sono :

1— una sola accelerazione e una sola decelerazione del moto dei pedali per ogni giro completo di pedivella ;

2- una variazione "fisiologica" della velocità dei pedali, in quanto all’aumento di velocità nella fase di discesa del pedale corrisponde una riduzione di velocità nella fase di salita per cui la salita del pedale costituisce fase di "riposo fisiologico" per la muscolatura , particolarmente importante e avvertito dal pedalatore nel caso agonistico ;

3- una continuità della spinta sul pedale , intesa con valore avvantaggiato , dovuta all'avvicendamento dei pedali stessi le cui fasi di discesa risultano totalmente attive ovvero prive di intervalli neutri o negativi , con conseguente riduzione dell'influenza dei punti morti ;

4- una notevole maggior percentuale di riduzione del valore della spinta impressa sul pedale a parità di valore massimo del momento utile ottenibile in virtù delle ragioni di regolarità del moto di cui ai precedenti punti l)- 2)- 3) ; 5- positivo e del tutto originale duplice risultato di annullamento dell’effetto vibratorio derivante dalla corona ellittica e di contemporanea conservazione dell'effetto vantaggioso di essa z infatti l'accelerazione dannosa che si verificherebbe con la sola corona ellittica in fase di salita del pedale viene largamente conglobata nel rallentamento che si ottiene col sistema oggetto del presente trovato per cui sparisce la vibrazione ed emerge un nuovo e vantaggioso risultato che consente alte velocità di rotazione della pedivella senza inconvenienti , con il beneficio di una maggior riduzione di spinta .

Il presente trovato potrà essere meglio compreso tramite la seguente descrizione fatta a titolo esemplificativo e pertanto non limitativo , con particolare riguardo alle figure dell'allegato disegno dove :

- la Fig. 1 mostra una sezione della scatola del movimento centrale di una bicicletta generica comprendente il dispositivo secondo l'invenzione , eseguita secondo un piano i contenente i due assi di rotazione rispettivamente del perno centrale e delle due pedivelle ;

- la Fig. 2 rappresenta una vista del fianco destro della medesima scatola ( vista secondo A ) illustrante la pedivella destra cooperante con le corone dentate coassiali , in questo caso rappresentate indicativamente in numero di due e con profilo perimetrale circolare , destinate a comandare alternativamente la catena di trasmissione ;

- la Fig. 3 rappresenta una vista del fianco sinistro della medesima scatola ( vista secondo B ) illustrante la pedivella sinistra ;

- le Fìgg. 4 - 5- 6 mostrano ciascuna una variante del collegamento di rinvio tra la pedivella e il perno centrale . Con riferimento alle Figg. 1- 2— 3 dell'annesso disegno t il dispositivo secondo l'invenzione è contenuto in un gruppo di organi comprendente una scatola 1 nella quale può ruotare il perno 2 , supportato da due giri di sfere 3 » sulle cui estremità sono calettate le manovelle 4 portanti ciascuna rispettivamente un'asola radiale 5 ·

Bispettivamente verso l'estremità destra e sinistra del perno 2 sono inoltre sistemati due bracci di pedivella 6 , analogamente destra e sinistra , portanti alla loro estremità distale i pedali classici veri e propri 7 ·

Ogni braccio di pedivella può ruotare su un proprio opportuno cuscinetto di supporto 8 e ciascun cuscinetto ha il suo asse di rotazione in 0' non coincidente coll’asse 0 del perno 2 ma spostato parallelamente rispetto ad esso di un certo valore "e" ·

Ciascuna pedivella porta un elemento 9 libero di ruotaconoentricamente su un perno fissato stabilmente ad opportuna distanza dal centro di rotazione 0' e dimensionato in modo da impegnarsi nell'asola 5 della rispettiva manovella con gioco appena sufficiente a consentire la propria rotazione , nonché lo spostamento nel senso longitudinale dell'asola , senza attriti di controrotazione .

Una delle due manovelle 4 è collegata stabilmente ad una struttura a razze 10 portante le corone dentate 11 e 12 che impegnano alternativamente la catena di trasmissione , non rappresentata nel disegno , per dare il moto alla ruota posteriore della "bicicletta generica .

Il funzionamento del meccanismo è il seguente i

la spinta esercitata alternativamente ma con continuità sui pedali , provoca la rotazione dei "bracci di pedivella 6 i quali , tramite i rispettivi elementi 9 impegnati nelle asole 5 delle manovelle 4 calettate sul perno 2 , determinano la rotazione del perno stesso e la conseguente rotazione delle corone 11 e 12 ad esso perno solidali tramite la struttura a razze 10 .

Poiché il centro 0 attorno a cui ruotano le manovelle 4 non coincide col centro 0' attorno a cui ruotano gli elementi 9 portati dai "bracci 6 , la distanza di ciascun elemento rispetto al centro 0 del perno 2 , varia periodicamente ad ogni giro completo di pedivella .

Anche il momento motore agente sulla corona impegnata nella trasmissione , dipendente dalla spinta sul pedale nonché dalla distanza istantanea dell'elemento 9 rispetto al centro 0 di rotazione del perno 2 , assume un valore che varia ciclicamente ad ogni giro .

Durante ogni giro di pedivella si ottiene così la trasmissione del moto dalla pedivella al perno con velocità angolare diversa della pedivella rispetto al perno nonché la variazione del momento motore trasmesso alla corona dentata con un massimo ed un minimo che corrispondono alla posizione dei due pedali quando essi intersecano una retta passante per 0 e per 0'

Nella fase attiva dei pedali l'entità di incremento del momento motore realizzabile col presente trovato , rispetto a quello ottenibile con una pedaliera classica priva del dispositivo rivendicato , è connessa all'entità della distanza "e" esistente tra i due centri 0 ed 0' predetti .

Dato che , nel caso della bicicletta , il centro 0' viene per costruzione tenuto in posizione "avanzata" rispetto ad 0 , il momento motore risulta maggiore durante tutto il semicerchio "avanzato" corrispondente alla discesa "sotto spinta" di ogni pedale , per cui il continuo avvicendarsi della fase attiva di discesa dei pedali si concreta in un incremento continuativo del momento motore trasmesso alla corona dentata a parità di spinta oppure , se si preferisce , in una riduzione della spinta a parità di momento motore ·

Il massimo incremento globale di momento motore utilizzabile dal mezzo di trasporto a cui viene applicato il dispositivo rivendicato , si realizza adottando una ( o più ) corona a profilo ellittico facendo costruttivamente in modo che , quando la parte traente della catena di trasmissione è tangente al raggio minore dell'ellisse,la congiungente di 0 con 0' si sovrapponga ad una retta che si potrebbe definire di "assetto ottimale" giacente su un piano verticale normale all'asse del perno 2 .

La posizione di detta retta è determinata in via teoricopratica secondo l'assetto che assumono le gambe del pedalatore rispetto al centro di rotazione delle pedivelle < detta retta di assetto ottimale non risulta generalmente orizzontale ma , ad esempio nelle bioiclette normali<’ >e in quelle da competizione y è inclinata rispetto all'orizzontale di un modesto angolo verso l'alto anteriormente .

E' chiaro che la inclinazione di detta retta ottimale rispetto all'orizzontale risulti diversa in dipendenza del tipo di mezzo a cui viene applicato il dispositivo rivendicato e che possa , ad esempio , risultare vantaggiosamente quasi verticale nei mezzi come i natanti o altri veicoli da diporto , sui quali il centro delle pedivelle si trovi disposto all'incirca orizzontalmente e spostato in avanti rispetto al sedile del pedalatore .

Da quanto esposto e illustrato risulta evidente come il dispositivo rivendicato di rinvio nella trasmissione del moto applicabile nelle pedaliere dei mezzi a propulsione muscolare con moto rotatorio continuo y raggiunga completamente gli scopi che si erano prefissati . In particolare c'è da notare il vantaggio che deriva al pedalatore dal risultato , equivalente a quello derivante da un allungamento della pedivella durante la fase attiva di discesa del pedale e da un suo accorciamento durante la fase di salita , senza che in realtà la pedivella modifichi la sua lunghezza e quindi evitando gli inconvenienti relativi .

Ε' ovvio ohe alla forma di realizzazione del dispositivo come descritta e illustrata sono apportatili modifiche e varianti che non escono dall'ambito dell'invenzione stessa come indicativamente proposto di seguito per alcune di esse .

Ad esempio , secondo la variante costruttiva illustrata in Fig. 4 sono previsti due elementi 9<a >portati da ciascun <">braccio di pedivella 6a i quali , durante il loro spostamento entro 1' asola 5<a >della manovella 4<a >realizzano il loro moto reciproco senza gioco in senso ciroonferenziale della manovella e senza alcun strisciamento verificandosi solo attrito volvente .

Secondo un'altra variante costruttiva illustrata in Fig. 5 è prevista una manovella 43⁄4 che comprende un maschio 13 uscente radialmente dal mozzo di detta manovella e tale da inserirsi senza gioco tra due elementi 93⁄4 »liberi di ruotare su relativi perni vincolati alla pedivella 6b , in modo da lasciare un grado di libertà al maschio della manovella nel senso radiale di essa e nessuna libertà nel senso circonferenziale per evitare il gioco circonferenziale e realizzare il moto volvente degli elementi 9b sul maschio della manovella .

Secondo un'ulteriore variante costruttiva , illustrata in Fig. 6 , il dispositivo di rinvio potrebbe comprendere un biscottino 14 articolato nelle sue estremità collegate l'una al braccio di pedivella 6c e l'altra al braccio della manovelia 4c per consentire , durante il moto , gli spostamenti della manovella rispetto alla pedivella .

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.— Dispositivo di rinvio per la trasmissione del moto nelle pedaliere a movimento rotatorio continuo applicate nei mezzi a propulsione muscolare dotati di un meccanismo centrale costituito da un supporto , solidale con la struttura portante dei detti mezzi entro cui ruota un perno al quale è collegata stabilmente almeno una corona dentata atta a trasmettere il momento motore impresso da due pedivelle » caratterizzato da ciò che il moto della corona è ottenuto tramite una catena cinematica interposta tra ciascun braccio di pedivella e il perno predetto , comprendente mezzi ( 9 - 4 ) collegati operativamente tra loro in modo da attuare la trasmissione positiva continua del moto rotatorio dalla pedivella al perno medesimo però con velocità angolare reoiprocamente e ciclicamente variabile della pedivella rispetto al detto perno . 2.- Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato da ciò che i due bracci di pedivella 6 ruotano ad angolo giro attorno ad un asse 0' , non coincidente con l'asse 0 del perno 2 ma spostato parallelamente rispetto ad esso di una quantità " e " . 3·- Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato da ciò che i mezzi 4 sono costituiti da manovelle calettate stabilmente su ciascuna estremità del perno 2 , portanti ciascuna un'asola radiale 5 entro la quale si inserisce un elemento 9 libero di ruotare su se stesso e con il suo perno di supporto , concentrico , vincolato al braccio di pedivella 6 ad opportuna distanza dal centro di rotazione 0' della pedivella stessa . 4.- Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato da ciò che l'elemento 9 portato dalle pedivelle 6 , durante il moto circolare delle pedivelle varia la sua distanza dal centro 0 di rotazione del perno 2 , ciclicamente ad ogni giro completo di pedivella . 5·- Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato da ciò che , durante il moto circolare della pedivella , l'elemento 9 si sposta nel senso longitudinale dell'asola 5 ma non in senso normale rispetto ad essa . 6.- Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato da ciò che ciascun braccio di pedivella 6a porta vincolati i perni che supportano due elementi 9a liberi di ruotare su se stessi , affiancati e cooperanti tra loro ,entrambi inseriti nell'asola 5a della manovella 4a calettata sul perno 2 , senza gioco nel senso circonferenziale della manovella stessa in modo che , durante il loro spostamento nel senso longitudinale dell'asola , si realizzi il contatto ad attrito volvente sia reciprocamente tra i detti elementi 9a sia degli elementi stessi rispetto all'asola 5a . 7.- Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato da ciò che la manovella 4b calettata su ciascuna estremità del perno 2 comprende un maschio 13 uscente radialmente dal mozzo tale da inserirsi senza gioco tra due elementi 9b liberi di ruotare ciascuno su un proprio perno concentrico , vincolato alla pedivella 6b , in modo da lasciare un grado di libertà al maschio della manovella nel senso radiale della manovella stessa e nessuna libertà nel senso circohferenziale per realizzare il moto volvente dei detti elementi 9b rispetto al maschio 13 della manovella 4b 8.- Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato da ciò che la manovella 4c calettata su ciascuna estremità del perno 2 è collegata in articolazione al rispettivo braccio di pedivella 6c tramite un rinvio a biscottino 14 · 9·- Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato da ciò che le corone dentate oollegate al perno 2 tramite la struttura a razze 10 possono essere più di una , affiancate e con numero di denti diverso . 10.- Dispositivo secondo la rivendicazione 9 caratterizzato da ciò che una o più delle corone dentate destinate a trasmettere alternativamente il momento motore sul medesimo mezzo possono avere il loro profilo perimetrale di forma ellittica oppure circolare oppure di altra forma . 11.- Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti ca-ratterizzato da ciò ohe 1$.retta congiungente 0 con 0' è per costruzione disposta inclinata rispetto all'orizzontale di un certo angolo dipendente dal tipo di mezzo a cui viene applicato il dispositivo rivendicato . 12.- Dispositivo di rinvio per la trasmissione del moto nelle pedaliere a movimento rotatorio continuo applicate nei mezzi a propulsione muscolare come descritto con riferimento ai disegni allegati .