IT9046894A1 - Pedaliera per la trasmissione di potenza muscolare, in particolare per biciclette. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

di Brevetto per invenzione Industriale per il trovato avente per titolo: "PEDALIERA PER LA TRASMISSIONE DI POTENZA MUSCO-LARE, IN PARTICOLARE PER BICICLETTE",

Il presente trovato riguarda una pedaliera per la trasmissione di potenza muscolare, in particolare per biciclette. Come è ben noto, per la trasmissione della potenza muscolare delle gambe alla ruota motrice, le biciclette comprendono una pedaliera composta da un albero rotante rispetto al telaio, da due pedivelle fissate solidalmente, ciascuna con Una propria estremità, all'albero, e da due pedali, imperniati ciascuno all'altra estremità della pedivella, su cui agisce la forza muscolare.

Il movimento rotatorio prodotto sull'albero viene poi trasmesso alla ruota motrice, in particolare mediante un sistema di trasmissione comprendente una ruota dentata (chiamata "moltiplica") solidale all'albero.

Come è noto, con le normali pedaliere, soltanto una parte di corsa discendente del pedale, su un giro completo, risulta utile.

Per aumentare il tratto di corsa utile è noto realizzare pedali che vengono vincolati al piede del ciclista in modo che anche parte della corsa ascendente del pedale possa diventare utile.

Scopo del presente trovato è di perfezionare le pedaliere note in modo da sfruttare meglio il percorso del pedale per utilizzare nel modo migliore la potenza muscolare, e ciò con riferimento in particolare alle biciclette ma in linea generale anche ad altre applicazioni in cui siano previste simili pedaliere.

Detto scopo viene raggiunto dalla pedaliera in oggetto così come descritta e rivendicata nelle rivendicazioni.

Il trovato viene esposto in dettaglio nel seguito con l'aiuto delle allegate figure che ne illustrano alcune forme di attuazione.

La FIG. 1 è una vista laterale di una prima forma di attuazione della pedaliera, per biciclette, secondo il trovato.

La FIG. 2 è una vista dall'alto della pedaliera di cui a FIG. 1.

La FIG. 3 è una schema del funzionamento della pedaliera di cui a FIG. l.

La FIG. 4 è una schema del funzionamento della pedaliera secondo una forma di attuazione modificata rispetto a quella di FIG. 1.

La FIG. 5 è una vista laterale di una ulteriore forma di attuazione della pedaliera, per biciclette, secondo il trovato.

La FIG. 6 è una vista dall'alto della pedaliera di cui a FIG. 5.

La FIG. 7 è uno schema del funzionamento della pedaliera di cui a FIG. 5.

La pedaliera cui si applica il presente trovato comprende un albero 2 rotante, attorno ad un asse A, rispetto al telaio 8; almeno una pedivella 3 fissata solidalmente con una propria prima estremità 3' all'albero 2; e almeno un pedale 4, su cui agisce la spinta muscolare, atto a trasmettere la spinta ricevuta sulla pedivella 3.

Nel caso di una bicicletta, come illustrato nelle figure, alle due estremità dell'albero 2 sono calettate altrettante pedivelle 3 e a queste sono associati due rispettivi pedali 4. Sull'albero 2 è inoltre calettata una moltiplica 9 che trasmette il moto, mediante una catena 91, alla ruota motrice (posteriore) . Nelle FIGG. 1 e 5 il pedale 4 è asportato per meglio illustrare altre parti sottostanti ed è indicato con linea a tratti. Con 21 viene indicata la ruota posteriore della bicicletta.

Secondo il trovato, la pedaliera comprende, per ogni pedivella 3 con rispettivo pedale 4, una leva 5 imperniata, mediante un perno 6 avente asse B, alla seconda estremità della pedivella 3 ed inoltre imperniata, mediante un perno 7 avente asse C, al pedale 4; detto asse C essendo posto ad una certa distanza dall'asse 6 ed inoltre essendo gli assi B e C paralleli all'asse A. La pedaliera comprende inoltre, per ogni pedivella 3 - pedale 4, un meccanismo 10 che comprende un primo membro solidale al telaio 8, un secondo membro solidale alla leva 5 ed un terzo membro che collega tra loro il primo e il secondo membro, detto meccanismo inducendo nella leva 5, durante la rotazione della pedivella 3, una rotazione rispetto alla pedivella 3 tale che il pedale 4 percorre una traiettoria diversa da quella percorsa dalla seconda estremità 3'' della pedivella 3.

Secondo la forma di attuazione illustrata nelle FIGG. 1, 2 e 3, ogni meccanismo 10 comprende:

una prima ruota di trasmissione 11 (che definisce il detto primo membro) coassiale con l'asse A dell'albero 2 e solidale al telaio 8; una ruota di trasmissione 12 (secondo membro) coassiale con l'asse B del perno 6 e solidale alla leva 5; un organo flessibile di trasmissione 13 (terzo membro) che vincola univocamente tra loro la prima ruota 11 e la seconda ruota 12.

In particolare, dette ruote di trasmissione 11 e 12 sono ruote dentate per catena e l'organo 13 è una catena del tipo della catena 91, che si avvolge attorno alle due ruote 11 e 12.

Secondo la forma costruttiva illustrata nelle FIGG. 1 e 2, la leva 5 è posta sul lato esterno della pedivella 3, mentre le ruote 11 e 12 sono poste sul lato più interno e la solidarietà tra la ruota 12 e la leva 5 è fornita dal perno 6 al quale sono entrambe (12 e 5) calettate. La ruota 11 nel meccanismo 10 posto sulla pedivella 3 più lontana rispetto alla moltiplica 9 (ossia la pedivella 3 posta più in alto in FIG. 2) è fissata direttamente sulla sede tubolare 81 del telaio 8 che supporta l'albero 2. La ruota 11 dell'altro meccanismo, a causa della presenza della moltiplica 9 sul bordo estremo della sede 81 vicino alla pedivella 3, è invece supportata, mediante un cuscinetto 82, dall'albero 2 ed è resa fissa rispetto al telaio 8 mediante una staffa 83 fissata sia alla ruota 11 che al telalo 8.

Con 22 viene indicata una rotella folle atta a tenere tesa la catena 13.

In questa prima forma di realizzazione, il raggio primitivo della prima ruota 11 ha lunghezza doppia del raggio primitivo della seconda ruota 12 ed inoltre la distanza tra gli assi A e B è maggiore della distanza tra gli assi B e C.

Il funzionamento di detta pedaliera è illustrato schematicamente in FIG. 3 ove sono illustrate quattro posizioni (principali) della pedaliera, durante la rotazione della pedivella 3, disposte a 90° l'una dalla successiva e indicate rispettivamente con I, II, III e IV; è inoltre illustrata una posizione intermedia qualsiasi.

Si supponga che nella posizione I la leva 5 sia allineata con la pedivella 3 e sia rivolta all'esterno (verso l'alto) e che la pedivella 3 ruoti in senso orario rispetto al telaio 8.

A causa del vincolo previsto tra le ruote 11 e 12 e poiché la ruota 11 è fissa (ossia non ruota), mentre la pedivella 3 ruota in senso orario, la leva 5 ruota in senso antiorario rispetto alla pedivella 3 con velocità doppia di questa (essendo uguale a 2 il rapporto tra i raggi delle due ruote 11 e 12). Pertanto, ad esempio, quando la pedivella 3 è ruotata di 90° (posizione II), la leva 5 è ruotata rispetto alla pedivella 3 di 180° e si trova allineata con questa e rivolta all'interno, il risultato è che, dopo un giro completo, mentre il perno 6 della pedivella 3 compie un percorso circolare M con centro sull'asse A, il perno 7 della leva 5 compie un percorso ellittico N il cui asse maggiore Y passa per le posizioni I e III e avente centro anch'esso sull'asse A. Questa particolare forma del percorso N può essere utilizzata per sfruttare al meglio la potenza muscolare espressa dal ciclista; ad esempio, disponendo la pedaliera in modo che l'asse Y sia verticale o un poco inclinato verso l'alto e verso la sella della bicicletta, si è riscontrato un efficace utilizzo della potenza muscolare sopratutto nelle fasi di discesa e di risalita e il risultato riscontrato è un aumento dell'angolo di corsa utile.

Ovviamente l'asse Y può essere orientato (con riferimento al telaio 8) nel modo più consono per ottenere effetti favorevoli e così pure può essere variato il rapporto tra le lunghezze delle distanze A - B e B - C allo scopo di variare la forma dell'elisse N; nel caso limite in cui sia A - B uguale a B - C, il percorso N diviene un segmento di retta.

Una seconda forma di attuazione prevista è simile a quella sopra illustrata e ne differisce solamente in quanto la lunghezza del raggio primitivo della prima ruota 11 è uguale alla lunghezza del raggio primitivo della seconda ruota 12. Il funzionamento di questa forma di attuazione è illustrato schematicamente in FIG. 4 ove sono illustrate quattro posizioni (principali) di riferimento durante la rotazione della pedivella 3, disposte a 90° l'una dalla successiva e indicate rispettivamente con I, II, III e IV; è inoltre illustrata una posizione intermedia qualsiasi.

Si supponga che nella posizione I la leva 5 sia allineata con la pedivella 3 e sia rivolta all'esterno e che la pedivella 3 ruoti in senso orario. A causa dei vincoli creati dal meccanismo 10, mentre la pedivella 3 ruota in senso orario rispetto al telaio 8, la leva 5 ruota in senso antiorario rispetto alla pedivella 3 con velocità uguale (essendo uguali i raggi delle due ruote 11 e 12). Ad esempio, quando la pedivella 3 è ruotata di 90° (posizione lì), la leva 5 è ruotata di 90° in senso opposto rispetto alla pedivella 3 e viene a trovarsi orientata allo stesso modo previsto nella posizione iniziale. Il risultato è che la leva 5 si mantiene sempre parallela a sè stessa e che il perno 7 compie un percorso circolare P uguale a quello M, percorso dal perno 6, ed avente centro X spostato rispetto al centro A di questo nello stesso modo in cui il perno 7 è spostato rispetto al perno 6; il centro X è quindi posto sull'asse che passa per le posizioni I e III.

Anche questa particolare forma del percorso P può essere usata per sfruttare al meglio la potenza muscolare del ciclista; ad esempio disponendo la pedaliera in modo che il centro X del percorso P sia spostato rispetto al centro A, in direzione pressoché orizzontale, verso il tratto di corsa ascendente. In questo modo, a parità di spinta agente sul pedale 4, viene aumentato il momento delle forze trasmesso all'albero 2 nel tratto di corsa discendente e inoltre questo tratto può essere sfruttato come corsa utile, maggiormente di quanto avvenga attualmente, per sfruttare meglio la corsa di discesa.

Disponendo invece la pedaliera in modo simmetricamente opposto (cioè con il centro X spostato verso il tratto di corsa discendente) mentre diminuisce nel tratto discendente, al contrario il momento delle forze aumenta (rispetto al caso tradizionale) nel tratto ascendente; in questo caso si può sfruttare meglio di quanto avvenga attualmente la corsa di risalita; ciò ovviamente a condizione che i pedali 4 siano del tipo atto a vincolare il piede del ciclista anche in trazione (in fase ascendente).

Ovviamente, il centro X del percorso P può essere disposto rispetto all'asse A nel modo più consono per ottenere gli effetti voluti.

Secondo la ulteriore forma di realizzazione illustrata nelle FIGG. 5, 6 e 7, ogni meccanismo 10 comprende:

un cuscinetto 14 (che definisce il primo membro) comprendente una porzione interna 15 solidale al telaio 8 e disposta col proprio asse D ad una certa distanza dall'asse A e una porzione esterna 16 che ruota rispetto alla porzione 15 attorno all'asse D di questo;

una biella 17 (terzo membro) fissata con una prima estremità alla porzione esterna 16 e imperniata, con una seconda estremità, alla leva 5 secondo un'asse E posto ad una certa distanza dall'asse B (il secondo membro del meccanismo è qui definito dalla stessa leva 5);

il meccanismo essendo conformato in modo che la pedivella 3, la leva 5 e la biella 17 definiscono un quadrilatero articolato .

In particolare, detto quadrilatero articolato è un parallelogramma articolato in cui la distanza tra gli assi A e B è uguale alla distanza tra gli assi D ed E e la distanza tra gli assi A e D è uguale alla distanza tra gli assi B ed E. L'asse E può essere fatto coincidere con l'asse C.

Secondo la forma costruttiva illustrata nelle FIGG . 5 e 6, il cuscinetto 14 e la biella 17 sono posti più all'interno rispetto alle rispettive pedivelle 3; ciascuna leva 5 comprende un tratto addizionale 5' di leva, fissato solidalmente al perno 6, al quale è imperniata la seconda estremità della biella 17; anche la leva 5 è solidalmente fissata al perno 6 e il tratto addizionale 5' è posto, rispetto alla pedivella 3, sullo stesso lato in cui si trova la biella 17. I cuscinetti 14 vengono fissati al telaio 8 allo stesso modo, sopra illustrato con riferimento alle FIGG. 1 e 2, previsto per le ruote dentate 11; ossia: un cuscinetto 14 viene fissato direttamente sulla sede tubolare 81 (in modo eccentrico rispetto all’asse A) mentre l'altro cuscinetto 14 viene supportato (in modo eccentrico) dall'albero 2 e la sua porzione interna 15 viene resa fissa rispetto al telaio 8 mediante una staffa 83.

Il funzionamento di questa ulteriore forma di realizzazione è illustrato schematicamente in FIG. 7 ove sono illustrate quattro posizioni (principali) della pedaliera, indicate rispettivamente con I, II, III e IV, disposte a 90° l'una dalla successiva; è inoltre illustrata una posizione intermedia qualsiasi .

Si supponga che la pedivella 3 ruoti in senso orario e che l'asse D del cuscinetto 14 passi per l'asse che unisce le posizioni I e II e che sia posto più vicino al tratto di corsa discendente; il perno 7 del pedale 4 è invece posto, rispetto all'asse B, dal lato opposto a quello in cui si trova l'asse E. La pedivella 3 ruota attorno all'asse A e contemporaneamente la biella 17 ruota attorno all'asse D; e il meccanismo definisce un parallelogramma articolato, i cui lati sono A -B, B - E, E - D e D -A, avente la peculiarità che i lati A - B e E - D possono ruotare indefinitamente attorno ai centri di rotazione A e D. Pertanto, durante la rotazione della pedivella 3, la leva 5 si mantiene costantemente parallela a sè stessa e ne risulta che il perno 7 compie un percorso circolare Q, uguale a quello M percorso dal perno 6, e con centro Z spostato rispetto al centro A del percorso M nello stesso modo in cui il perno 7 è spostato rispetto al perno 6; il centro Z è quindi posto sull'asse che passa per le posizioni I e III. In definitiva, si ottengono lo stesso funzionamento e gli stessi effetti favorevoli già descritti sopra, con riferimento alla FIG. 4, per la forma di attuazione precedente. in questo caso tuttavia la forma di attuazione appare costruttivamente più semplice, economica e leggera.

Ovviamente al trovato in oggetto possono essere applicate numerose varianti; in particolare può variare il rapporto tra le lunghezze dei tratti A - B e B - c oppure il rapporto tra le lunghezze dei tratti A - D e B - E oppure il rapporto tra le lunghezze dei raggi delle ruote 11 e 12.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pedaliera per la trasmissione di potenza muscolare in particolare per biciclette, del tipo comprendente: - un albero (2) rotante attorno ad un asse (A) rispetto al telaio (8); - almeno una pedivella (3) fissata solidalmente con una propria prima estremità (3') all'albero (2); - almeno un pedale (4), su cui agisce la spinta muscolare, atto a trasmettere la spinta ricevuta sulla pedivella (3); caratterizzato dal fatto che, per ogni pedivella (3) con rispettivo pedale (4), comprende: - una leva (5) imperniata secondo un asse (B) alla seconda estremità (3") della pedivella (3) e imperniata, secondo un asse (C) al detto pedale (4), detto asse (C) essendo posto ad una certa distanza dall'asse (B); - un meccanismo (10) comprendente un primo membro solidale al telaio (8), un secondo membro solidale alla detta leva (5) ed un terzo membro che collega tra loro il primo ed il secondo membro; - detto meccanismo (10) inducendo nella detta leva (5), durante la rotazione della pedivella (3), una rotazione rispetto alla pedivella (3) tale che il pedale (4) percorre una traiettoria diversa da quella percorsa dalla seconda estremità (3") della pedivella (3).
2. 2. Pedaliera secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto meccanismo (10) comprende: - una prima ruota di trasmissione (11) coassiale con l'asse (A) dell'albero (2) e solidale al telaio (8); - una seconda ruota di trasmissione (12) coassiale con l'asse (B) della seconda estremità (3") della pedivella (3) e solidale alla detta leva (5); - un organo flessibile di trasmissione (13) che vincola univocamente tra loro la prima ruota di trasmissione (11) e la seconda ruota di trasmissione (12).
3. 3. Meccanismo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il valore del raggio della prima ruota (11) è il doppio del valore del raggio della seconda ruota (12).
4. 4. Meccanismo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il valore del raggio della prima ruota (11) è uguale al valore del raggio della seconda ruota (12).
5. 5. Meccanismo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la distanza tra gli assi B e C è minore della distanza tra gli assi A e B.
6. 6. Pedaliera secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto meccanismo (10) comprende: - un cuscinetto (14) comprendente una porzione interna (15), solidale al telaio (8) e disposta col proprio asse (D) ad una certa distanza dall'asse (A) dell'albero (2), e una porzione esterna (16) che ruota rispetto alla porzione interna (15) attorno all'asse (D) di questa; - una biella (17) collegata con una prima estremità alla porzione esterna (16) del cuscinetto (14) e imperniata con una seconda estremità alla detta leva (5), secondo un asse (E) posto ad una certa distanza dall’asse (B); - la pedivella (3), la detta leva (5) e la detta biella (17) definendo un quadrilatero articolato.
7. 7. Pedaliera secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che la pedivella (3), la detta leva (5) e la detta biella (17) definiscono un parallelogramma articolato in cui la distanza tra gli assi (A) e (B) è uguale alla distanza tra gli assi (D) ed (E) e la distanza tra gli assi (A) e (D) è uguale alla distanza tra gli assi (B) ed (E).
8. 8. Pedaliera secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto cuscinetto (14) e detta biella (17) sono posti più all'interno rispetto alla pedivella (3), e detta leva (5) comprende un tratto addizionale (5') di leva, fissato solidalmente al perno (6) dell'asse (B), al quale è imperniata la seconda estremità della detta biella (17), detto tratto addizionale (5') essendo posto sullo stesso lato rispetto alla pedivella (3), ove è posta detta biella (17) e detto perno (6) essendo solidalmente fissato alla detta leva (5).