ITAN20130026A1

ITAN20130026A1 - PLATFORM SYSTEM DESCRIBING AN ELLIPTICAL PATH.

Info

Publication number: ITAN20130026A1
Application number: IT000026A
Authority: IT
Inventors: Carlo Biondi
Original assignee: Carlo Biondi
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2013-05-16

Description

Titolo: “Sistema di pedivella descrivente un percorso ellittico”. Title: “Crank system describing an elliptical path”.

Campo dell’invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce al settore delle biciclette, in particolare quelle da diporto su strada, sterrato e fuoristrada, ma è rivolta anche al settore delle biciclette da corsa per competizioni su strada, fuoristrada e pista, e più specificamente concerne un sistema di pedivella per pedaliere di biciclette composto da una leva A la cui lunghezza è inferiore rispetto alla misura di una pedivella standard, un movimento centrale che rappresenta il fulcro di detta leva A, una leva B di lunghezza maggiore rispetto a detta leva A, facendo sì che i pedali descrivano un percorso ellittico in cui l’asse minore è quello orizzontale e l’asse verticale è decentrato in avanti rispetto all’asse verticale di un percorso circolare descritto da una pedivella standard, comportando per il ciclista un risultato molto più efficace rispetto alle biciclette con sistema di pedivella standard in termini di frequenza di pedalata, che risulta essere maggiore, e di sforzo muscolare e/o articolare, che risulta essere minore. The present invention refers to the sector of bicycles, in particular those for pleasure on road, dirt and off-road, but it is also directed to the sector of racing bicycles for road, off-road and track competitions, and more specifically it concerns a pedal crank system for bicycle pedals consisting of a lever A whose length is shorter than the size of a standard crank arm, a bottom bracket that represents the fulcrum of said lever A, a lever B of greater length than said lever A, causing the pedals describe an elliptical path in which the minor axis is the horizontal one and the vertical axis is off-centered forward with respect to the vertical axis of a circular path described by a standard crank arm, resulting in a much more effective result for the cyclist than bicycles with standard crank arm system in terms of pedaling frequency, which is higher, and muscle and / or joint effort, which turns out to be minor.

Background dell’Invenzione Background of the Invention

La pedivella, generalmente della lunghezza di 170 mm, è un organo della bicicletta consistente essenzialmente in una leva comprendente un’asta a manovella la quale è provvista di una propria estremità fissata ad un mozzo o albero centrale di rotazione orizzontale supportato girevole all’interno di una sede cilindrica cava del telaio della bicicletta, oppure essendo tale estremità integrata al centro di una corona dentata accoppiata all’albero centrale medesimo. The crank arm, generally 170 mm long, is an organ of the bicycle essentially consisting of a lever comprising a crank rod which is provided with its own end fixed to a hub or central shaft of horizontal rotation supported rotatably inside a cylindrical hollow seat of the bicycle frame, or this end being integrated in the center of a toothed crown coupled to the central shaft itself.

Un pedale è fissato, per mezzo di perno girevole attorno ad un proprio asse, in un foro all’estremità opposta dell’asta a manovella, in modo da definire con l’asta stessa una struttura conformata ad L; in tal modo il perno e conseguentemente il pedale della bicicletta sono costretti a descrivere un percorso circolare. A pedal is fixed, by means of a pivot revolving around its own axis, in a hole at the opposite end of the crank rod, so as to define an L-shaped structure with the rod itself; in this way the pivot and consequently the pedal of the bicycle are forced to describe a circular path.

Lo sforzo di spinta che un utilizzatore imprime sul pedale viene trasmesso al sistema di trascinamento della bicicletta. The pushing effort that a user places on the pedal is transmitted to the bicycle's drag system.

In generale ogni bicicletta è dotata di una coppia di pedivelle definenti un meccanismo di spinta il cui momento è dato essenzialmente dalla forza applicata al pedale moltiplicata per la lunghezza della pedivella. In general, each bicycle is equipped with a pair of pedal cranks defining a thrust mechanism whose moment is essentially given by the force applied to the pedal multiplied by the length of the pedal crank.

La dimensione longitudinale o lunghezza dell’asta a manovella, ovvero la distanza fra l’asse di rotazione dell’albero centrale e l’asse di rotazione del pedale, è determinata in funzione della dimensione o taglia della bicicletta su cui sono montate le pedivelle. The longitudinal dimension or length of the crank rod, or the distance between the axis of rotation of the central shaft and the axis of rotation of the pedal, is determined according to the size or size of the bicycle on which the cranks are mounted.

Allo stato dell’arte nel settore delle biciclette e più specificamente nei sistemi di pedivelle, sono note pedaliere secondo il brevetto EP-A-1132285 che consentono di ottenere in modo automatico un allungamento delle pedivelle, le quali sono telescopiche e variano la loro lunghezza con continuità nel corso della pedalata, senza possibilità dell’utilizzatore di mantenere una lunghezza costante delle pedivelle stesse. Le pedaliere secondo questa modalità di esecuzione risultano complicate da realizzare e costose. At the state of the art in the bicycle sector and more specifically in the crank arm systems, pedal sets according to the patent EP-A-1132285 are known which allow to obtain an automatic extension of the cranks, which are telescopic and vary their length with continuity during pedaling, without the user being able to maintain a constant length of the cranks themselves. The pedal boards according to this method of execution are complicated to make and expensive.

In un’altra soluzione nota allo stato dell’arte secondo il brevetto GB-A-2 362 861 la lunghezza della pedivella può invece essere impostata tra due lunghezze e mantenuta costante nel corso dell’impiego della bicicletta. L’utilizzatore ha la possibilità di scegliere la lunghezza maggiore o minore per ciascuna pedivella in funzione delle esigenze di impiego. L’impostazione della lunghezza deve essere effettuata dall’utilizzatore esercitando con il piede una spinta laterale sul pedale e quindi sulla pedivella, e successivamente una spinta in avanzamento o in arretramento sempre sul pedale al fine di traslare la parte mobile della pedivella che si andrà ad incastrare sulla lunghezza scelta. Con questo tipo di soluzione l’utilizzatore è costretto a compiere con il piede un movimento poco ergonomico nel corso di impiego della bicicletta, ovvero un doppio movimento sul pedale. In another solution known in the state of the art according to the GB-A-2 362 861 patent, the length of the crank arm can instead be set between two lengths and kept constant during the use of the bicycle. The user has the possibility to choose the greater or lesser length for each crank arm according to the needs of use. The length setting must be carried out by the user by exerting a lateral push on the pedal and then on the crank arm with the foot, and then a push forward or backward on the pedal in order to translate the mobile part of the crank that will be moved. fit on the chosen length. With this type of solution, the user is forced to make a non-ergonomic movement with the foot during use of the bicycle, i.e. a double movement on the pedal.

Allo stato dell’arte, secondo la domanda di brevetto TO-2009-A000989, è nota anche una pedivella per una pedaliera di bicicletta la cui lunghezza può essere impostata tra due lunghezze predefinite mediante una sola traslazione lineare tra una posizione ritratta e una posizione estesa. Questo tipo di soluzione è molto più agevole rispetto alla precedente, ma comunque comporta per l’utilizzatore un ulteriore movimento oltre a quello della normale pedalata. In the state of the art, according to patent application TO-2009-A000989, a crank arm for a bicycle pedal set is also known, the length of which can be set between two predefined lengths by means of a single linear translation between a retracted position and an extended position . This type of solution is much easier than the previous one, but in any case involves a further movement for the user in addition to that of the normal pedal stroke.

Allo stato dell’arte risulta anche la domanda di brevetto MI-2011-A-000085 che divulga un meccanismo di pedivella di bicicletta comprendente un’asta a manovella, mezzi a pedale accoppiati ad un’estremità dell’asta, un braccio di una biella una cui estremità è accoppiata in modo girevole rispetto all’asta in corrispondenza della citata estremità; i mezzi a pedale sono rigidamente fissati ad una estremità opposta del citato braccio. I pedali di questo meccanismo di pedivelle descrivono un percorso circolare. Patent application MI-2011-A-000085 is also state of the art which discloses a bicycle pedal crank mechanism comprising a crank rod, pedal means coupled to one end of the rod, an arm of a connecting rod one end of which is rotatably coupled with respect to the rod at said end; the pedal means are rigidly fixed to an opposite end of the aforementioned arm. The pedals of this crank mechanism describe a circular path.

Divulgazione dell'Invenzione Disclosure of the Invention

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di pedivella per pedaliere di biciclette il cui utilizzo permetta di ottenere un notevole aumento della frequenza di pedalata con conseguente diminuzione dello sforzo muscolare e/o articolare del ciclista rispetto ad un sistema di pedivella tradizionale. The purpose of the present invention is to provide a pedal crank system for bicycle pedal sets whose use allows to obtain a considerable increase in the pedaling frequency with a consequent decrease in the muscular and / or articular effort of the cyclist with respect to a traditional pedal crank system.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di pedivella che consenta di aumentare l’efficacia della pedalata. A further purpose of the present invention is to realize a pedal crank system that allows to increase the pedaling effectiveness.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di pedivella che permetta un miglioramento delle prestazioni del ciclista. Another object of the present invention is to provide a pedal crank system which allows an improvement in the cyclist's performance.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di pedivella in grado di determinare una forte diminuzione dei problemi muscolari e/o articolari del ciclista. A further object of the present invention is that of realizing a pedal crank system capable of causing a strong reduction in the muscular and / or articular problems of the cyclist.

Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di pedivella che permetta il superamento del punto morto superiore del pedale in maniera agevole. Another object of the present invention is to provide a pedal crank system which allows the top dead center of the pedal to be overcome in an easy manner.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di pedivella in grado di favorire un aumento della potenza. Not least object of the present invention is to provide a pedal crank system capable of favoring an increase in power.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti con la presente invenzione che concerne un sistema di pedivella per pedaliere di biciclette composto da una leva A la cui lunghezza è inferiore rispetto alla misura di una pedivella standard e da una leva B di lunghezza maggiore rispetto a detta leva A, collegate tra loro mediante un perno inserito all’interno di un foro e/o alloggiamento, facendo sì che i pedali descrivano un percorso ellittico in cui l’asse minore è quello orizzontale e l’asse verticale è decentrato in avanti rispetto all’asse verticale di un percorso circolare descritto da una pedivella standard, comportando per il ciclista un risultato molto più efficace rispetto alle biciclette con sistema di pedivella standard in termini di frequenza di pedalata, che risulta essere maggiore, e di sforzo muscolare e/o articolare, che risulta essere minore. These and other purposes are achieved with the present invention which relates to a pedal crank system for bicycle pedal sets consisting of a lever A whose length is shorter than the size of a standard pedal crank and a lever B of greater length than said lever A , connected together by means of a pin inserted inside a hole and / or housing, making the pedals describe an elliptical path in which the minor axis is the horizontal one and the vertical axis is off-centered forward with respect to the axis vertical path of a circular path described by a standard crank arm, resulting in a much more effective result for the cyclist than bicycles with a standard crank system in terms of pedaling frequency, which is greater, and muscle and / or joint effort, which turns out to be minor.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione, preferita ma non esclusiva del prodotto oggetto della presente domanda di brevetto, illustrato a titolo indicativo ma non limitativo nelle unità di disegno in cui: Further features and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the product object of this patent application, illustrated by way of indication but not of limitation in the drawing units in which:

la Fig. 1 illustra in vista laterale una bicicletta nel suo insieme con inserita una preferita – ma non limitativa – forma di realizzazione di un sistema di pedivella (S) descritta nei suoi particolari in Fig. 2. Fig. 1 shows a side view of a bicycle as a whole with a preferred - but not limiting - embodiment of a pedal crank system (S) described in its details in Fig. 2.

La Fig. 2 illustra una preferita – ma non limitativa – forma di realizzazione di un sistema di pedivella (S) mostrato in vista laterale in cui una coppia di pedivelle definisce un meccanismo di spinta a manovella e dove ogni pedivella della coppia comprende: una leva A (1) predisposta con quattro o più attacchi forati (non raffigurati) per alloggiare le viti di serraggio delle corone dentate (non raffigurate) preposte al trascinamento della catena; una leva B (2); un perno (3) inserito all’interno di un foro che collega detta leva A (1) alla leva B (2); un carro posteriore il cui forcellino (4), per un tratto almeno pari al doppio della leva A (1), è parallelo a quello ad esso speculare; una guida a scorrimento lineare (6) avvitata o fissata a detto tratto; un cuscinetto o rotella (5), posizionato ad un’estremità (E) della leva B (2), che avanza e/o arretra all’interno di detta guida (6) assecondando il movimento necessario alla leva B (2) per far ruotare la leva A (1); un pedale (7) posizionato all’altra estremità (Ebis) della leva B (2). La leva A (1) ha un suo fulcro rappresentato dal cosiddetto movimento centrale (8). Fig. 2 illustrates a preferred - but not limiting - embodiment of a crank system (S) shown in side view in which a pair of cranks defines a crank push mechanism and where each crank of the pair comprises: a lever A (1) set up with four or more drilled attachments (not shown) to house the locking screws of the sprockets (not shown) for driving the chain; a lever B (2); a pin (3) inserted inside a hole that connects said lever A (1) to lever B (2); a rear stay whose dropout (4), for a length at least equal to the double of the lever A (1), is parallel to the mirror one; a linear sliding guide (6) screwed or fixed to said section; a bearing or roller (5), positioned at one end (E) of lever B (2), which advances and / or retracts inside said guide (6), following the movement necessary for lever B (2) to make rotate lever A (1); a pedal (7) positioned at the other end (Ebis) of lever B (2). Lever A (1) has its fulcrum represented by the so-called bottom bracket (8).

La Fig. 3 illustra in vista laterale una ulteriore modalità realizzativa di bicicletta nel suo insieme con inserito un sistema di pedivella (Sbis) realizzato diversamente rispetto al sistema di pedivella (S) e descritto nei suoi particolari in Fig. 4. Fig. 3 shows a side view of a further embodiment of a bicycle as a whole with inserted a pedal crank system (Sbis) made differently from the pedal crank system (S) and described in its details in Fig. 4.

La Fig. 4 illustra un sistema di pedivella (Sbis) in cui la leva B (2) è divisa in<due parti:>Fig. 4 illustrates a crank arm system (Sbis) in which the lever B (2) is divided into <two parts:>

● la prima parte, che convenzionalmente viene chiamata “barra di scorrimento” (2bis), è avvitata o fissata al sistema di scorrimento lineare che in questo caso, essendo il sistema di scorrimento a carrello (9), non compie rotazioni, ma scorre avanti e indietro sulla guida lineare corrispondente alla barra di scorrimento (2bis). Il fulcro di detto sistema (9) trova collocazione nel punto di contatto (snodo) (10) con l’altra parte della leva B (2), posizionato all’estremità di destra della barra di scorrimento (2bis), che è ben più lunga del sistema di scorrimento a carrello (9) al quale è avvitata o fissata e che scorre nella guida lineare corrispondente alla barra di scorrimento (2bis). ● the first part, which is conventionally called "sliding bar" (2bis), is screwed or fixed to the linear sliding system which in this case, being the carriage sliding system (9), does not rotate, but slides forward and back on the linear guide corresponding to the sliding bar (2bis). The fulcrum of said system (9) is located in the point of contact (joint) (10) with the other part of the lever B (2), positioned at the right end of the sliding bar (2bis), which is much more length of the carriage sliding system (9) to which it is screwed or fixed and which slides in the linear guide corresponding to the sliding bar (2bis).

● La seconda parte (2ter), inclinata a 45°, è collegata alla barra di scorrimento (2bis) per mezzo dell’attacco snodato (10) che pertanto funge anche da fulcro. ● The second part (2ter), inclined at 45 °, is connected to the sliding bar (2bis) by means of the articulated connection (10) which therefore also acts as a fulcrum.

Descrizione dettagliata dell'Invenzione Detailed description of the invention

Secondo una preferita - ma non limitativa - forma di esecuzione, la presente invenzione, rispetto alla configurazione di un meccanismo di pedivella tradizionale, divulga un sistema (S) che prevede l’utilizzo di una coppia di pedivelle in cui la lunghezza della pedivella, convenzionalmente chiamata “leva A” (1), è minore rispetto alla misura standard, alla quale “leva A” (1) vengono rese solidali, con appositi viti, le corone dentate preposte al trascinamento della catena e sulla quale agisce una seconda leva, convenzionalmente chiamata “leva B” (2). Il pedale (7) viene collocato ad una estremità (Ebis) della leva B (2), la quale è di dimensioni notevolmente maggiori rispetto alla leva A (1) ed è vincolata alla stessa per mezzo di un perno (3) inserito all’interno di un foro e/o alloggiamento. All’altra estremità (E) della leva B (2) è collocato un cuscinetto o rotella (5) che è posizionato sul lato opposto a quello del pedale (7). La leva A (1) ruota intorno ad un perno inserito all’interno di un foro, descrivendo un movimento circolare. Il carro posteriore, ossia il triangolo posteriore del telaio di una bicicletta, ha un forcellino (4) che, per un tratto almeno pari al doppio della leva A (1), è parallelo a quello ad esso speculare, e in detto tratto parallelo è avvitata o fissata una guida a scorrimento lineare (6) che permette al cuscinetto o rotella (5) di avanzare e/o arretrare assecondando il movimento necessario alla leva B (2) per far ruotare la leva A (1), la quale è vincolata alla leva B (2). According to a preferred - but not limiting - embodiment, the present invention, with respect to the configuration of a traditional pedal crank mechanism, discloses a system (S) which provides for the use of a pair of cranks in which the length of the pedal crank, conventionally called "lever A" (1), it is smaller than the standard size, to which "lever A" (1) are made integral, with special screws, the toothed crowns used to drive the chain and on which a second lever acts, conventionally called "lever B" (2). The pedal (7) is placed at one end (Ebis) of the lever B (2), which is considerably larger than the lever A (1) and is constrained to it by means of a pin (3) inserted in the interior of a hole and / or housing. At the other end (E) of lever B (2) there is a bearing or wheel (5) which is positioned on the opposite side to that of the pedal (7). Lever A (1) rotates around a pin inserted inside a hole, describing a circular movement. The rear triangle, that is the rear triangle of a bicycle frame, has a dropout (4) which, for a length at least equal to the double of the lever A (1), is parallel to the mirror one, and in said parallel section is screwed or fixed a linear sliding guide (6) that allows the bearing or roller (5) to move forward and / or backward, following the movement necessary for lever B (2) to rotate the lever A (1), which is constrained to lever B (2).

Il pedale (7) rappresenta il punto di applicazione della forza motrice; il cuscinetto (5) rappresenta il fulcro; il perno (3), che collega le due leve A (1) e B (2), rappresenta il punto di applicazione della forza resistente. The pedal (7) represents the point of application of the driving force; the bearing (5) represents the fulcrum; the pin (3), which connects the two levers A (1) and B (2), represents the point of application of the resisting force.

La leva B (2) scorre lateralmente tra il mozzo della ruota posteriore e il movimento centrale (8) per assecondare la rotazione della leva A (1). Lever B (2) slides sideways between the rear wheel hub and the bottom bracket (8) to accommodate the rotation of lever A (1).

Per mezzo di questo sistema (S) si riesce a rendere più efficace il tradizionale meccanismo di pedalata in quanto le pedivelle standard sono lunghe 170 mm e quindi, quando il piede si trova nella posizione più avanzata - cioè nel punto in cui la spinta deve essere sviluppata in modo più perpendicolare possibile -il piede antagonista si trova nella parte opposta, pronto a risalire verso il punto morto superiore, descrivendo un percorso circolare in cui i piedi del ciclista distano tra loro circa 340 mm, mentre il sistema descritto nella presente invenzione fa sì che i pedali descrivano un percorso ellittico e quindi la massima distanza sull’asse orizzontale risulta, secondo una preferita - ma non limitativa - forma di esecuzione, di circa 180 mm; da ciò trae beneficio sia la fase di spinta sia quella di risalita, comportando un sostanziale aumento della frequenza di pedalata. By means of this system (S) it is possible to make the traditional pedaling mechanism more effective as the standard cranks are 170 mm long and therefore, when the foot is in the most advanced position - that is, in the point where the thrust must be developed as perpendicularly as possible - the antagonist foot is on the opposite side, ready to rise towards the top dead center, describing a circular path in which the cyclist's feet are about 340 mm apart, while the system described in the present invention makes so that the pedals describe an elliptical path and therefore the maximum distance on the horizontal axis is, according to a preferred - but not limiting - embodiment, of about 180 mm; both the thrust and the ascent phase benefit from this, resulting in a substantial increase in pedaling frequency.

Secondo la presente invenzione l’asse verticale del percorso ellittico è decentrato in avanti rispetto all’asse verticale di un percorso circolare descritto da una pedivella standard, comportando il superamento del punto morto superiore in maniera più agevole. According to the present invention, the vertical axis of the elliptical path is decentralized forward with respect to the vertical axis of a circular path described by a standard crank arm, resulting in the overcoming of the top dead center more easily.

La leva A ha un suo fulcro e questo è rappresentato dal cosiddetto movimento centrale (8). Lever A has its own fulcrum and this is represented by the so-called bottom bracket (8).

Alle leve A (1) e B (2) del pedale (7) corrispondono delle leve antagoniste A<I>e B<I>dell’altro pedale (7bis). The levers A (1) and B (2) of the pedal (7) correspond to the antagonist levers A <I> and B <I> of the other pedal (7bis).

Per meglio comprendere come avviene la trasmissione del movimento, si faccia in modo che il movimento centrale (8), sul quale ruota la leva A (1), e il cuscinetto (5), sul quale scorre la leva B (2), si trovino sullo stesso piano orizzontale. La leva B (2), trasmettendo alla leva A (1) la forza applicata sul pedale (7), non potendo ruotare, scorrerà sul cuscinetto o rotella (5) avanti e indietro, ciò per assecondare la rotazione della leva A (1). In realtà la leva B (2) potrà movimentare la leva A (1) solo quando quest’ultima si troverà sopra al movimento centrale (8) e sarà perpendicolare al piano orizzontale (punto morto superiore) e potrà farlo fino al punto in cui la leva A (1) raggiungerà il punto opposto e cioè il punto morto inferiore. Al movimento della leva B (2), che avrà un range di circa 50°, corrisponderà un movimento di 180° della leva A (1). Questo per quanto riguarda la fase attiva, cioè quella della discesa; mentre, con il superamento del punto morto inferiore, le leve A (1) e B (2) esauriranno la loro fase di spinta e passivamente risaliranno al punto di partenza, trascinate dalle leve antagoniste che, a loro volta, avranno appena iniziato la loro fase di spinta. To better understand how movement transmission occurs, make sure that the bottom bracket (8), on which the lever A (1) rotates, and the bearing (5), on which the lever B (2) slides, are on the same horizontal plane. Lever B (2), transmitting to lever A (1) the force applied on the pedal (7), not being able to rotate, will slide on the bearing or wheel (5) back and forth, this to accommodate the rotation of lever A (1) . In reality, lever B (2) will be able to move lever A (1) only when the latter is above the bottom bracket (8) and is perpendicular to the horizontal plane (top dead center) and can do so up to the point where the lever A (1) will reach the opposite point and that is the lower dead center. The movement of lever B (2), which will have a range of approximately 50 °, will correspond to a movement of 180 ° of lever A (1). This regards the active phase, that is the descent phase; while, with the overcoming of the lower dead center, the levers A (1) and B (2) will exhaust their thrust phase and passively go back to the starting point, dragged by the antagonist levers which, in turn, will have just started their thrust phase.

L’analisi della pedalata inizia dal punto morto superiore, cosi chiamato perché la forza esercitata verticalmente non ha alcun effetto. In questa fase la gamba è piegata e, per ottenere una forza propulsiva, bisogna spingere il pedale mantenendo il piede leggermente in avanti. In seguito la forza che spinge in avanti comincia a diminuire, mentre si inserisce una componente verticale con direzione verso l’alto grazie all’azione degli estensori della coscia e della gamba. Lo stesso avviene nel prosieguo della pedalata, dove la componente verticale aumenta a scapito di quella orizzontale, che in seguito scompare totalmente in quanto la forza verticale ha il massimo braccio di leva. Per ottenere questa distribuzione di forza, il piede diminuisce l’inclinazione. Successivamente si inserisce una forza nuovamente orizzontale, ma con verso opposto alla precedente per l’entrata in azione dei muscoli del polpaccio; l’azione di trazione e di spinta verso dietro continua fino al punto morto inferiore, dove la forza utile è solamente quella orizzontale. Da qui in poi si avrà un’azione opposta alla precedente con un coinvolgimento superiore dei muscoli flessori dell’arto inferiore in quanto il pedale va tirato verso l’alto. Una combinazione così descritta fa sì che la forza applicata ai pedali sia perpendicolare alla pedivella e che sia in pieno coinvolgimento della muscolatura. L’intervento della muscolatura varia inoltre in base alla frequenza di pedalata: a un regime di pedalata basso (70-80 rpm) si ha una diversa inclinazione del piede rispetto a frequenze elevate (105-120 rpm); questo porta ad un diverso utilizzo della muscolatura flessoria del piede e dei flessori plantari. The pedaling analysis starts from the top dead center, so called because the force exerted vertically has no effect. In this phase the leg is bent and, to obtain a propulsive force, you have to push the pedal while keeping the foot slightly forward. Subsequently, the force that pushes forward begins to decrease, while a vertical component is inserted with an upward direction thanks to the action of the extensors of the thigh and leg. The same happens in the continuation of the pedal stroke, where the vertical component increases at the expense of the horizontal one, which subsequently disappears completely as the vertical force has the maximum lever arm. To obtain this distribution of force, the foot decreases the inclination. Subsequently a horizontal force is inserted again, but with the opposite direction to the previous one for the entry into action of the calf muscles; the pulling and pushing action towards the rear continues up to the bottom dead center, where the useful force is only the horizontal one. From here on you will have an opposite action to the previous one with an upper involvement of the flexor muscles of the lower limb as the pedal must be pulled upwards. A combination described in this way causes the force applied to the pedals to be perpendicular to the crank arm and to fully involve the musculature. The intervention of the musculature also varies according to the pedaling frequency: at a low pedaling speed (70-80 rpm) there is a different inclination of the foot compared to high frequencies (105-120 rpm); this leads to a different use of the flexor muscles of the foot and plantar flexors.

Quando la forza resistente è applicata sul perno (3), ossia tra il cuscinetto (5) che rappresenta il fulcro e il pedale (7) che rappresenta il punto di applicazione della forza motrice, si dice che la leva è vantaggiosa in quanto, rispetto al fulcro, il braccio della forza motrice è sempre maggiore rispetto al braccio della forza resistente. When the resisting force is applied on the pin (3), i.e. between the bearing (5) which represents the fulcrum and the pedal (7) which represents the point of application of the driving force, it is said that the lever is advantageous since, compared to at the fulcrum, the driving force arm is always greater than the resisting force arm.

Affinché questo vantaggio possa essere superiore rispetto a quello prodotto da una pedivella tradizionale, deve verificarsi quanto segue: relativamente alla leva B (2), il rapporto fra il braccio della forza applicata e quello della forza resistente deve essere maggiore del rapporto esistente fra la lunghezza della pedivella tradizionale (170 mm) e la lunghezza della leva A (1). In order for this advantage to be greater than that produced by a traditional crank arm, the following must occur: with regard to lever B (2), the ratio between the arm of the applied force and that of the resisting force must be greater than the ratio existing between the length of the traditional crank arm (170 mm) and the length of the lever A (1).

Secondo la presente invenzione, la leva A (1) ha una dimensione longitudinale o lunghezza minore rispetto alla lunghezza delle corrispondenti pedivelle standard: la lunghezza, infatti, delle pedivelle tradizionali è di 170 mm, mentre la leva A (1) secondo la presente invenzione ha lunghezza, ad esempio, di 90 mm. According to the present invention, the lever A (1) has a longitudinal dimension or length less than the length of the corresponding standard cranks: the length, in fact, of the traditional cranks is 170 mm, while the lever A (1) according to the present invention it has a length of, for example, 90 mm.

Secondo la presente invenzione, sempre a titolo di esempio, si ha che il pedale (7) della leva B (2) risulta distante 420 mm dal cuscinetto (5) (braccio della forza motrice rispetto al fulcro), mentre il perno (3) che collega le leve A (1) e B (2) è distante 210 mm dal cuscinetto (5) (braccio della forza resistente rispetto al fulcro). According to the present invention, again by way of example, the pedal (7) of lever B (2) is 420 mm away from the bearing (5) (arm of the driving force with respect to the fulcrum), while the pin (3) connecting levers A (1) and B (2) is 210 mm away from the bearing (5) (arm of the resisting force with respect to the fulcrum).

La lunghezza delle leve A (1) e B (2) varia in funzione delle misure antropometriche del ciclista ed in funzione delle esigenze soggettive dello stesso. The length of the levers A (1) and B (2) varies according to the anthropometric measurements of the cyclist and according to the subjective needs of the same.

In questo caso il rapporto fra il braccio della forza motrice e quello della forza resistente è maggiore rispetto al rapporto fra le dimensioni di una pedivella standard e la lunghezza della leva A (1). In this case the ratio between the driving force arm and the resisting force arm is greater than the ratio between the dimensions of a standard crank arm and the length of lever A (1).

La modifica introdotta dalla presente invenzione permette al ciclista di esercitare sulla coppia di pedivelle della bicicletta una potenza di pedalata maggiore rispetto a quella ottenuta con le pedivelle standard. The modification introduced by the present invention allows the cyclist to exert on the pair of pedal cranks of the bicycle a greater pedaling power than that obtained with the standard pedal cranks.

Detto sistema (S), composto essenzialmente da una leva A (1), una leva B (2), un perno (3) che collega detta leva A (1) alla leva B (2), un carro posteriore il cui forcellino (4), per un tratto almeno pari al doppio della leva A (1), è parallelo a quello ad esso speculare e in detto tratto parallelo è avvitata o fissata una guida a scorrimento lineare (6), un cuscinetto (5) che avanza e/o arretra all’interno di detta guida (6) assecondando il movimento necessario alla leva B (2) per far ruotare la leva A (1), la quale è vincolata alla leva B (2), fa sì che il ciclista descriva con i pedali un percorso ellittico in cui l’asse minore è quello orizzontale e l’asse verticale è decentrato in avanti rispetto all’asse verticale di un percorso circolare descritto da una pedivella standard, comportando un risultato molto più efficace rispetto alle biciclette con sistema di pedivella standard in termini di frequenza di pedalata, che risulta essere maggiore, e di sforzo muscolare e/o articolare, che risulta essere molto minore. Said system (S), essentially composed of a lever A (1), a lever B (2), a pin (3) which connects said lever A (1) to lever B (2), a rear stay whose dropout ( 4), for a length at least equal to the double of the lever A (1), is parallel to the mirrored one and in said parallel section a linear sliding guide (6) is screwed or fixed, a bearing (5) which advances and / or retracts inside said guide (6) following the movement necessary for lever B (2) to rotate lever A (1), which is constrained to lever B (2), causes the cyclist to describe with the pedals an elliptical path in which the minor axis is the horizontal one and the vertical axis is off-centered forward with respect to the vertical axis of a circular path described by a standard crank arm, resulting in a much more effective result than bicycles with standard crank arm in terms of pedaling frequency, which is higher, and muscle and / or joint effort, which turns out to be much less.

La leva B (2), per un funzionamento corretto, dal cuscinetto (5), e quindi dal fulcro, al punto di vincolo della leva A (1) (punto di applicazione della forza resistente), deve avere una distanza pari al doppio della lunghezza della leva A (1); ciò in quanto il cuscinetto (5) sul quale detta leva scorre, essendo vincolato al telaio, deve poter arrestare la sua corsa prima di invadere il campo della circonferenza descritta dalla leva A. The lever B (2), for a correct functioning, from the bearing (5), and therefore from the fulcrum, to the constraint point of the lever A (1) (point of application of the resisting force), must have a distance equal to the double of the length of lever A (1); this is because the bearing (5) on which said lever slides, being constrained to the frame, must be able to stop its stroke before invading the field of the circumference described by lever A.

Un'altra possibile modalità realizzativa di tale sistema (S) di pedivella prevede una modifica della leva B (2). In questa modalità subisce una modifica sostanziale il cuscinetto o rotella (5), che nella modalità di esecuzione preferita scorreva per assecondare il movimento della leva A (1), risultandone contemporaneamente il fulcro; in questa seconda ipotesi, invece, il fulcro viene avanzato rispetto al cuscinetto o rotella (5) e quindi implica la modifica del sistema di scorrimento: la soluzione è quella di realizzare un sistema di scorrimento a carrello (9) che scorra in una guida lineare corrispondenteallabarradiscorrimento(2bis). Another possible embodiment of this pedal crank system (S) provides for a modification of the lever B (2). In this modality, the bearing or roller (5) undergoes a substantial modification, which in the preferred execution modality slid to support the movement of the lever A (1), simultaneously resulting in the fulcrum; in this second hypothesis, however, the fulcrum is advanced with respect to the bearing or wheel (5) and therefore implies the modification of the sliding system: the solution is to create a carriage sliding system (9) that slides in a linear guide corresponding to the slide bar (2bis).

Laleva B(2)devequindiesseredivisaindueparti: Laleva B (2) must therefore be divided into two parts:

● la prima parte, che convenzionalmente viene chiamata “barra di scorrimento” (2bis), è avvitata o fissata al sistema di scorrimento lineare che in questo caso, essendo il sistema di scorrimento a carrello (9), non deve ruotare, ma solamente scorrere linearmente avanti e indietro. Il fulcro, pertanto, non coinciderà più con il cuscinetto o rotella (5) della modalità preferita di realizzazione (S), ma troverà collocazione nel punto di contatto (snodo) (10) con l’altra parte della leva B (2), posizionato all’estremità di destra della barra di scorrimento (2bis), che sarà ben più lunga del sistema di scorrimento a carrello (9). ● the first part, which is conventionally called "sliding bar" (2bis), is screwed or fixed to the linear sliding system which in this case, being the carriage sliding system (9), must not rotate, but only slide linearly back and forth. The fulcrum, therefore, will no longer coincide with the bearing or roller (5) of the preferred construction method (S), but will find its place in the point of contact (joint) (10) with the other part of the lever B (2), positioned at the right-hand end of the sliding bar (2bis), which will be much longer than the trolley sliding system (9).

● La seconda (2ter), inclinata a 45°, è collegata alla barra di scorrimento (2bis) per mezzo dell’attacco snodato (10) che, pertanto, fungerà anche da fulcro. ● The second (2ter), inclined at 45 °, is connected to the sliding bar (2bis) by means of the articulated joint (10) which, therefore, will also act as a fulcrum.

I vantaggi individuabili in questa soluzione sono: The advantages that can be identified in this solution are:

● possibilità di utilizzare pedivelle più corte; ● possibility of using shorter cranks;

● miglioramento dell’impatto estetico della bicicletta in considerazione del fatto che le masse oscillanti possono essere ridotte nelle dimensioni; ● improvement of the aesthetic impact of the bicycle in consideration of the fact that the oscillating masses can be reduced in size;

● ulteriore miglioramento della potenza rispetto alla forma preferita di realizzazione (S) per effetto dell’inclinazione della seconda parte (2ter) della leva B (2) a 45°. ● further improvement of the power compared to the preferred embodiment (S) due to the inclination of the second part (2ter) of the lever B (2) at 45 °.

I materiali e le dimensioni del trovato come sopra descritto, illustrato negli uniti disegni e più avanti rivendicato, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili con altri tecnicamente equivalenti, senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente domanda di brevetto per invenzione. The materials and dimensions of the invention as described above, illustrated in the accompanying drawings and claimed hereinafter, may be any according to requirements. Furthermore, all the details can be replaced with other technically equivalent ones, without thereby departing from the protective scope of the present patent application for invention.

Claims

CLAIMS 1. Crank arm system for bicycle pedal sets characterized by the fact of including: - a lever A (1) arranged with four or more perforated attachments to house the tightening screws of the sprockets used to drive the chain, - a bottom bracket (8) which represents the fulcrum of said lever A (1), - a lever B (2) longer than said lever A (1), - a pedal (7) positioned at one end of said lever B (2), - a pin (3) inserted inside a hole, which pin (3) connects lever A (1) to lever B (2), - a rear stay to whose dropout (4) a linear sliding guide (6) is screwed or fixed, - a bearing or roller (5) positioned at another end (E) of lever B (2) and which advances and / or retracts inside said guide (6) following the movement necessary for lever B (2) to rotate the lever A (1) around the pin (3) of said bottom bracket (8), allowing said system that the pedal describes an elliptical path in which the minor axis is the horizontal one and the vertical axis of said elliptical path is off-centered forward with respect to the vertical axis of a circular path described by a standard crank arm.

2. Pedal arm system for bicycle pedal sets according to claim 1 characterized in that the lever A (1) has a longitudinal dimension or length which is shorter than the corresponding standard pedal cranks.

3. Crank arm system for bicycle pedal sets according to claim 1 characterized in that the pedal (7) represents the point of application of the force, the bearing or wheel (5) represents the fulcrum, the pin (3) which connects the lever A (1) to lever B (2) represents the point of application of the resisting force.

4. Pedal arm system for bicycle pedal sets according to claims 1 and 3 characterized in that, with respect to lever B (2), the ratio between the arm of the applied force and that of the resisting force is greater than the ratio existing between the length of a standard crank arm and the length of lever A (1).

5. Pedal arm system for bicycle pedal sets according to claim 1, according to a further embodiment characterized in that: ● the fulcrum is advanced with respect to the bearing or roller (5); ● the sliding system is a carriage (9) which slides on a linear guide or sliding bar (2bis); ● lever B (2) is divided into two parts, of which the first is a sliding bar (2bis) which is screwed or fixed to the linear sliding system which, being the carriage sliding system (9), does not rotate , but it flows linearly back and forth; the second part (2ter) is inclined at 45 ° and is connected to the sliding bar (2bis) by means of a joint (10) which also acts as a fulcrum. ● said fulcrum does not coincide with the bearing or roller (5), but is located in said point of contact (joint) (10) with the other part of lever B (2), said joint being positioned at the right end of the sliding bar (2bis), which is longer than the guide on which the carriage (9) slides.

6. Pedal arm system for bicycle pedal sets according to the preceding claims characterized in that the lever A (1) and the lever B (2) have a longitudinal dimension or length which is proportional to the anthropometric dimensions of the user and the subjective needs of the same.

7. Pedal arm system for bicycle pedal sets according to claim 1, characterized in that the lever B (2) slides laterally between the rear wheel hub and the bottom bracket (8) to accommodate the rotation of the lever A (1).

8. Bicycle characterized in that it is fitted with a pair of pedal cranks with a system according to one or more of the preceding claims 1 to 7.