ITBO20010191A1 - Deragliatore per cambi di velocita' di biciclette - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

DERAGLIATQRE PER CAMBI DI VELOCITA’ DI BICI-CLETTE.

La presente invenzione concerne un deragliatore per cambi di velocità di biciclette.

II deragliatore secondo la presente invenzione permette di comandare il deragliamento della catena di una bicicletta su una serie di pignoni o corone adiacenti, di diametro progressivamente variabile dal più grande al più piccolo, portati su un mozzo centrale di supporto o sul mozzo posteriore della bicicletta stessa.

In particolare, il deragliatore secondo la presente invenzione può essere utilizzato, vantaggiosamente ma non per questo esclusivamente, come deragliatore anteriore di una bicicletta da strada, da montagna (le note “mountain bike”) o da corsa.

Le biciclette, siano esse da strada, da montagna o da corsa, presentano, generalmente, un deragliatore anteriore, il quale è fissato alla parte di telaio che supporta, usualmente, il sellino. Il deragliatore anteriore è associato ad una serie di pignoni anteriori, i quali sono portati sul mozzo centrale e sono solidali, nel verso di pedalata, ai pedali della bicicletta. Oltre al deragliatore anteriore, le biciclette presentano, generalmente, un deragliatore posteriore associato ad una serie di pignoni posteriori, i quali sono portati sul mozzo posteriore e sono solidali, nel verso di pedalata, alla ruota posteriore della bicicletta. Il deragliatore anteriore agisce, con una velocità di cambio dei rapporti relativamente elevata, sul ramo teso superiore della catena, in ingresso ai pignoni anteriori, mentre il deragliatore posteriore agisce, con una velocità di cambio dei rapporti relativamente bassa, sul ramo inferiore di ritorno della catena, in ingresso ai pignoni posteriori.

La maggiore lentezza del deragliatore posteriore deriva dal fatto che il comando di cambio del rapporto posteriore viene eseguito con un certo ritardo rispetto al comando di cambio del rapporto anteriore.

Ciascuno dei due deragliatori è comandato da una rispettiva levetta posta sul manubrio della bicicletta per traslare la catena fra i pignoni ad esso associati. La traslazione della catena viene operata per interposizione di un elemento elastico, quale una molla.

Generalmente le biciclette presentano due o tre pignoni anteriori e nove o dieci pignoni posteriori a seconda dell'uso a cui sono destinate, ossia a seconda che siano biciclette da strada, da montagna o da corsa. Precisamente, le biciclette da montagna presentano, in genere, tre pignoni anteriori e nove pignoni posteriori, mentre quelle da corsa presentano, in genere, due pignoni anteriori e dieci pignoni posteriori.

La differente combinazione di pignoni fra le biciclette da strada o da montagna e le biciclette da corsa è dovuta la fatto che, per le prime, si richiede un numero elevato di combinazioni di rapporti di velocità per una migliore adattabilità a percorsi dalle caratteristiche differenti, mentre, per le seconde, si privilegia una migliore manovrabilità del cambio, garantita, attualmente, dai deragliatori posteriori.

Comunque, sia nel caso delle biciclette da strada o da montagna, sia nel caso delle biciclette da corsa, sebbene l'uso dei pignoni anteriori garantisca, come detto, una maggiore velocità di cambio dei rapporti rispetto all'uso dei pignoni posteriori, il numero dei pignoni anteriori è stato fino ad ora limitato dalle difficoltà che si incontrano nell'operare sul ramo teso della catena con i deragliatori anteriori di tipo noto.

Un tipo di deragliatore anteriore è noto, ad esempio, dal brevetto statunitense US - 5.389.043. Le sollecitazioni meccaniche alle quali è sottoposto il deragliatore descritto in tale brevetto e lo sforzo di azionamento richiesto al ciclista sono strettamente legati alla traslazione che si desidera imporre alla catena. In particolare, se si desidera traslare la catena direttamente dal pignone più interno a quello più esterno o viceversa, le sollecitazioni e lo sforzo assumono valori piuttosto elevati e tali da sconsigliare l'uso di più di tre pignoni, in particolare per la tensione della catena sotto sforzo.

Scopo della presente invenzione è realizzare un deragliatore per cambi di velocità di biciclette che sia esente dagli inconvenienti sopra esposti, e che, in particolare, possa operare sul ramo teso della catena in cooperazione con un numero di pignoni relativamente elevato.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un deragliatore per cambi di velocità di biciclette comprendenti un telaio, un mozzo supportato girevolmente dal telaio, una pluralità di pignoni supportati dal mozzo ed una catena di trasmissione accoppiabile selettivamente a ciascuno dei pignoni; il deragliatore comprende un elemento di supporto montabile sul telaio ed almeno un elemento operativo di deragliamento atto a comandare il deragliamento della catena su detti pignoni; l’elemento operativo comprende dei mezzi a camma atti ad impegnare e guidare la catena in uno scivolamento progressivo fra i pignoni.

La presente invenzione verrà ora descritta, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 illustra schematicamente in elevazione laterale una bicicletta provvista di un cambio di velocità dotato di un deragliatore realizzato in accordo con la presente invenzione;

la figura 2 è una vista ingrandita di un particolare della figura 1;

la figura 3 mostra schematicamente in pianta un particolare della bicicletta di figura 1

la figura 4 è una vista schematica prospettica del dera gliatore di figura 1 ;

la figura 5 è una differente vista schematica prospettica del deragliatore realizzato in accordo con la presente invenzione;

la figura 6 è una vista in pianta del deragliatore di figura

le figure 7 e 8 mostrano in vista frontale, ed in successi ve posizioni di funzionamento, rispettivi elementi operativi del deragliatore realizzato in accordo con la presente invenzione;

la figura 9 mostra uno schema di rotazione, in pianta, di mezzi di comando del deragliatore oggetto del presente trovato.

Con riferimento alla figura 1 , con 1 è indicata nel suo complesso una bicicletta comprendente un telaio 2, un mozzo 3 posteriore, supportato girevolmente dal telaio 2 e portante la ruota posteriore della bicicletta 1 , ed un mozzo 4 centrale, supportato anch'esso girevolmente dal telaio 2 e portante i pedali della bicicletta 1 stessa. Sul mozzo 3 sono calettati tre pignoni 5 posteriori, fra loro adiacenti e di diametro progressivamente variabile dal più grande al più piccolo, mentre sul mozzo 4 sono calettati nove pignoni 6 anteriori o corone, anch'essi fra loro adiacenti e di diametro progressivamente variabile dal più grande al più piccolo.

La bicicletta 1 comprende, inoltre, una catena 7 di trasmissione, la quale è accoppiabile selettivamente a diverse coppie di pignoni costituite, ciascuna, da un pignone 5 posteriore e da un pignone 6 anteriore.

La bicicletta 1 comprende anche un cambio di rapporti di velocità posteriore, indicato nel suo complesso con 8, il quale è atto a variare il pignone 5 posteriore in accoppiamento con la catena 7. Il cambio 8 comprende un deragliatore 9 posteriore, di tipo noto e pertanto non mostrato nel dettaglio, ed una levetta, non illustrata, di azionamento del deragliatore 9.

Secondo quanto meglio illustrato nella figura 2, la bicicletta 1 comprende inoltre un cambio di rapporti di velocità anteriore, indicato nel suo complesso con 10, il quale è atto a variare il pignone 6 anteriore in accoppiamento con la catena 7. Il cambio 10 comprende un deragliatore 11 anteriore ed una levetta, non illustrata, di azionamento del deragliatore 11.

II deragliatore 11 comprende un elemento 12 di supporto montabile amovibilmente sulla porzione 13 tubolare del telaio 2 che porta montato, nel caso illustrato ed a puro titolo esemplificativo, il sellino della bicicletta 1.

Secondo quanto meglio illustrato nella figura 6 a livello costruttivo e solo come esempio realizzativo e non limitativo, l'elemento 12 comprende due semianelli 14 e 15, i quali, quando l’elemento 12 è montato sulla porzione 13, sono disposti leggermente al di sopra della catena 7 ed abbracciano e serrano, ciascuno, una rispettiva parte della porzione 13. In particolare, secondo quanto meglio illustrato nelle figure 3 e 4, il semianello 14 è disposto da banda opposta della catena 7 rispetto alla porzione 13, mentre il semianello 15 è disposto dalla medesima parte della catena 7 rispetto alla porzione 13. I semianellì 14 e 15 sono fra loro incernierati mediante un perno 35 e sono atti ad essere fissati l’uno all’altro mediante mezzi di bloccaggio a vite 36.

Il semianello 15 supporta, a sbalzo, una appendice 16 scatolare sostanzialmente parallelepipeda, la quale è disposta al di sopra della catena 7, in posizione obliqua rispetto alla catena 7 stessa. In particolare, l'appendice 16 è rivolta verso la parte posteriore della bicicletta 1, leggermente inclinata verso il basso a partire dal semianello 15, e forma un angolo A determinato con un piano P mediano longitudinale della bicicletta 1.

L’appendice 16 contiene al suo interno un ingranaggio definito da tre ruote dentate 100, 101, 102, illustrate in linea discontinua in figure 5 e 6 e schematizzate in figura 9, in quanto risulta un meccanismo noto nel campo dei dispositivi di azionamento dei cambi per biciclette, le quali sono disposte in linea e sono accoppiate in cascata in modo che la prima e l’ultima ruotino con versi concordi.

A partire dall’estremità dell’appendice 16 che si estende dal semianello 15, le tre ruote sono calettate su rispettivi perni 17, 18 e 19 supportati in modo girevole dall’appendice 16. In particolare, facendo riferimento alla posizione d’uso del deragliatore 11 , i perni 17 e 19 si estendono trasversalmente verso il basso dall’appendice 16, mentre, da quest’ultima, il perno 18 si estende trasversalmente verso l’alto. I perni 17, 18 e 19 presentano rispettivi assi 17a, 18a e 19a di rotazione fra loro paralleli e leggermente inclinati rispetto alla verticale.

Il perno 18 porta collegato un corpo 20 di comando sostanzialmente cilindrico, il quale, da un lato, è fissato, nel caso illustrato ed a puro titolo esemplificativo, ad una molla 21 elicoidale supportata dall'appendice 16, e, dall’altro, è fissato, in modo registrabile, ad un cavetto 22 di tiro facente capo alla sopracitata levetta non illustrata, di comando del cambio 10 e supportata dal manubrio della bicicletta 1. Il cavetto 22 è guidato, lungo parte del suo percorso, da un corpo 23 cavo fissato al semianello 15.

I perni 17 e 19 portano collegati, ruotabilmente, due rispettivi elementi 24, 25 operativi di deragliamento atti a comandare il deragliamento della catena 7 sui pignoni 6.

Gli elementi 24 e 25 presentano entrambi una forma sostanzialmente conica arcuata e, nella posizione d’uso del deragliatore 11 , sono disposti da bande opposte della catena 7. Precisamente, l’elemento 24 è disposto fra il telaio 2 e la catena 7, mentre l’elemento 25 è disposto esternamente alla catena 7.

L’elemento 24 presenta la propria punta rivolta verso il relativo perno 17, mentre l'elemento 25 presenta la propria punta rivolta da banda opposta del relativo perno 19. Entrambi gli elementi 24 e 25 sono delimitati esternamente da rispettive superfici 26 e 27 fra loro differentemente sagomate in modo da definire rispettive pluralità camme 28 e 29 atte ad impegnare e guidare la catena 7 in uno scivolamento progressivo fra i pignoni 6. Precisamente le camme 28 e 29 definiscono rispettive guide 28 e 29 atte a cooperare fra loro per garantire uno scivolamento dolce e graduale della catena 7 durante il suo deragliamento progressivo fra i pignoni 6.

Da banda opposta dei rispettivi perni 17 e 19, gli elementi 24 e 25 possono essere supportati girevolmente da rispettive sedi 30 e 31 di una piastra 32 facente parte dell’elemento 12 di supporto.

Dalla piastra 32 si estende trasversalmente verso l’alto una appendice 33 arcuata atta ad abbracciare la parte della porzione 13 che è disposta immediatamente al di sotto del semianello 15. Secondo quanto mostrato nelle figure 5 e 7, l’appendice 33 ed il semianello 15 sono opportunamente sagomati in modo da definire mezzi ad incastro 34 disaccoppiabili atti a vincolare fra loro l’appendice 33 ed il semianello 15 quando i mezzi a vite 36 bloccano fra loro i semianelli 14 e 15. In tal modo, l’elemento 12 di supporto risulta facilmente montabile sul telaio 2, e smontabile da quest’ultimo, mediante i soli mezzi a vite 36. Inoltre, la possibilità di disaccoppiare fra loro l’appendice 33 ed il semianello 15, come mostrato in figura 5, consente la amovibilità degli elementi 24 e 25 dalle rispettive sedi 30 e 31 per un loro agevole montaggio / smontaggio attorno alla catena 7.

Secondo quanto illustrato anche nelle figure 3 e 4, quando l’elemento 12 è montato sul telaio 2 nella sopracitata posizione d’uso del deragliatore 11 , la posizione relativa delle sedi 30 e 31 e dei perni 17 e 19 è tale da garantire agli elementi 24 e 25 una rotazione attorno a rispettivi assi 24a e 25a fra loro sostanzialmente paralleli. In particolare gli assi 24a e 25a risultano inclinati rispetto alla verticale di un angolo determinato inferiore a 90° e la rotazione degli elementi 24 e 25 attorno agli assi 24a e 25a stessi avviene con versi concordi, tra loro, in virtù del relativo verso di rotazione dei perni 17 e 19 (come osservabile nello schema di figura 9).

In sostanza, vedi sempre la figura 9, ogni elemento 24 e 25 risulta ruotabile in senso concorde al senso di rotazione della catena 7 durante la propria relativa singola rotazione di attivazione per lo scivolamento in un senso o nell’altro della catena 7 per il passaggio tra i vari pignoni 6 in scalata di rapporto od aumento del rapporto.

Le camme 28 e 29 sono realizzate in modo da esplicare sulla catena 7 una azione di deragliamento presentante sia una componente orizzontale di deragliamento che una componente verticale di deragliamento, e presentano, attorno ai rispettivi assi 24a e 25a, una pluralità di posizioni angolari di interferenza con la catena 7 ed una pluralità di posizioni angolari di non interferenza con la catena 7 stessa. Le posizioni angolari di interferenza sono instabili e sono alternate alle posizioni di non interferenza, le quali sono invece stabili e, in particolare, sono pari al numero dei pignoni 6 anteriori, ossia a nove.

Lo scorrimento della catena 7 sui pignoni 6 nel verso in cui questi presentano un diametro decrescente è assicurato da un primo verso di rotazione del corpo 20 (azionante l’elemento 25), mentre lo scorrimento della catena 7 sui pignoni 6 nel verso in cui questi presentano un diametro crescente è assicurato da un secondo verso di rotazione del corpo 20 opposto al primo (azionante l’elemento 24) - vedi anche frecce F ed F1 di figura 4. In entrambi i casi, la molla 21 od altro elemento analogo esplica una azione elastica nella rotazione degli elementi 24 e 25 attorno ai rispettivi assi 24a e 25a.

La peculiarità più importante del cambio 10 sopra descritto è data dalla possibilità di selezionare il rapporto di velocità, sia a bicicletta 1 ferma che in movimento, con notevole dolcezza e senza alcun limite di scorrimento dei rapporti.

Infatti, lo sforzo richiesto al ciclista per cambiare il rapporto di velocità risulta indipendente dal numero di pignoni 6 che si vogliono saltare nel deragliamento della catena 7 ed è pari a quello necessario per rendere instabile la posizione angolare delle camme 28 e 29, indipendentemente, inoltre, dallo spazio di spostamento della catena 7. In funzione dell'angolo con cui viene ruotato il corpo 20 attorno all’asse 18a viene determinata la nuova posizione angolare stabile di non interferenza delle camme 28 e 29 con la catena 7, e quest’ultima viene forzata a scivolare, gradualmente e dolcemente sotto la guida delle camme 28 e 29 stesse, dal pignone 6 di inizio cambiata al pignone 6 di fine cambiata: in pratica, il deragliatore in oggetto permette di mantenere la stessa variazione di spostamento generata sulla catena 7 indipendentemente dal numero di rapporti della cambiata voluta.

E’ opportuno evidenziare che, nella bicicletta 1 sopra descritta, il deragliatore 9 posteriore può essere sostituito con un deragliatore analogo al deragliatore 11 , sebbene quest’ultimo sia particolarmente utile e vantaggioso come deragliatore anteriore per agire sul ramo teso della catena 7.

Inoltre, è utile evidenziare che il deragliatore 11 è montabile facilmente, sia anteriormente che posteriormente, sulle biciclette già esistenti previa una semplice sostituzione dei loro mozzi e dei relativi pignoni. Nel caso specifico dell'avantreno della bicicletta, i nove pignoni associati al deragliatore 11 sopra descritto trovano facilmente posto fra i pedali della biciclette convenzionali senza che i pedali stessi necessitino di un sensibile distanziamento assiale.

Infine, va sottolineato che il peso complessivo della bicicletta 1 sopradescritta è sostanzialmente pari a quello di una bicicletta convenzionale di pari caratteristiche, ossia presentante tre pignoni anteriori e nove posteriori, in quanto il numero totale dei pignoni rimane invariato e pari a dodici. Tuttavia è evidente che i nove pignoni disposti anteriormente anziché posteriormente garantiscono una migliore manovrabilità e versatilità della bicicletta, una maggiore rapidità di cambio dei rapporti ed una migliore distribuzione dei pesi. In particolare, il retrotreno della bicicletta risulta più agile e leggero.

Ulteriori vantaggi che tale deragliatore determina sono:

rapidità di cambiata indipendentemente dal numero di giri della ruota posteriore;

ridotto spazio di cambiata, la quale può essere pari ad un mezzo giro di pedale per deragliamento catena attraverso nove rapporti;

preselezione rapida e comoda del rapporto desiderato anche con bicicletta ferma;

la particolare architettura degli elementi a camma bilaterali preserva la catena da eventuali disaccoppiamenti dai pignoni con aumento della sicurezza a regime della bicicletta.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti neH'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli possono essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (23)

1. RIVENDICAZIONI 1. Deragliatore per cambi di velocità di biciclette comprendenti un telaio (2), un mozzo (4) supportato girevolmente da detto telaio (2), una pluralità di pignoni (6) supportati da detto mozzo (4) ed una catena (7) di trasmissione accoppiabile selettivamente a ciascuno di detti pignoni (6); il deragliatore (11) comprendendo un elemento (12) di supporto montabile su detto telaio (2) ed almeno un elemento (24, 25) operativo di deragliamento atto a comandare il deragliamento di detta catena (7) su detti pignoni (6); detto deragliatore (11) essendo caratterizzato dal fatto che detto elemento operativo (24, 25) comprende mezzi a camma (28, 29) atti ad impegnare e guidare detta catena (7) in uno scivolamento progressivo fra detti pignoni (6).
2. 2. Deragliatore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi a camma (28, 29) definiscono una pluralità di guide (28, 29) di scivolamento atte ad impegnare e guidare detta catena (7) in uno scivolamento progressivo fra detti pignoni (6).
3. 3. Deragliatore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi a camma (28, 29) sono atti ad esplicare su detta catena (7) una azione di deragliamento presentante una componente orizzontale di deragliamento ed una componente verticale di deragliamento.
4. 4. Deragliatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detto elemento (24, 25) operativo è supportato da detto elemento (12) di supporto per ruotare attorno ad un rispettivo asse (24a, 25a).
5. 5. Deragliatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto asse (24a, 25a) forma un angolo determinato, inferiore a 90°, con una direzione verticale.
6. 6. Deragliatore secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi a camma (28, 29) presentano, attorno a detto asse (24a, 25a), una pluralità di posizioni angolari di interferenza con detta catena (7) ed una pluralità di posizioni angolari di non interferenza con detta catena (7); dette posizioni angolari di interferenza e di non interferenza essendo fra loro alternate.
7. 7. Deragliatore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che dette posizioni angolari di interferenza sono instabili e dette posizioni angolari di non interferenza sono stabili.
8. 8. Deragliatore secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che il numero di dette posizioni angolari di non interferenza è superiore a tre.
9. 9. Deragliatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detto elemento operativo (24, 25) presenta una forma sostanzialmente conica.
10. 10. Deragliatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che detto elemento operativo (24, 25) presenta una forma sostanzialmente ad arco.
11. 11. Deragliatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto di comprendere due elementi (24, 25) operativi di deragliamento atti a cooperare l’uno con l’altro per comandare il deragliamento di detta catena (7) su detti pignoni (6); detti elementi operativi (24, 25) comprendendo rispettivi mezzi a camma (28, 29) atti ad impegnare e guidare detta catena (7) in uno scivolamento progressivo fra detti pignoni (6).
12. 12. Deragliatore secondo la rivendicazione 11 , caratterizzato dal fatto che detti elementi operativi (24, 25) sono disposti da bande opposte di detta catena (7).
13. 13. Deragliatore secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzato dal fatto che detti elementi operativi (24, 25) sono supportati da detto elemento (12) di supporto per ruotare attorno a rispettivi assi (24a, 25a) fra loro sostanzialmente paralleli.
14. 14. Deragliatore secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di comando (20, 21, 22) per impartire a detti elementi operativi (24, 25) rispettive rotazioni attorno ai relativi detti assi (24a, 25a).
15. 15. Deragliatore secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che dette rotazioni di detti elementi operativi (24, 25) presentano versi tra loro concordi.
16. 16. Deragliatore secondo la rivendicazione 14 o 15, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando (20, 21, 22) comprendono mezzi elastici (21) atti ad esplicare una azione elastica nella rotazione di detti elementi (24, 25) operativi attorno ai rispettivi detti assi (24a, 25a).
17. 17. Cambio di velocità per biciclette, caratterizzato dal fatto di comprendere un deragliatore (11) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 16.
18. 18. Bicicletta, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un deragliatore (11) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 16.
19. 19. Bicicletta secondo la rivendicazione 18 e comprendente una catena (7) di trasmissione, un mozzo (4) centrale di azionamento di detta catena (7), un mozzo (3) posteriore azionato da detta catena (7), una pluralità di pignoni (6) anteriori supportati da detto mozzo (4) centrale ed una pluralità di pignoni (5) posteriori supportati da detto mozzo (3) posteriore, caratterizzata dal fatto che il numero di detti pignoni (6) anteriori è superiore al numero di detti pignoni (5) posteriori.
20. 20. Bicicletta secondo la rivendicazione 19, caratterizzata dal fatto che il numero di detti pignoni (6) anteriori è superiore a tre.
21. 21. Cambio di velocità per biciclette, sostanzialmente come descritto con riferimento ad una qualsiasi delle figure dei disegni annessi.
22. 22. Deragliatore per cambi di velocità di biciclette, sostanzialmente come descritto con riferimento ad una qualsiasi delle figure dei disegni annessi.
23. 23. Bicicletta sostanzialmente come descritta con riferimento ad una qualsiasi delle figure dei disegni annessi.