ITFR20000012A1 - Bicicletta e similari con pedale plantare avente rotazione sulla articolazione della caviglia. - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"BICICLETTA E SIMILARI CON PEDALE PLANTARE AVENTE ROTAZIONE SULL’ ARTICOLAZIONE DELLA CAVIGLIA”

L'invenzione è consistita nel realizzare un pedale (definito pedale plantare), che si caratterizza per la presenza di un plantare rigido, solidale alla scarpa, per mezzo di appositi struttura, ed avente un meccanismo a rotazione unidirezionale (meccanismo à ruota libera) posto distalmente alla pedivella, nella sede del pedale, in grado di garantire la rotazione unidirezionlale del pedale durante la pedalata, detto meccanismo determina l’allimgamento della leva di lavoro (pedivella-pedale plantare) durante la fase di spinta e l’accorciamento della leva di* lavoro durante la fase di ricarica dell’arto.

Nella attuale pedalata il ciclista compie un movimento rotatorio che disegna una circonferenza perfetta nel punto di spinta sul punto di attacco del pedale, parte anteriore del piede. Mediante la nuova pedalata la rotazione avverrà all'incirca a livello del calcagno del ciclista, parte posteriore del piede.

Lo scopo della presente invenzione è di utilizzare l’articolazione della caviglia, in modo da creare condizioni meccaniche che determinano un allungamento della leva nella fase di spinta. Ciò consente un movimento dell’arto inferiore a minimo consumo energetico. Esso determina un ridotto movimento dell’arto inferiore, ottenuto grazie al movimento rotatorio della pedivella, alla quale viene girevolmente accoppiato il pedale plantare, che consente la rotazione della pedalata intorno all’ articolazione della caviglia. Il pedale plantare ha forma schiacciata, consistenza rigida ed occupa tutta la pianta del piede. Utilizzando un meccanismo con blocco circostanziato sulla pedivella (meccanismo a ruota libera, avremo la rotazione unidireziojiale del pedale), permettendo la solidale unione della pedivella con il pedale durante la spinta del piede. In particolare distinguiamo due fasi della pedalata: la fase prima detta fase attiva della pedalata fig.7, è costituita dai 180 gradi anteriori della circonferenza disegnata dal piede del ciclista durante la pedalata, in questa fase si ha la spinta sui pedali; la fase seconda detta fase passiva è costituita dai gradi maggiori di 180, fino ai 360 gradi della circonferenza disegnata dal piede del ciclista durante-la pedalata,— in questa fase abbiamo la ricarica della pedalata. Attraverso il meccanismo sopra descritto la rotazione del piede avviene all’altezza del calcagno nelle fasi della pedalata, con conseguente riduzione del lavoro muscolare per il ridotto raggio di rotazione della fase passiva, mentre durante la fase attiva, otteniamo, per effetto del meccanismo di blocco pedivella pedale, l’allungamento della leva di lavoro proprio durante il momento della massima spinta.

Attraverso la rotazione a livello della caviglia, avremo che: essendo la distanza caviglia, pianta del piede, mediamente di circa 10 cm., otteniamo Γ allungamento complessivo della leva di lavoro di una misura di circa 10 cm., nella fase attiva di spinta dell’arto sul pedale plantare, grazie al meccanismo di blocco. Il meccanismo a ruota libera svolge il suo ruolo (rotazione unidirezionale) dando la massima efficienza nei 120 gradi della fase attiva della pedalata, momento in cui si viene a realizzare Γ allungamento della pedivella con il pedale plantare (fase di spinta sui pedali).

Il meccanismo utilizzato per ottenere tale movimento si compone: di una leva, simile alle pedivelle delle attuali biciclette anche se di diversa lunghezza in base alle caratteristiche del ciclista; di un pedale plantare, che e collegato alla pedivella attraverso un meccanismo in parte simile alla ruota libera delle attuali biciclette posto all’estremità distale della pedivella. Il meccanismo consente: il movimento libero del pedale plantare sulla pedivella durante la fase passiva della pedalata, fase di “ricarica dell’arto (in questa fase il pedale viene riportato in alto per poter operare una nuova spinta); e il movimento bloccato, quindi solidale con la pedivella, nella direzione opposta (fase di spinta sul pedale per generare la trazione motoria sulla ruota posteriore del mezzo).

In sintesi il sistema si compone di due leve: la prima leva, pedivella (2), opera in senso circolare sull'asse del movimento centrale ed è esattamente identica nella sua funzione all'attuale pedivella della bicicletta tradizionale; la seconda leva, pedale plantare (1), mediante il meccanismo di blocco, opera l allungamento della leva di lavoro durante la fase di spinta, e l’accorciamento durante la fase seconda, fase di ricarica dell’arto.

Esso consente i seguenti vantaggi:

- permette di utilizzare al meglio i muscoli degli arti inferiori del ciclista, grazie al vantaggioso movimento muscolare degli arti, consente di ridurre il lavoro di sollevamento contro gravità degli arti inferiori del ciclista durante la pedalata, ottimizzando così la resa energetica della pedalata;

- abbassa il baricentro del mezzo con vantaggio sulla comodità e praticità d’uso nonché sulla tenuta di strada;

- ottimizza il baricentro del ciclista, migliorando il bilanciamento e determinando nel contempo, un vantaggio nella fase di spinta sui pedali;

- consente la fisiologica postura del ciclista realizzando una comoda, confortevole e variabile posizione, condizione che permette l’utilizzo della bicicletta garantendo importanti vantaggi biomeccanici nell’uso del mezzo.

- consente l’utilizzo ottimale dei muscoli dell’arto inferiore del ciclista, dando la possibilità di spinta con il piede nella fase prima e la rotazione a livello della caviglia nella fase seconda;

- allunga la leva nella fase prima (fase di spinta) grazie alla sommatoria della lunghezza del sistema pedivella pedale plantare. Durante la fase passiva del'arto, realizza un accorciamento del percorso di ricarica dell’arto, con un.ridotto sollevamento antigravitazionale della gamba.

Nell’uso di detto meccanismo di pedalata si rende opportuno l’utilizzo di un sistema moltiplicatore in grado di sviluppare ad ogni spinta sui pedali un elevato numero di giri della ruota posteriore. Detto meccanismo si compone di un doppio passaggio corona pignone Fig. 3 . In particolare sulla porzione prossimale della pedivella (punto in cui la pedivella è calettata sull’asse del movimento centrale), è posizionato un ingranaggio del tutto simile a quello utilizzato nelle attuali biciclette, il quale tramite una catena, identica alle attuali, trasmette il movimento creato dal pedale ad un pignone posto sul telaio della bicicletta, sul medesimo asse del primo pignone viene inserito un ingranaggio di diametro maggiore, dal quale parte un’altra catena che si collega ad un secondo .pignone pasto quest’ultimo sull’asse della ruota posteriore in grado di trasmettere il movimento dei pedali alla ruota posteriore con un elevato effetto moltiplicativo. Con l’impiego di detto meccanismo sarà possibile ottenere uno sviluppo metrico della ruota posteriore ad ogni spinta sui pedali di gran lunga maggiore rispetto al "meccanismo tradizionale presente sulle attuali biciclette, consentendo cosi di ottenere grandi rapportatine.

Il gruppo pedali, di questo mezzo può essere posizionato in un'area che è identificabile nel seguente modo fig.6: partendo dalla perpendicolare (x) al terreno passante per il mozzo (15) della ruota posteriore e facendo corrispondere a zero gradi l’angolo su detta retta, si traccia, ima seconda retta parallela al terreno (y), passante per il mozzo (15) della ruota posteriore. Si divide così la ruota posteriore in quattro quadranti uguali, -si prende il primo quadrante che corrisponde al quadrante superiore interno della mota posteriore, l'asse del gruppo pedali potrà essere collocato, all'esterno della mota posteriore, nell'area definita: dai 46 gradi fino a 75 gradi, rispetto alla perpendicolare (x), fig. 6 il che consente di ottenere un ottimale utilizzo del binomio uomo mezzo; oppure dai 35 gradi, ai 45 gradi e dai 76 gradi agli 85 gradi, rispetto alla perpendicolare (x), fig. 6 il che consente di ottenere un discreto utilizzo del binomio uomo mezzo.

Un elemento innovativo è rappresentato dal pedale avente blocco circostanziato della scarpa del ciclista fig.2. Questo meccanismo si compone di un sistema a più coppie di ganasce (21), che azionate da apposita molla di richiamo calibrata, consente l apertura e la chiusura delle ganasce trattenendo lateralmente la scarpa del ciclista. Le molle di richiamo, grazie ad una superficie gommata posta sulle ganasce, esercita una presa sulle scarpe del ciclista in modo da trattenere il piede durante la pedalata, esercitando uno sforzo maggiore o facendo ruotare lateralmente il piede si ha l’apertura circostanziata del meccanismo di contenimento. La forza di trattenimento di tale meccanismo può essere regolato mediante un sistema che è in grado di modificare la resistenza opposta dalle ganasce.

Un ulteriore elemento è rappresentato dalla sella regolabile in altezza fig.4, in base alle esigenze del ciclista, senza dover arrestare la marcia del mezzo e con notevoli vantaggi nella praticità d’uso dèlia bicicletta.

Dal punto di vista tecnico l’invenzione è descritta nel seguente modo.

Le fig. 1 rappresenta il sistema "pedale plantare” (1) come si evince, esso si compone di una struttura rigida di forma allungata simile nella forma al plantare di una scarpa (avente diversa lunghezza in base alle esigenze del ciclista), collegato ad una pedivella (2) avente la medesima funzione delle pedivelle delle attuali biciclette anche se di. diversa lunghezza, attraverso un perno (3) il pedale plantare è collegato girevolmente ad una pedivella (2) attraverso un meccanismo di rotazione (4) (meccanismo a ruota libera). La pedivella e il pedale plantare sono calettate in modo da consentire il movimento libero in una direzione di rotazione e movimento bloccato nell'altra direzione (fase di spinta). La pedivella a sua volta risulta accoppiata nella sua porzione prossimale sull’asse del movimento centrale (16). Mediante questo meccanismo (4) avremo il movimento libero del pedale plantare sulla pedivella nella fase passiva di rotazione (fase in cui il pedale viene riportato in alto per prepararsi ad una nuova spinta) e rotazione bloccata, quindi solidale nella fase attiva (fase in cui si ha l’allineamento pedivella pedale plantare generando la massima leva di lavoro durante la fase di spinta dell’ arto inferiore).

Le Fig.2, rappresenta il sistema pedale plantare nel dettaglio. In particolare si nota il foro (5) nel quale viene inserito il perno (3) del meccanismo di blocco (4) posto nella porzione distale della pedivella (2). Il sistema di ancoraggio del pedale plantare (1) con la scarpa del ciclista viene realizzato mediante coppie di ganasce (21) che trattengono in modo cicostanziato la scarpa del ciclista, detto meccanismo di ancoraggio può essere costituito anche da apposito attacco magnetico (7).

La fig. 3, rappresenta il meccanismo di moltiplicazione della pedalata. Si compone di un ingranaggio (8) del tutto simile a quello delle attuali biciclette (anche se di diverso diametro), dal quale parte una prima catena (12) che lo collega ad un primo pignone (9), sul cui asse (14) viene montato un secondo ingranaggio (10), che attraverso una. seconda catena- (13), si- collega ad un. seconda pignone (11) -montato sull’asse (15) della ruota posteriore. Con. tale meccanismo costituito da ingranaggi di diametro diverso a seconda delle esigenze del ciclista e avente pacchetto di pignoni montati sull’asse della ruota posteriore come nelle attuali biciclette, è possibile ottenere elevate rapportatine del mezzo.

. La fig. 4, rappresenta la sella regolabile in altezza. Il meccanismo si compone di una molla (17) posta nel tubo del telaio che spinge il canotto sella (28) verso l’alto. Per mezzo di una ghiera dentata (18) su cui lavora una ruota dentata (19) è possibile utilizzando una leva di comando, posizionata sullo sterzo del mezzo, azionare il perno di blocco (20) che consente di liberare o fermare la ruota dentata (19) la quale si muove solidalmente al canotto sella (28). Tale sistema consente la regolazione dell'altezza del canotto sella, durante la pedalata, rispetto alle esigenze del conducente, senza dover scendere dalla bici. Sul perno di blocco (20) opera una molla di spinta (25) che, quando si libera la leva di comando del filo (26), spinge il perno di blocco (20), nella direzione della ruota dentata (19) in modo da bloccare quest'ultima. Sulla ruota dentata (19) opera una frizione (24) regolabile per mezzo di una vite (29), che consente di regolare l effetto esercitato dalla molla (17) sul canotto sella (28). Infatti avvitando la vite (29) la frizione (24) frena la rotazione della ruota dentata (19), contenendo l’effetto di spinta della molla (17) sul canotto sella (28) e viceversa.

La fig. 5, rappresenta il pedale. In esso sono contenuti una o più coppie di ganasce (21) che grazie ad apposite molle (22) trattengono la scarpa del ciclista al pedale plantare durante la pedalata. La forza di contenimento operata dalle ganasce è regolabile nella sua intensità, liberando la scarpa mediante movimento rotatorio del piede.

La fig. 6 rappresenta la posizione del gruppo pedali, questo può essere posizionato in un'area che è identificabile nel seguente modo: partendo dalla perpendicolare (x) al terreno passante per il. mozzo (15) della ruota posteriore e facendo corrispondere a zero gradi l'angolo su detta retta, si traccia una seconda retta parallela al terreno (y), passante per il mozzo (15) della ruota posteriore . Si divide così la ruota posteriore in quattro quadranti uguali, si prende il primo quadrante che corrisponde al quadrante superiore interno della ruota posteriore, l'asse del gruppo pedali (16) potrà essere collocato, all’esterno della ruota posteriore, nell'area definita dai 46 gradi, fino ai 75 gradi, rispetto alla perpendicolare (x). La fig. 7 definisce le fasi della pedalata: in particolare la prima fase (fase I) detta fase attiva della pedalata è costituita dai 180 gradi anteriori, rispetto alla direzione di marcia del mezzo, della circonferenza disegnata dal piede del ciclista durante la pedalata; la seconda fase (fase II) detta fase passiva è costituita dai 180 gradi posteriori, rispetto alla direzione di marcia del mezzo, della circonferenza disegnata dal piede del ciclista durante la pedalata.

CONCLUSIONI

Il meccanismo pedale plantare utilizzando articolazione della caviglia del ciclista consente l applicazione della forza di spinta aumentandone la leva nel punto di massima forza muscolare dell’arto inferiore, ciò conseguenzialmente ottimizza la funzione articolare del piede e la biomeccanica della pedalata. Il meccanismo riducendo la leva nella fase passiva della pedalata, minimizza il consumo energetico per il ridotto lavoro del'arto inferiore (consente all’articolazione dell'anca la massima efficienza del movimento articolare). Ottimizza il baricentro del mezzo con vantaggio sulla tenuta di strada e praticità nell’uso del mezzo. II. meccanismo a ganasce consente una facile, rapida e solidale unione della scarpa del ciclista al pedale. La sella permette un’agevole praticità dell’uso del mezzo rispetto alle esigenze biomeccaniche del ciclista, variando l’altezza della sella cambia l’angolo coscia-gamba ottimizzando la funzione dell’articolazione del ginocchio. Il sistema moltiplicativo della pedalata consente di ottenere un elevato numero di giri della ruota posteriore ad ogni giro del pedale della bicicletta.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Bicicletta e similari avente un pedale sinistro e un pedale destro (1) uniti in senso girevole unidirezionale con il perno (3) dal meccanismo a ruota libera (4) alla corrispondente pedivella (2) destra e sinistra, calettate alle due estremità all'asse del movimento centrale (16) caratterizzate dall’essere, ognuna di detta pedivella destra e sinistra, girevolmente accoppiata ad un -pedale -plantare tramite mezzo meccanico a ruota libera (4) tale da realizzare un meccanismo a rotazione unidirezionale tra la pedivella ed il corrispondente pedale plantare fig { 1 ) .
2. 2) Bicicletta e similari che si caratterizza per la posizione dell'asse del gruppo pedali all'esterno alla ruota posteriore, nel quadrante superiore interno, primo quadrante; la posizione è compresa all'interno dell'area definita dalla retta (A) a 46 gradi, e dalla retta (B) a 75 gradi rispetto alla perpendicolare al terreno (x), fig. 6.
3. 3) Bicicletta e similari avente pedale plantare (1) destro e sinistro con ganasce laterali (21) caratterizzato per il meccanismo di contenimento della scarpa del ciclista durante la pedalata in grado di rendere solidale la scarpa del ciclista con il pedale fig.5.
4. 4) Bicicletta e similari avente meccanismo moltiplicativo della pedalata fig.3, esso è costituito da due ingranaggi (8) (10), due pignoni (11) (9) e due catene (12) (13), si caratterizza per l’alternanza di ingranaggio (8) pignone (9), unito dalla catena (12) e ingranaggio (10) pignone (11) unito daDa catena (13) in grado di moltiplicare lo sviluppo metrico della ruota posteriore durante la pedalata.
5. 5) Bicicletta e similari caratterizzata dal meccanismo di blocco (meccanismo a ruota libera) (4) fig.l, operante o sulla porzione distale della pedivella (2) o anche sul pedale plantare (1) in grado di realizzare un movimento di rotazione unidirezionale del sistema pedale pedivella, questo meccanismo consente un ridotto movimento dell’ arto inferiore nella fase passiva della pedalata.
6. 6) Bicicletta e similari caratterizzata dal meccanismo costituito da im canotto sella (28), spinto verso l’alto da una molla (17), e regolabile in altezza attraverso una ghiera dentata (18) sulla quale opera una ruota dentata (19) comandata dal ciclista attraverso una leva, durante la guida del mezzo; che consente di regolare l altezza della sella durante la pedalata., fig (4) .