ITMI20092169A1 - Pedale dotato di prolunga di collegamento alla pedivella - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“PEDALE DOTATO DI PROLUNGA DI COLLEGAMENTO ALLA PEDIVELLA”.

DESCRIZIONE

Forma oggetto della presente invenzione un sistema meccanico per la trasmissione della potenza umana alla ruota motrice di un velocipede quale ad esempio una bicicletta.

Nelle biciclette, sia da città che mountain bike o anche da bambino, i pedali rappresentano degli appositi appoggi per i piedi studiati per trasmettere il movimento delle gambe del ciclista alla ruota posteriore della bicicletta. La trasmissione avviene per mezzo di un sistema di movimento centrale rappresentato da due pedali e relative pedivelle le quali sono solidali ad un perno centrale che è vincolato ad una corona anteriore su cui scorre la catena collegata alla ruota posteriore motrice.

I pedali sono avvitati alle pedivelle in senso contrario al moto (affinché non si svitino durante la pedalata). Essi hanno generalmente l'intelaiatura in acciaio o alluminio e parti in plastica dura. In particolare il pedale è avvitato in corrispondenza del suo asse orizzontale direttamente e perpendicolarmente alla pedivella attraverso un sistema di cuscinetti o sfere che permette la rotazione del corpo pedale intorno al suo asse orizzontale, risultando in un sistema pedalepedivella solidale.

Le pedivelle sono, in campo ciclistico, degli elementi metallici di forma allungata, ovvero delle bielle, che collegano il movimento centrale della bicicletta ai pedali.

Il pedale serve ad offrire una adeguata superficie di appoggio per sostenere la forza che viene applicata dal piede e deve ruotare intorno al suo asse e rispetto alla pedivella al fine di trovarsi sempre orientato in maniera tale da favorire un successivo riposizionamento del piede.

La pedivella è incernierata al telaio in un punto (perno centrale) intorno al quale può ruotare di 360° a seguito della spinta sul pedale solidale con detta pedivella. Detta forza genera un momento rispetto al perno centrale poiché esiste una distanza tra il punto di applicazione di tale forza e detto perno centrale.

La forza esercitata dal piede sul pedale è perpendicolare a detto pedale e diretta lungo una linea verticale che, quando la pedivella è in posizione verticale, passa per il centro fisso in cui è incernierata detta pedivella: questa posizione risulta un “punto morto” poiché detta forza non riesce a generare un momento. La conseguenza di ciò è che si ha una perdita in potenza proprio in corrispondenza del punto di spinta massima in cui viene a trovarsi la gamba e il piede, quando il pedale è nella posizione più alta.

Scopo del presente trovato è realizzare un sistema pedale-pedivella in grado di superare gli inconvenienti che la tecnica nota lamenta e che sia privo di punti morti.

Un altro scopo è quello di fornire un tale sistema che sia facile da realizzare, economico e universale.

Questi ed altri scopi sono raggiunti dal pedale e dal sistema avente le caratteristiche tecniche definite nella rivendicazione indipendente 1.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose del trovato formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Nel sistema del presente trovato, il pedale è collegato alla rispettiva pedivella per mezzo di un elemento di collegamento meccanico incernierato all’estremità della pedivella: quando il piede viene appoggiato sul pedale, detto elemento di collegamento fa sì che il pedale si sposti lateralmente e in avanti rispetto alla pedivella. In questo modo l’asse verticale del pedale risulterà sempre spostato rispetto alla verticale passante per il punto fìsso della pedivella (detto anche centro fisso o perno) che è vincolato al telaio della bicicletta, in particolare quando la pedivella si trova al punto morto superiore. Inoltre detto asse verticale del pedale risulterà anche spostato rispetto alla verticale passante per il punto di incemieramento con la pedivella, generando sempre un momento in qualsiasi posizione si trovi il pedale.

Detto elemento di collegamento fissato a snodo alla pedivella rappresenta una “prolunga” dì collegamento tra pedale e pedivella che svincola il movimento del pedale dal movimento della pedivella e che quindi permette alla forza applicata al pedale di generare sempre un momento in qualsiasi posizione si trovi il pedale rispetto alla pedivella.

Detto elemento di collegamento è una leva, preferibilmente piegata a gomito.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ad una forma preferita di realizzazione puramente esemplificativa (e quindi non limitativa) illustrata nelle figure allegate, dove:

- la figura 1 mostra, dal lato destro, il sistema pedale-pedivella-elemento di collegamento in accordo all’invenzione, montato su una bicicletta; - la figura 2 mostra schematicamente una pedivella sinistra vincolata ad un pedale fìsso per mezzo dell’elemento di collegamento a gomito in accordo all’invenzione, in diverse posizioni angolari;

- la figura 3 mostra schematicamente ancora una pedivella sinistra vincolata ad un pedale girevole per mezzo dell’ elemento a gomito in accordo all’invenzione, in diverse posizioni angolari;

- le figure 4a e 4b sono rispettivamente una vista dal retro e una vista frontale dell’elemento angolare di collegamento tra pedale sinistro e pedivella in accordo all’invenzione.

Nelle figure allegate gli elementi corrispondenti saranno identificati mediante gli stessi riferimenti numerici.

In figura 1, l’elemento di collegamento in accordo all’invenzione è stato indicato con il riferimento numerico 1, ed è stato rappresentato a gomito anche se ciò non è vincolante ai fini del presente trovato. Di fatto detto elemento di collegamento 1 può essere anche un elemento rettilineo o leva.

Inoltre in detta figura 1 detto elemento 1 è illustrato montato tra una pedivella convenzionale, indicata con il riferimento numerico 2, e un pedale convenzionale, indicato con il riferimento numerico 3.

Come illustrato in figura 2 e maggiormente in dettaglio in figura 4, una estremità dell’elemento a gomito 1 è collegata all’estremità libera della pedivella 2 per mezzo di uno snodo 4 che permette a detto elemento 1 di ruotare rispetto a detto punto di snodo 4 e quindi rispetto a detta pedivella 2.

Il pedale 3 è invece imperniato all’altra estremità di detto elemento di collegamento a gomito 1 nel punto di collegamento 9 (fig. 4) mediante avvitamento del perno (non mostrato) del pedale 3 e blocco della rotazione di detto pedale 3. In questa realizzazione il pedale 3 è quindi fisso in posizione orizzontale e parallela al suolo (fig. 2) anche se ciò non è vincolante ai fini del presente trovato.

La realizzazione di figura 3 si differenzia dalla realizzazione di figura 2 per il fatto che il pedale 3 non è fisso ma è girevole intorno al suo asse orizzontale di simmetria: tuttavia ciò non influenza la funzione tecnica dell’elemento di collegamento 1 che verrà ora descritta più in dettaglio.

L’elemento di collegamento 1 è una leva unica piegata in modo tale da formare un angolo acuto a (fig.4), tra le due porzioni Γ e 1” (fig. 4) che costituiscono detta leva.

Come illustrato in figura 4a) e 4b), quando l’elemento di collegamento 1 è piegato, la porzione Γ ha la funzione di distanziare l’asse verticale 5 del pedale 3 passante per il punto di collegamento 9 dall’asse verticale 7 passante per lo snodo 4, e da una porzione 1 ” obliqua avente la funzione di abbassare il pedale 3 rispetto allo snodo 4 per evitare problemi di ingombro di detto pedale 3. Pertanto l’angolo a viene scelto in funzione della grandezza e quindi dell’ingombro del pedale 3.

Detto elemento 1, grazie allo snodo 4, ha la funzione di assecondare lo spostamento laterale e sempre in avanti del pedale 3 rispetto alla pedivella 2 quando il piede (non illustrato) va a spingere sul pedale 3 rappresentando quindi un invito per il piede.

Tale spostamento in avanti del pedale 3 fa sì che la forza di spinta del piede diretta lungo la verticale 5 che attraversa il pedale in corrispondenza del punto centrale del pedale 3 (allineato al punto di collegamento 9 tra il pedale 3 e la pedivella 2 come illustrato in figg. 2 e 3) sia sempre distante dalla verticale 7 passante per lo snodo 4 della pedivella 2, qualsiasi sia la posizione della pedivella 2.

Ciò risulta particolarmente vantaggioso quando la pedivella 2 è in posizione verticale e il pedale 3 è nel punto più alto, normalmente considerato un "punto morto” per i sistemi pedivella-pedale convenzionali dell’ arte nota: in questo caso infatti basterà una minima spinta del piede sul pedale 3 per fa ruotare l’elemento 1 di collegamento rispetto allo snodo 4 spostando lateralmente e in avanti sia il pedale 3 che la verticale 5, lungo cui è diretta la spinta del piede, rispetto alla verticale 7 della pedivella 2 passante per lo snodo 4 permettendo quindi di avere sempre un momento.

Invece nei sistemi pedivella-pedale convenzionali dell’arte nota quando il pedale 3 è nel punto più alto, la forza esercitata dal piede lungo la verticale 5 non genera un momento poiché detta verticale 5 coincide con la verticale 7 della pedivella 2 in verticale passante per il punto centrale di rotazione 6 della pedivella: è per questo che occorre spingere con molta più forza sul pedale verso il basso per spostarlo da detta posizione. Tale “punto morto” comporta, nei sistemi noti, uno sfruttamento poco efficiente del punto di spinta massima in cui viene a trovarsi la gamba, e conseguentemente il piede, quando il pedale 3 è nella posizione più alta e la pedivella 2 è in posizione verticale.

Il punto in cui la pedivella 2 è collegata al movimento centrale, cioè il punto centrale 6, presenta un foro con il profilo opportuno, che può essere quadrato nel caso di perno quadro, oppure un particolare profilo nel caso di perni ISIS o Octalink, oppure uno spinotto filettato nel caso di vecchie pedivelle. Nel punto 6 è alloggiato infatti il perno centrale (non illustrato in figura) che è collegato alla pedivella 2 e alla corona anteriore 8 che vanno a costituire, insieme al pedale 3, quell'insieme di parti atte a determinare il movimento centrale della bicicletta.

Lo snodo 4 può essere comprensivo di vite, dado e controdado per Γ avvitamento nonché di cuscinetto a sfera, e anche inoltre di una rosetta bloccante.

Il collegamento del pedale 3 all’elemento 1 può essere realizzato con gli stessi mezzi utilizzati per avvitare un pedale 3 convenzionale direttamente all’estremità libera di una pedivella 2 convenzionale, ad esempio un perno filettato.

Come detto, l’elemento a gomito 1 può essere montato su qualsiasi pedivella 2 nota e vincolato a qualsiasi pedale 3 noto in qualsiasi tipo di bicicletta anche quelle aventi un sistema di cambio con riduttore 10 (fig.l) dei rapporti e pedivelle 2, pedali 3 convenzionali noti nell’arte: poiché nelle pedivelle 2 note, dalla parte opposta all'innesto del movimento centrale 6, vi è un foro filettato atto al collegamento con i pedali, generalmente con filettatura inglese del tipo 9/16" x 20 tpi, oppure francese del tipo 14 x 1.25, questo tipo di filettatura può essere utilizzata nelle estremità dell’elemento a gomito 1.

In una realizzazione preferita, utilizzando un pedale 3 come quello delle bici da città, le misure dell’ elemento a gomito 1, variano a seconda delle dimensioni della bicicletta ( legate alla statura del conducente).

L’elemento di collegamento 1 è preferibilmente realizzato in un pezzo unico, anche se ciò non è vincolante ai fini della presente invenzione.

Inoltre detto elemento di collegamento è realizzato con gli stessi materiali con cui sono realizzate le pedivelle, ad esempio acciaio, alluminio, fibra di carbonio, anche se il materiale non è vincolante ai fini del presente trovato: è infatti anche possibile realizzarle con materiali differenti purché leggeri, ad esempio plastiche rigide, titanio, alluminio, carbonio, etc.

Il presente sistema pedale-elemento di collegamento a gomito-pedivella può essere utilizzato su qualsiasi velocipede a propulsione muscolare umana, ad esempio la bicicletta, costituito da un telaio a cui sono vincolate due ruote allineate una dietro l'altra e dotato di un sistema meccanico per la trasmissione della potenza alla ruota motrice.

In particolare può essere utilizzato su qualsiasi tipo di bicicletta anche quelle a pedalata assistita.

Qualora si voglia applicare la suddetta prolunga di collegamento deirinvenzione alla pedivella, il telaio della bicicletta va appositamente adattato in altezza e in lunghezza, modificando rispettivamente Γ altezza della corona e la posizione delle forcelle anteriori onde evitare che il pedale tocchi il suolo o la ruota anteriore (nel momento in cui si gira il manubrio), a meno che la bicicletta presenti già delle caratteristiche idonee.

Il presente sistema meccanico per la trasmissione della potenza umana alla ruota motrice di un velocipede è risultato in grado di facilitare la pedalata anche nel punto morto riducendo quindi lo sforzo umano.

Senza uscire dall'ambito del trovato, un tecnico esperto può apportare al trovato precedentemente descritto tutte le modifiche ed i perfezionamenti suggeriti dalla normale esperienza e/o dalla naturale evoluzione della tecnica.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema meccanico per la trasmissione della potenza umana alla ruota motrice di un velocipede comprendente una coppia di pedivelle (2) e una corrispondente coppia di pedali (3) caratterizzato dal fatto che ciascun pedale (3) è vincolato ad una estremità di un elemento di collegamento a leva (1) la cui altra estremità è vincolata a detta pedivella (2) per mezzo di uno snodo (4), detta leva (1) essendo atta a spostare, in uso, la verticale (5) passante per il centro del pedale (3) rispetto alla verticale (7) passante per detto snodo (4).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1 in cui detta leva (1) è rettilinea.
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 1 in cui detta leva (1) è piegata a gomito.
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3 in cui detta leva piegata (1) è costituita da due porzioni (Γ,Γ’) consecutive formanti tra loro un angolo acuto a.
5. 5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto pedale (3) è vincolato a detta leva (1) in posizione fissa.
6. 6. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 4 in cui detto pedale (3) è vincolato in modo girevole a detta leva (1).
7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento di collegamento a leva (1) è realizzato con gli stessi materiali con cui sono realizzate le pedivelle (2), oppure con materiali diversi scelti tra plastiche rigide, titanio, alluminio, fibre di carbonio, etc.
8. 8. Velocipede, in particolare bicicletta, comprendente un sistema meccanico per la trasmissione della potenza umana alla ruota motrice di detto velocipede come definito in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
9. 9. Leva (1) come definita in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7 per il collegamento di un pedale (3) e una pedivella (2) atti alla trasformazione della potenza umana in movimento di ruote di un velocipede.