ITPD20110381A1

ITPD20110381A1 - Gruppo di trasmissione e cambio per biciclette

Info

Publication number: ITPD20110381A1
Application number: IT000381A
Authority: IT
Inventors: Renato Paperini
Original assignee: Renato Paperini
Priority date: 2011-12-05
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-06-06

Description

TITOLO

GRUPPO DI TRASMISSIONE E CAMBIO PER BICICLETTE

DESCRIZIONE

II presente brevetto è attinente ai cambi per biciclette ed in particolare concerne un nuovo gruppo di trasmissione e cambio per biciclette, con trasmissione ad albero.

Le biciclette del tipo noto comprendono un organo di trasmissione del moto alla ruota posteriore, detto organo comprendente una coppia di pedali, una o più ruote dentate motrici affiancate tra loro e meccanicamente collegate a detti pedali, una o più ruote o pignoni affiancate tra loro e accoppiate al mozzo della ruota posteriore e messe in rotazione dalle ruote dentate motrici tramite una catena ingranata tra una di dette ruote motrici e uno di detti pignoni.

Detta catena può essere selettivamente spostata sulle varie ruote motrici e sui vari pignoni tramite dispositivi di cambio anteriori e/o posteriori.

Sono noti i cosiddetti cambi a "deragliatore", costituiti da detta catena, dette ruote affiancate, motrici o pignoni, e almeno un meccanismo o deragliatore, comandato dal guidatore e atto a spostare la catena da una ruota all'altra. Sono note biciclette con un solo deragliatore posteriore, collegato a pignoni multipli della ruota posteriore.

Sono anche note biciclette dotate anche di un deragliatore anteriore, collegato a ruote motrici multiple accoppiate ai pedali.

Le ruote motrici anteriori e i pignoni posteriori sono disposte in ordine di diametro inverso di grandezza, in modo che le ruote con diametro maggiore siano in asse ai pignoni con diametro minore, e viceversa.

I cambi a deragliatore hanno alcuni inconvenienti.

Innanzitutto il pacco ruote motrici anteriori e il pacco pignoni posteriori hanno un certo ingombro e possono, in determinate condizioni, rappresentare un intralcio.

Oltre a ciò, le ruote e i pignoni, così come la catena di trasmissione, sono realizzati in materiale metallico e hanno un peso complessivo che grava sul peso totale della bicicletta, a discapito dell'utente, soprattutto nel caso di biciclette da corsa.

Altro inconveniente dei cambi a deragliatore del tipo noto consiste nel fatto che, nel caso in cui accidentalmente la catena dovesse uscire dai denti della ruota dentata, l'utente deve procedere a complesse operazioni di manutenzione per ripristinare le funzionalità del cambio.

Inoltre i cambi con trasmissione a catena necessitano di lubrificazione per il corretto funzionamento e quindi l'utente o il manutentore rischiano di sporcarsi.

Per questa ragione, molte biciclette hanno anche un carter installato a copertura della catena e delle ruote, aumentando ulteriormente il peso, il numero di componenti e l'ingombro del gruppo cambio-trasmis sione della bicicletta.

Per ovviare a tutti i suddetti inconvenienti si è studiato e realizzato un nuovo tipo di gruppo di trasmissione e cambio per biciclette, con trasmissione ad albero.

Compito principale del presente trovato è quello di avere ingombro e peso ridotti, a tutto vantaggio della praticità di utilizzo della bicicletta.

Altro scopo del presente trovato è quello di essere facilmente utilizzabile. Altro scopo del presente trovato è quello di necessitare di manutenzione minima.

Altro vantaggio del presente trovato è quello di avere un ridotto numero di componenti.

Altro vantaggio del presente trovato è quello di non necessitare di lubrificazione.

Questi ed altri scopi, diretti e complementari, sono raggiunti dal nuovo gruppo di trasmissione e cambio per biciclette, con trasmissione ad albero, comprendente nelle sue parti principali un disco o ruota motrice anteriore atta ad essere direttamente accoppiata al mozzo dei pedali, che ne provocano la rotazione, un disco o pignone posteriore, collegato al mozzo della ruota posteriore, e un albero, rotante intorno al proprio asse, di trasmissione del moto di rotazione da detto disco anteriore e detto disco posteriore, detto albero di trasmissione a sua volta comprendente alle due estremità opposte ingranaggi atti ad ingaggiare corrispondenti ingranaggi di detti dischi anteriore e posteriore per la trasmissione del moto.

In particolare, su almeno una faccia di ognuno di detti dischi anteriore e posteriore, sono ricavati fori o sedi di ritenuta, per l'impegno di detti ingranaggi dell'albero di trasmissione.

Detti dischi sono preferibilmente realizzati in PTFE o Teflon, materiale atto a ridurre la rumorosità e che non necessita di alcun tipo di lubrificazione. Detti ingranaggi dell'albero di trasmissione a loro volta comprendono una ruota dentata anteriore e una ruota dentata posteriore, poste alle due estremità dell'albero e sostanzialmente ortogonali all'asse longitudinale di rotazione dell'albero, dove detta ruota dentata anteriore è atta ad ingranarsi in detti fori o sedi della faccia del disco anteriore, e detta ruota dentata posteriore è atta ad ingranarsi in detti fori o sedi della faccia del disco posteriore.

Detti dischi anteriore e posteriore sono atti ad essere posizionati sostanzialmente allineati su detto mozzo dei pedali e su detto mozzo della ruota posteriore.

Detto albero è trattenuto in posizione tramite mezzi di supporto al telaio della bicicletta, in particolare al fodero orizzontale, tra il nodo dei pedali e la ruota posteriore.

Detti mezzi di supporto sono atti: a sostenere e trattenere l'albero in posizione, permettendone la rotazione assiale per la trasmissione del moto a detto disco posteriore; a traslare assialmente l'albero, in un verso o nel verso opposto, per variare il rapporto di trasmissione tra detti due dischi, poiché varia, lungo il diametro dei dischi, la posizione in cui detti ingranaggi dell'albero si ingranano sui dischi.

Per consentire la traslazione dell'albero, detti mezzi di supporto sono anche atti a oscillare l'albero, per svincolare gli ingranaggi dell'albero dai dischi e riinnescarli dopo l'avvenuta traslazione dell'albero.

L'intero gruppo di trasmissione e cambio ha quindi un minor numero di componenti rispetto ai cambi a deragliatore del tipo noto, ha un peso e un ingombro minori.

Inoltre, non è necessario l'utilizzo del carter, poiché non è presente alcun tipo di lubrificazione.

Le caratteristiche del nuovo gruppo di trasmissione e cambio per biciclette, con trasmissione ad albero, saranno meglio chiarite dalla seguente descrizione con riferimento alle tavole di disegno, allegate a titolo di esempio non limitativo.

Nelle figure 1 e la è rappresentata una vista laterale e una sezione dall'alto di una bicicletta (B) con nuovo gruppo di trasmissione e cambio (1).

In figura lb è rappresentata nel dettaglio una parte dell'albero di trasmissione (4) con ruota di ingranaggio (43) e mezzi di supporto (53, 54, 55).

Nelle figure 2 e 2a è rappresentata una vista laterale e una sezione dall'alto di una bicicletta (B) con nuovo gruppo di trasmissione e cambio (1) in posizione corrispondente ad un diverso rapporto di trasmissione.

In figura 3 è rappresentato un dettaglio del solo gruppo di trasmissione e cambio (1) montato su una bicicletta (B).

Nelle figure 4a e 4b sono rappresentate due viste frontale e di lato di un disco, ad esempio il posteriore (3), con ruota di ingranaggio (43) dell'albero di trasmissione (4).

Nelle figure 5a e 5b è rappresentato, in vista dall'alto, il nuovo gruppo (1) rispettivamente con albero di trasmissione (4) ingranato nei dischi (2, 3), in figura 5a, e con albero di trasmissione (4) ruotato in fase di variazione del rapporto, in figura 5b.

Nelle figure 5c e 5d è rappresentata una porzione (41) dell'albero di trasmissione (4) con alberino (57) per la traslazione e l'oscillazione dell'albero di trasmissione (4).

Nelle figure da 6a a 6s sono schematizzate le possibili posizioni dell'albero di trasmissione (4).

Si trata di un nuovo gruppo di trasmissione e cambio (1) compatto adatto ad essere installato su biciclette (B) in genere, ad esempio del tipo raffigurato. Il nuovo gruppo di trasmissione e cambio (1) comprende un disco o ruota motrice anteriore (2), atta ad essere direttamente accoppiata al mozzo (PI) dei pedali (P), che ne provocano la rotazione, un disco o pignone posteriore (3), collegato al mozzo (RI) della ruota posteriore (R), e un albero di trasmissione (4) del moto di rotazione da detto disco anteriore (2) e detto disco posteriore (3).

Detti dischi anteriore (2) e posteriore (3) sono tra loro uguali e comprendono ognuno un corpo sostanzialmente circolare, preferibilmente non piano ma leggermente conico o lenticolare. Detto disco anteriore (2) è atto ad essere posizionato allineato al disco posteriore (3) su un piano genericamente parallelo al piano su cui giacciono le ruote della bicicletta (B), ma con faccia convessa (21) rivolta in verso opposto rispeto alla faccia convessa (31) del disco posteriore (3).

Almeno su deta faccia convessa (21, 31) di ciascuno di detti dischi anteriore (2) e posteriore (3) sono realizzati fori o sedi di ritenuta (22, 32), atti all'impegno di denti (421, 431) di ruote di ingranaggio (42, 43) di detto albero di trasmissione (4).

In particolare, detti fori o sedi di ritenuta (22, 32), che possono essere passanti o non passanti lo spessore del disco (2, 3), sono distribuiti su detta faccia convessa (21, 31) del disco (22, 32) disposti lungo circonferenze concentriche (23, 33) a diametro progressivamente crescente, dove ogni circonferenza individua un rapporto di trasmissione.

Detti fori o sedi di ritenuta (22, 32) sono posti su tutte dette circonferenze (23, 33) ad interasse costante e determinato.

Detto albero di trasmissione (4) a sua volta comprendente un fusto o asta (41) rettilinea, con ruote dentate di ingranaggio (42, 43) montate rigidamente alle due estremità opposte (412, 413) dell'albero (4), sostanzialmente ortogonali all'asse (X) dell'albero (4), dove detta ruota dentata anteriore (42) è atta ad ingranarsi in detti fori o sedi (22) della faccia convessa (21) del disco anteriore (2), mentre detta ruota dentata posteriore (43) è atta ad ingranarsi in detti fori o sedi (23) della faccia convessa (31) del disco posteriore (3).

Ciascuna di dette due ruote di ingranaggio (42, 43) ha forma sostanzialmente circolare non piana, ma lenticolare, ossia con una leggera curvatura.

Dette ruote di ingranaggio (42, 43) comprendono una pluralità di denti (421, 431) sulla circonferenza, disposti ad interasse corrispondente all'interasse di detti fori o sedi di ritenuta (22, 32) su detti dischi (2, 3).

Detta curvatura di dette ruote di ingranaggio (42, 43) è atta a permettere il corretto ingranarsi di detti denti (421, 431) delle ruote (42, 43) nei corrispondenti fori o sedi di ritenuta (22, 32) dei dischi (2, 3).

Detto albero di trasmissione (4) ha lunghezza tale che detta ruota di ingranaggio anteriore (42) e detta ruota di ingranaggio posteriore (43) si ingranino contemporaneamente in fori (22, 32) di corrispondenti due circonferenze (23, 33) su detti due dischi (2, 3) disposti lungo dette circonferenze (23, 33).

In particolare, variando il rapporto di trasmissione, ossia variando la posizione dell'albero di trasmissione (4) mediante traslazione assiale dell'albero stesso, dette ruote (42, 43) si ingranano progressivamente in circonferenze di diametro crescente su detto disco anteriore (2) e di diametro decrescente su detto disco posteriore (3), e viceversa.

Le possibili posizioni dell'albero di trasmissione (4), che determinano il rapporto di trasmissione, sono schematizzate nelle figure da 6a a 6i.

Nelle figure da 61 a 6s sono invece schematizzate le posizioni intermedie assunte dall'albero (4), che risulta svincolato dai dischi (2, 3) per poter traslare assialmente per cambiare posizione.

Detto albero di trasmissione (4) è trattenuto in posizione, in modo che dette ruote (42, 43) rimangano correttamente ingranate su entrambi detti dischi (2, 3), tramite mezzi di supporto (5) che lo vincolano al telaio (Bl) della bicicletta (B), in particolare al fodero orizzontale (B2), tra il nodo dei pedali (P) e la ruota posteriore (R).

Detti mezzi di supporto (5) comprendono un supporto basculante (51) vincolato (52) a detto fodero (B2) della bicicletta (B) e atto a oscillare detto albero di trasmissione (4) intorno ad un asse di oscillazione (Yl) giacente sul piano di giacenza di detti dischi (2, 3).

Detto supporto basculante (51) a sua volta comprende un supporto fisso (52) vincolato rigidamente a detto fodero (B2) del telaio (Bl) della bicicletta (B), e un braccio (53) basculante rispetto a detto supporto fisso (52) rispetto a detto telaio (Bl) della bicicletta.

Detto braccio (53) è atto ad alloggiare detto albero di trasmissione (4) in posizione corretta tra i due dischi (2, 3), a permettere la rotazione assiale dell'albero (4), per la trasmissione del moto, e a permettere la traslazione assiale dell'albero (4), per la variazione di rapporto.

A tale scopo, detto braccio (53) del supporto basculante (51) comprende almeno due ganasce (54) con tenuta a sfere (55) per la rotazione e lo scorrimento dell'albero (4), come ad esempio schematizzato in figura lb. Il moto di rotazione assiale di detto albero (4), per la trasmissione del moto, è provocato dalla rotazione del disco anteriore (2), per effetto della pedalata. Come schematizzato nelle figure 5a, 5b, 5c e 5d, il moto di traslazione assiale di detto albero (4), per la variazione del rapporto, è invece controllato mediante un dispositivo trascinatore (56) comprendente a sua volta un alberino (57) vincolato a detto supporto fisso (51) del supporto basculante (52) e rotante intorno al suo asse (Y2), parallelo a detto asse di oscillazione del braccio (53).

Detto alberino (57) è del tipo a camme, ossia comprendente delle parti eccentriche o denti (58) atti ad impegnarsi in corrispondenti ingranaggi, scanalature, rilievi o filettature (411) presenti sul fusto (41) di detto albero di trasmissione (4).

Per variare il rapporto di trasmissione, detto alberino (57) ruota e dette parti eccentriche o denti (58) agiscono con un'azione di spinta su detto albero (4), provocandone la rotazione, come una leva, intorno a detto asse di oscillazione (Yl), liberando dette ruote di ingranaggio (42, 43) da detti dischi (2, 3). Completando la rotazione deH'alberino (57), detti denti (58), ingranati in dette filettature (411) trascinano detto albero (4), provocandone la traslazione assiale in un verso o nel verso opposto di un passo corrispondente al passo della filettatura (411), che corrisponde alla distanza tra due circonferenze (23, 33) vicine sui dischi (2, 3), ossia tra un rapporto e il rapporto successivo.

Detti mezzi di supporto (5) comprendono anche uno o più mezzi elastici, non rappresentati nelle figure, atti a contrastare detta oscillazione dell'albero di stramissione (4), per riportarlo in posizione tale che dette ruote di ingranaggio (42, 43) tornino in battuta su detti dischi (2, 3).

Si prevede che detti mezzi elastici comprendano ad esempio una o più molle alloggiate in detto supporto fisso (52) del supporto basculante (51) e agenti su detto braccio basculante (53), per contrastarne la rotazione intorno a detto asse di oscillazione (Yl).

Queste sono le modalità schematiche sufficienti alla persona esperta per realizzare il trovato, di conseguenza, in concreta applicazione potranno esservi delle varianti senza pregiudizio alla sostanza del concetto innovativo.

Pertanto con riferimento alla descrizione che precede e alle tavole accluse si esprimono le seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), caratterizzato dal fatto di comprendere: • un disco o ruota motrice anteriore (2) atta ad essere direttamente accoppiata ortogonalmente al mozzo (PI) dei pedali (P), che ne provocano la rotazione; • un disco o pignone posteriore (3), atto ad essere collegato ortogonalmente al mozzo (RI) della ruota posteriore (R) e posizionato allineato a detto disco anteriore (2); • un albero (4) atto a ruotare intorno al proprio asse (X), per la trasmissione del moto di rotazione da detto disco anteriore (2) a detto disco posteriore (3), detto albero di trasmissione (4) a sua volta comprendente alle due estremità opposte ingranaggi (42, 43) atti ad ingaggiare corrispondenti ingranaggi presenti su detti dischi anteriore (2) e posteriore (3) per la trasmissione del moto.
2. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che su almeno una faccia (21, 31) di ognuno di detti dischi anteriore (2) e posteriore (3) sono ricavati fori o sedi di ritenuta (22, 32), per l'impegno di detti ingranaggi (42, 43) di detto albero di trasmissione (4), dove detti ingranaggi (42, 43) a loro volta comprendono una ruota dentata anteriore (42) e una ruota dentata posteriore (43), poste alle due estremità dell'albero (4) e sostanzialmente ortogonali all'asse longitudinale di rotazione (X) dell'albero (4), dove detta ruota dentata anteriore (42) è atta ad ingranarsi in detti fori o sedi (22) del disco anteriore (2), e detta ruota dentata posteriore (43) è atta ad ingranarsi in detti fori o sedi (33) del disco posteriore (3).
3. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni 1, 2, caratterizzato dal fatto che detti dischi anteriore (2) e posteriore (3) sono uguali e comprendono ognuno un corpo sostanzialmente circolare, non piano ma leggermente conico o lenticolare, dove detto disco anteriore (2) è atto ad essere posizionato allineato a detto disco posteriore (3) su un piano genericamente parallelo al piano su cui giacciono le ruote della bicicletta (B), ma con faccia convessa (21) rivolta in verso opposto rispetto alla faccia convessa (31) del disco posteriore (3).
4. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni 1, 2, 3 caratterizzato dal fatto che detti fori o sedi di ritenuta (22, 32) sono passanti o non passanti lo spessore del disco (2, 3).
5. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni 1, 2, 3, 4, caratterizzato dal fatto che detti fori o sedi di ritenuta (22, 32) sono distribuiti su detta faccia convessa (21, 31) del disco (22, 32) disposti ad interasse costante e determinato lungo circonferenze concentriche (23, 33) a diametro progressivamente crescente, dove ogni circonferenza individua un rapporto di trasmissione.
6. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti dischi (2, 3) sono realizzati in PTFE ossia Teflon.
7. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette due ruote di ingranaggio (42, 43) ha forma sostanzialmente circolare non piana lenticolare, con una pluralità di denti (421, 431) sulla circonferenza, disposti ad interasse corrispondente all'interasse di detti fori o sedi di ritenuta (22, 32) su detti dischi (2, 3).
8. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, variando il rapporto di trasmissione, ossia variando la posizione dell'albero di trasmissione (4) mediante traslazione assiale dell'albero stesso, dette ruote (42, 43) si ingranano progressivamente in circonferenze di diametro crescente su detto disco anteriore (2) e di diametro decrescente su detto disco posteriore (3), e viceversa.
9. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di supporto (5) di detto albero di trasmissione (4), atti ad essere montati sul telaio (Bl) della bicicletta (B), detto supporto basculante (51) a sua volta comprendente un supporto fisso (52) vincolato rigidamente a detto telaio (Bl) della bicicletta (B), e un braccio (53) basculante rispetto a detto supporto fisso (52) intorno ad un asse di oscillazione (Yl) giacente sul piano di giacenza di detti dischi (2, 3), dove detto braccio (53) è atto ad alloggiare detto albero di trasmissione (4) in posizione corretta tra i due dischi (2, 3) e comprende almeno due ganasce (54) con tenuta a sfere (55) per consentire la rotazione assiale e lo scorrimento assiale dell'albero (4).
10. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo trascinatore (56) atto a provocare la traslazione assiale di detto albero (4), per la variazione del rapporto, comprendente a sua volta un alberino (57) vincolato a detto supporto fisso (51) del supporto basculante (52) e rotante intorno al suo asse (Y2), parallelo a detto asse di oscillazione del braccio (53), detto alberino (57) essendo del tipo a camme, ossia comprendente delle parti eccentriche o denti (58) atti ad impegnarsi in corrispondenti ingranaggi, scanalature, rilievi o filettature (411) presenti sul fusto (41) di detto albero di trasmissione (4), e dove, per variare il rapporto di trasmissione, detto alberino (57) ruota e dette parti eccentriche o denti (58) agiscono con un'azione di spinta su detto albero (4), provocandone la rotazione, come una leva, intorno a detto asse di oscillazione (Yl), liberando dette ruote di ingranaggio (42, 43) da detti dischi (2, 3), mentre proseguendo la rotazione dell'alberino (57), detti denti (58), ingranati in dette filettature (411) trascinano detto albero (4), provocandone la traslazione assiale in un verso o nel verso opposto di un passo corrispondente al passo della filettatura (411), che corrisponde alla distanza tra due circonferenze (23, 33) vicine sui dischi (2, 3), ossia tra un rapporto e il rapporto successivo.
11. Gruppo di trasmissione e cambio (1) per biciclette (B), come da rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere uno o più mezzi elastici o molle agenti su detto braccio basculante (53) per contrastarne la rotazione intorno a detto asse di oscillazione (Yl) e quindi l'oscillazione dell'albero di stramissione (4), mantenendolo in posizione tale che dette ruote di ingranaggio (42, 43) siano in battuta su detti dischi (2, 3).