ITPV990002A1 - Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette. - Google Patents

Description

Titolo: " Sistema dì ottimizzazione della spinta per biciclette"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette.

Le biciclette attualmente in commercio e produzione, prevedono un gruppo meccanico per la trasformazione della coppia generata sui pedali dal ciclista in spinta utile all'avanzamento.

In particolare tali gruppi comprendono almeno i pedali, le leve di questi ed una corona ad essi solidale, corona che tramite una catena trasmette alla ruota posteriore la coppia motrice che origina la spinta utile.

Inoltre per migliorare la resa muscolare dell'atleta, sono comunemente noti i sellini regolabili in altezza, che permettono una corretta e completa distensione dei muscoli delle gambe durante la pedalata, per sfruttare al massimo le potenzialità muscolari.

Tali dispositivi noti, pur risolvendo il problema tecnico relativo alla generazione della spinta utile ed al miglioramento della resa muscolare del ciclista, presentano però alcuni svantaggi.

La coppia generata mediante i pedali non varia a parità si impegno muscolare durante la pedalata, poiché per costruzione meccanica sono costanti tutte le grandezze geometriche che legano tra loro pedali, leve e corona, in particolare il centro di rotazione; dei pedali coincide con il centro di rotazione della corona e la coppia che viene generata dall’atleta presenta braccio costante.

Inoltre le previste regolazioni del sellino non riescono ad ottimizzare la posizione del ciclista durante le salite e le discese, nel primo caso a causa della posizione tipica che viene assunta dall'atleta per migliorare la pedalata, nel secondo caso per l'impossibilità di assumere una posizione perfettamente raccolta, tale da ridurre al minimo la resistenza aerodinamica risultante dal moto.

Infine le regolazioni del sellino non possono essere effettuate in corsa, diminuendo così ulteriormente le possibilità di ottimizzazione della bicicletta in funzione del ciclista e della corsa effettuata.

Scopo della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti appartenenti allo stato anteriore della tecnica.

L’invenzione ha quindi come oggetto un sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette particolarmente efficace, realizzabile con costi contenuti e tale da essere impiegato su ogni modello di bicicletta, sia per uso sportivo, sia per uso amatoriale.

Brevemente, secondo l’invenzione, è stato realizzato un sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette comprendente un canotto solidale al telaio della bicicletta, una coppia di pedali ed una corona dentata di trasmissione del moto operativamente associati da primi mezzi meccanici al detto canotto, ed un sellino operativamente associato da secondi mezzi meccanici al suddetto telaio, dove i primi mezzi meccanici determinano un centro di rotazione dei pedali distinto rispetto al centro di rotazione della corona dentata di trasmissione del moto, e dove secondi mezzi meccanici permettono al sellino un movimento di rotazione e di traslazione sul piano verticale di simmetria della bicicletta.

Il sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo l’invenzione, è caratterizzato dal fatto di presentare le caratteristiche descritte nella rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose di detto sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette sono indicate nelle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche, gli scopi ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio evidenziati attraverso un esame della descrizione seguente, con riferimento ai disegni allegati nei quali è mostrata a titolo indicativo, ma non limitativo una forma di realizzazione preferita.

La figura 1 è una vista prospettica esplosa di un gruppo meccanico appartenente al sistema secondo l'invenzione.

La figura 2 è una sezione verticale del medesimo gruppo meccanico una volta assemblato sul telaio della bicicletta.

La figura 3 è una vista parziale laterale di una bicicletta che impiega il sistema secondo l'invenzione.

La figura 4 è una sezione secondo la linea tratteggiata A-A illustrata in figura 3.

La figura 5 è un’ulteriore vista parziale laterale della bicicletta che impiega il sistema in oggetto.

La figura 6 è una sezione secondo la linea tratteggiata A-A illustrata in figura 5.

La figura 7 è una vista laterale di alcuni particolari del sistema secondo ('invenzione.

Con riferimento alle figure precedentemente descritte, il sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo l'invenzione comprende un gruppo meccanico associato al telaio della bicicletta

In particolare un canotto o manicotto 1 solidale con il telaio ed avente la forma di una “T" rovesciata prevede un foro passante 28 sulla porzione orizzontale al cui interno viene alloggiato un perno 2 supportato da due cuscinetti 3 calettati internamente al canotto 1, ciascuno tenuto in posizione da un elemento di bloccaggio 4, in modo tale che il perno 2 rimanga sporgente rispetto ai medesimi cuscinetti 3 ed al canotto 1.

Su ciascuna estremità, il perno 2 presenta poi un foro 29 per l’alloggiamento di una spina di bloccaggio, mentre il canotto 1 prevede su ciascuna delle estremità orizzontali una coppia di fori filettatati 30.

Su un lato della bicicletta, ad esempio su! lato sinistro, sono previsti nell’ordine operativamente associati al perno 2, una prima leva 5 dei pedali meccanicamente associata ad un pedale 11 ed un’asta di trascinamento 7.

Più precisamente la leva 5 prevede ad un’estremità un cuscinetto 6 presentante un foro 25 di accoppiamento con il perno 2, due fori 31 per il passaggio di viti 12 che fissano al canotto 1 per mezzo dei fori 30 il suddetto cuscinetto 6, ed un foro di dimensioni maggiori rispetto al foro 25 con funzioni di alleggerimento.

AU’alfra estremità, la leva 5 presenta un'asola 32 su cui scorre l’asta di trascinamento 7 per mezzo del proprio rullino 8, fissato all’asta 7 attraverso un elemento di bloccaggio 9.

Infine su tale asola 32 è previsto un cuscinetto eccentrico 33 su cui è imperniato il pedale 11, avente perno di rotazione disassato.

L’asta di trascinamento 7 è connessa al perno 2 per mezzo di una spina 10 passante attraverso un foro 34 ricavato sull’asta 7 medesima, ed il precitato foro 29, mentre all’estremità opposta un perno si impegna con il rullino 8 che come già descritto scorre lungo l'asola 32.

Sul lato opposto della bicicletta sono previsti operativamente associati al canotto 1 una corona dentata 13, una seconda leva 14 dei pedali, un'ulteriore asta di trascinamento 17 ed un secondo pedale 24.

In particolare, la corona dentata 13, preposta a trasmettere la coppia motrice alla ruota posteriore mediante una catena nota e non illustrata nelle figure, prevede perimetralmente tre fori per associarsi in modo solidale alla leva di trascinamento 17 mediante tre viti 27.

La leva di trascinamento 17 prevede un foro passante 35 attraverso cui è previsto il passaggio del perno 2 bloccato poi in posizione da una spina 18, alcuni fori di alleggerimento, ed a una estremità è prevista un’asola 36 su cui viene fatto scorrere come viene illustrato nel seguito un rullino 19.

L'altra estremità della leva 17 presenta la forma di una figura piana poligonale su cui sono disposti tre alloggiamenti per le viti 27, alloggiamenti che sono progettati per fissare la corona 13 in modo che durante il funzionamento il suo centro di rotazione risulti sull'asse di simmetria longitudinale del perno 2.

Tra la corona 13 e la leva di trascinamento 17 viene interposta la leva 14, la quale ad un’estremità presenta un cuscinetto 16 del tutto analogo al cuscinetto 6 precedentemente illustrato.

Questo infatti presenta un foro 26 per l’accoppiamento con il perno 2, due fori 37 per una coppia di viti 15 per fissare il cuscinetto 16 al canotto 1, ed un altro foro di dimensioni superiori al foro 26 con funzione di alleggerimento.

Infine il pedale 24 viene connesso alla leva 14 dei pedali ed alla leva di trascinamento 17 mediante un alberino 21 presentante ad un'estremità una massa sagomata a disco con un perno eccentrico.

Questa estremità durante il montaggio viene connessa alla leva 14 e fissata ad essa mediante il cuscinetto 22 tenuto in posizione da un elemento di fissaggio 23, mentre il rullino 19 tenuto in posizione da un elemento di fissaggio 20 permetterà lo scorrimento dell'alberino 21 e degli elementi ad esso connessi nell’asola 36 della leva di trascinamento 17.

All’estremità opposta dell’alberino 21 viene fissato con mezzi meccanici noti il pedale 24 sul proprio perno di rotazione disassato.

Una realizzazione alternativa prevede che la leva 5 dei pedali venga realizzata come la leva 14 precedentemente illustrata, quindi senza l’asola 32, asola che in tal caso viene realizzata sulla leva di trascinamento 7, la quale diverrà simile all’asta di trascinamento 17, con esclusione della parte poligonale piana.

In tal caso quindi il pedale 11 verrà connesso all’insieme leva 5 dei pedali, leva di trascinamento 7 mediante i medesimi mezzi meccanici impiegati per connettere il pedale 24 alla leve 14 e 17.

Un ulteriore elemento del sistema di ottimizzazione della spinta secondo l’invenzione prevede, come illustrato in figura 7, un sellino 38 vincolato al telaio della bicicletta mediante un insieme di elementi meccanici che ne permettono la traslazione e la rotazione sul piano verticale di simmetria della bicicletta medesima.

In particolare, il sellino 38 è sostenuto da un perno di supporto 39 che può traslare all’interno di un tubolare 40. La posizione viene poi registrata da un elemento di bloccaggio per contrasto disposto lungo un’asola 42 ricavata sul tubolare 40 ed azionato da una leva 41.

Lo stesso tubolare 40 è poi incernierato sul telaio della bicicletta, e la conseguente rotazione attorno alla cerniera di vincolo 43 viene regolata per mezzo di un elemento a vite ,44vantaggiosamente azionato da una manopola 45.

Si osservi infine che entrambi i movimenti del sellino 38 sono possibili durante la marcia per migliorare l'efficienza fisica del ciclista in dipendenza del tipo di strada percorsa, ovvero principalmente nel caso di salita o discesa.

Durante il funzionamento, le leve 5 e. 14 dei pedali imperniate al perno 2 mediante i cuscinetti 6,16, e folli rispetto a questi, essendo i cuscinetti medesimi fissati al canotto 1 dalle viti 12 e 15, trascinano le leve di trascinamento 7,17, grazie alla trasmissione del moto consentita dai rullini 8 e 19, e mettono in rotazione la corona dentata 13.

Si osservi inoltre che il momento di rotazione trasmesso dal ciclista attraverso i pedali presenta un braccio efficace variabile durante il giro delle leve 5,14 dei pedali poiché il centro di rotazione dei pedali non coincide con l'asse di rotazione della corona 13.

In particolare assumendo come linea di riferimento per l’angolo di rotazione dei pedali, misurato in senso antiorario un asse orizzontale passante attraverso il foro 28 del canotto 1 coincidente con l'asse di simmetria longitudinale del perno 2, ovvero con l'asse di rotazione della corona 13, dove lo 0° è assunto verso la ruota anteriore, il precitato braccio assume valore massimo nella posizione di 0° dove è pari alla lunghezza della leva dei pedali più la distanza tra il centro di rotazione dei pedali e l’asse orizzontale di riferimento così come è stato definito, mentre il valore minimo si riscontra nella posizione di 180° dove è pari alla lunghezza della leva dei pedali meno la distanza tra il centro di rotazione dei pedali e l’asse orizzontale di riferimento.

In tal modo a parità di sforzo muscolare esercitato dal ciclista rispetto ad una bicicletta tradizionale, il sistema di ottimizzazione secondo l'invenzione, trasmette quindi alla corona dentata 13 una coppia maggiore nell'angolo 270° - 90°.

In alternativa si può osservare che a velocità costante della bicicletta, varia durante la rotazione la velocità periferica delle leve dei pedali, poiché pur essendo costante la velocità angolare, .varia come già affermato il braccio.

In particolare la velocità della leva dei pedali risulta inferiore durante il semigiro definito dall’angolo 270° - 90°, superiore nell’altro semigiro.

Infine a causa del biellismo risultante, ciascuna delle due leve dei pedali folli fra loro, tende a rimanere arretrata rispetto all’altra, ritardo che assume il massimo valore sull’asse 90° - 270°, ed il minimo sull’asse 0° - 180° : è per questo motivo che i pedali sono montati su cuscinetti eccentrici.

Durante la marcia è infine variabile la posizione del sellino 38 agendo sulla leva 41 e sulla manopola 45, in modo da permettere contemporaneamente al ciclista sia la massima efficienza muscolare, sia la miglior posizione tecnica durante la spinta sui pedali, ovvero di tipo aerodinamico durante le discese e quasi in piedi durante i tratti più ripidi.

Si noti infine che variando la geometria del sistema di ottimizzazione secondo l'invenzione, si ottiene una vera e propria personalizzazione con l'ottenimento di prestazioni differenti.

Naturalmente all'esempio di realizzazione precedentemente descritto a titolo illustrativo e non limitativo, potranno essere apportate numerose modifiche, adattamenti, integrazioni, varianti e sostituzioni senza peraltro uscire dall'ambito della presente invenzione così come determinato dalle seguenti rivendicazioni allegate.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette comprendente un canotto (1) solidale al telaio della bicicletta, una coppia di pedali (11,24) ed una corona dentata (13) di trasmissione del moto operativamente associati da primi mezzi meccanici al detto canotto (1), ed un sellino (38) operativamente associato da secondi mezzi meccanici al suddetto telaio, caratterizzato dal fatto che i primi mezzi meccanici determinano un centro di rotazione dei pedali (11,24) distinto rispetto al centro di rotazione della corona dentata (13) di trasmissione del moto, e dove i secondi mezzi meccanici permettono al sellino (38) un movimento di rotazione e di traslazione sul piano verticale di simmetria della detta bicicletta.
2. 2. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i primi mezzi meccanici comprendono almeno un perno (2) associato al detto canotto (1) avente un foro (29) su ciascuna estremità, una coppia di leve (5,14) dei pedali e ad una coppia di leve di trascinamento (7,17).
3. 3. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il canotto (1) è sagomato a T” rovesciata e prevede un foro passante (28) per il passaggio del detto perno (2) e due coppie di fori filettati (30) disposte una per lato perimetralmente al detto foro passante (28).
4. 4. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto perno (2) è connesso internamente al canotto (1)mediante una coppia di cuscinetti (3) e di elementi di fissaggio (4).
5. 5. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ciascuna leva (5,14) dei pedali prevede ad un’estremità un cuscinetto (6,16) dotato di un foro (25,26) per l’accoppiamento con il detto perno (2), almeno un foro di alleggerimento e due fori (31,37) per l’accoppiamento mediante viti (12,15) ai fori filettati (30) presenti sul canotto (1).
6. 6. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che una prima leva (5) dei pedali prevede all’estremità opposta del detto cuscinetto (6) un'asola (32) ed un cuscinetto eccentrico (33) per l'accoppiamento con uno dei pedali (11) avente il perno di rotazione disassato, dove una prima leva di trascinamento (7) associata alla detta prima leva (5) dei pedali prevede ad un’estremità una spina (10) per l’accoppiamento con uno dei fori (29) del detto perno (2), dove l’altra estremità prevede l’accoppiamento con un rullino (8) fissato da un elemento di bloccaggio (9) e scorrevole sulla detta asola (32) determinando così l’accoppiamento cinematico tra la detta prima leva (5) dei pedali e la detta prima leva di trascinamento (7).
7. 7. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che una prima leva di trascinamento associata ad una prima leva dei pedali prevede ad un'estremità una spina (10) per l’accoppiamento con uno dei fori (29) del detto perno (2) mentre l’estremità opposta prevede un'asola ed in posizione centrale è previsto un foro passante per il passaggio del perno (2) fissato dalla detta spina (10), dove alla detta prima leva di trascinamento è associato un pedale con perno di rotazione disassato mediante un alberino presentante ad un'estremità una massa circolare ed un perno eccentrico, dove il detto alberino si accoppia mediante un rullino ed un elemento di fissaggio alla detta asola della detta prima leva di trascinamento ed a un alloggiamento previsto ad un’estremità della detta prima leva dei pedali, mediante un cuscinetto ed un elemento di fissaggio.
8. 8. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che una seconda leva (14) dei pedali è interposta tra la corona dentata (13) ed una seconda leva di trascinamento (17), dove la detta seconda leva di trascinamento (17) prevede ad un’estremità una forma poligonale piana dotata di tre alloggiamenti filettati per connettersi meccanicamente alla detta corona dentata (13) la quale presenta tre corrispondenti fori per tre viti (27), mentre l’estremità opposta prevede un’asola (36) ed in posizione centrale è previsto un foro passante (35) per il passaggio del perno (2) che viene fissato da una spina (18) in corrispondenza di uno dei detti fori (29) di estremità.
9. 9. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che alla detta seconda leva di trascinamento (17) è associato uno dei due pedali (24) con perno di rotazione disassato mediante un alberino (21) presentante ad un’estremità una massa circolare ed un perno eccentrico, dove il detto alberino (21) si accoppia mediante un rullino (19) ed un elemento di fissaggio (20) alla detta asola (36) della detta seconda leva di trascinamento (17) ed a un alloggiamento previsto ad un’estremità della detta seconda leva (14) dei pedali, mediante un ulteriore cuscinetto (22) ed un elemento di fissaggio (23).
10. 10. Sistema di ottimizzazione della spinta per biciclette secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i secondi mezzi meccanici comprendono ,un perno di supporto (39) connesso al sellino (38) ed associato ad un tubolare (40) in modo da poter traslare al suo interno, essendo registrato in posizione mediante un meccanismo scorrevole su un’asola (42) ricavata sul detto tubolare (40), meccanismo azionato da una leva esterna (41), dove il suddetto tubolare (40) è connesso al telaio della bicicletta mediante una cerniera (43) ed è regolato nella propria posizione angolare relativa al telaio da un elemento a vite (44) azionabile da una manopola (45).