ITRM20110695A1 - Dispositivo atto a massimizzare l'efficacia dell'utilizzo della forza muscolare, in particolare per biciclette, carrozzelle per disabili e simili - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: DISPOSITIVO ATTO A MASSIMIZZARE L'EFFICACIA DELL'UTILIZZO DELLA FORZA MUSCOLARE, IN PARTICOLARE PER BICICLETTE, CARROZZELLE PER DISABILI E SIMILI;

La presente invenzione concerne un dispositivo atto a massimizzare l'efficacia dell'utilizzo della forza muscolare in biciclette, velocipedi, carrozzelle per disabili, azionamento di generatori di corrente e simili, detto dispositivo utilizzando per la trazione solo la parte della rotazione delle leve (pedivelle o manovelle, secondo i casi) per cui risulta massima l'efficienza della trasmissione della potenza muscolare.

Le biciclette sono provviste di un meccanismo che consente al ciclista di porre in rotazione la ruota posteriore, agendo su un apposito meccanismo.

Lo stesso tipo di meccanismo può essere utilizzato per azionare un generatore di corrente, oppure per far muovere carrozzelle per disabili. In quest'ultimo caso, a seconda della disabilità, il meccanismo può essere azionato con le mani. In tal caso le leve, o manovelle, saranno provviste di opportune impugnature.

Come noto, detto meccanismo comprende un perno disposto parallelamente all'asse della ruota posteriore, o all'asse del generatore, al quale trasmette il moto rotatorio tramite una coppia corona-rocchetto dentati ed una catena, detto perno essendo posto in rotazione da una coppia di pedivelle, sulle quali il ciclista agisce esercitando la spinta sui rispettivi pedali.

Normalmente le biciclette sono provviste anche di un cambio di velocità che consiste di due o tre corone dentate, calettate su detto perno, ed una pluralità di rocchetti dentati (normalmente da sei a otto) montati, per mezzo di un dispositivo di ruota libera, sull'asse della ruota posteriore.

L'azione della pedalata si esplica sostanzialmente in due modi. Un primo modo consiste nell'esercitare sia un'azione di spinta nella parte discendente della traiettoria del pedale, mediante l'estensione della gamba, sia una trazione sul pedale nella parte ascendente della traiettoria stessa, utilizzando i muscoli flessori della gamba. In questo primo modo di pedalare, utilizzato nel ciclismo sportivo, sono previsti opportuni mezzi di fissaggio delle scarpe ai pedali, per evitare che, nella fase di trazione, queste si stacchino dai pedali stessi.

Un secondo modo di pedalare, largamente più utilizzato del primo, in quanto più facilmente attuabile da chiunque, consiste nell'esercitare la spinta solo mediante l'estensione della gamba; in tal caso la spinta sul pedale avviene soltanto per la parte discendente della traiettoria del pedale, che chiameremo rotazione attiva.

Poiché anche il ciclista comune, esercita sul pedale una spinta che segue parzialmente la rotazione della pedivella, la spinta stessa si esercita per un arco di rotazione che eccede, anche se non di molto, i 180°. Tuttavia l'efficacia della spinta è massima nella parte centrale di detto arco di rotazione perché, in tali condizioni, il braccio di leva con cui la spinta della gamba agisce sul perno su cui è calettata la corona, raggiunge il valore massimo, cioè la lunghezza della pedivella stessa. Ne consegue che l'efficacia della pedalata si riduce progressivamente man mano che la pedivella si avvicina alle zone estreme della sua rotazione attiva.

In pratica si può indicare in un arco di circa 90° la rotazione che consente di ottenere la massima efficacia della spinta, detto arco essendo situato a metà della rotazione attiva.

Scopo della presente invenzione è proporre un dispositivo, conforme alla rivendicazione 1, atto a massimizzare l'efficacia dell'utilizzo della forza muscolare in biciclette, velocipedi, carrozzelle per disabili, azionamento di generatori di corrente e simili. Detto dispositivo, che è del tipo comprendente una coppia di leve (pedivelle o manovelle), munite di rispettivi pedali o maniglie, che agiscono su un perno su cui sono calettate una o più corone dentate, dette leve e detto perno ruotando attorno al medesimo asse, è caratterizzato dal fatto di prevedere primi mezzi, posizionati tra dette leve e detto perno, atti a trasmettere il moto rotatorio di dette leve a detto perno solo in un verso, in modo tale che il moto oscillante alternato di dette leve si trasformi in moto rotatorio continuo di detto perno.

In pratica la gamba, o il braccio, lavorano solo in estensione, come nell'uso normale, esercitando la spinta per un tratto di corsa ridotto e coincidente con quello di massima efficienza dell'azione muscolare.

Il dispositivo secondo l'invenzione è poi vantaggiosamente provvisto di mezzi atti a rendere interdipendente la rotazione delle due leve che, dopo aver esercitato l'azione di spinta, devono ruotare nel verso opposto per tornare nella posizione iniziale. Secondo una forma preferita di attuazione, detti mezzi comprendono una catena di tre ingranaggi conici. Il primo ed il terzo di detti ingranaggi conici, solidali alle rispettive leve, sono coassiali all'asse di rotazione delle leve stesse e del perno su cui è calettata la corona dentata. Il secondo ingranaggio conico è montato sul telaio (della bicicletta o della carrozzella) libero di ruotare attorno al proprio asse e trasmette il moto dal primo a terzo ingranaggio conico e viceversa. Per effetto di detta catena di ingranaggi, quando una leva ruota verso il basso per esercitare la spinta, l'altra leva ruota verso l'alto e si dispone per esercitare a sua volta la spinta.

Il vantaggio derivante dall'impiego di una bicicletta, o carrozzella, o altro, provvista del dispositivo secondo l'invenzione, consiste in un minor affaticamento della muscolatura, a parità di prestazioni richieste.

In ogni caso, è utile notare che anche con la presente invenzione è possibile, vincolando in modo noto il piede o la mano dell'utente al rispettivo pedale o leva, può essere esercitata una trazione sul pedale/leva anche durante la sua corsa di ritorno che - nel caso in cui la corsa attiva di un pedale/leva sia meccanicamente collegata alla corsa di ritorno dell'altro - può sommarsi all'azione di spinta sul pedale/leva attivo.

L'invenzione verrà ora descritta, a scopo esemplificativo e non limitativo, secondo una forma preferita di attuazione e con riferimento alle figure allegate in cui:

• la figura 1 è una vista laterale destra di una bicicletta secondo l'invenzione;

• le figura 2, 3 e 4 sono tre viste ortogonali del dispositivo secondo l'invenzione;

• le figura 5, 6 e 7 sono tre viste prospettiche del dispositivo secondo l'invenzione.

Il dispositivo secondo l'invenzione verrà descritto con riferimento all'uso sulle biciclette. Il tecnico esperto del settore non avrà alcuna difficoltà a trasferire i relativi insegnamenti agli altri casi.

Con riferimento alla fig. 1, con (1) è indicata una bicicletta, comprende un telaio (2) sul quale è montato il dispositivo (3) secondo l'invenzione.

Detto dispositivo (3) è mostrato in dettaglio nelle successive figg. 2, 3 e 4.

In particolare la fig. 2 è una vista del dispositivo (3) dal lato sinistro della bicicletta (1), la fig. 3 è una vista frontale, mentre la fig. 4 è una vista dall'alto esplosa.

Il dispositivo (3) comprende una coppia di pedivelle (4s, 4d), munite di rispettivi pedali (5s, 5d), montate su un perno (6), sul quale è calettata una corona dentata (7) che impegna una catena (7a). Il perno (6) ruota liberamente su una coppia di cuscinetti (8s, 8d) montati sul telaio (2).

Le due pedivelle (4s, 4d) sono collegate tra loro da una catena di ingranaggi conici (9, 10, 11). In particolare sulla prima pedivella (4s) è calettato il primo ingranaggio conico (9) che ingrana con il secondo ingranaggio conico (10) il quale, a sua volta, ingrana con il terzo ingranaggio conico (11), che è calettato sulla seconda pedivella (4d). Detti primo ingranaggio conico (9) e terzo ingranaggio conico (11) sono coassiali con il perno (6), mentre il secondo ingranaggio conico (10) è montato sul telaio (2) della bicicletta (1), libero di ruotare attorno al proprio asse, e trasmette il moto dal primo a terzo ingranaggio conico e viceversa.

Per effetto di detta catena di ingranaggi, quando una pedivella ruota verso il basso per esercitare la spinta, l'altra pedivella ruota verso l'alto e si dispone per esercitare a sua volta la spinta.

Il montaggio delle pedivelle (4s, 4d) sul perno (6) avviene tramite l'interposizione di un dispositivo di ruota libera (12s, 12d), di tipo noto. In questo modo le pedivelle (4s, 4d) possono trasmettere il moto rotatorio al perno (6) solo quando ruotano in un verso. In particolare la pedivella sinistra (4s) trasmette il movimento quando ruota verso il basso per effetto della spinta esercitata sul corrispondente pedale (5s); contemporaneamente la pedivella destra (4d) ruota liberamente, rispetto al perno (6), quando, per effetto del rotismo (9, 10, 11), ruota verso l'alto.

Al fine di limitare l'oscillazione delle pedivelle (4s, 5s) è preferibilmente prevista una barra di fine corsa (13), solidale al telaio. La posizione di detta barra di fine corsa (13) è vantaggiosamente registrabile, in modo da poter regolare la pedalata in base alle preferenze personali del ciclista. Analogamente e per le stesse ragioni, è anche possibile prevedere che la posizione dei pedali (5s, 5d) lungo le pedivelle (4s, 4d) sia regolabile per modificare distanza dei pedali stessi dall'asse di rotazione.

Con il meccanismo descritto, la pedalata non può essere continua, come in una bicicletta tradizionale, ma le gambe agiscono solo in estensione, esercitando una spinta sui pedali (5s, 5d). La spinta sul pedale (5s) fa ruotare verso il basso la pedivella (4s), mentre la pedivella corrispondente (4d), ruota verso l'alto per effetto del rotismo (9, 10, 11). L'alternanza delle spinte sui pedali, unita all'azione dei due dispositivi di ruota libera (12s, 12d) provoca una rotazione pressoché continua del perno (6) e quindi, tramite la trasmissione a catena, anche della ruota posteriore.

La figg. 5 e 6 mostrano il dispositivo (3) secondo una vista prospettica dal lato posteriore destro e, rispettivamente, dal lato anteriore sinistro. Come si vede dalle figure, le pedivelle hanno un angolo di oscillazione massimo a, che è determinato dalla posizione della barra di fine corsa (13). Detto angolo di oscillazione è vantaggiosamente di circa 80°, ma può essere variato, in base alle preferenze personali del ciclista modificando la posizione del fine corsa (13).

Secondo una forma preferita di attuazione, poiché detti primo e terzo ingranaggio conico (9, 11) ingranano con il secondo ingranaggio conico (10) solo per una parte della loro circonferenza, detti ingranaggi conici (9, 11) possono essere vantaggiosamente sostituiti da settori dentati, realizzando, in questo modo, un'apprezzabile riduzione di costi.

Il meccanismo secondo l'invenzione è stato descritto, a scopo esemplificativo e non limitativo, secondo una forma di realizzazione preferita, riferita all'impiego sulle biciclette. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di realizzazione, da impiegare sia sulle biciclette, sia per altri impieghi, come carrozzelle per disabili, azionamento di generatori elettrici, natanti e simili, tutte ricadenti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo atto a massimizzare l'efficacia dell'utilizzo della forza muscolare in biciclette, carrozzelle per disabili, azionamento di generatori di corrente, natanti e simili, del tipo comprendente una coppia di leve (4s, 4d), munite di rispettivi pedali o maniglie (5s, 5d), dette leve (4s, 4d) agendo su un perno (6), su cui sono calettate una o più corone dentate (7), dette leve (4s, 4d) e detto perno (6) ruotando attorno al medesimo asse, caratterizzato dal fatto di prevedere primi mezzi, posizionati tra dette leve (4s, 4d) e detto perno (6), atti a trasmettere il moto rotatorio di dette leve (4s, 4d) a detto perno (6) solo in un verso, in modo tale che il moto oscillante alternato di dette leve (4s, 4d) si trasformi in moto rotatorio continuo di detto perno (6).
2. 2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi, atti a trasmettere il moto rotatorio di dette leve (4s, 4d) a detto perno (6) solo in un verso, comprendono dei dispositivi di ruota libera.
3. 3. Dispositivo, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto di prevedere secondi mezzi atti a collegare l'oscillazione di dette leve (4s, 4d) in modo tale che quando la prima leva (4s) ruota in un verso, la seconda leva (4d) ruota nel verso opposto.
4. 4. Dispositivo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi, atti a collegare l'oscillazione di dette leve (4s, 4d) in modo tale che quando la prima leva (4s) ruota in un verso, la seconda leva (4d) ruota nel verso opposto, comprendono un primo ingranaggio conico (9), che ingrana in un secondo ingranaggio conico (10) il quale, a sua volta, ingrana in un terzo ingranaggio conico (11), che è calettato sulla seconda leva (4d), detti primo ingranaggio conico (9) e terzo ingranaggio conico (11) essendo coassiali con detto perno (6), detto secondo ingranaggio conico (10), essendo montato sul telaio (2) della bicicletta (1) o carrozzella e libero di ruotare attorno al proprio asse, trasmette il moto dal primo (9) al terzo (11) ingranaggio conico e viceversa.
5. 5. Dispositivo, secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto di prevedere una barra di fine corsa (13), atta a limitare l'ampiezza di oscillazione di dette leve (4s, 4d).
6. 6. Dispositivo, secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta barra di fine corsa (13) è montata sul telaio (2) della bicicletta (1) o carrozzella, in modo da poterne regolare la posizione .
7. 7. Dispositivo, secondo le rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l'angolo a di oscillazione delle leve (4s, 4d) è di circa 80°.
8. 8. Dispositivo, secondo le rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto di prevedere dei settori dentati, solidali alle leve o pedivelle (4s, 4d) , in sostituzione di detti ingranaggi conici (9, 11) .
9. 9. Dispositivo, secondo le rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che prevede mezzi di tipo noto per regolare la posizione dei pedali o maniglie (5s, 5d) lungo dette leve o pedivelle (4s, 4d) .
10. 10. Dispositivo, secondo le rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che prevede mezzi di tipo noto per vincolare i piedi o le mani sui pedali o maniglie (5s, 5d).