PT104642B - Dispositivo para a movimentação de veículos - Google Patents

Abstract

O SISTEMA APRESENTADO NESTE PEDIDO DE PATENTE PERMITE MOVIMENTAR, ATRAVÉS DO ACCIONAMENTO DE DOIS PEDAIS, EM MOVIMENTO ALTERNATIVO LINEAR, UMA OU MAIS RODAS MOTRIZES RESPONSÁVEIS PELO DESLOCAMENTO DE UM VEÍCULO. O SISTEMA É COMPOSTO POR UMA ESTRUTURA (1) QUE GARANTE O SUPORTE DOS RESTANTES COMPONENTES. OS PEDAIS (9 E 23) ESTÃO APOIADOS EM PATINS (8 E 22) QUE SE DESLOCAM AO LONGO DE DUAS GUIAS INDEPENDENTES (7) . O MOVIMENTO DOS PEDAIS (9 E 23) PROVOCA O MOVIMENTO DE ROTAÇÃO DE DUAS POLIAS (6 E 20) MONTADAS NO EIXO (14) E LIGADAS, CADA UMA AO SEU PEDAL, ATRAVÉS DE UM CORDÃO (5) . O BINÁRIO APLICADO AO EIXO (14) É POR SUA VEZ TRANSMITIDO AO EIXO (15), COLOCANDO O VEÍCULO EM MOVIMENTO, ATRAVÉS DE OUTRO ELEMENTO FLEXIVEL (4) QUE LIGA AS DUAS RODAS DENTADAS (12) E (13). ESTE SISTEMA PODE SER APLICADO NA CONVERSÃO DE MOVIMENTO LINEAR ALTERNADO EM MOVIMENTO DE ROTAÇÃO, QUER ESTE TENHA ORIGEM NA FORÇA HUMANA OU NÃO, NOMEADAMENTE NA MOVIMENTAÇÃO DE VEÍCULOS E NO ACCIONAMENTO DE MÁQUINAS.

Description

DISPOSITIVO PARA A MOVIMENTAÇÃO DE VEÍCULOS

Domínio técnico

	Este sistema.	de mo:	rimenfação está part?	íçularmentê
indicado	para situaçõí	es. em	que	haja utili.zaçã«		força
humana (f	Ot'Ç3 C13S ρ.’ΘΙ’Ι	ias ou.	dos	braços) na mote		•ão de.
um WÍ.CU.1:	o dê duas ou	mal s i	'odas	nomeadamehte )	3.Í::C1.:C1	Let a.s.
Contudo,	poderá também	ser u	.sado	noutras aplicaç	Í3ê:S :6	sm que
haja nem	ess idade de	convei	«são	de movimento:	lince	ir em
movimento	de rotação,	e em.	que	o .a::cci©:n.amen.to	se j: a	feito

com recurso a motores eléctricos, hidráulicos, pneumáticos, ou outros.; quer na movimentíaçâo: de veículos, quer no accionamento^ de; máquinas.

Estado actual da técnica

Desde a sua invenção que a bicicleta apresenta o mesmo principio de transmissão, de: movimento, baseada num con junto de dois pedais, deslocando-se em rotação em torno de um mesmo eixo e desfasados 1M^;Q. Este principio ttaduzse num. mau aproveitamento da força exercida nos pedais. Esta força, que. ê preponderan temente vertical, sô ê aproveitada por completo, quando o braço do pedal se: encontra em posição horizontal tendo, inclusive:, um aproveitamento nulo quando este: se encontra em posição vertical originando:, neste ponto, uma situação: de tracção nula (ponto morto). Conforme se mostra nas figuras 2 e 3, ao 1 Gingo cto movimento:: dg pedal, há uma ineficiência da força, aplicada, que se traduz; num estorço sobre: o apoio do eixo de rotação doe braços de® pedais,

Com o objectivo de melhorar o aproveitamento desta força, neste; tipo; de áctionamento, tem vindo a ser desenvolvidas diversas tentativas que sé baseiam na utilização de movimento linear dos pedais em vez do tradicional movimento dé rotação. Este ultimo modo, em teoria, pode dar origem a um máximo aproveitamento da_: força exercida pois esta é sempre aplicada na_: direcção ma Is favorável.,

Apesar disto_:, como é do conhecimento geral, a solução tradicional dos pedais que descrevem um movimento de rotação., continua a ser a preferida dos fabricantes e utilizadores. Este facto justifica-se por ainda não ter sido desenvolvida nenhuma solução de fácil aplicação: e economicamente viável, Ά invenção apresentada, nesta 'patente pretende resolver este problema, destacando-se de outras anteriores (US 6QÕ0707, US 8129646 ou WQ 00/44611) conforme se explica a seguir.

Belatívaiiiente à patente US eUOOlOl, de acordo com as suas reivindicações, ela usa como; elemento transmissor da força, uma corrente/ uma çorre.ia ou um cabo, A correia (partieuiarmente: a. carreia dentada) :ou a corrente, é 'boa transmis.sara de forca mas apresenta muitas dificuldades: quando têm que descrever trajectcrias em diferentes planos, coma abriga a solução apresentada. No casa do oabo, embora possa descrever trajectórias em diferentes planos, já não é um bom elemento^; transmissor de força pois, em conjunto com uma polia, tal qual como ê proposto, não garante: a ausência de escorregamento e, consequentemente, apresenta perdas elevadas na transmissão, da força.

Os elementos que .garantem que os pedais podem fazer um deslocamento completo num. sentido que não atecte o movimento do veiculo, rodas livres: ou embraiagens de um sé sentido, são colocados no veio da roda motriz. Ssta solução obriga a que o elemento transmissor (correia ou corrente) percorra uma polia ou pinhão, antes de chegar ã roda livre. Além disto., o mesmo elemento transmissor :de força descreve uma tragectêria: muito longa: entre os dois pedais: e, no caso de utilização do: caboy este não se encontra fiz©: a polia mas: sim a envolve-la, o: que torna, também_: por isto, o objecto descrito nesta patente pouco eficiente. A interposição 1ο< elementos aun tilares entre o pedal (elemento onde & aplicada a força) e a roda livre, introduz perciàs de rendimento provocado pelos atritos. No caso da invenção aqui descrita, & usado um_: veio motor intermédio que possibilita:, inclusive, a adaptação deste novo sistema a bicicletas do- tipo convencional.

Relativamente à patente DS 612964 6, de acordo com •4 as suas reívindicaeoes:,· usa um vai© motriz: intermédio, -tal corna nesta, invenção· mas:,· o: elemento: transais ser de torça é significativamente diferente e muito· mais complexo, sendo o sincronismo ©u interligação: entre as: pedais, garantido por uma corrente de rolos.

RelatiWmente à patente WO Qf/Ofll é utilizado um fi© na transmissão da força que não^: esfã rigidamente ligado ãs polias· e, portanto:, esta súgeit© a escorregamento. O percurso deste fio desde o elemento de força, o pedal, até ã. polia motriz, segue uma trajectória longa e com muitos: elementos intermédio:s_: que provocam perdas grandes de eficiência.

Sumário da Invenção 'Esta invenção pretende., resolver os diversos problemas apontados nas patentes referidas anteriormente, sendo aplicável na movimentação de um veículo: de duas ou mais rodas, per exemplo uma bicicleta, permitindo:

al o aprovei tament©: integral da força exercida nos pedais e a sua conversão em· movimento: de rotação da roda motriz;

bj a eliminação: dos pontos morto: superior e inferior na transmissão de força;

©j gue o curso· do pedal seja variável, adaptando-se: de_: forma livre a© próprio: conduto·:©, em função da sua estatura ou velocidade: do veiculo, não sendo para © efeito necessária qualquer alteração fisica »á bicicleta. Deste modo a mesma bicicleta pode adaptar-se. a. diferentes utilizadores possibilitando sempre a maior eficiência;

d) a ti insmissão de força com recurso apenas às polias (6, 11, 17' e 20) reduzindo significativamente as perdas por atrito relativamente ãs soluções apresentadas: no estado aotuai da técnica;

e) que a implementação seja simples., de baixo custo e leve a ganhos de· eficiência estimados em 40-501;

:f). a adaptação a bicicletas do tipo convencional·, jã existentes per: alteração apenas· dos· seus elementos motrizes.

Breve descrição das figuras

A descrição que: se segue tem por base ©s desenhos anexos no:s quais, sem qualquer cara ©ter limitat.ivo se representa modelos de: realização preferidos, partes do dispositivo, esquema e gráfico de variação de forças. Assim mostra-se na:

IISIRA l·: ExempliO de utilização: desta invenção numa bicicleta.

EISIJEA 2: Esquema indicativo· da variação da força util (convertida em movimento) e· da força no apoio (força não útil) em · diferentes:· posições do· pedalFIGURA_: 3: Grãf.icc representativo da variação da força útil, força no apoie e. forca máxima, de· acordo com a posição do pedal e considerando uma força máxima de 8ú bqf

FIGURA 4_:: Elementos associados: ao· veio motriz intermédio (14) ,. Besta figura; não: esta representado o próprio veio».

FIGURA S: Folia especial preparada para a fixação do elemento flexível e resistente: à transmissão :(5)., por exemplo um cordão.

FIGURA 6j Representação: esquemática da motorizarão,, destacando-se o el emento transmissor da força (5)., © elemento flexível (4) e a roda motriz 13},.

FIGURA 7:: representação· sm corte· do veio motriz intermédio com as respectivas rodas livres (10 e 24)· e polias (6 e 20)·.., Representa-se; também os pedais (> e 23), com os sistemas de apoio· compostos pelos patins (8 e 22) e respectivas guias (7 e 21) e a polia esticadora (11). O veio motriz intermédio está apoiado na estrutura tubular (1) através de dois· roiamentos: de esferas ©onvencionais.

FIGURAR: Exemplo de: aplicação desta invenção mim modelo de bicicleta co nven o i o n a1

FIGURA Οι Exemplo de: utilização desta invenção num. outro veiculo de baixo perfil de· dueto, três ou quatro· rodas em que o condutor se posiciona sentado, ou deitado. Neste caso os pedais. deslocam-sa segundo uma direcção próxima da horizontal.

Descrição detalhada da Invenção

Á descrição que se segue refere—se aplreação desta, invenção a_: um_: veiculo do tipo bicicleta, no entanto, o mesmo sistema de transmissão de 'movimento pode ser aplicado a outros tipos; de veículos; ou mãquinasã.

Conforme se mostra na figura 1, o sistema de motoriração aqui descrito, baseia—se na movimentação dos pedais (S e 23) ao longo de; uma; trage etária; linear definida pelas guias (7 e 21) apoiados nos patins (8 e 22) . 0 elenwnto transmissor de força IS) é um cordão flexível, leve; e de grande; resistência, por exemplo do tipo, daqueles

que são us	ados em s	tlpinismo; qu ve la	Este cordão, está
rigidamente	ligado entre cada pedal e a	respectiva polia (6
e 22i do ve	io motriz.. :	intermédio., ã liga;;	são ;à polia pode ser
feita., coni	iormé; se;	mostra na figura	4, através dá um
parafuso qu	te f ixa na	face lateral da	polia, ou de outra
qualquer fí	arma que;	garanta que um.	pônto do cordão ê
solidário	com w f	zonto da polia.	nã;o permitindo o
escorfegame:	nto entre;	eles. d veio:	mo t riz in ter medi o,
suporta as	duas poli	as, cada uma de lê	is, apoiada em duas
rodas livrí	5;S (10 e;	2 4) que· gar anteii	1 a transmissão de
movimento entre a pol	ia: e o veio, num i	lentidó e a ausênoia
de transmis;,	são em 0001	lido contrário^

Θ cordão: (5): liga também as duas polias (E e 10) através da palia, esticadora (11) montada: num sistema de fixação que possibilita o estieamento deste cordão.

Solidário :coffi_: g veio motriz: intermédio., exista um

pinhão (1.3) q	[Ue, juntamente coii	1 Uff	ia corrente é	te rolos ( 4),
o pinhão (11	) e a roda livre:	(18	>), formam u	ma caiei a de
transmissão	seme Ihante: ã qi	ιθ	existe nas	bicicletas
conveii cionai s	. A transmissão en	tre	o veio ..intea	cmédiQ: (14) e
a roda motr;	L.z (3) pode ser	rèc	ilizada por	uma correia
dentada. T:amb	em neste caso: é p©:	s s 1°	çel incluir i	um sistema de
variação da r	elaçã©: de transmis::	são	de velocidax	te: à custa de
um pinhão: mu	í 1 ti P1O: (não rep r e	is en	.ta do na fi§	jura por uma
questão de sa	anplif icai, m ) no v	elo	(ib) da rod	ia motr i z (3)
para ajustar	o esforço sobre	os	pedais à v	ei©cidade da
bicicleta, Λ.	roda livre (19)	existente na	roda motriz,
deverá ser, 1	dealmente, do tipo·	ro<	ia; de rolos j	:>ara garantir
um máximo	ap r o v e 1.1 àmen t o d<	3-	curso: de	cada pedai.

transformando-© em movimento efectivo da roda motriz (3). Eventualmente pode o dispositivo ser dotado com mais do que uma roda motriz de igual dimensão montadas no veio motor, por exemplo nuraa_: configuração de triciclo,

Qs dois pedais: estão ligados entre si, in ferio rm ente, através d©: cordão: (16) á volta da polia inferior (17), figura 6.. Este cordão (lá) pode ser a continuação do cordão (3) ou. um elemento diferente., desde

que f ixo	igualmente às	polias (6 e 20) . Quando: ©:	CG CCÍ ciG Θ
outro, s	iste pode ser d	te menor diâmetro d© que ©	usado m
1Igação	:Sup er 1© r porque	g ê apenas responsável por	garantir
que os	dois pedais n·	ió podem deslocar-se para	cima em
S imul tân	eo, significa í	jue a. força suportada ê mui	to menor
do que q	uando os pedais	se deslocam para baixo por	acção da
força da:	s períM:.
	A estrutura (	1) serve de suporte e união	de todos
os campo	nentes que cons	tituem a bicicleta.
	Seguidamente,	descreve-se o mecanismo de
t ransmls	sao do esforço;.	Quando © ciolista. éxèrte uma forca
Ρ'ίΓΗ ly CL..	fxo com o pê	esquerdo^ cobre o pedal (9	) , este,
estando	apoiado n© patim (S) que desliza, o©m bai	,x© nível
de atrit	o, na guia (7)	a© longo de uma trajectóris	í 1inear,

transmite essa força: ao ser dão (16) que, por sua vez, a transmite à polia (u - figura 4) esta transmissão é feita, ao contrário de outras patentes existentes, garantidamerite sem esoorregamento; à custa da fixação do cordão ã polia conforme se mostra_: na.: figura 4·. Θ movimenta da polia (v) é transmitido ao veio^ motriz intermédio através da roda livre (1Ô) do tipo de rolos, por exemplo da marca Stieber^ modelo CSK 30 e das chavetas correspondentes que garantem elevada eficácia_: na_: transmissão do hinário gerado, □ movimento da polia (fç, é transmitido, em sentido contrário, ã polia: (2i) através do cordão (57 á volta da

10:

polia, estiei	adora, (11)	. .Este; movimento da	polia (2,0) não
3 í. ΘΟ t cl O KlG V	imento do	veio; lutei	médio de tr	ansmis são porc	pie
a: roda, livre	: (24) pres	sente nesti	a. po lia., ne,:	ste sentido., i	ião
transmite mc	>vimento ao	veio (14)	. 0 movimei	ito da polia i	M,
através do c	ordao (10)	, provoca	a subida do	pedal (2.;) , <:	i a.
descida do r	ledal (9) .	Note-se qt	;o enquanto	que a subida	do
pedal (23) r	ião afecta	o movimenl	~o do veio	intermédio (li	1) ,
a. descida <	3o pedal	(9) trans:	mi t e o m.	d mento ao '.·<	iio
intermédio i	de transmí	ÍSsão (14);	A ffiuvimí	sntação do Ve	elo
intermédio c	ie transmi.	ssão (14)	, através <	lo pinhão (13	b /
figura 6, pr	ovoca o mu	vimento da	roda motri	z (3) por via	da
cadeia de tr	ansmi ssao	formada pe	lo pinhão (	13), corrente	de
rolos (4) &	pinhão: (12	1.., d fim í	io movimento do pedal 09)	é
limitado p,o:i	: um. batente mecânii	co. Quando:	o pedal (9)	se
encontra no	seu limite	inferior	o pedal (23	) encontra-se	na
posição corr	espondente	ao limite	superior,.

Coígplbtádá a primeira metade da cicie, a ciclista pode finalizar ¢: oleio fãíSébdd força com c pé direito bb pedal (23)_f este, estando apoiado no patim (22) desliza com baixo airel de atrito na gu?ia (:2.1) ao longo de uma trageotbria linear, transmlti.ndo. a torça ao cordão (:b6() que, por sua W# a transmite à polia :(20)., figura 4, Esta transmissão é feita, ao: contrário das patentes existentes, garantadamente sem escorregamento devido; â fixação que se estabeleceu entre o? cordão (5) e a polia (2:0) , por exemplo por intermédio de um parafuse conforme se mostra, na figura

4. □ movimento da polia (2:0) é transmitido ao velo motriz intérinêdió (14) át/ravéa da rada livre (24) do tipo de rolos, semelhante a (10) que garante eficácia na transmissão d© hinário gerado.. Q m©viment.o da polia ,20;, e ti iijnmitido:, em sentido· contrário·, ã polia 2 através d© cmà-i (:5) ã volta da polia esticadora (11) .· 0 movimento da pol i a (6) não afecta: © mo vimen to d© vei© intermédio de transmissã© porque· a roda, livre: (10) presente nesta polia, neste sentido, nãd transmite movimento ao veio (14) ·. Θ movimento da polia: (2 2):, através do cordã© (14), provoca a subida do pedal 9, e a descida do pedal (23) transmitindo o movimento a© veio intermédio (14)· . Esbe, através do pinhão (13), figura 6, provoca o movimento da roda motriz por via da oadeia de transmissão: formada pelo pinhão· 113) , corrente de rolos (4) e pinhão (12)·.: Êm resumo·, apenas o movimento descendente dos pedais é convertido em movimento da roda motriz (3).

Q veio intermédio (1.4), figura l_f está apoiado em rolamentos que·, por sua vez., estão apoiados na estrutura (1) servindo por sua_: vez de apoio às .rodas .livres (12 e 24)

W© dispositiV©· descrito·, a totalidade da forçã vertical exercida pelo pé é transmitida a polia re.spectiva (4 ou 22) do velo intermédio (4) ·.· 1© ©©ntrário dó sistema convencional de motoricação de uma bicicleta, .ha .invenção aqui: descrita·, nã© existem, pontos niQrtos, (ver figura 2 com o ângulo 0 ^a), ou seja·, em_: qualquer posição M que se:

encontrem ©s pedais, é· possível exercer força num deles e transmiti-la ã roda morria com a máxima efíoiêneia» d movimento doa pedais ê f[orçosamente alternado pois, a descida de um deles provoca a subida do outro. Este movimento não teia necessariamente que ser feito aproveitando todo o: curso disponivei para © [pedal, podendose fazer a custa de pequenos cursos alternados de cada pedal- isto significa que um individuo de menor estatura consegue movimentar a bicicleta sem necessidade de deslocar os pedais até <õ sen ponto^ mais baixo.

dispositivo anterlórmente descrito pode ser aplicado numa bicicleta convencional, numa bicicleta [preparada para este tipo de motor reação ou num veiculo de perfil baixo em que o condutor se posicjons sentado, ou deitado com as pernas: próximas da [horizontal. [Para este ultimo caso, i_:.e. quando se encontra: montado num veiculo de baixo perfil nãó· necessita: d© veió· intermédio (11), sendo: os elementos contidos neste veio acoplados no veio da roda motriz (3).

Ma figura 8 mostra-se um exemplo de aplicação deste dispositivo a uma bicicleta convencional. Todos os componentes dessa :bi©icleta sao^ aproveitados· com excepção do conjunto composto por pedais, roda pedaleira e corrente, componentes que· são substituídos: pelo conjunto motriz anterlórmente descrito· e que· é composto por um veio intermédio :14 & todos os elementos a ele ligados, pedais, respectivas: guias: lineares, eordto 5., polia esticadora 11, cordão 16, polia inferior 17 e corrente 4» lodos estes elementos .são fixados â estrutura 1, original da bicicleta, por 'processo adequado que garanta a necessária firmeza..

Lista das referências

I - Estrutura;

.2 - 'Roda não motriz;

- Roda motriz;

- Corrente de rolos:;

- :Cord ão^:;

e_: 2:Õ^: ~ Pblla_:;

e 2.1 - Rui as· lineares.;

e 22 Patins;

e 23 Pedais;

e 24 Rodas livres;

II - Polia esticadora;

1:2 - Roda dentada;

13^ - Roda dentada^;

- Teào intermédio.;:

- ¥e:io da roda motriz;

- Cordão?;

- Polia inferior;

:e 25 - Parafusou

- Roda livre da roda motriz.

Claims (13)

1. Dispositivo para a movimentação de veículos baseado numa roda dentada (13), solidária com o veio intermédio (14), uma corrente de rolos (4) e uma outra roda dentada (12) e accionado por dois pedais (9 e 23) caracterizado por compreender ainda os seguintes elementos:

a) roda livre (19), preferencialmente de rolos, montada no veio da roda motriz (15);

b) pelo menos uma roda motriz (3);

c) dois pedais (9 e 23), movimentando-se em trajectória linear, cada um deles apoiado num patim (8 ou 22) devidamente guiado, através das guias (7 e 21);

d) duas polias (6 e 20), apoiadas em rodas livres (10 e 24), preferencialmente de rolos, acopladas a um mesmo veio intermédio (14) e transmitindo o movimento ao veio apenas num único sentido;

e) um elemento transmissor de força (5) que contorna cada polia (6 e 20), ligando-as entre si através de uma terceira polia (11);

f) um elemento de ligação entre cada pedal (16);

em que, quando os pedais (9) e (23) são movidos, a tracção vai para as polias (17), (20), (11) e (6), e o elemento de transmissão da força (5), está rigidamente ligado às polias não permitindo o escorregamento entre elas.

2/7

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o guiamento do movimento dos pedais ser feito a custa de uma guia linear convencional de baixo atrito.

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser apto para a movimentação dos patins (8 e 22) ao longo de cursos variáveis desde 1 cm até ao comprimento das guias sem necessidade de qualquer alteração no dispositivo.

4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a transmissão entre o veio intermédio (14) e a roda motriz (3) ser realizada por uma correia dentada.

5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser apto para ser aplicado quer numa bicicleta convencional, quer numa bicicleta preparada para este tipo de motorização.

6. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 5 caracterizado por apenas o movimento descendente de cada pedal produzir o movimento do veio intermédio (14).

7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por ser apto para ser montado num veiculo de perfil baixo em que o condutor se posiciona sentado ou deitado com as pernas próximas da horizontal.

3/7

8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 e 7 caracterizado por os elementos contidos no veio intermédio (14), estarem acoplados no veio da roda motriz (3), quando o dispositivo está montado num veiculo de perfil baixo em que o condutor se posiciona sentado ou deitado com as pernas próximas da horizontal.

9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1,

5 ou 7 caracterizado por o elemento transmissor de força (5) ser um cordão de alpinismo ou vela ou outro qualquer elemento caracterizado por ser flexível e resistente.

10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1,

5 ou 7 caracterizado por o elemento transmissor de força (5) estar solidário com a respectiva polia, por parafuso, nó, abraçadeira ou outro processo que garanta essa ligação.

11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1,

5 ou 7 caracterizado por possuir uma polia (11) , passível de ser deslocada no respectivo apoio para o esticamento do elemento transmissor de força (5) .

12. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, 5 ou 7 caracterizado por possuir um elemento de ligação entre cada pedal (16) do tipo cordão de alpinismo ou vela, ou outro qualquer elemento caracterizado por ser flexível resistente, guiado pela polia inferior (17).

4/7

13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1,

5 ou 7 caracterizado pelo elemento (16) poder ser o mesmo que o elemento (5).