WO2015102505A1 - Roda de forma elíptica com eixo nivelado - Google Patents

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elliptically
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Jacinto José Lopes OLIVEIRA
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Autoforese, Protecção Anticorrosiva, Lda.
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    • B62M11/02—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of unchangeable ratio

Definitions

  • the present invention relates to a rotating elliptical wheel in which the height of the axle of the structure to the ground does not change during each rotational cycle, thus maintaining a linear movement of constant height.
  • US-A-3459454 also discloses an elliptical wheel. This wheel however has a caterpillar-like function, always maintaining its largest diameter parallel to the ground thanks to a flexible outer structure, composed of several elements.
  • the patent RU2207249 describes an elliptical wheel with the ability to transform into a conventional wheel via a flexible rim / rim. In the wheel described in this document however, there is no ability to maintain the axis of the structure at a constant height.
  • the present invention relates to a rotating elliptical wheel in which the height of the axle of the structure to the ground does not change during each rotational cycle, thus maintaining a linear movement of constant height.
  • the elliptical wheel of the present invention can be applied to bicycles, tricycles and quadricycles, scooters or other human traction vehicles, and no constant linear effort is required on the part of the user since at each revolution half of the cycle a greater progressive effort and half a progressively smaller effort, thus allowing a muscle relaxation.
  • the present invention may also be used in motor vehicles such as agricultural vehicles or military vehicles by providing a significant increase in their tractive power because the profile of the wheel is not circular, reducing the skidding effect when compared to conventional wheels.
  • an elliptically-shaped wheel vehicle of the present invention does not notice any variation of the distance to the ground, so that his experience can be compared with that obtained with a conventional wheel.
  • the elliptical wheel of the present invention allows for higher muscle relaxation when compared to a conventional wheel since alternate work is only required.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of the present invention in which the elliptical wheel of the present invention can be seen with a crankshaft supported only on one side of the frame.
  • FIG 2 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the present invention (crankshaft supported only on one side of the frame) by the section shown in Figure 1.
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional representation of an embodiment of the present invention (crankshaft supported only on one side of the frame) by a detail of the side view in Figure 2.
  • Figure 4 is a schematic representation of an alternate embodiment of the present invention in which the elliptical-shaped wheel of the present invention can be seen with a two-point crankshaft.
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional representation of an embodiment of the present invention (two-point crankshaft) in the section shown in Figure 4.
  • Figure 6 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the present invention (two-point crankshaft) in detail from the side view in Figure 5.
  • Figure 7 is a schematic representation of another embodiment of the present invention in which the elliptical wheel of the present invention can be observed using an eccentric.
  • Figure 8 is a schematic cross-sectional representation of an embodiment of the present invention (eccentric) by the section shown in Figure 7.
  • Figure 9 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the present invention (eccentric) by a detail of the side view in Figure 8.
  • Figure 10 is a schematic representation of the operation of the elliptical wheel of the present invention, in which the constant distance of the structure (6) relative to the soil in the various phases of contact with the soil.
  • the present invention relates to a rotating elliptical wheel in which the height of the axle of the structure to the ground does not change during each rotational cycle, thus maintaining a linear movement of constant height.
  • This invention is based on the use of a crankshaft or eccentric shaft which opposes the displacement caused by the shaft of the wheel when it meets the largest diameter in contact with the ground, so as to compensate for the difference of heights, keeping the structure (6) at a constant distance "H" from the ground, as shown in figure 10.
  • the fundamental compensatory mechanism of this invention is composed of five main elements.
  • the foregoing elements are now shown using the reference numerals shown in the figures.
  • crankshaft (1) with one or two support points or eccentric (8) whose length of the crankshaft arm or the distance between the two centers of the eccentric shaft diameters shall be equal to 3 ⁇ 4 of the difference between the largest and smallest diameter of the ellipse , ie equal to "R", thus allowing to compensate for the variation of the height of the axle of the structure to the ground caused by the rotating elliptical wheel.
  • This element is shown in figure 1 in the case of the embodiment of the invention using a crankshaft (1) supported only on one side of the frame.
  • Figure 4 shows the embodiment of the invention using a crankcase (1) with two support points and in Figure 7 is presented an alternative embodiment of the present invention in which an eccentric (8) is used.
  • cam (8) there is still a need for a shaft (7) serving as the axis for the cam (8).
  • a crown wheel (2) fixed to the wheel in an elliptical shape with inner teeth which may be a conventional toothed wheel, a chain or any other rotary drive mechanism.
  • the diameter of this wheel should be 4 times the difference between the largest and smallest diameter of the elliptical wheel, ie 4 ("D" - "d”).
  • Said crown wheel (2) has a circular shape, is attached to the wheel drum in an elliptical form and is responsible for transmitting said elliptical wheel rotation.
  • This carriage is fixed to the frame 6 and is responsible for rotating the crown wheel 2 around it by transmitting the movement of the crankshaft 1 or eccentric 8.
  • the diameter of this reel is equal to half the difference between the largest and smallest diameter of the elliptical wheel.
  • figure 8 also serves as the bearing to the eccentric.
  • a spool (5) coupled to the eccentric (8) or crankshaft (1) which transmits the movement of the energy source (human-induced traction or other energy source) to the elliptical wheel.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

A presente invenção refere-se a uma roda de forma elíptica rotativa, na qual a altura do eixo da estrutura ao solo não sofre variação durante cada ciclo rotacional, mantendo assim um movimento linear de altura constante. A roda da presente invenção é composta por uma cambota (1) ou um excêntrico cujo comprimento do braço da cambota ou a distância entre os dois centros dos diâmetros do veio excêntrico são iguais a V4 da diferença entre o diâmetro maior e menor da elipse; uma roda de coroa (2) fixa à roda de forma elíptica; um carreto (3), fixo à estrutura (6), um tambor circular (4), cujo eixo coincide com o eixo da roda de forma elíptica, e está solidário com a roda de forma elíptica e com a roda de coroa (2) e um carreto (5) acoplado ao excêntrico ou cambota (1).

Description

DESCRIÇÃO
RODA DE FORMA ELÍPTICA COM EIXO NIVELADO
OBJECTO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a uma roda de forma elíptica rotativa, na qual a altura do eixo da estrutura ao solo não sofre variação durante cada ciclo rotacional, mantendo assim um movimento linear de altura constante.
ESTADO DA TÉCNICA
São já conhecidos do estado da técnica alguns documentos que descrevem invenções nas quais são apresentadas rodas elípticas .
No documento US 3152813 é descrito um veículo com rodas elípticas tendo as referidas rodas elípticas o seu eixo de rotação exactamente no centro da elipse. O objectivo da invenção apresentada no referido documento é o de simular o movimento de outros veículos ou objectos, não se verificando qualquer semelhança com o objectivo da presente invenção.
A patente US 3459454 descreve também uma roda elíptica. Esta roda porém tem um funcionamento semelhante a uma lagarta, mantendo sempre o seu maior diâmetro paralelo ao solo graças a uma estrutura exterior flexível, composta por vários elementos .
A patente RU2207249 descreve uma roda elíptica com a capacidade de se transformar numa roda convencional através de uma jante/aro flexível. Na roda descrita neste documento não se verifica no entanto a capacidade de manter o eixo da estrutura a uma altura constante.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a uma roda de forma elíptica rotativa, na qual a altura do eixo da estrutura ao solo não sofre variação durante cada ciclo rotacional, mantendo assim um movimento linear de altura constante.
A roda de forma elíptica da presente invenção pode ser aplicada em bicicletas, triciclos e quadriciclos , trotinetes ou outros veículos de tracção humana não sendo necessário um esforço linear e constante por parte do seu utilizador uma vez que, em cada revolução, metade do ciclo apresenta um esforço progressivo maior e outra metade um esforço progressivamente menor, permitindo assim um relaxamento muscular. A presente invenção poderá ser também utilizada em veículos motorizados, como por exemplo veículos agrícolas ou veículos militares proporcionando um aumento significativo do seu poder de tracção devido ao perfil da roda não ser circular, reduzindo o efeito de patinagem quando comparado com rodas convencionais .
A presente invenção possui várias vantagens das quais se destacam as seguintes :
Ao utilizar uma roda de forma elíptica rotativa, mantendo a distância do seu eixo ao solo, é criado um efeito estético diferente da roda convencional. É também melhorado o poder de tracção do veículo, diminuindo assim o efeito de "patinagem" comum em rodas convencionais .
Contrariamente a outras rodas elípticas existentes em veículos, o utilizador de um veículo com roda de forma elíptica da presente invenção não nota qualquer variação da distância ao solo, podendo assim a sua experiência ser comparada com a obtida com uma roda convencional.
Relativamente à utilização da roda elíptica da presente invenção em veículos de tracção humana, esta permite um relaxamento muscular mais elevado quando comparado a uma roda convencional uma vez que é apenas necessária a realização alternada de esforço.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
A figura 1 é uma representação esquemática de uma forma de realização da presente invenção na qual se pode observar a roda de forma elíptica da presente invenção com uma cambota apoiada apenas num dos lados da estrutura .
A figura 2 é uma representação esquemática do corte de uma forma de realização da presente invenção (cambota apoiada apenas num dos lados da estrutura) pela secção representada na figura 1.
A figura 3 é uma representação esquemática do corte de uma forma de realização da presente invenção (cambota apoiada apenas num dos lados da estrutura) por um pormenor da vista lateral na figura 2. A figura 4 é uma representação esquemática de uma forma de realização alternativa da presente invenção na qual se pode observar a roda de forma elíptica da presente invenção com uma cambota com dois pontos de apoio .
A figura 5 é uma representação esquemática do corte de uma forma de realização da presente invenção (cambota com dois pontos de apoio) pela secção representada na figura 4.
A figura 6 é uma representação esquemática do corte de uma forma de realização da presente invenção (cambota com dois pontos de apoio) por um pormenor da vista lateral na figura 5.
A figura 7 é uma representação esquemática de uma outra forma de realização da presente invenção na qual se pode observar a roda de forma elíptica da presente invenção utilizando um excêntrico.
A figura 8 é uma representação esquemática do corte de uma forma de realização da presente invenção (excêntrico) pela secção representada na figura 7.
A figura 9 é uma representação esquemática do corte de uma forma de realização da presente invenção (excêntrico) por um pormenor da vista lateral na figura 8.
A figura 10 é uma representação esquemática do funcionamento da roda elíptica da presente invenção, na qual se pode observar a distância constante da estrutura (6) relativamente ao solo, nas diversas fases de contacto com o solo.
As figuras referidas, nas quais se encontram representados os elementos da presente invenção, são apresentadas de forma a proporcionar uma melhor compreensão da mesma. A sua representação e descrição deverão ser consideradas como exemplificativas e não limitativas do âmbito, da presente invenção.
Na descrição detalhada da invenção que se apresenta de seguida serão feitas referências às figuras supracitadas de forma a facilitar a compreensão da mesma.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a uma roda de forma elíptica rotativa, na qual a altura do eixo da estrutura ao solo não sofre variação durante cada ciclo rotacional, mantendo assim um movimento linear de altura constante.
De forma a proporcionar uma melhor compreensão da presente descrição detalhada irá ser usada a seguinte nomenclatura :
Distancia da estrutura (6) ao solo
Maior diâmetro da roda de forma elíptica Menor diâmetro da roda de forma elíptica Raio compensatório
Esta invenção baseia-se na utilização de uma cambota ou veio excêntrico que se opõe ao deslocamento causado pelo eixo da roda quando esta se encontra com o diâmetro maior em contacto com o solo, de forma a compensar a diferença de alturas, mantendo a estrutura (6) a uma distância constante "H" do solo, conforme figura 10.
No centro da roda de forma elíptica é criado um círculo de raio "R" sendo que o seu raio obedece à seguinte relação:
"D" - "d"
"R" =
4
0 referido círculo com raio "R" permite assim a transmissão do. movimento rotacional.
A compensação da diferença entre "D" e "d" consegue-se com a utilização de uma cambota ou excêntrico associada a uma roda de coroa e um carreto interior, cujos diâmetros são respectivamente 4"R" e 2"R".
O mecanismo compensatório fundamental desta invenção é composto por cinco elementos principais . Seguidamente apresentam-se os referidos elementos utilizando os números de referência apresentados nas figuras.
Cambota (1) com um ou dois pontos de apoio ou excêntrico (8) cujo comprimento do braço da cambota ou a distância entre os dois centros dos diâmetros do veio excêntrico, devem ser iguais a ¾ da diferença entre o diâmetro maior e menor da elipse, ou seja igual a "R", permitindo assim compensar a variação da altura do eixo da estrutura ao solo causada pela roda de forma elíptica em rotação. Este elemento encontra-se representado na figura 1 no caso da forma de realização da invenção utilizando uma cambota (1) apoiada apenas num dos lados da estrutura. A figura 4 representa a forma de realização da invenção utilizando uma cambota (1) com dois pontos de apoio e na figura 7 é apresentada uma forma alternativa de realização da presente invenção na qual é utilizado um excêntrico (8). No caso da utilização de excêntrico (8) , há ainda a necessidade de utilização de um veio (7) que serve de eixo ao excêntrico (8) .
- Roda de coroa (2) fixa à roda de forma elíptica com dentes interiores, que pode ser uma roda dentada convencional, uma corrente ou qualquer outro mecanismo de transmissão de movimento rotativo. O diâmetro desta roda deve ser 4 vezes a diferença entre o diâmetro maior e menor da roda de forma elíptica ou seja 4("D"-"d") . A referida roda de coroa (2) tem forma circular, está fixa no tambor da roda de forma elíptica e é responsável por transmitir a rotação referida roda elíptica.
- Carreto (3) , que pode ser um carreto convencional, carreto de transmissão usado nas transmissões de corrente ou qualquer outro mecanismo de transmissão de movimento rotativo, em conformidade com o usado na roda de coroa (2) . Este carreto, está fixo à estrutura (6), e é responsável por fazer rodar a roda de coroa (2) à sua volta, através da transmissão do movimento da cambota (1) ou excêntrico (8) . O diâmetro deste carreto é igual a metade da diferença entre o diâmetro maior e menor da roda de forma elíptica.
- Tambor circular (4), cujo eixo coincide com o eixo da roda de forma elíptica, e está solidário com a roda em forma elíptica e com a roda de coroa (2) . Na versão de excêntrico, figura 8 serve também, de chumaceira ao excêntrico.
- Carreto (5) acoplado ao excêntrico (8) ou cambota (1) que transmite o movimento da fonte de energia (tracção induzida por pessoa ou outra fonte de energia) à roda de forma elíptica.
Os esquemas apresentados, assim como a totalidade da invenção, pretendem ter um carácter apenas exemplificativo, considerando-se abrangidas pela presente invenção modificações óbvias efectuadas por um perito na técnica.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Roda de forma elíptica com eixo nivelado caracterizada por a altura do eixo da estrutura (6) ao solo não sofrer variação durante cada ciclo rotacional e por compreender:
- um circulo de raio "R" no centro da roda de forma elíptica, sendo que o raio "R" do referido circulo obedece à relação
- uma cambota (1) ou um excêntrico (8) cujo comprimento do braço da cambota ou a distância entre os dois centros dos diâmetros do veio excêntrico, são iguais a da diferença entre o diâmetro maior e menor da elipse;
- uma roda de coroa (2) fixa à roda de forma elíptica com dentes interiores com um diâmetro igual a quatro vezes a diferença entre o diâmetro maior e menor da roda de forma elíptica;
- um carreto (3), fixo à estrutura (6), com diâmetro igual a metade da diferença entre o diâmetro maior e menor da roda de forma elíptica;
- um tambor circular (4), cujo eixo coincide com o eixo da roda de forma elíptica, e está solidário com a roda em forma elíptica e com a roda de coroa (2);
- um carreto (5) acoplado ao excêntrico (8) ou cambota d). ·
2. Roda de forma elíptica com eixo nivelado, de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada por a cambota (1) possuir um ou dois pontos de apoio.
3. Roda de forma elíptica com eixo nivelado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o excêntrico (8) utilizar um veio (7) como eixo.
4. Roda de forma elíptica com eixo nivelado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a roda de coroa (2) ter uma forma circular e estar fixa no tambor da roda de forma elíptica .
5. Roda de forma elíptica com eixo nivelado, de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizada por a roda de coroa (2) poder ser uma roda dentada convencional, uma corrente ou qualquer outro mecanismo de transmissão de movimento rotativo .
6. Roda de forma elíptica com eixo nivelado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o carreto (3) poder ser um carreto convencional, um carreto de transmissão usado nas transmissões de corrente ou qualquer outro mecanismo de transmissão de movimento rotativo, em conformidade com o usado na roda de coroa.
7. Roda de forma elíptica com eixo nivelado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o tambor circular (4), cujo eixo coincide com o eixo da roda de forma elíptica, ser solidário com a roda em forma elíptica e com a roda de coroa (2) .
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