ES2309760T3 - Mecanismo de pedal funcional. - Google Patents
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Abstract
Mecanismo de pedal para su uso en una bicicleta, ergómetro u otro tipo de aparato de tratamiento, rehabilitación o ejercicio, que encuentra aplicación en la flexión y extensión activa y/o pasiva de las piernas para la flexión y extensión activa y/o pasiva de las piernas o desarrollos de movimiento combinados que abarcan este movimiento especialmente los desarrollos de movimiento complejos de los pies resultado de los mismos, con - un soporte (19) y - un apoyo (15) para el pie o zapato dispuesto sobre el soporte (19), - estando dispuesto el apoyo (15) para el zapato en un ángulo con respecto a la extensión (12) longitudinal del apoyo (15) para el zapato de manera pivotante sobre el soporte (19), caracterizado porque está previsto un eje (17) de pedal, y el apoyo (15) para el zapato y el soporte (19) están acoplados entre sí de tal manera que, con un movimiento de giro del mecanismo de pedal alrededor del eje (17) de pedal, el apoyo (15) para el zapato realiza un movimiento pivotante con respecto al soporte (19).
Description
Mecanismo de pedal funcional.
La invención se refiere a un mecanismo de pedal
de una bicicleta, aparato de ejercicio, de rehabilitación u otro
aparato, que encuentra aplicación en la flexión y extensión activa
y/o pasiva de las piernas según el preámbulo de la reivindicación
1.
El documento
DE-A-43 36 183 tiene como objeto un
pedal de bicicleta, que tiene la propiedad de mejorar la
circulación de la sangre en el arco del pie. Con este fin, en el
pedal está previsto un elemento de masaje, que durante el pedaleo
hacia abajo presiona sobre el arco del pie y rueda por el mismo. El
elemento de masaje consiste en una parte excéntrica dispuesta de
manera fija en el eje de pedal, que está acoplada con el eje de
pedal con un giro conjunto. Al activar el brazo de manivela de
pedal, la parte excéntrica realiza un movimiento pivotante en un
plano, que es paralelo al plano del lado de manivela del pedal. La
parte excéntrica puede estar configurada en forma de esfera o pera,
por lo que sobresale del plano del apoyo para el zapato.
El documento DE
299-01-785-U1 da a
conocer un sistema de unión para un pedal de bicicleta que se
encarga preferiblemente del acoplamiento efectivo entre pedal y
zapato en caso de una caída. La muesca prevista para ello en la zona
de la almohadilla plantar permite un mayor juego de movimiento en
la zona del talón.
El documento US 5.199.324 da a conocer una
disposición de pedal para bicicletas, que puede disponerse en la
manivela de pedal en un ángulo predeterminado. Con un giro de la
manivela de pedal varía a este respecto el ángulo de inclinación
del pedal. El ángulo de inclinación del pedal es la suma de un
primer ángulo de inclinación incremental, que están determinado por
una leva biselada, y un segundo ángulo de inclinación incremental,
que procede de una plataforma de pedal inclinada.
El documento US 4.599.915 da a conocer un pedal
para su uso en cualquier vehículo o aparato accionado a pedales,
que puede ajustarse en de uno a tres planos. La plataforma de pedal
puede pivotar e inclinarse alrededor de un eje radial, que se sitúa
perpendicular al eje de pedal. Además, la plataforma puede ajustarse
en altura mediante un medio de separación. Sin embargo, es
importante fijar una posición adoptada una vez de la plataforma de
pedal mediante pernos, de manera que durante el giro del pedal no
haya movilidad de la plataforma de pedal con respecto al eje de
pedal.
El documento
FR-A-2 661 651 muestra un pedal de
bicicleta, que permite durante su giro una basculación del pedal.
La plataforma de pedal descansa sobre un cojinete dispuesto en el
centro, que permite un giro y una basculación del pedal. La
dimensión del movimiento basculante puede ajustarse mediante un
cono, que está atornillado sobre el eje de pedal y está dispuesto
de manera ajustable en el mismo.
Por el documento DE 3218290 se conoce además un
aparato de entrenamiento a pedales con las características del
preámbulo de la reivindicación 1, que adicionalmente al movimiento
de giro de los pedales permite un movimiento de pedaleo alrededor
de otro eje, que discurre perpendicular al eje de pedal del pedal
que se asienta en el extremo de un brazo de manivela, con lo cual
se permite un movimiento pivotante en un ángulo con respecto a la
extensión longitudinal de los pedales.
El estado de la técnica no permite por ejemplo
ningún movimiento de rotación requerido por la anatomía funcional
humana en la zona del talón del pie, que lleve a un movimiento de
giro o pivotante en el eje longitudinal del pie (libre o
forzado).
Entretanto se conoce que, debido a la estructura
y función complejas de las piernas y los pies, el cuerpo humano no
es compatible con movimientos de desarrollo rígido. Estos aspectos
desempeñan en gran medida un papel a la hora de montar en
bicicleta, una forma de movimiento y carga con múltiples exigencias
adaptativas para la concordancia entre elementos constructivos
predeterminados por la estructura de ruedas, que requieren
movimientos y paradas forzados, y el cuerpo humano y su cinemática,
estática y concepto funcional. En opinión del inventor, estos están
en gran medida en contraposición. Aparte del efecto de
acondicionamiento y entrenamiento muscular positivo, la rueda es en
sus elementos estructurales y funcionales actuales un destructor
importante del aparato locomotor humano.
Mientras que la rodilla y el pie de los seres
humanos permiten entre sí, con la rodilla flexionada, un gran juego
de movimiento, especialmente en la rotación y en la posición, en el
curso de la extensión y por tanto en caso de absorber cargas y
fuerzas requieren progresivamente un giro hacia fuera del pie con
respecto a la rodilla. El eje de giro necesario morfológicamente
para ello se sitúa en la zona del talón. Los motivos de esto se
encuentran entre otras cosas en la columna vertebral, en la
denominada rotación final condicionada por los ligamentos y
especialmente en la torsión morfológica de la tibia de
aproximadamente 20 grados.
Por tanto el objetivo de la presente invención
es proporcionar un nuevo mecanismo de pedal. El mecanismo de pedal
debe ofrecer especialmente una solución lógica que corresponda mejor
a la anatomía y morfología funcionales del cuerpo humano.
Según la invención el objetivo se realiza
mediante un mecanismo de pedal según el preámbulo de la
reivindicación 1, en el que el apoyo para el zapato y el soporte
están dispuestos de manera móvil de tal manera que, con un
movimiento de giro del mecanismo de pedal alrededor del eje de
pedal, el apoyo para el zapato realiza un movimiento pivotante con
respecto al soporte. Como eje longitudinal se entiende cualquier
eje, que discurre en la extensión longitudinal de un pie dispuesto
sobre el apoyo para el zapato. La superficie de apoyo para el
zapato móvil tiene la ventaja de que se añade al menos otro plano de
movimiento necesario para un desarrollo de movimiento
correspondiente a la morfología, es decir el pie puede adoptar, con
un movimiento de pedaleo circular o un movimiento de extensión de
las piernas, una posición natural de manera correspondiente a las
circunstancias fisiológicas con respecto al resto del cuerpo
(movilidad libre). Además, el mecanismo de pedal según la invención
tiene la ventaja de que se respeta la cinesiología anatómica
funcional y por tanto se evitan las habituales lesiones por cargas
en rodilla y tobillo. El uso del mecanismo de pedal según la
invención permite por primera vez un movimiento pivotante en el
plano del apoyo para el zapato.
Preferiblemente el movimiento pivotante discurre
a lo largo de una trayectoria de movimiento curvada. Un movimiento
pivotante a lo largo de una trayectoria curvada, preferiblemente con
un guiado de giro en la zona del talón, es especialmente ventajoso
fisiológicamente. La trayectoria curvada puede corresponder por
ejemplo a una trayectoria circular o elíptica. Según una forma de
realización especialmente preferida de la invención, el apoyo para
el zapato puede pivotar en un plano, que se sitúa paralelo al eje de
pedal. En general, esta capacidad de pivotado del apoyo para el
zapato es suficiente para contrarrestar las conocidas lesiones por
solicitación.
Según una forma de realización preferida, un
movimiento pivotante forzado en el plano del apoyo para el zapato
puede generarse porque, en el eje de pedal, están configuradas una
ranura en una forma de trayectoria de curvatura y, en el lado
inferior del apoyo para el zapato, una leva y la leva se engrana en
la ranura. Sin embargo también puede estar prevista una camisa, en
la que está configurada la trayectoria de curvatura y que se fija y
coloca sobre el eje de pedal. El apoyo para el zapato puede estar
configurado de manera alargada de modo que todo el pie pueda
apoyarse sobre el mismo e insertarse en el mismo.
De manera ventajosa, el apoyo para el zapato
está guiado mediante al menos un sistema de carro/riel previsto en
el soporte en un plano que discurre paralelo al eje de pedal a lo
largo de una trayectoria de movimiento recta o curvada. Se trata de
una construcción sencilla y oportuna, para respetar la anatomía y
morfología funcionales del cuerpo humano. Una posibilidad de
realización prevé que el soporte tenga un tope para el talón, en el
que está alojado de manera giratoria el apoyo para el zapato en la
zona del talón, por ejemplo a modo de articulación esférica.
La trayectoria de movimiento del carro puede ser
curvada en el plano del apoyo para el zapato (bidimensional) y en
una forma de realización especial también puede ser curvada fuera
del plano del apoyo para el zapato (trayectoria de movimiento
tridimensional). En el último caso, el talón realiza adicionalmente
al movimiento pivotante también un movimiento basculante. Esto
puede realizarse por ejemplo porque en el eje de pedal está
configurada una trayectoria de curvatura y conectada con el apoyo
para el zapato de tal manera que el apoyo para el zapato, con el
movimiento de giro del soporte alrededor del eje de pedal, realiza
un movimiento pivotante en el plano del apoyo para el zapato y
fuera de éste. Por ejemplo una camisa troncocónica con una
trayectoria de curvatura puede estar dispuesta en el eje de pedal
de manera resistente al giro. En este caso, el apoyo para el zapato
puede apoyarse, por un lado, en la camisa troncocónica o en la
trayectoria de curvatura y, por otro lado, en el eje de pedal.
Según una forma de realización preferida, en el
soporte está dispuesto un carro móvil hacia un lado y hacia otro,
que se mueve hacia un lado y hacia otro en funcionamiento mediante
un engranaje, que está accionado por el eje de pedal unido con la
manivela de pedal de manera resistente al giro. Mediante esta
construcción, el apoyo para el zapato se mueve en funcionamiento
activamente hacia un lado y hacia otro. Una posible forma de
realización prevé que en el soporte estén previstas dos barras de
guiado, sobre las que está dispuesto el carro de manera móvil hacia
un lado y hacia otro, que en el carro esté prevista una leva, que se
engrana en una primera trayectoria de guiado en el eje de pedal
unido de manera fija con la manivela de pedal, que en el carro esté
dispuesto un apoyo para el zapato alojado de manera giratoria, y que
en el soporte esté previsto una segunda trayectoria de guiado, en
la que se engrana una espiga dispuesta en el apoyo para el zapato.
Mediante las dos trayectorias de guiado puede producirse por tanto
un movimiento de giro y pivotante.
Otra forma de realización prevé que en el
soporte esté dispuesta de manera pivotante una palanca angular, que
coopera con un primer brazo con el carro y con el segundo brazo con
un disco excéntrico unido de manera resistente al giro con el eje
de pedal. En funcionamiento, la palanca angular pivota hacia un lado
y hacia otro mediante el disco excéntrico y fuerza por tanto un
movimiento correspondiente del carro y del apoyo para el zapato
dispuesto sobre el mismo. Otra forma de realización prevé que en el
soporte esté previsto un engranaje, que está accionado por el eje
de pedal unido de manera resistente al giro con la manivela de
pedal, que en el engranaje esté previsto un conversor de movimiento
(disco de accionamiento), que está conectado a través de una
varilla con el carro. Mediante el engranaje se convierte el
movimiento de rotación del eje de pedal en un movimiento hacia un
lado y hacia otro del carro. Debido a que el soporte tiene un
saliente alargado hacia atrás, en el que está articulada de manera
giratoria una palanca conectada con el carro, el carro puede moverse
hacia un lado y hacia otro a lo largo de una trayectoria
circular.
También es objeto de la presente invención una
bicicleta, ergómetro u otro aparato de tratamiento, rehabilitación
o ejercicio para la flexión y extensión activa y/o pasiva de las
piernas o desarrollos de movimiento combinados que abarcan este
movimiento especialmente los desarrollos de movimiento complejos de
los pies resultado de los mismos con un mecanismo de pedal según la
invención.
Ventajosamente, el mecanismo de pedal está
dispuesto en un brazo de manivela de pedal de tal manera que el eje
longitudinal del apoyo para el zapato en la posición superior del
brazo de manivela de pedal se extiende esencialmente paralela a un
plano, que está definido por el brazo de manivela de pedal
giratorio, y en la posición inferior del brazo de manivela de pedal
el eje longitudinal del apoyo para el zapato está dispuesto en un
ángulo con respecto a este plano, es decir que la punta del pie
apunta al menos en una posición inferior hacia fuera. El mecanismo
de pedal también puede estar dispuesto en un riel de movimiento
conocido. Preferiblemente está dispuesto un conversor de
movimiento, que convierte un movimiento de extensión en una rotación
de un eje de pedal. El eje de pedal rotatorio puede provocar
entonces un movimiento pivotante del apoyo para el zapato. También
es concebible el uso de una disposición de palanca, que al estirar
la pierna provoca un pivotado del apoyo para el zapato.
La invención se describirá a continuación a modo
de ejemplo en referencia a las figuras. Muestran:
la figura 1, una vista en perspectiva de un
ejemplo de realización de un mecanismo de pedal según la invención
con pedal y apoyo para el zapato;
la figura 2, el mecanismo de pedal de la figura
1 en vista frontal;
la figura 3, el mecanismo de pedal de la figura
1 en vista lateral;
la figura 4, el mecanismo de pedal de la figura
1 en vista desde arriba;
la figura 5a, una vista desde arriba,
parcialmente en corte, de una segunda forma de realización del
mecanismo de pedal con un sistema de carro/riel;
la figura 5b, esquemáticamente y en sección
transversal el mecanismo de pedal de la figura 5;
la figura 6, esquemáticamente una tercera forma
de realización del mecanismo de pedal con una trayectoria de
movimiento curvada en forma de cuba
- a)
- con la posición del brazo de manivela de pedal superior y
- b)
- con la posición del brazo de manivela de pedal inferior;
la figura 7, una vista desde arriba de una
cuarta forma de realización del mecanismo de pedal con una
trayectoria de curvatura dispuesta sobre un tronco de cono y un
tope para el talón así como un eje de pedal que puede prolongarse
telescópicamente;
la figura 8, una quinta forma de realización del
mecanismo de pedal con una superficie de apoyo para el zapato de
dos piezas y sin tope para el talón;
las figuras 9a y b, esquemáticamente la posición
de la superficie de apoyo para el zapato en diferentes posiciones
del brazo de manivela de pedal en las formas de realización según
las figuras 7 y 8;
la figura 10a, esquemáticamente una sexta forma
de realización de un mecanismo de pedal con un sistema de
carro-riel (sólo está representado el sistema de
riel) con dos topes de pedal curvados en forma de cuba dispuestos
en el soporte con una forma de trayectoria de curvatura en el plano
del apoyo para el zapato y una forma trayectoria de curvatura
curvada en forma de cuba con respecto al plano del apoyo para el
zapato;
la figura 10b, un tope de pedal curvado en forma
de cuba según la figura 10a;
la figura 11, una vista lateral de un mecanismo
de pedal según la invención;
la figura 12, una vista anterior del mecanismo
de pedal de la figura 11;
la figura 13, una vista desde arriba del
mecanismo de pedal de la figura 11;
la figura 14, una vista en perspectiva del
mecanismo de pedal de la figura 11 desde abajo;
la figura 15, una vista en perspectiva del
mecanismo de pedal de la figura 11 desde arriba;
la figura 16, una vista desde arriba de una
séptima forma de realización de un mecanismo de pedal con un carro
que puede moverse hacia un lado y hacia otro y un guiado forzado
para generar un movimiento pivotante;
la figura 17, una vista lateral del mecanismo de
pedal de la figura 16;
la figura 18, una vista anterior del mecanismo
de pedal de la figura 16;
la figura 19, una primera vista en perspectiva
del mecanismo de pedal desde arriba;
la figura 20, una segunda vista en perspectiva
del mecanismo de pedal desde arriba;
la figura 21, el mecanismo de pedal de la figura
16 con apoyo para el zapato en vista desde arriba;
la figura 22, el mecanismo de pedal de la figura
21 en vista lateral;
la figura 23, el mecanismo de pedal de la figura
21 en vista anterior;
la figura 24, una primera vista en perspectiva
del mecanismo de pedal de la figura 21;
la figura 25, una segunda vista en perspectiva
del mecanismo de pedal de la figura 21;
la figura 26, una octava forma de realización de
un mecanismo de pedal en vista desde arriba;
la figura 27, el mecanismo de pedal de la figura
26 en vista anterior;
la figura 28, el mecanismo de pedal de la figura
26 en vista lateral;
la figura 29, el mecanismo de pedal de la figura
26 en vista en perspectiva;
la figura 30, una novena forma de realización de
un mecanismo de pedal en vista desde arriba;
la figura 31, el mecanismo de pedal de la figura
30 en vista lateral;
la figura 32, el mecanismo de pedal de la figura
30 en una vista en perspectiva;
la figura 33, un corte del mecanismo de pedal a
lo largo de la línea 33 - 33 de la figura 32;
la figura 34, una vista posterior de un
mecanismo de pedal según la invención en la posición superior de la
manivela de pedal
- a)
- en vista posterior
- b)
- en vista desde arriba;
la figura 35, una vista posterior de un
mecanismo de pedal según la invención en la posición inferior de la
manivela de pedal
- a)
- en vista posterior
- b)
- en vista desde arriba;
la figura 36, una representación esquemática de
un riel de movimiento, tal como se utiliza en la rehabilitación en
la cirugía ortopédica.
\vskip1.000000\baselineskip
El mecanismo 11 de pedal según la invención
representado en las figuras 1 a 4 está concebido para su montaje en
un brazo 13 de manivela de pedal o en otro elemento de pedal, por
ejemplo una bicicleta, ergómetro, stepper, etc. El mecanismo
11 de pedal tiene un soporte 19, que está alojado de manera
giratoria por ejemplo en un eje 17 de pedal y sobre el que está
dispuesto un apoyo 15 para el zapato. En el marco de la presente
invención, por soporte se designa toda la subestructura, sobre la
que está dispuesto el apoyo para el zapato. El apoyo para el zapato
consiste por ejemplo en una placa alargada, que puede tener el
contorno de un pie (figura 4). El soporte 19 está dispuesto
mediante los casquillos 21 de cojinete de manera giratoria en el eje
17 de pedal. En la zona anterior del apoyo 15 para el zapato están
previstas dos hendiduras 20 de guiado (figura 4), que se sitúan en
una trayectoria de curvatura con el guiado 22 de giro. Las
hendiduras 20 están atravesadas cada una por un tornillo 24. Los
tornillos 24 están atornillados en el soporte 19 y guían y limitan,
mediante posiciones variables, el movimiento pivotante del apoyo 15
para el zapato.
Según la forma de realización preferida mostrada
en las figuras 1 a 4 de un pedal, entre los casquillos 21 de
cojinete está montada sobre el eje 17 de pedal una camisa 23. En el
forro de la camisa 23 está prevista una trayectoria de curvatura en
forma de una ranura 25 de guiado. La camisa 23 está unida mediante
un dispositivo de apriete regulable, por ejemplo un tornillo de
espiga (no visible en la figura) de manera resistente al giro con
el eje 17 de pedal. En la ranura 25 de guiado se engrana una leva
27, que está prevista en el lado inferior del apoyo 15 para el
zapato. A través de la leva 27 el apoyo 15 para el zapato se apoya
sobre la camisa 23, o el eje 17 de pedal. En la zona del talón está
alojado de manera pivotante el apoyo 15 para el zapato en un plano
paralelo al eje 17 de pedal mediante un perno 29, que se engrana en
una perforación 31 en el soporte 19. En la figura 4 se muestra con
el número de referencia 33 (línea discontinua) el desarrollo de la
trayectoria de curvatura.
El mecanismo de pedal según la invención
funciona de la siguiente manera: Al montar en bicicleta, se acciona
el brazo de manivela de pedal, haciéndose girar también el eje 17 de
pedal unido de manera resistente al giro con el brazo 13 de
manivela de pedal. Mediante el movimiento de giro del eje 17 de
pedal gira también la camisa 23 unida fijamente con el eje 17 de
pedal. A este respecto, la ranura 25 de guiado fuerza, a través de
la leva 27 guiada en la ranura 25 de guiado, un movimiento
pivotante lateral del apoyo 15 para el zapato de manera
correspondiente al desarrollo de la trayectoria 25 de curvatura. Por
consiguiente, puede lograrse para el pie un cambio de posición
continuo. Con el brazo de manivela de pedal situado hacia arriba, el
eje longitudinal del pie apunta - con la rodilla flexionada - hacia
delante. Con el brazo de manivela de pedal situado hacia abajo, el
eje longitudinal del pie apunta - con la rodilla extendida - hacia
fuera. Mediante los movimientos axiales combinados entre sí pueden
realizarse además posiciones de articulación conformes con la
anatomía y la cinesiología, como por ejemplo posición de supinación
con la rodilla flexionada y posición de pronación del pie con la
rodilla extendida y cambiar adecuadamente en continuidad de
movimiento. Si se quita la camisa 23, se obtiene un pedal o un
mecanismo 11 de pedal, que permite que los pies del usuario se guíen
automáticamente en la posición angular más adecuada con respecto al
cuerpo.
Es ventajoso el movimiento de giro/pivotante
combinado con un movimiento de inclinación del eje de pedal. Este
movimiento de inclinación puede realizarse básicamente del mismo
modo como se describe en la patente estadounidense nº 5.199.324. El
contenido de este documento se toma como referencia en la presente
memoria. A diferencia del documento US 5.199.324, el pedal debe
montarse, sin embargo, desde el punto de vista anatómico funcional,
en la manivela de pedal de tal manera que, en la posición superior
se produce una inclinación con respecto al suelo hacia delante y en
la posición inferior una inclinación alejándose del suelo.
Según otra forma de realización preferida de la
invención, el apoyo para el zapato puede pivotar también alrededor
de un eje 22, que se sitúa en la zona del talón y está en ángulo
recto con respecto al eje de pedal. En la figura 5a el apoyo 15
para el zapato está dispuesto a través de un sistema 35 de
carro-riel en el eje 17 de pedal o en los
casquillos 21 de cojinete. Al menos un riel de guiado o ranura 37 de
guiado, que por ejemplo forma una sección de perímetro
circunferencial, cuyo guiado 22 de giro se sitúa en la zona del
talón, permite un desarrollo de movimiento pivotante. En la ranura
37 de guiado se engrana un elemento 38 de guiado, por ejemplo un
perno deslizante o similar. En la posición del brazo de manivela de
pedal perpendicular superior, el eje 12 longitudinal del apoyo para
el zapato puede por tanto situarse paralelo al plano en el que se
mueve el brazo de manivela de pedal. Desde este punto puede moverse
hacia abajo, casi automáticamente o debido a un modelo de
movimiento, aunque en cualquier caso de manera análoga al desarrollo
forzado debido a la torsión de la tibia, hacia fuera, es decir
fuera del plano. En la posición del brazo de manivela de pedal
perpendicular inferior, la punta del pie puede apuntar por tanto al
máximo hacia fuera. Las transiciones de movimiento son fluidas. El
ángulo \alpha de pivotado (en la figura 5a designado con el número
de referencia 16) se forma por las posiciones de estado cambiantes
del eje 12 longitudinal del pie en el plano de pivotado. A
diferencia del ejemplo de realización mostrado, también puede
concebirse que la ranura 37 de guiado esté prevista en el lado
inferior del apoyo 15 para el zapato y el elemento de guiado en el
soporte.
La figura 5b muestra la solución 35 de
carro-riel representada en la figura 5a en corte. En
frente del apoyo 15 para el zapato está previsto en el mecanismo 11
de pedal un dispositivo para generar una posición deseada
predeterminada, adecuada para el centro de gravedad, de la
superficie de apoyo para el zapato. Este dispositivo puede estar
presente, por ejemplo, en forma de una forma 39 de pesa colocada en
el lado inferior. La forma 39 de pesa hace que el apoyo 15 para el
zapato apunte hacia arriba y tienda a una posición horizontal o casi
horizontal.
Según un perfeccionamiento de la forma de
realización según las figuras 5a y b, el riel o los rieles son
adicionalmente curvados de manera convexa (figura 6a). El apoyo 15
para el zapato puede ahora realizar movimientos combinados. La
figura 6a muestra la posible posición del apoyo 15 para el zapato,
cuando el brazo 13 de manivela de pedal apunta hacia arriba. La
figura 6b muestra la posible posición del apoyo para el zapato,
cuando el brazo 13 de manivela de pedal apunta hacia abajo. Sin
embargo, básicamente también puede estar configurada la solución de
carro-riel entre el zapato y la superficie de apoyo
para el zapato.
El mecanismo de pedal según la invención tiene
las siguientes ventajas: El movimiento de giro conocido en sí mismo
del pedal alrededor del eje de pedal (garantiza la extensión dorsal
y la flexión plantar del pie en la articulación talocrural) se
completa por un movimiento pivotante en el plano de la superficie de
apoyo para el zapato (garantiza la necesidad de rotación debida a
la torsión de la tibia) y puede completarse adicionalmente por un
movimiento ladeado. Esta libertad de movimiento ilimitada permite,
por primera vez, un movimiento de supinación y pronación de la
articulación subastragalina. El eje de este "movimiento de
bofetada" discurre de manera análoga al de la articulación
subastragalina.
Esta forma de realización perfeccionada del
mecanismo de pedal cumple por tanto el carácter de una articulación
al menos triaxial, que permite al pie adoptar cualquier posición
espacial. Los movimientos de articulación en un plano pueden ir
acompañados por movimientos accesorios en los demás planos. Los
movimientos uniaxiales pueden pasar a movimientos combinados y
complejos.
Las formas de realización de la invención según
las figuras 5a y b y/o las figuras 6a y b pueden presentar una
construcción de tope para el talón análoga a las figuras 1 a 4, que
puede estar alojado de manera giratoria o a modo de articulación
esférica.
La forma de realización según la figura 7 prevé
que el eje 17 de pedal y el mecanismo 11 de pedal estén acoplados
entre sí de tal manera que, con un giro alrededor del eje 17 de
pedal, el mecanismo 11 de pedal o el apoyo 15 para el zapato
realiza un movimiento pivotante y adicionalmente un movimiento
ladeado fuera del plano del movimiento pivotante. Un modelo de
movimiento de este tipo del pedal o del apoyo para el zapato puede
realizarse mediante una trayectoria 33 de curvatura configurada en
el eje de pedal o en el lado inferior del apoyo para el zapato, que
está prevista en un tronco 41 de cono. El apoyo 15 para el zapato
puede apoyarse a este respecto, por un lado, a través de un estribo
14 de apoyo o directamente sobre la trayectoria 33 de curvatura o el
tronco 41 de cono, por otro lado también a través del estribo 14 de
apoyo o directamente sobre un casquillo 43 de cojinete que puede
deslizarse telescópicamente, que puede moverse sobre o en el eje 17
de pedal.
Si el apoyo 15 para el zapato está configurado
de una sola pieza, se produce por tanto una inclinación de todo el
apoyo para el zapato. Si el apoyo para el zapato es de dos o más
piezas, puede lograrse una inclinación sólo del metatarso.
La figura 8 muestra un mecanismo de pedal
modificado con respecto a la forma de realización de la figura 7
sin construcción de tope para el talón, en el que el apoyo para el
zapato está configurado en dos piezas. Entre la parte anterior y
posterior de la superficie 15' o 15'' de apoyo para el zapato está
previsto un elemento 45 de unión elástico.
Las figuras 9a y b muestra el mecanismo de pedal
novedoso montado en una manivela de pedal en dos posiciones
diferentes.
Las figuras 10a y 10b muestran un mecanismo de
pedal con un sistema de carro-riel (sólo está
representado el sistema de riel) con dos topes 47 de pedal
previstos en el mecanismo de pedal, en forma de cuba en corte, en
cuyo lado interior está realizada una ranura 33 de guiado. La ranura
33 de guiado discurre de tal manera que es posible un movimiento
pivotante en un plano paralelo al eje 17 de pedal y un movimiento
ladeado fuera de este plano. Al deslizar el apoyo 15 para el zapato
de una posición de extremo a la otra, en la que el apoyo para el
zapato está basculado, atraviesa por tanto un valle, en el que el
apoyo para el zapato discurre paralelo al eje de pedal.
Puede concebirse básicamente realizar el
movimiento pivotante y/o el movimiento ladeado de la superficie de
apoyo para el zapato mediante un engranaje curvado y/o de
acoplamiento. El engranaje y/o las combinaciones de engranaje
pueden estar colocados como elementos de unión entre la manivela de
pedal, el brazo de manivela de pedal, el eje de pedal, el soporte y
la superficie de apoyo del pie y/o estar configurado y colocado con
cualquier interacción.
El mecanismo de pedal representado en las
figuras 11 a 15 corresponde a una forma de realización comercial
del mecanismo de pedal de las figuras 1 a 4. Lateralmente en el
apoyo 15 para el zapato están previstas lengüetas 51 con hendiduras
53, que sirven para la fijación de un zapato con ayuda de correas no
mostradas. Un tope 54 para el talón sirve para el apoyo del apoyo
15 para el zapato en la zona del talón. El tope 54 para el talón
está unido de manera articulada con el primer extremo dispuesto en
los casquillos 21 de cojinete con el segundo extremo con el apoyo
para el zapato (punto 22 de giro). Un perno 29, que está alojado de
manera giratoria en una camisa 56, permite el pivotado del apoyo 15
para el zapato a lo largo de una trayectoria de curvatura.
El mecanismo 11 de pedal según las figuras 16 a
25 muestra otra manera de cómo puede realizarse un pivotado del
apoyo 15 para el zapato con respecto al eje 17 de pedal. El
mecanismo 11 de pedal tiene un soporte 19 que consiste en un
bastidor 57, en el que están dispuestas dos barras 59 de guiado
paralelas al eje 17 de pedal. Sobre las barras 59 de guiado está
dispuesto un carro 61 que puede moverse hacia un lado y hacia otro.
Sobre el carro 61 está previsto un cojinete 63 de bolas para alojar
un apoyo 15 para el zapato. En el lado inferior del carro 61 está
previsto - de manera análoga a las formas de realización ya
comentadas anteriormente - un perno 29 (no visible en las figuras),
que se engrana en la trayectoria 25 de guiado de la camisa 23. De
este modo, con un giro de la camisa 23 con respecto al soporte del
carro 61 se mueve hacia un lado y hacia otro. En el lado anterior
del bastidor 57 está previsto un saliente 65 que se extiende por una
parte de la anchura del soporte con una hendidura 67. La hendidura
67 sirve, a este respecto, como guiado forzado para el apoyo 15
para el zapato móvil y para forzar un movimiento de giro y pivotante
combinado del apoyo 15 para el zapato con respecto al eje 15 de
pedal, tal como se explicará a continuación más detalladamente. Al
quitar la camisa 23 se obtiene un mecanismo de pedal, que permite
que los pies del usuario se guíen automáticamente en la posición
angular más adecuada con respecto al cuerpo.
El soporte designado con el número de referencia
19 sirve en general para alojar el apoyo 15 para el zapato. El
apoyo 15 para el zapato descansa sobre el cojinete 63 de bolas
giratorio y por tanto puede girar con respecto al soporte. El apoyo
15 para el zapato tiene un estribo 69 en forma de U, que une la
parte anterior y posterior del apoyo 15 para el zapato. Sobre el
apoyo para el zapato se encuentra además un dispositivo 71 de ajuste
a presión conocido, que sirve para la fijación desmontable de un
calzado de ciclismo empleado en la actualidad. El apoyo 15 para el
zapato está unido mediante 4 tornillos 73 con el cojinete 63 de
bolas. En el lado inferior del apoyo 15 para el zapato se encuentra
una espiga 75, que se extiende a través de la hendidura 67.
Este mecanismo de pedal funciona de la siguiente
manera: Con un giro del mecanismo de pedal alrededor del eje de
pedal el carro 61 se mueve hacia un lado y hacia otro. El apoyo 15
para el zapato dispuesto sobre el carro 61 está guiado mediante la
espiga 75 en la hendidura 67. Puesto que la hendidura 67 discurre en
un ángulo con respecto al eje 17 de pedal, el apoyo 15 para el
zapato debe pivotar necesariamente cuando se desplaza en la
dirección del eje de pedal. Básicamente la trayectoria descrita por
la hendidura 67 puede discurrir en línea recta o también de manera
curvada.
El mecanismo de pedal de las figuras 27 a 29
tiene un disco 77 excéntrico, que está dispuesto de manera
resistente al giro en el eje 17 de pedal. De manera similar a la
forma de realización anterior también está previsto en este caso un
carro 61, que está dispuesto de forma móvil sobre el eje 17 de
pedal. Una palanca 79 angular puede girar alrededor de un eje 22 de
giro, que discurre a través del bastidor 57. Un brazo 80 de la
palanca 79 angular está conectado con el carro 61 y con una cavidad
62 dispuesta sobre el carro 61, y el otro brazo 82 de la palanca 79
angular coopera con el contorno circular del disco 77 excéntrico. La
cavidad 62 sirve para alojar un apoyo para el zapato. Con una
revolución del mecanismo de pedal se hace pivotar la palanca 79
angular y con ello la cavidad de manera correspondiente al radio
variable del disco 77 excéntrico alrededor del eje 81 de giro.
La forma de realización de las figuras 30 a 33
se diferencia de las anteriores en que está previsto un pequeño
engranaje 83. A este respecto el eje 17 de pedal acciona a través de
elementos de engranaje no mostrados un conversor 85 de movimiento,
que está conectado a través de una varilla 87 con el carro 61.
Mediante el conversor 85 de movimiento se mueve el carro 61 sobre
el eje 17 de pedal hacia un lado y hacia otro. La cavidad 62 está
unida de manera resistente al giro con la palanca 81, que está
articulada en el extremo posterior del tope 54 para el talón y que
puede girar alrededor del punto 22 de giro. De este modo, mediante
el engranaje 83 no sólo se genera un movimiento hacia un lado y
hacia otro, sino que también se produce un giro de la cavidad
alrededor del punto 22 de giro.
Las figuras 34 y 35 muestran un mecanismo de
pedal según la invención según las figuras 16 a 25 montado en un
brazo de manivela de pedal de una bicicleta. Se muestran dos
posiciones de extremo, una posición superior del brazo de manivela
de pedal izquierdo (figuras 34a y 34b) y una posición inferior del
brazo de manivela de pedal izquierdo (figuras 35a y 35b). Puede
observarse claramente que en la posición superior del brazo de
manivela de pedal el eje longitudinal del apoyo 15 para el zapato se
extiende paralelo a un plano que está definido por el brazo de
manivela de pedal giratorio. En la posición inferior del brazo de
manivela de pedal el eje longitudinal del apoyo 15 para el zapato
ha realizado un movimiento pivotante hacia fuera.
La figura 36 muestra el uso del mecanismo de
pedal según la invención en conexión con un riel 91 de movimiento.
Mientras que en el caso de los rieles de movimiento convencionales,
el pie se mantiene estático durante la flexión y extensión de la
pierna, con el uso del mecanismo de pedal según la invención se
logra una movilidad del pie. Puede tener lugar un movimiento
pivotante fisiológico del pie. El riel de movimiento puede presentar
en la zona del pie un mecanismo de engranaje, mostrado en este caso
a modo de ejemplo mediante la cooperación de la rueda 93 dentada y
la cremallera 95 dentada. Mediante un mecanismo de engranaje de este
tipo puede forzarse también un movimiento pivotante del pie.
La dimensión de los movimientos individuales y
su cooperación puede establecerse y limitarse en todas las formas
de realización según la invención mediante módulos constructivos
correspondientes, mediante su fabricación y elección. Los módulos
constructivos individuales pueden adaptarse, ajustarse,
intercambiarse y combinarse adecuadamente.
Pueden realizarse de manera variable ajustes y
desarrollos deseados durante el uso. Preferiblemente entre el apoyo
para el zapato y el zapato están previstos medios de fijación para
la fijación desmontable. Los medios de fijación pueden estar
formados por correas, cubiertas a modo de red, una unión de resorte
o similar. Los medios de fijación pueden ser sistemas de unión
conocidos, como los que se emplean por ejemplo en bicicletas.
Está prevista ventajosamente una pieza de
separación para la prolongación en el lado de la fijación del eje
de pedal. Esto tiene la ventaja de que la "anchura de
recorrido" de la posición de las piernas puede respetarse mejor.
La superficie de apoyo para el zapato puede corresponder en tamaño a
toda la planta del pie.
En una forma de realización preferida el
mecanismo de pedal según la invención tiene una superficie de apoyo
para el zapato, que corresponde al tamaño de los pedales delanteros
convencionales.
El apoyo para el zapato puede estar configurado
para todas las formas de realización según la invención con o sin
soporte de talón y ser de una, dos o más piezas. En el caso de dos o
más piezas, las piezas están unidas preferiblemente entre sí
elásticamente. El apoyo para el zapato puede estar configurado de
manera correspondiente a las exigencias anatómicas y por ejemplo
tener una función ortopédica.
Para mantener la salud del aparato locomotor
activo y pasivo no sólo es necesario moverlo suficientemente, sino
que hay que prestar atención especialmente también a la carga
conforme a la estructura, a la función y a los ejes.
Mediante una propuesta de movimiento morfológico
funcional adecuado pueden corregirse modelos de movimiento dañinos
habituales. Además también pueden reforzarse determinadas
direcciones de movilidad y realizarse contornos y límites de
movimiento premeditados. Pueden favorecerse, controlarse y
reproducirse desarrollos de movimiento adecuados al diagnóstico.
Una realización de movimiento pasivo puede realizase de forma más
segura. Si se logran modelos de movimiento deseados, o el sujeto
dispone de capacidades de coordinación suficientes, puede
prescindirse de un guiado forzado. Estos aspectos, que tienen que
ver con los mencionados desarrollos de movimiento, pueden realizarse
mediante la presente invención por primera vez.
- 11
- Mecanismo de pedal (pedal)
- 12
- Eje longitudinal (de pie) del apoyo para el zapato
- 13
- Brazo de manivela de pedal
- 14
- Estribo de apoyo
- 15a
- Apoyo para el zapato
- 16
- Ángulo de pivote del apoyo para el zapato
- 17
- Eje de pedal
- 19
- Soporte
- 20
- Hendiduras de guiado
- 21
- Casquillos de cojinete
- 22
- Guiado de giro de la trayectoria circular
- 23
- Camisa
- 24
- Tornillos
- 25
- Trayectoria de guiado
- 27
- Leva
- 29
- Espiga
- 31
- Perforación
- 33
- Trayectoria de curvatura de la camisa 23
- 35
- Sistema de riel-carro
- 36
- Topes
- 37
- Riel de guiado
- 38
- Elemento de guiado
- 39
- Forma de pesa
- 41
- Tronco de cono
- 43
- Casquillo de cojinete
- 45
- Elemento de unión elástico
- 47
- Topes de pedal
- 51
- Lengüetas
- 53
- Hendiduras
- 54
- Tope para el talón
- 55
- Soporte
- 57
- Bastidor
- 59
- Barras de guiado
- 61
- Carro
- 62
- Cavidad
- 63
- Cojinete de bolas
- 65
- Saliente
- 67
- Hendidura
- 69
- Estribo en forma de U
- 71
- Dispositivo de enganche a presión
- 73
- Tornillos
- 75
- Espiga
- 77
- Disco excéntrico
- 79
- Palanca angular
- 80
- Primer brazo de la palanca angular
- 81
- Palanca
- 82
- Segundo brazo de la palanca angular
- 83
- Engranaje
- 85
- Conversor de movimiento
- 91
- Riel de movimiento
- 93
- Rueda dentada
- 95
- Cremallera dentada.
Claims (27)
1. Mecanismo de pedal para su uso en una
bicicleta, ergómetro u otro tipo de aparato de tratamiento,
rehabilitación o ejercicio, que encuentra aplicación en la flexión
y extensión activa y/o pasiva de las piernas para la flexión y
extensión activa y/o pasiva de las piernas o desarrollos de
movimiento combinados que abarcan este movimiento especialmente los
desarrollos de movimiento complejos de los pies resultado de los
mismos, con
- un soporte (19) y
- un apoyo (15) para el pie o zapato dispuesto
sobre el soporte (19),
- estando dispuesto el apoyo (15) para el zapato
en un ángulo con respecto a la extensión (12) longitudinal del
apoyo (15) para el zapato de manera pivotante sobre el soporte
(19),
caracterizado porque está previsto un eje
(17) de pedal, y el apoyo (15) para el zapato y el soporte (19)
están acoplados entre sí de tal manera que, con un movimiento de
giro del mecanismo de pedal alrededor del eje (17) de pedal, el
apoyo (15) para el zapato realiza un movimiento pivotante con
respecto al soporte (19).
2. Mecanismo de pedal según la reivindicación 1,
caracterizado porque el movimiento pivotante corresponde a
una trayectoria de movimiento curvada.
3. Mecanismo de pedal según la reivindicación 1
ó 2, caracterizado porque está previsto un eje (17) de pedal,
y el apoyo (15) para el zapato y el soporte (19) están acoplados
entre sí de tal manera que, con un movimiento de giro del mecanismo
de pedal alrededor del eje (17) de pedal, el apoyo (15) para el
zapato realiza un movimiento de giro y pivotante con respecto al
soporte (19) a través de un movimiento de giro perpendicular al
plano del apoyo (15) para el zapato y un movimiento pivotante en el
plano del apoyo (15) para el zapato.
4. Mecanismo de pedal según la reivindicación 1,
caracterizado porque el apoyo (15) para el zapato puede
pivotar en un plano, que se sitúa paralelo al eje (17) de
pedal.
5. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el eje (17)
de pedal y el apoyo (15) para el zapato están configurados medios
(25, 27) de guiado que cooperan mutuamente de tal manera que, con
un giro del mecanismo de pedal, el apoyo (15) para el zapato realiza
al menos un movimiento pivotante en el plano del apoyo (15) para el
zapato.
6. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el eje (17)
de pedal está configurada una ranura o trayectoria (25) de guiado y
en el apoyo (15) para el zapato, una leva (27) y la leva (27) se
engrana en la trayectoria de guiado.
7. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque está prevista
una camisa (23), que está fijada y puede colocarse sobre el eje
(17) de pedal y en la que está configurada la trayectoria (25) de
curvatura.
8. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el apoyo (15)
para el zapato está guiado mediante al menos un sistema de
carro/riel previsto en el mecanismo de pedal en un plano que
discurre paralelo al eje (17) de pedal a lo largo de una trayectoria
de movimiento.
9. Mecanismo de pedal según la reivindicación 8,
caracterizado porque la trayectoria de movimiento corresponde
a una trayectoria de curvatura, cuyo guiado de giro se sitúa en la
zona del talón.
10. Mecanismo de pedal según la reivindicación
9, caracterizado porque la trayectoria de movimiento
corresponde a una trayectoria de curvatura, cuyo guiado de giro se
sitúa en la zona del talón y la trayectoria de movimiento
adicionalmente está curvada de manera convexa.
11. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en el soporte
(19) están previstas dos barras de guiado, en las que está
dispuesto el carro de manera móvil hacia un lado y hacia otro,
porque en el carro está prevista una primera leva, que se engrana en
una primera trayectoria de guiado en el eje de pedal, porque en el
carro está dispuesto un apoyo para el zapato alojado de manera
giratoria, y porque en el soporte (19) está prevista una segunda
trayectoria de guiado, en la que se engrana una segunda espiga (75)
dispuesta en el apoyo para el zapato.
12. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque en el soporte
(19) está previsto un engranaje (83), que está accionado por el eje
de pedal, porque en el engranaje (83) está previsto un conversor
(85) de movimiento, que está conectado a través de una varilla (87)
con el carro (61).
13. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el soporte (19)
tiene configurado hacia atrás un tope (54) para el talón, en el que
está articulada de manera giratoria una palanca (81) conectada con
el carro (61).
14. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el movimiento
pivotante está combinado con un movimiento de ladeo del apoyo (15)
para el zapato.
15. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el eje (17) de
pedal y el apoyo (15) para el zapato están acoplados entre sí de
tal manera que, con un giro del eje (17) de pedal, el apoyo (15)
para el zapato están acoplados entre sí de tal manera que, con un
giro alrededor del eje (17) de pedal, el apoyo (15) para el zapato
realiza en la zona del pie adicionalmente un movimiento de ladeo
fuera del plano del apoyo (15) para el zapato.
16. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque en el eje (17)
de pedal está configurada una trayectoria (33) de curvatura y
conectada con el apoyo (15) para el zapato, de tal manera que el
apoyo (15) para el zapato, con el giro del mecanismo de pedal
alrededor del eje de pedal realiza un movimiento pivotante en el
plano del apoyo (15) para el zapato y fuera de éste.
17. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque una camisa (41)
troncocónica está dispuesta de manera resistente al giro con una
trayectoria (33) de curvatura en el eje (17) de pedal.
18. Mecanismo de pedal según la reivindicación
17, caracterizado porque el apoyo (15) para el zapato se
apoya, por un lado, en la camisa (41, 23) o en la trayectoria (33)
de curvatura y, por otro lado, en el eje (17) de pedal.
19. Mecanismo de pedal según una reivindicación
1 a 18, caracterizado porque el apoyo (15) para el zapato se
apoya sobre un estribo (14) de apoyo.
20. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque en el soporte
(19) está previsto un tope (54) para el talón, en el que está
dispuesto el apoyo (15) para el zapato en la zona del talón de
manera giratoria y/o a modo de articulación esférica.
21. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque en el apoyo
(15) para el zapato están previstos medios (51, 53) de fijación
para la fijación desmontable.
22. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque el apoyo (15)
para el zapato puede formar parte de un zapato, por ejemplo una
suela de zapato.
23. Mecanismo de pedal según una de las
reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque el apoyo (15)
para el zapato puede pivotar en un intervalo angular de al menos 5
grados, preferiblemente al menos 10 grados y de manera
especialmente preferida en un intervalo de entre 5 y aproximadamente
20 grados.
24. Bicicleta, ergómetro u otro tipo de aparato
de tratamiento, rehabilitación o ejercicio para la flexión y
extensión activa y/o pasiva de las piernas o desarrollos de
movimiento combinados que abarcan este movimiento especialmente los
desarrollos de movimiento complejos de los pies resultado de los
mismos con un mecanismo de pedal según una de las reivindicaciones
1 a 23.
25. Bicicleta, ergómetro u otro tipo de aparato
de tratamiento, rehabilitación o ejercicio según la reivindicación
24, caracterizado porque el mecanismo de pedal está dispuesto
en un brazo de manivela de pedal de tal manera que el eje (12)
longitudinal del apoyo (15) para el zapato se extiende en la
posición superior del brazo de manivela de pedal esencialmente en
paralelo a un plano, que está definido por el brazo de manivela de
pedal giratorio, y en la posición inferior del brazo de manivela de
pedal el eje longitudinal del apoyo para el zapato está dispuesto en
un ángulo con respecto a este plano.
26. Bicicleta, ergómetro u otro tipo de aparato
de tratamiento, rehabilitación o ejercicio según la reivindicación
24, caracterizado porque el mecanismo de pedal está dispuesto
en un riel de movimiento.
27. Bicicleta, ergómetro u otro tipo de aparato
de tratamiento, rehabilitación o ejercicio según la reivindicación
24 ó 26, caracterizado porque está previsto un conversor de
movimiento, que convierte un movimiento de extensión en una rotación
de un eje de pedal.
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