ITPI950032A1 - Attrezzo a rullo applicabile alle biciclette per simulare l'azione della pedalata - Google Patents

Abstract

Attrezzo a rullo applicabile alle biciclette per simulare l'azione della pedalata, la cui struttura è costituita da porzioni strutturali vincolate fra loro mediante snodo a cerniera, una prima di tali porzioni comprendendo il rullo medesimo libero di ruotare intorno ad un albero di rotazione sul quale sono calettabili dischi inerziali modulari, ventole a flusso parzializzabile o altri dispositivi di frenatura, le altre di dette porzioni essendo costituite da bracci a forcella dei quali un'estremità è vincolabile all'asse della ruota posteriore di una bicicletta e l'altra estremità costituisce, unitamente ad un terzo punto solidale a detta prima porzione strutturale, l'appoggio a terra dell'attrezzo quando questo è in condizione di lavoro.

Description

La presente invenzione concerne un attrezzo a rullo applicabile staticamente alle biciclette per simulare l'azione della pedalata.

Nel settore delle attrezzature dedicate allo svolgimento di attività fisica in palestre o abitazioni, a scopo di allenamento o terapia muscolare o altro, una particolare categoria è rappresentata da dispositivi e attrezzi destinati a simulare l'azione della pedalata e, fra questi, possono distinguersi fondamentalmente due tipologie : una prima rappresentata da veicoli simili alle bicilclette, provvisti di supporti che ne assicurano la stabilità verticale e di opportuni dispositivi di frenaggio connessi all'asse dei pedali; una seconda tipologia è rappresentata da attrezzi comprendenti uno o più rulli, i quali consentono di utilizzare le biciclette esistenti, o semplicemente costituendo delle superfici di appoggio rotanti per la ruota anteriore e la ruota posteriore, o impegnando esclusivamente la ruota posteriore vincolando la posizione dell'asse di rotazione e tenendo premuto contro la ruota" stessa un rullo provvisto di sistemi di frenatura di vario genere .

La tipologia degli attrezzi a rulli è maggiormente indicata per lo svolgimento di attività da parte di ciclisti, grazie al fatto che l'azione della pedalata risulta molto più vicina a quella che realmente si esplica su strada, sia perchè la posizione di guida è esattamente quella normalmente assunta dal ciclista, che sfrutta la propria bicicletta, sia perchè è riproducibile in modo più preciso lo sforzo fisico che si incontra su strada, mediante l’impiego di sistemi di frenatura di tipo meccanico e elettromeccanico o combinazione degli stessi.

E' immediato che il miglioramento del livello di simulazione ottenibile con questa seconda tipologia di attrezzature è direttamente correlato con la complessità dei suddetti sistemi di frenatura e quindi, in definitiva, con il costo dell'attrezzatura medesima.

Vi è inoltre da dire che indipendentemente dal livello di sofistificazione di cui sopra non si riscontra in alcuna delle attrezzature attualmente note la possibilità di offrire con lo stesso attrezzo una esatta simulazione dell'effetto inerziale e dell'attrito di rotolamento; parametri questi che, per loro natura, sono esclusivamente legati al peso proprio del ciclista e della sua bicicletta.

Infatti, con gli attrezzi a più rulli si ottiene la riproducibilità del solo attrito di rotolamento mentre nè con gli attrezzi a più rulli nè con gli attrezzi ad unico rullo è possibile, con le soluzioni attuali, variare la risposta inerziale e adeguarla, come si converrebbe, a chi utilizza l'attezzatura.

Scopo della presente invenzione è quello di proporre un attrezzo di costo contenuto, applicabile a qualsiasi tipo di bicicletta, con il quale sia possibile simulare l'azione della pedalata ottenendo una risposta dinamica personalizzabile, identica a quella che si avrebbe con la propria bicicletta su strada.

Tale scopo viene raggiunto mediante un attrezzo a rullo costituito da porzioni strutturali vincolate fra loro mediante snodo a cerniera, una prima di dette porzioni comprendendo il rullo medesimo libero di ruotare intorno ad un albero di rotazione sul quale sono calettabili dischi inerziali modulari di peso complessivo proporzionale al peso del ciclista e della bicicletta, ventole a flusso parzializzabile e/o altri dispositivi di frenatura, le altre di dette porzioni essendo costituite da bracci a forcella, a due estremità dei quali è vincolabile l'asse della ruota posteriore della bicicletta mentre altre due estremità realizzano, unitamente ad un terzo punto solidale a detta prima porzione strutturale, gli appoggi a terra dell'attrezzo quando questo è in condizione di lavoro. La catena cinematica risultante,,composta dalla ruota della bicicletta, dal rullo e dalla relativa struttura snodata di cui sopra, permette di risolvere in modo inventivo ed originale il problema di ottenere anche con un semplice attrezzo ad unico rullo la perfetta simulazione dell'attrito di rotolamento quale si avrebbe con un attrezzo a più rulli; infatti, grazie alla presenza dello snodo a cerniera, nel trovato dell'invenzione, la pressione tra ruota e rullo viene ad essere esattamente correlata al peso di ciclista e bicicletta e all'azione che il ciclista esercita sulla bicilcletta, a differenza di quanto avviene negli attrezzi ad unico rullo di attualé concezione, nei quali la posizione dell'asse ruota viene fissata univocamente ad una determinata altezza da terra e il contatto ruota-rullo viene ottenuto tenendo premuto, con l'ausilio di mezzi elastici di valore costante, il rullo contro il pneumatico posteriore.

Altra caratteristica distintiva del'l'attrezzo a rullo dell’invenzione, non solo rispetto agli attrezzi ad unico rullo ma anche rispetto agli attrezzi a più rulli, è la modularità del volano inerziale applicabile sull'albero di rotazione del rullo. Ciò consente di adeguare rapidamente e perfettamente l'inerzia dell'attrezzo a rullo al peso del ciclista che lo deve utilizzare, ed offrire quindi una risposta dinamica del tutto simile a quella che il ciclista incontra su strada.

Altra caratteristica riscontrabile nell'attrezzo a rullo .della presente invenzione è costituita dalla presenza del freno aerodinamico a flusso parzializzabile , il quale, oltre a simulare in modo semplice ed economico la curva di resistenza all'avanzamento, genera un continuo movimento dell'aria intorno alla persona, aspetto questo non di secondaria importanza specialmente per atleti in fase di allenamento quando la temperatura ambiente è elevata e la sudorazione eccessiva.

Per una migliore comprensione comunque dei vantaggi e delle caratteristiche dell'attrezzo a rullo della presente invenzione ne verrà ora data, a titolo di esempio, una sua descrizione più dettagliata, con l'ausilio delle tavole di disegno allegate, ove :

la figura 1 rappresenta una vista prospettica dell'attrezzo a rullo dell'invenzione illustrato in configurazione di lavoro;

- la figura 2 rappresenta una vista di profilo della stessa configurazione di fig. 1;

- la figura 3 rappresenta una vista in dettaglio di profilo, in parziale sezione, dell'attrezzo dell'invenzione in posizione di lavoro;

- la figura 4 rappresenta una vista analoga a quella di fig.3, ma con l'attrezzo in posizione di riposo; la figura 5 rappresenta una vista dall'alto in parziale sezione dell'attrezzo a rullo dell'invenzione;

la figura 6 rappresenta una vista posteriore parzialmente sezionata dell'attrezzo nella configurazione di fig.3;

- la figura 7 rappresenta un dettaglio dell’attrezzo dell'invenzioné riferito ad una particolare configurazione del freno aerodinamico;

la figura 8 rappresenta la curva di resistenza all'avanzamento ricavabile con la configurazione di fig.7;

la figura 9 rappresenta un ulteriore dettaglio dell’attrezzo dell'invenzione, riferito in particolare ad una diversa configurazione di impiego del freno aerodinamico;

- la figura 10 rappresenta l'andamento della curva di resistenza all’avanzamento ottenibile con . la configurazione illustrata in fig.9-Con riferimento alla fig.l viene indicato nel suo complesso con 10 un attrezzo a rullo secondo la presente invenzione collegato alla ruota posteriore di una bicicletta, 11, mediante due perni regolabili, 12 e 13, che vincolano' l'asse di detta ruota posteriore a due estremità, 14 e 15, di due bracci a forcella, 16 e 17, ben illustrati nelle successive figure 2, 5 e 6. Detti bracci laterali, 16 e 17, come possiamo notare, sono simmetricamente uguali; essi sono configurati a forma di forcella in cui un estremità, 14 o 15, è atta ad essere vincolata, come detto in precedenza, all'asse della ruota'posteriore di una bicicletta, e un'altra estremità, 18 o 19, ha forma ricurva ed è provvista di un terminale in gomma, 20 o 21, per costituire un punto di appoggio a terra dell'attrezzo. Detti bracci, 16 e 17, comprendono inoltre boccole cilindriche, ben illustrate in fig.5 e rispettivamente indicate con 22 e 23, le quali vengono montate libere di ruotare intorno ad un perno, 24, solidale ad una porzione strutturale dell'attrezzo, 10, comprendente, fra l'altro, il rullo, 25, sul quale si appoggia la ruota della bicicletta, 11.

Detta porzione strutturale comprende due piastre in lamiera, 26 e 27, alle quali è vincolato anteriormente, per saldatura, il perno 24 e, posteriormente, un ulteriore elemento trasversale, 28, che funge anche da supporto per un terzo punto di appoggio, 29, regolabile in altezza mediante la vite 30 ed il controdado 31, analoghi a quelli impiegati per i perni 12 e 13.precedentemente descritti.

Alle due piastre, 26 e 27, sono vincolate, tramite bulloni, 32, due ulteriori piastre profilate, 33 e 34, che costituiscono le sedi di alloggiamento per i cuscinetti a sfere, 35 e 36, entro i quali è libero di ruotare l'asse 37 del rullo 25, come bene è illustrato in fig.6. Alle piastre 26 e 27 sono inoltre vincolati, tramite le viti di bloccaggio 38, due contenitori a forma circolare, 39 e 40, ognuno composto da due dischi laterali, 41 e 42, uniti fra loro, e da una superfice cilindrica, 43, in .re-te metallica compresa far detti due dischi.

All'interno di detti contenitori, 39 e 40, sono alloggiati, fra l'altro, dischi metallici, 44, solidali all'asse di rotazione, 37, del rullo 25, il numero di detti dischi potendo variare in funzione del peso complessivo del ciclista e della sua bicicletta per riprodurne esattamente l'inerzia equivalente.

Facendo riferimento alla fig.6 si può notare inoltre all'interno del contenitore di sinistra, 40, che al disco periferico, 45, sono vincolate alette, 46, disposte radialmente per costituire una ventola di frenatura aerodinamica del rullo.

Una variante al suddetto sistema di frenatura è illustrata in fig.9, ove notiamo che anche nel contenitore di destra, 39, è alloggiata una ventola analoga alla precedente.

L'andamento della curva di resistenza all'avanzamento del sistema di frenatura proposto, in funzione della velocità di rotazione del rullo, è illustrato nei grafici di fig.8 e 10. In particolare, dal grafico di fig.10 si può rilevare come passando dalla configurazione illustrata in fig.6 a quella di fig.9 si ottenga un incremento della potenza resistente offerta dal sistema; rappresentata rispettivamente dalla curva a per la configurazione con una sola ventola e dalla curva b per la configurazione a due ventole.

In fig.8 è rappresentato un andamento della caratteristica di frenatura di valore inferiore sia a quello corrispondente alla curva a sia a quello della curva b di fig.10; esso è in effetti relativo alla configurazione illustrata in fig.7, ove si nota la presenza di un disco, 47, applicato a scatto al contenitore 40 per ridurre la sezione d'ingresso dell'aria e provocare cosi una diminuizione del volume d'aria spostato a parità di velocità di rotazione della ventola, ottenendo in definitiva il minor effetto frenante illustrato appunto in fig.8.

Risulta evidente che l'eventuale applicazione di un disco analogo al disco 47 sulla sezione d'ingresso del contenitore 39, nella configurazione di fig.9, darebbe luogo ad una caratteristica di frenatura con andamento intermedio fra quello illustrato in fig.8 e quelli illustrati in fig.10.

Notiamo infine, ancora all'interno del contenitore 39, la presenza di un sensore magnetico, composto da un magnete, 48, rotante insieme all'asse 37 del rullo 25, e dalla relativa bobina, schematicamente indicata con 49, di generazione degli impulsi, àncorata ad una rete di protezione, 50, solidale al disco esterno, 41, facente parte della struttura del contenitore 39.

Detto sensore magnetico, avente struttura e caratteristiche di per sè note, è collegato ad un misuratore, 51, esterno all'attrezzo e ubicato, nell’esempio di realizzazione illustrato in fig.2, sul manubrio della bicicletta, 11, per indicare la velocità, espressa im Km/h, che si otterrebbe su strada; velocità ovviamente proporzionale, qualunque sia il diametro della ruota, alla velocità di rotazione del rullo 25.

Per completare la descrizione dell'attrezzo a rullo dell'invenzione è da evidenziare la presenza delle due levette orientabili, 52 e 53, poste all'estremità del perno 24. Esse sono bloccate al perno stesso con un certo grado di attrito in modo che sia possibile posizionarle in posizione verticale, come 'illustrato in fig.4, o in posizione orizzontale, come rappresentate nelle altre figure ove esse sono illustrate.

Nella posizione di fig.4' dette levette, 52 e 53, costituiscono, due ulteriori punti di appoggio a terra dell'attrezzo a rullo 10; punti di appoggio utili sia quando l'attrezzo è in configurazione di riposo, con i bracci 16 e 17 ribaltati indietro, illustrati in tratteggio in fig.4, per ridurre 1'ingombro complessivo dell'attrezzo stesso, sia in fase di bloccaggio e sbloccaggio della bicicletta all’attrezzo, per agevolare appunto tali operazioni. Il funzionamento dell'attrezzo a rullo della presente invenzione è facilmente deducibile da quanto sopra descritto.

L'applicazione dell'attrezzo ad un qualunque tipo di bicicletta è ottenibile dopo aver posizionato lo stesso nella configurazione di fig.4, ove, come possiamo notare, i due bracci a forcella, 16 e 17, sono reclinati in posizione anteriore e le levette, 52 e 53, sono disposte verticalmente. A questo punto è sufficiente bloccare l'asse della ruota posteriore della bicicletta, provvisto di appositi dadi, alle appendici superiori, 14 e 15, dei suddetti bracci a forcella, scegliendo opportunamente, in funzione del diametro della ruota, la coppia dei fori nei quali introdurre i perni 12 e 13 per ottenere un posizionamento relativo tra rullo e ruota quale quello rappresentato in fig.4. La rotazione quindi delle levette 52 e 53 in posizione orizzontale, come illustrato in fig.3, provoca l'assestamento dell'attrezzo stesso in condizione di lavoro, con la ruota della bicicletta 11 che viene a premere sul rullo 25 con una forza proporzionale al peso di ciclista e bicicletta; viene regolata, se necessario, la posizione del piedino 29 per far si che la ruota stessa risulti sollevata dal pavimento durante il normale uso dell'attrezzo.

Necessita quindi controllare, ed eventualmente adeguare, il numero dei dischi inerziali, 44, tenendo conto che il momento d'inerzia di ognuno dei suddetti dischi equivale ad un valore ben preciso della massa gravante sull’asse ruota; l’accesso alla zona interna dei contenitori 39 e 40 ottenendosi peraltro rapidamente togliendo i dischi di protezione 41 e 41', applicati a pressione alla struttura dei contenitori medesimi.

Nello stesso tempo viene controllata, o predisposta diversamente, la configurazione delle ventole e dei dischi parzializzatori di flusso, 47, secondo una delle varie soluzioni illustrate nelle figg.6, 7, 9, o secondo altre ancora possibili, per scegliere la curva di frenatura aerodinamica più idonea al genere di allenamento, o di sforzo in genere, che si intende eseguire. E' ovvio che il valor minimo di frenatura ottenibile, corrispondente al solo attrito di rotolamento, si ha quando nessun disco provvisto di alette 46 viene alloggiato nè nel contenitore 39 nè nel contenitore 40, mentre il massimo grado di frenatura, corrispondente alla curva b di fig.10, si ottiene quando in ambedue i contenitori vengono alloggiati detti dischi provvisti di alette e quando nessun parzializzatore di flusso, 47, è applicato a detti contenitori; soluzione, quest'ultima, rappresentata in fig.9.

Risulta-evidente che alle forme,di realizzazione della presente invenzione possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall'ambito dell'invenzione stessa.

Ad esempio, nei casi in cui l'attrezzo venga utilizzato da particolari categorie di<' >ciclisti, facenti uso quindi di biciclette di ben determinata forma e dimensioni, potrebbe esàere convenientemente sostituito il piedino regolabile posteriore, 29, con un piedino ad altezza fissa; ancóra per particolari categorie di utenti potrebbe essere introdotto in uno o ambedue i contenitori coassiali al rullo 25 un freno elettromagnetico, di forma e caratteristiche note, in luogo delle ventole, 46.

Il perno 24, anziché essere solidale alle piastre 26 e 27, potrebbe essere semplicemente inserito, libero di ruotare, all'interno dd un tubo solidale alle due suddette piastre.

La forma dei bracci 16 e 17 potrebbe ovviamente essere diversa da quella illustrata nelle tavole di disegno allegate.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1- Attrezzo a rullo applicabile alle biciclette per simulare l'azione della pedalata caratterizzato dal fatto di essere costituito da porzioni strutturali vincolate fra loro mediante snodo a cerniera, una prima di dette porzioni . comprendendo il rullo medesimo, sull'albero di rotazione di detto rullo essendo calettabili dischi inerziali modulari, ventole a flusso patzializzabile o altri dispositivi di frenatura, le altre di dette porzioni essendo costituite da bracci a forcella, a due estremità dei quali è vincolabile l'asse della ruota posteriore della bicicletta mentre altre due estremità realizzano, unitamente ad un terzo punto solidale a detta prima porzione strutturale, gli appoggi a terra dell'attrezzo quando questo è in condizione di lavoro. 2- Attrezzo a rullo secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detta prima porzione strutturale comprende due piastre in lamiera, 26 e 27, alle quali è vincolato anteriormente un perno, 24, che costituisce l'elemento centrale di detto snodo a cerniera, su detto perno' essendo montate, libere di ruotare, boccole cilindriche, 22 e 23, solidali a detti bracci a forcella, 16 e 17. 3- Attrezzo a rullo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che a dette piastre, 26'e 27, sono inoltre vincolate due ulteriori piastre sagomate, 33 e 34, costituenti le sedi di alloggiamento di due cuscinetti, 35 e 36, entro i quali è libero di ruotare detto albero di rotazione, 37, di detto rullo 25 e sono altresi vincolati due contenitori circolari, 39 e 40, entro i quali sono alloggiati dischi inerziali, 44, calettati su detto albero di rotazione 37. 4- Attrezzo a rullo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che in detti contenitori circolari, 39 e 40, sono alloggiate ventole, 46, solidali a detto albero di rotazione, 37, la sezione d'ingresso dell'aria in detti contenitori, 39 e 40, essendo parzializzabile mediante l'applicazione a scatto di dischi, 47, coassialmente a detti contenitori circolari, la sezione di uscita del flusso d'aria generato da dette ventole, 46, essendo costituita dalla superfice cilindrica periferica, 43, di detti contenitori, realizzata in rete metallica. 5- Attrezzo a rullo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che dette due estremità, 14 e 15, di detti bracci a forcella, 16 e 17, alle quali è vincolabile l'asse della ruota posteriore della bicicletta, 11, comprendono ciascuna una serie di fori utili a consentire il collegamento dell'attrezzo a biciclette con ruote di varie dimensioni. 6- Attrezzo a rullo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere due alette orientabili, 52 e 53,. applicate alle due estremità di detto perno 24, dette alette essendo bloccate a detto perno con un certo grado di attrito in modo da poter essere posizionate in posizione verticale o in posizione orizzontale, in detta posizione verticale dette alette costituendo due ulteriori punti di appoggio a terra dell’attrezzo 10 quando questo è in condizione di riposo, oppure durante la fase di bloccaggio,e sbloccaggio della bicicletta,11, all'attrezzo, 10. 7- Attrezzo a rullo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere un sensore magnetico la cui parte mobile è solidale a detto albero di rotazione 37 del rullo 25 e la cui parte fissa è solidale a detta prima porzione strutturale dell'attrezzo 10, detto sensore essendo collegato ad uno strumento indicatore della velocità di rotazione del rullo 25. 8- Attrezzo »a rullo applicabile alle biciclette per simulare l'azione della pedalata come descritto e illustrato nelle tavole di disegno allegate.