WO2012007610A1 - Sistema de tracción mediante ciclo alterno de doble manivela - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a traction system, specifically to a single axis angular drive system by means of a double crank which, although it has been specially designed for implantation in bicycles and similar vehicles, can also be used in multiple applications, in which a connecting rod or the like is usually used for the angular drive of an axis.
  • the object of the invention is to provide a device with a structure that allows reducing the force necessary to rotate said axis.
  • the invention consists of a conventional pedaling cycle to which two independent free-turning cranks are articulated strategically at the point of application of the force, so that the resulting mechanical composition provides an increase in its operation.
  • the mechanical advantage of the original system defining a new kinematics, whose immediate consequence, is that the moment of rotation that the system requests for its movement, is significantly less than that requested by the conventional pedaling cycle.
  • the device starts from the conventional structuring of a pedaling cycle, in which a bottom bracket is defined, to which two connecting rods, opposed to each other, are jointly joined.
  • a plate, gear, pulley or element that participates in the transmission in question, connecting rods that at their ends are related to the classic pedals.
  • the invention focuses its characteristics on the fact that a crank is established parallel to each connecting rod, which is articulated in relation to the point of application of the force, that is, with the axis of the pedal, while at its other end a rotation axis is defined for the same parallel to the bottom bracket, free rotation axis, through a bearing associated with the crank, by means of an extension of the threaded cover or bowl that Hold the bottom bracket cartridge in its case.
  • the first solution is that in said crank, specifically at the end where it relates to the axis of the pedal, a longitudinal groove is defined, in sliding functions along which a bearing associated to the axis of the pedal, and consequently to the crank, acting in functions of probe, absorbing the difference of length that occurs in the displacement of the connecting rods due to the eccentricity existing between its axes.
  • a second option to counteract this effect is that the connecting rod has a telescopic character, from two half-arms, one movable in the other's bosom, achieving the same effect.
  • a third option provides for the provision of two bearings, located one at the end of the connecting rod, and another at the end of the crank with the same height as the axis of the pedal, articulated by two opposite storks and 180 ° offset located in a ring central, calling union module to the joint set of hoop and storks.
  • the separation between the storks is identical to the separation between the parallel rotation axes of the connecting rod and the crank.
  • Figure 1 shows an elevation view of a traction system by means of a alternating cycle of double crank made in accordance with the object of the present invention, corresponding to a first example of practical embodiment, and in which only the main elements involved in the mechanism are represented, that is, the crank and the connecting rod, being able to observe how they relate to each other.
  • Figure 2 shows a view similar to that of Figure 1, but in which the device appears complete, with the rest of the elements participating in the invention.
  • Figure 3.- Shows a view in diametral and longitudinal section of the assembly shown in the previous figure.
  • Figure 4 shows a view similar to that of Figure 1, but corresponding to a second example of practical embodiment, in which the dynamic articulation is obtained by means of a telescopic rod.
  • Figure 5 shows a view similar to that of Figure 4, but in which the device appears complete, with the rest of the elements participating in the invention.
  • Figure 6. Shows a view in diametral and longitudinal section of the assembly shown in the previous figure.
  • Figure 7.- Shows, finally an elevation view and another in profile and section, of the threaded cover (bowl) carrying outwardly, from the parallel and eccentric axis a distance (D) to the bottom bracket, in which the arrangement of the two parallel axes for the connecting rod and the crank can be observed.
  • Figure 8 shows an elevation view of the traction system according to the example of practical embodiment in which the dynamic articulation is carried out by means of the joint module.
  • Figure 9 shows a view in diametral and longitudinal section of the set shown in the previous figure.
  • FIG. 10 It is a detailed plan of the joint module used in the assembly shown in Figures 8 and 9.
  • each crank (6) is associated with a crank (1), located in an imaginary plane parallel to it, which is topped by one of its ends on an axis of rotation (2), parallel to the bottom bracket ( 7) but eccentric to it, a certain distance (D), axis of rotation (2) free, through a double bearing (10), the one shown in detail in Figure 7.
  • cranks (1) will be provided at their ends with the corresponding circular holes in correspondence with the axes (3) of implantation of the corresponding pedals, not shown in the figures.
  • the opposite end of the connecting rod (6) is related to the axis (3) of the pedal by means of a dynamic articulation.
  • Said dynamic articulation may materialize in three different and equivalent ways, a first form, the one shown in figures 1 to 3, another the one shown in figures 4 to 6, and the third one the one shown in figures 8 to 10.
  • the connecting rod (6) may be terminated by one of its ends in a torn hole (8) in sliding functions on which it is movable both longitudinally and angularly.
  • the dynamic articulation between the connecting rod (6) and the crank (1) carrying the pedal is carried out by means of two bearings (9, 9 '), located at their ends, through the joint module (12), shown in figures 9 and 10.
  • it has two storks (11), on a central ring (13), fitted in the mentioned bearings ( 9, 9 '), and misaligned with respect to each other in the same distance as the axis of rotation of the connecting rod (7) with respect to that of the crank (2), as shown in the Figures 7 and 8.
  • the axis of rotation of the pedal (3) will be coincident with that of the bearing (9) received by the stork (11) on the crank (1), as shown in Figure 9.

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Abstract

Sistema de tracción mediante ciclo alterno de doble manivela, en el que a un ciclo de pedaleo convencional se le añade estratégicamente dos manivelas independientes de giro libre y con una articulación dinámica en el punto de aplicación de la fuerza. La composición mecánica resultante aporta en su funcionamiento un incremento de la ventaja mecánica al sistema original. La invención es aplicable a ciclos de pedaleo, generalmente bicicletas en todas sus versiones... biciclos, triciclos, cuadriciclos, movidos con las extremidades del cuerpo humano, bien con las manos, bien con los pies.

Description

Sistema de tracción mediante ciclo alterno de doble manivela.
La presente invención se refiere a un sistema de tracción, concretamente a un sistema de accionamiento angular de un eje mediante una doble manivela que, si bien ha sido especialmente concebido para su implantación en bicicletas y vehículos similares, puede ser igualmente utilizado en múltiples aplicaciones, en las que habitualmente se utilice una biela o similar para el accionamiento angular de un eje. El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo con una estructuración que permita reducir la fuerza necesaria para hacer girar dicho eje.
En el ámbito de aplicación práctica de la invención, son conocidos diversos sistemas a través de los cuales se pretende optimizar el desplazamiento de las bielas que hacen girar al eje pedalier, es decir, el ciclo de pedaleo, como por ejemplo el sistema "bikedrive", en el que en los puntos muertos de dicho desplazamiento se recupera parte de la energía acumulada a través de una serie de muelles en su zona intermedia, sobre la horizontal. Son igualmente conocidos sistemas de transmisión que elimina el punto muerto a través de un complejo sistema previsto para el soporte del pedal.
Paralelamente, son conocidos sistema de transmisión de potencia mediante pedaleo elíptico con bielas de longitud variable, en los que el soporte transmisor y el mecanismo auxiliar se colocan a ambos lados de la caja pedalier, así como sistemas de transmisión de potencia, para conversión de movimientos circulares en movimientos elípticos.
Todos estos sistemas, y muchos otros, presentan un denominador común, que es el siguiente:
- Presentan una estructura compleja y consecuentemente cara.
- Se trata de mecanismos pesados. - En muchos casos su eficiencia no resulta la más óptima.
El sistema de tracción mediante ciclo alterno de doble manivela que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, merced a una nueva concepción técnica, de la que se deriva una mayor sencillez estructural, con la consecuente ligereza del conjunto, todo ello con una alta eficiencia mecánica.
Para ello, la invención consiste, en un ciclo de pedaleo convencional al que se le añade estratégicamente dos manivelas independientes de giro libre y articuladas en el punto de aplicación de la fuerza, de manera que la composición mecánica resultante aporta en su funcionamiento un incremento de la ventaja mecánica al sistema original, definiendo una nueva cinemática, cuya consecuencia inmediata, es que el momento de giro que el sistema solicita para su movimiento, sea sensiblemente inferior al solicitado mediante el ciclo de pedaleo convencional.
De forma más concreta, y tal y como acaba de apuntarse, el dispositivo parte de la estructuración convencional de un ciclo de pedaleo, en el que se define un eje pedalier, al que son solidarias dos bielas, contrapuestas, conjunto al que es igualmente solidario un plato, engranaje, polea o elemento que participe en la transmisión de que se trate, bielas que por sus extremos se relacionan con los clásicos pedales.
Pues bien, a partir de esta estructuración convencional, la invención centra sus características en el hecho de que paralelamente a cada biela se establece una manivela, la cual se relaciona articuladamente con el punto de aplicación de la fuerza, es decir, con el eje del pedal, mientras que en su otra extremidad se define un eje de giro para la misma paralelo al eje del pedalier, eje de giro libre, a través de un rodamiento asociado a la manivela, por medio de una prolongación de la tapa roscada o cazoleta que sujeta el cartucho pedalier en su caja.
Consecuentemente, resulta evidente que a partir de esta excentricidad entre ejes, en el movimiento del mecanismo se definirá un desplazamiento relativo entre cada biela y su correspondiente manivela, para lo cual se han previsto tres soluciones equivalentes.
La primera solución consiste en que en la citada biela, concretamente en el extremo en el que se relaciona con el eje del pedal, se defina una ranura longitudinal, en funciones de corredera a lo largo de la que se desplazará un rodamiento asociado al eje del pedal, y consecuentemente a la manivela, actuando en funciones de palpador, absorbiendo la diferencia de longitud que se produce en el desplazamiento de las bielas debido a la excentricidad existente entre sus ejes.
Una segunda opción para contrarrestar este efecto, consiste en que la biela presente un carácter telescópico, a partir de dos semibrazos, uno desplazable en el seno del otro, consiguiéndose el mismo efecto. Una tercera opción prevé la disposición de dos rodamientos, ubicados uno en el extremo de la biela, y otro en el extremo de la manivela con la misma cota que el eje del pedal, articulados mediante dos cigüeñas opuestas y desfasadas 180° ubicadas en un aro central, llamando módulo de unión al conjunto solidario de aro y cigüeñas.
La separación entre las cigüeñas es idéntica a la separación que existe entre los ejes de rotación paralelos de la biela y la manivela.
Se consigue de esta manera desarrollar un mecanismo en el que se define una palanca de segundo grado, viéndose reducido el esfuerzo necesario para desplazar angularmente el eje pedalier, y consecuentemente la transmisión asociada al mismo
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en alzado de un sistema de tracción mediante un ciclo alterno de doble manivela realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención, correspondiente a un primer ejemplo de realización práctica, y en el que únicamente aparecen representados los elementos principales que participan en el mecanismo, es decir, la manivela y la biela, pudiéndose observar cómo se relacionan entre sí.
La figura 2.- Muestra una vista similar a la de la figura 1, pero en la que el dispositivo aparece completo, con el resto de elementos que participan en la invención. La figura 3.- Muestra una vista en sección diametral y longitudinal del conjunto mostrado en la figura anterior.
La figura 4.- Muestra una vista similar a la de la figura 1, pero correspondiente a un segundo ejemplo de realización práctica, en la que la articulación dinámica se obtiene mediante una biela telescópica.
La figura 5.- Muestra una vista similar a la de la figura 4, pero en la que el dispositivo aparece completo, con el resto de elementos que participan en la invención.
La figura 6.- Muestra, una vista en sección diametral y longitudinal del conjunto mostrado en la figura anterior.
La figura 7.- Muestra, finalmente una vista en alzado y otra en perfil y en sección, de la tapa roscada (cazoleta) portadora en su prolongación hacia el exterior, del eje paralelo y excéntrico una distancia (D) al eje de pedalier, en el que puede observarse la disposición de los dos ejes paralelos para la biela y la manivela. La figura 8.- Muestra una vista en alzado del sistema de tracción de acuerdo con el ejemplo de realización práctica en el que la articulación dinámica se lleva a cabo por medio del módulo de unión.
La figura 9.- Muestra, una vista en sección diametral y longitudinal del conjunto mostrado en la figura anterior.
La figura 10.- Es un plano detalle del módulo de unión utilizado en el conjunto mostrado en las figuras 8 y 9.
A la vista de las figuras reseñadas, y en especial de las figuras 1 a 3, puede observarse como el sistema de la invención parte de la estructura convencional de un ciclo de pedaleo, en el que se establecen una pareja de bielas (6), contrapuestas y solidarias a un eje pedalier (7), conjunto al que es igualmente solidario uno o más platos (4), a través de la correspondiente araña (5), que participa en la transmisión de que se trate.
Pues bien, a cada biela (6) se le asocia una manivela (1), situada en un imaginario plano paralelo a la misma, que se remata por uno de sus extremos en un eje de giro (2), paralelo al eje pedalier (7) pero excéntrico a éste, una cierta distancia (D), eje de giro (2) libre, a través de un rodamiento doble (10), el mostrado en detalle en la figura 7.
Las manivelas (1) estarán dotadas en sus extremos de los correspondientes orificios circulares en correspondencia con los ejes (3) de implantación de los correspondientes pedales, no representados en las figuras.
Por su parte, la extremidad opuesta de la biela (6) se relaciona con el eje (3) del pedal mediante una articulación dinámica.
Dicha articulación dinámica podrá materializarse de tres formas distintas y equivalentes, una primera forma, la mostrada en las figuras 1 a 3, otra la mostrada en las figuras 4 a 6, y la tercera la mostrada en las figuras 8 a 10.
Así pues, y de acuerdo con el ejemplo mostrado en las figuras 1 a 3, la biela (6) podrá rematarse por uno de sus extremos en un orificio rasgado (8) en funciones de corredera sobre el que es desplazable tanto longitudinal como angularmente el eje (3) del pedal, a través de un rodamiento (9).
Paralelamente, y de acuerdo con el ejemplo mostrado en las figuras 4 a 6, la articulación dinámica de la biela con respecto al eje (3) del pedal, y consecuentemente con respecto a la manivela (1), se consigue dando a dicha biela un carácter telescópico, a base de dos brazos (6', 6") uno desplazable parcialmente en el seno del otro, de manera que al igual que en el caso anterior el primer brazo (6') se asocia al eje pedalier (7), como es convencional, mientras que el brazo opuesto (6") se une articuladamente al eje (3) del pedal a través del complementario rodamiento (9), obteniéndose el mismo efecto de palanca de segundo grado que en el caso anterior, merced a la excentricidad o distanciamiento (D) existente entre los ejes de giro de las bielas y de las manivelas.
De acuerdo con el ejemplo mostrado en las figuras 8 a 10, la articulación dinámica entre la biela (6) y la manivela (1) portadora del pedal se realiza por medio de sendos rodamientos (9, 9'), ubicados en sus extremos, a través del módulo de unión (12), mostrado en las figuras 9 y 10. Tal y como se ve en la figura 10, éste presenta sendas cigüeñas (11), sobre un anillo central (13), ajustadas en los mencionados rodamientos (9, 9'), y desalineadas una con respecto a la otra en la misma distancia en la que lo están el eje de giro de la biela (7) con respecto al de la manivela (2), tal y como se muestra en las figuras 7 y 8. El eje de giro del pedal (3) será coincidente con el del rodamiento (9) que recibe la cigüeña (11) en la manivela (1), tal y como se muestra en la figura 9.
El resto del conjunto conserva la estructuración característica en la que la biela (6) se solidariza con el plato (4) a través de la correspondiente araña (5), construcción en sí conocida por los expertos en la materia.
No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la adición y las ventajas que de la misma se derivan.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencia de la invención.
Los términos en que se ha redactado esta memoria deberán ser tomados siempre en sentido amplio y no limitativo.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema de tracción mediante ciclo alterno de doble manivela, que partiendo de la estructuración convencional de un ciclo de pedaleo, en el que se define un eje pedalier (7), al que son solidarias dos bielas (6, 6'-6") contrapuestas, conjunto al que es igualmente solidario al menos un plato (4), engranaje, polea o elemento que participe en la transmisión de que se trate, bielas que se relacionan con los ejes (3) de implantación de los correspondientes pedales o elementos de accionamiento del sistema; caracterizado porque junto a cada biela (6, 6'-6") se establece una manivela (1), situada en un imaginario plano paralelo a la misma, que se remata por uno de sus extremos en un eje de giro (2), paralelo al eje pedalier (7) pero excéntrico a éste, una cierta distancia (D), asociado a un rodamiento doble (10), manivelas (1) en uno de cuyos extremos se establece un orificio co incidente con el eje (3) del pedal, con la particularidad de que la extremidad opuesta de cada biela (6,6'-6' ') se relaciona con el eje (3) del pedal mediante una articulación dinámica.
2. Sistema de tracción mediante ciclo alterno de doble manivela, según reivindicación Ia, caracterizado porque conforme a una primera forma de realización de la articulación dinámica, ésta está constituida a partir de un orificio rasgado (8) en funciones de corredera, practicado en la extremidad de cada biela (6), en cuyo seno es desplazable tanto longitudinal como angularmente el eje (3) del pedal, a través de un rodamiento (9).
3. Sistema de tracción mediante ciclo alterno de doble manivela, según reivindicación , caracterizado porque conforme a una segunda forma de realización de la articulación dinámica, ésta se materializa en una unión articulada de la biela con respecto al eje (3) del pedal, con la particularidad de que la biela presenta un carácter telescópico, a base de dos brazos (6'-6") uno desplazable parcialmente en el seno del otro, de manera que el primer brazo (6') se asocia al eje pedalier (7), mientras que el brazo opuesto (6") se une articuladamente al eje (3) del pedal a través del complementario rodamiento (9).
4. Sistema de tracción mediante ciclo alterno de doble manivela, según reivindicación Ia, caracterizado porque conforme a una tercera forma de realización de la articulación dinámica ésta se materializa entre sendos rodamientos (9, 9'), ubicados uno en el extremo de la biela (6), y el otro en el extremo correspondiente de la manivela (1), mediante un módulo de unión (12) estructurado como un cigüeñal formado por dos cigüeñas (1 1) opuestas y desfasadas 180 grados, ubicadas en un aro central (13); y porque se contempla de forma opcional la posibilidad de montaje de esta solución en un solo lado de la caja pedalier, concretamente del lado del plato de arrastre (4).
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