ITBG950005A1 - DEVICE FOR HANDLING AN INDEPENDENT OVAL DRIVE BICYCLE WHEEL - Google Patents

Abstract

Questo congegno di movimentazione di una ruota (16) di bicicletta (11-12-13) ha la particolarità di avere ognuno dei due pedali (4A, 4B) associato ad una corona dentata (1A, 1B) per catena (5, 5A, 5b) che è sostanzialmente eccentrica rispetto all'asse di rotazione dei pedali, onde creare la trazione massima della catena (5) quando la rispettiva pedivella (3,3A-3B) è nella posizione orizzontale di momento applicato dal piede che è massimo, il collegamento dei due pedali avvenendo indirettamente per l'azione di un albero di rinvio comune o mozzo (15) ricevente il moto delle corone eccentriche (1A, 1B) su proprie corone circolari (7A, 7B), il moto così acquisito potendo essere o ceduto direttamente alla ruota posteriore (16) della bicicletta solidale ad esso albero di rinvio (15) oppure ceduto ad un tradizionale pignone finale (28) integrato con ruota libera per un'utilizzazione su biciclette normali avvalendosi di una corona (26) solidale ad esso albero di rinvio (15).This movement device of a bicycle wheel (16) (11-12-13) has the particularity of having each of the two pedals (4A, 4B) associated with a ring gear (1A, 1B) per chain (5, 5A, 5b) which is substantially eccentric with respect to the axis of rotation of the pedals, in order to create the maximum traction of the chain (5) when the respective crank arm (3,3A-3B) is in the horizontal position of moment applied by the foot which is maximum, the connection of the two pedals taking place indirectly by the action of a common transmission shaft or hub (15) receiving the motion of the eccentric crowns (1A, 1B) on its own circular crowns (7A, 7B), the motion thus acquired being able to be or transferred directly to the rear wheel (16) of the bicycle integral with it return shaft (15) or transferred to a traditional final pinion (28) integrated with freewheel for use on normal bicycles using a crown (26) integral with it shaft for referral (15).

Description

Descrizione di un’invenzione industriale Description of an industrial invention

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Questa invenzione si riferisce ad un congegno di movimentazione di una ruota di bicicletta a corone motrici ovali indipendenti. This invention relates to a movement device for a bicycle wheel with independent oval drive crowns.

Come è noto, le biciclette traggono il movimento della loro ruota posteriore da una spinta verso ϊ·1 basso, generata dal piede,applicata ciclicamente sul pedale posto all'estremità della pedivella; tale pedivella è solidale ad un'altra pedivella diametralmente opposta e movimentata dall'altro piede, ed entrambe le pedivelle sono solidali ad una corona dentata su cui è avvolta la catena. Detta catena trasmette il movimento che riceve dalla rotazione della citata corona ad un pignone solidale alla ruota posteriore. Nel caso delle biciclette da corsa "da pista" il citato pignone è totalmente solidale alla ruota; nel caso invece di biciclette da strada, il citato pignone è solidale solo in un verso di rotazione, giacché nell'altro verso interviene il ruolo di una ruota libera. As is known, bicycles derive the movement of their rear wheel from a push downwards, generated by the foot, applied cyclically on the pedal located at the end of the crank arm; this pedal crank is integral with another pedal crank diametrically opposite and moved by the other foot, and both pedal cranks are integral with a toothed crown on which the chain is wound. Said chain transmits the movement it receives from the rotation of the aforementioned crown to a pinion integral with the rear wheel. In the case of "track" racing bicycles, the aforementioned pinion is totally integral with the wheel; in the case of road bicycles, on the other hand, the aforementioned pinion is integral only in one direction of rotation, since in the other direction the role of a free wheel intervenes.

In questo tradizionale modo di operare si ha che, quando il piede spinge verso il basso una pedivella che si trovi in una posizione quasi verticale, il momento torcente o motore che esso imprime alla corona motrice è minimo, essendo minimo il "braccio di azione" o eccentricità della spinta rispetto all'asse di rotazione. In this traditional way of working, when the foot pushes down a pedal crank which is in an almost vertical position, the torque or motor moment that it gives to the drive crown is minimal, the "action arm" being minimal. o eccentricity of the thrust with respect to the rotation axis.

Questa ecccentricità, peraltro, aumenta con la progressiva discesa del pedale ed è massima con la disposizione orizzontale della pedivella, al punto da rendere disponibile un momento motore talmente elevato da essere eccessivo rispetto alla reazione offerta; a seguito di ciò, deriva che il piede non riesce a scaricare pienamente tutta la sua forza, data la cedevolézza del pedale che ne risulta. This eccentricity, however, increases with the progressive descent of the pedal and is maximum with the horizontal arrangement of the crank, to the point of making available a motor moment so high as to be excessive compared to the reaction offered; as a result of this, it follows that the foot is unable to fully unload all its force, given the yielding of the resulting pedal.

Consegue da ciò che il piede si trova a scaricare inutilmente grandi forze quando la pedivella è orientata verticalmente ed a scaricare utilmente piccole forze quando la pedivella è orizzontale. Tutto ciò deriva dal fatto che la reazione offerta mediante la tensione della catena sulla corona dentata è costante, essendo costante il raggio di corona su cui è impegnata. It follows from this that the foot is found to unload unnecessarily large forces when the crank arm is oriented vertically and to usefully unload small forces when the crank is horizontal. All this derives from the fact that the reaction offered by the tension of the chain on the toothed crown is constant, the crown radius on which it is engaged being constant.

Scopo della presente invenzione è quello di definire un congegno di movimentazione di una ruota di bicicletta che consenta al piede di esercitare pienamente la sua disponibilità energetica quando la pedivella è sostanzialmente orizzontale. The object of the present invention is to define a device for moving a bicycle wheel which allows the foot to fully exercise its energy availability when the pedal crank is substantially horizontal.

Altro scopo è quello di definire un congegno di movimentazione, come sopra, che consenta regolarità al movimento. Another purpose is to define a movement device, as above, which allows the movement to be regular.

Altro scopo è quello di definire un congegno di movimentazione, come sopra, che consenta ai pedali velocità di andata e di ritorno variabili ed indipendenti finalizzate a fornire eccentricità adeguate alle disponibilità energetiche del piede. Another object is to define a movement device, as above, which allows the pedals variable and independent forward and return speeds aimed at providing eccentricity adequate to the energy availability of the foot.

Altro scopo è quello di definire un congegno di movimentazione, come sopra, che sia applicabile sia alle biciclette da pista che a quelle da strada. Questi ed altri scopi appariranno come raggiunti dalla lettura della descrizione dettagliata seguente, illustrante un congegno di movimentazione di una ruota di bicicletta avente la particolarità di avere ognuno dei due pedali associato ad una corona dentata per catena che è sostanzialmente eccentrica rispetto all'asse di rotazione dei pedali, onde creare la trazione massima della catena quando la rispettiva pedivella è nella posizione orizzontale di momento applicato dal piede che è massimo, il collegamento dei due pedali avvenendo indirettamente per l’azione di un albero di rinvio comune o mozzo ricevente il moto delle corone eccentriche su proprie corone circolari, il moto così acquisito potendo essere o ceduto direttamente alla ruota posteriore della bicicletta solidale ad esso albero di rinvio oppure ceduto ad un tradizionale pignone finale integrato con ruota libera per un'utilizzazione su biciclette normali, avvalendosi di una corona solidale ad esso albero di rinvio. Another object is to define a handling device, as above, which can be applied to both track and road bicycles. These and other objects will appear as achieved by reading the following detailed description, illustrating a movement device for a bicycle wheel having the particularity of having each of the two pedals associated with a sprocket for chain which is substantially eccentric with respect to the rotation axis. of the pedals, in order to create the maximum traction of the chain when the respective crank is in the horizontal position of the moment applied by the foot which is maximum, the connection of the two pedals occurs indirectly by the action of a common transmission shaft or hub receiving the motion of the eccentric sprockets on their own circular sprockets, the motion thus acquired being able to be either transferred directly to the rear wheel of the bicycle integral with it transmission shaft or transferred to a traditional integrated final pinion with free wheel for use on normal bicycles, using a crown integral with it the transmission shaft.

L'invenzione è illustrata, a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo, nelle allegate tavole di disegno in cui: The invention is illustrated, purely by way of non-limiting example, in the attached drawing tables in which:

- la fig. 1 mostra una corona eccentrica ed ovale solidale ad una pedivella dotata di pedale di estremità; - fig. 1 shows an eccentric and oval crown integral with a pedal crank provided with an end pedal;

- la fig. 2 móstra schematicamente il lato destro di una parte inferiore di un telaio di bicicletta sul quale è montata una corona eccentrica collegata mediante catena ad un pignone ubicato sull'asse della ruota posteriore; - fig. 2 schematically shows the right side of a lower part of a bicycle frame on which an eccentric sprocket connected by chain to a pinion located on the axis of the rear wheel is mounted;

- la fig. 3 mostra in vista schematica dall’alto come il congegno di cui alla figura precedente sia collegato ad un analogo congegno posto sul lato sinistro della bicicletta; - fig. 3 shows in a schematic view from above how the device in the previous figure is connected to a similar device placed on the left side of the bicycle;

- la fig. 4 mostra schematicamente il lato destro di una parte inferiore di un telaio di bicicletta sul quale è montata una corona eccentrica collegata mediante catena ad una prima corona circolare calettata su un albero portante una seconda corona circolare collegata mediante catena ad un pignone ubicato sull’asse della ruota posteriore; - fig. 4 schematically shows the right side of a lower part of a bicycle frame on which an eccentric sprocket is mounted connected by chain to a first ring gear keyed on a shaft carrying a second ring ring connected by chain to a pinion located on the axis of the rear wheel;

- la fig. 5 mostra in vista schematica dall'alto come il congegno di cui alla fig. 4 sia collegato ad un analogo congegno, posto sul lato sinistro della bicicletta, mediante un albero di rinvio portante una corona di collegamento ad un pignone di movimentazione della ruota di una bicicletta presumibile da strada. - fig. 5 shows in schematic view from above how the device of fig. 4 is connected to a similar device, located on the left side of the bicycle, by means of a transmission shaft carrying a crown for connection to a pinion for moving the wheel of a presumed road bicycle.

Con riferimento alla citata fig. 1, una corona dentata motrice 1 ha una sua eccentricità su di un asse di simmetria 2 disposto con un certo angolo Z rispetto ad una pedivellla 3 dotata di pedale 4. Su detta corona eccentrica 1 si avvolge una tradizionale catena a maglie 5 preposta a trasferire il movimento ad un’altra ruota dentata condotta. Tale ruota condotta può avere varie collocazioni a seconda delle finalità da perseguire; in figura 4 si ha infatti una ruota condotta 6A che è in posizione sopraelevata, mentre in fig. 2 si ha una ruota condotta 7A che è in posizione posteriore. A seconda di tali collocazioni si hanno degli angoli Z che sono differenti, giacché l'asse 2 deve trovarsi perpendicolare alla linea di tensione de l la catena 5 quando la pedi ve l la motr i ce 3 è sostanz ia lmente o r i z zonta l e . With reference to the aforementioned fig. 1, a driving sprocket 1 has its own eccentricity on an axis of symmetry 2 arranged at a certain angle Z with respect to a pedal crank 3 equipped with a pedal 4. A traditional chain with links 5 designed to transfer movement to another driven sprocket. This driven wheel can have various positions depending on the purposes to be pursued; in figure 4 there is in fact a driven wheel 6A which is in an elevated position, while in fig. 2 there is a driven wheel 7A which is in the rear position. Depending on these locations, there are angles Z which are different, since the axis 2 must be perpendicular to the tension line of the chain 5 when the pedestal of the motor 3 is substantially or zontal.

Con riferimento alle figure 2 e 3 una corona dentata eccentrica 1A è associata ad una pedivella 3A ruotante attorno ad un asse 8 di un proprio perno 9A, supportato girevolmente da un usuale manicotto 10 fissato sulla zona di convergenza di tradizionali tubi 11,12,13A-13B di telaio. With reference to Figures 2 and 3, an eccentric toothed crown 1A is associated with a pedal crank 3A rotating around an axis 8 of its own pin 9A, rotatably supported by a usual sleeve 10 fixed on the convergence area of traditional tubes 11,12,13A -13B of frame.

Nella fig. 3 le pedivelle 3A e 3B sono associate a due pedali 4A e 4B. In fig. 3 the cranks 3A and 3B are associated with two pedals 4A and 4B.

Mediante una catena 5A tale corona trasmette il suo movimento ad un pignone 7A, il quale è solidale ad un mozzo 15 di una ruota posteriore 16 di bicicletta, nonché ad un altro uguale pignone 7B posto sul lato sinistro della bicicletta. By means of a chain 5A, this crown transmits its movement to a pinion 7A, which is integral with a hub 15 of a rear wheel 16 of a bicycle, as well as with another identical pinion 7B placed on the left side of the bicycle.

A sua volta, tale pignone 7B è collegato, in modo uguale al pignone 7A, ad una propria corona 1B associata ad una propria pedivella 3B in un modo opposto e simmetrico rispetto a quanto presente sul lato destro. Va notato che la corona 1B ha un perno 9B che è distinto dal perno 9A; la velocità di rotazione di ogni corona 1A,1B condotta, infatti, non è costante, bensì soggetta ad accelerazioni che gli derivano dalle variazioni di velocità periferica imposte dalla corona che, delle due, è ciclicamente motrice. In turn, this pinion 7B is connected, in the same way as the pinion 7A, to its own crown 1B associated with its own pedal crank 3B in an opposite and symmetrical way with respect to what is present on the right side. It should be noted that the crown 1B has a pin 9B which is distinct from the pin 9A; the rotation speed of each driven ring 1A, 1B, in fact, is not constant, but subject to accelerations deriving from the peripheral speed variations imposed by the ring which, of the two, is cyclically driving.

Nonostante una possibile costanza di velocità angolare caratterizzante il movimento dei pedali risulta, infatti, una variazione ciclica della velocità di scorrimento lineare delle catene 5A,5B, in conseguenza del fatto che tali catene si avvolgono su circonferenze progressivamente variabili. Despite a possible constancy of angular speed characterizing the movement of the pedals, there is in fact a cyclic variation of the linear sliding speed of the chains 5A, 5B, as a consequence of the fact that these chains wind around progressively variable circumferences.

Dal cinematismo 'illustrato è ben comprensibile che, la rotazione di’ una ruota eccentrica 1A che sia collegata con catena 5A ad una ruota circolare 7A, crea allentamenti e tensionamenti ciclici della catena 5A. Per mantenere la tensione entro valori praticamente costanti è notorio l'impiego di galoppini o tendicatena che, capaci di escursione adeguata, precaricano elasticamente la catena agendo perpendicolarmente alla sua direzione di scorrimento. From the illustrated kinematics it is well understood that the rotation of an eccentric wheel 1A which is connected with chain 5A to a circular wheel 7A creates cyclic loosening and tensioning of the chain 5A. To keep the tension within practically constant values, it is well known to use pulleys or chain tensioners which, capable of adequate excursion, elastically preload the chain by acting perpendicularly to its sliding direction.

A tale sistema di recupero delle variazioni di lunghezza utile della catena è tuttavia preferibile il seguente sistema, che fa seguire alla catena 5A un tracciato che si allunga e si accorcia della stessa entità di cui viene accorciato e allungato per effetto del>la posizione angolare istantanea assunta dalla corona eccentrica. However, the following system is preferable to this system for recovering the variations in the useful length of the chain, which makes the chain 5A follow a path that lengthens and shortens by the same amount as it is shortened and lengthened by the effect of the> instant angular position assumed by the eccentric crown.

Ciò è quanto visibile dalla fig. 2. Alla corona 1A (come pure ovviamente alla corona 1B) è associata una camma 17 sulla quale è impegnata una punteria 18 posta all'estremità di una leva 19 fulcrata in 20 e dotata di una rotella tendicatena 21 all'altra sua estremità, cooperante con altre rotelle a perno fisso 24 e 25- Consegue da ciò che ogni spostamento della punteria 18 può risultare amplificato della entità voluta dipendentemente dal rapporto tra le lunghezze 22 e 23 dei due bracci di leva-Consegue pure che detti spostamenti sono dipendenti dal profilo della camma 17 percorso dalla punteria 18 e definibile secondo tecnica nota. Da un punto di vista pratico, per esempio, è sufficiente precaricare elasticamente la rotella 21 in un senso che crei tensione alla catena e dotare la punteria 18 di un elemento tracciante: facendo girare la corona 1A risulterà tracciato il profilo della camma 17. Quanto espresso dalle figg. 2 e 3 costituisce la base dell’invenzione; tuttavia da tale versione risulta che il mozzo 15 deve essere solidale ad 'entrambi i pignoni 7A e 7B e che pertanto la rotazione della ruota 16 della bicicletta crea reversibilmente anche la rotazione delle pedivelle 3A e 3B. This is what can be seen from fig. 2. A cam 17 is associated with the crown 1A (as well as obviously with the crown 1B) on which a tappet 18 is engaged, located at the end of a lever 19 pivoted at 20 and equipped with a chain tensioning wheel 21 at its other end, cooperating with other fixed pivot wheels 24 and 25 - It follows from this that each movement of the tappet 18 can be amplified by the desired amount depending on the ratio between the lengths 22 and 23 of the two lever arms - It also follows that said movements are dependent on the profile of the cam 17 traversed by tappet 18 and definable according to the known technique. From a practical point of view, for example, it is sufficient to elastically preload the wheel 21 in a direction that creates tension in the chain and to equip the tappet 18 with a tracer element: by turning the crown 1A the profile of the cam 17 will be traced. from figs. 2 and 3 forms the basis of the invention; however, from this version it results that the hub 15 must be integral with both the sprockets 7A and 7B and that therefore the rotation of the wheel 16 of the bicycle reversibly also creates the rotation of the pedal cranks 3A and 3B.

Tale versione risulta adatta perciò, soltanto a biciclette da corsa da pista, notoriamente prive di ruota libera. This version is therefore suitable only for track racing bicycles, notoriously without a free wheel.

L'invenzione è tuttavia utilizzabile anche per biciclette da strada, ovvero di tipo dotato di ruota libera, mediante l'accorgimento tecnico illustrato dalle figg- 4 e 5. However, the invention can also be used for road bicycles, that is of the type equipped with a free wheel, by means of the technical device illustrated in figs 4 and 5.

Da tali figure ,si può vedere che detto accorgimento consiste, anziché associare alle ruote condotte 7A e 7B direttamente la ruota posteriore 16, nell'associare alle loro equivalenti 6A, 6B una ulteriore corona circolare 26 che, mediante una normale catena 27, trasmette il moto ad un pignone finale 28, associato ad una ruota libera 29. From these figures, it can be seen that said expedient consists, instead of associating the rear wheel 16 with the driven wheels 7A and 7B directly, in associating to their equivalents 6A, 6B a further circular ring 26 which, by means of a normal chain 27, transmits the motion to a final pinion 28, associated with a free wheel 29.

Sul perno di questa viene poi calettato il mozzo motore 30 di «una ruota di bicicletta 31. E' pacifico che invece del pignone finale 28 potrebbe essere servito· nello stesso modo un gruppo di pignoni, nel caso la bicicletta disponesse di un cambio di velocità. The motor hub 30 of a bicycle wheel 31 is then keyed onto the pin of the latter. It is undisputed that instead of the final sprocket 28 a group of sprockets could be served in the same way, if the bicycle had a gearbox .

In tali figure 4 e 5 gli elementi comuni alle figure 2 e 3 sono indicati con gli stessi numeri. La particolare disposizione^ degli elementi ha suggerito l'adozione di una staffa di supporto 31, ed una differente leva tendicatena 19A che è del tipo a squadra In these figures 4 and 5 the elements common to figures 2 and 3 are indicated with the same numbers. The particular arrangement of the elements has suggested the adoption of a support bracket 31, and a different chain tensioning lever 19A which is of the square type.

Claims (2)

RIVENDICAZIONI 1) Congegno di movimentazione di una ruota (16) di bicicletta (11-12-13) caratterizzato dal fatto di avere ognuno dei due pedali (4A,4B) associato ad una corona dentata (1A,1B) per catena (5,5A,5B) che è sostanzialmente eccentrica rispetto all'asse di rotazione' (8) dei pedali, onde creare la trazione massima della catena (S) quando la rispettiva pedivella (3.3A-3B) è nella posizione orizzontale di momento applicato dal piede che è massimo, il collegamento dei due pedali indipendenti avvenendo indirettamente per l'azione di un albero di rinvio comune o mozzo (15) ricevente il moto delle corone eccentriche (1A,1B) su proprie corone circolari (7A,7B), il moto così acquisito potendo essere o ceduto direttamente alla ruota posteriore (16) della bicicletta solidale ad esso albero di rinvio (15) oppure ceduto ad un tradizionale pignone finale (28) integrato con ruota libera (29) per un'utilizzazione su biciclette normali avvalendosi di una corona (26) solidale ad esso albero di rinvio (15). CLAIMS 1) Movement device for a bicycle wheel (16) (11-12-13) characterized by having each of the two pedals (4A, 4B) associated with a toothed crown (1A, 1B) for chain (5.5A , 5B) which is substantially eccentric with respect to the axis of rotation '(8) of the pedals, in order to create the maximum traction of the chain (S) when the respective crank arm (3.3A-3B) is in the horizontal position of the moment applied by the foot which is maximum, the connection of the two independent pedals occurring indirectly by the action of a common transmission shaft or hub (15) receiving the motion of the eccentric crowns (1A, 1B) on its own circular crowns (7A, 7B), the motion thus acquired by being able to be either sold directly to the rear wheel (16) of the bicycle integral with it the transmission shaft (15) or sold to a traditional final sprocket (28) integrated with free wheel (29) for use on normal bicycles using a crown (26) integral with the transmission shaft (15). 2) Congegno di movimentazione come alla rivendicazione precedente, caratterizzato da un dispositivo tendicatena traente la posizione della sua rotella tensionatrice (21) da una leva (19,19A) di cui detta rotella (21) occupa un'estremità, l'altra estremità di detta leva fulcrata (20) in posizione intermedia al telaio (13A.12) essendo costitutiva di una punteria (18) azionata da un idoneo profilo di camma (17) rotante insieme alla corona dentata eccentrica (1A,1B). 2) Movement device as per the preceding claim, characterized by a chain tensioning device which draws the position of its tensioning roller (21) from a lever (19,19A) of which said roller (21) occupies one end, the other end of said pivoted lever (20) in an intermediate position to the frame (13A.12) being constitutive of a tappet (18) operated by a suitable cam profile (17) rotating together with the eccentric toothed crown (1A, 1B).