ITMI20100658A1 - Telaio accessorio per trasformare una bicicletta a due ruote in una bicicletta ergonomica a tre ruote in linea - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Campo tecnico di applicazione: la presente invenzione concerne il campo delle biciclette da passeggio o turistiche, cioè tutte quelle biciclette che sono destinate alla generalità delle persone che usano questo mezzo per spostarsi da un posto all'altro o per puro passatempo. In particolare concerne la posizione di guida che viene assunta sulla bicicletta.

Problema tecnico da risolvere: la posizione che viene assunta andando in bicicletta può dare origine a problemi fisici, specie quando si è soliti andare in bicicletta per lunghi periodo di tempo. In particolare si possono sviluppare dolori o vere e proprie patologie che riguardano la cervicale, la parte dorsale e lombare della schiena, le spalle, le braccia, la prostata ed altro ancora. Infatti, la posizione che viene assunta è per molti versi innaturale, per capirlo si può brevemente analizzare la posizione più estrema di guida, cioè quella del ciclista professionista o semiprofessionista che guida con il corpo ripiegato in avanti. Le stesse considerazioni valgono poi, anche se in misura minore, per una posizione meno estrema.

La posizione più estrema tende a contrastare le naturali lordosi (curvature) della spina dorsale, sia la lordosi cervicale sia la lordosi lombare. Ciò può potenzialmente provocare dolori o vere e proprie patologie. Inoltre risultano stressati i polsi, le braccia e le spalle, che devono mantenere il peso del corpo.

Tali problemi, per quanto attenuati, si possono riscontrare anche per posture meno estreme, anzi, una postura meno estrema tende a peggiorare un altro problema, che è quello relativo alla pressione che viene esercitata sul perineo. Infatti, nella posizione turistica, con il corpo non reclinato o poco reclinato in avanti, una parte maggiore del peso corporeo viene scaricato direttamente sul sellino, che, per esigenze tecniche, ha una superficie molto limitata. Inoltre con un postura meno estrema il peso del busto viene sostenuto completamente dalla spina dorsale e questo può essere un problema per chi, per patologie pregresse, avesse bisogno di appoggiare la parte lombare della schiena.

Stato dell'arte: Il problema di permettere una posizione di guida più confortevole è stato già affrontato e risolto in vari modi. Il fine è stato quello di introdurre nella struttura di una bicicletta un sedile più ampio e dotato di schienale. Questo però ha portato a misurarsi con una serie di problemi tecnici:

- Il sedile più ampio necessita lo spostamento dei pedali in una posizione avanzata rispetto al corpo, sarebbe infatti non fisiologico esercitare una spinta verso il basso con le gambe divaricate.

- La distribuzione del peso sul mezzo viene rivoluzionata. Spostare semplicemente il sellino verso la ruota posteriore vorrebbe dire scaricare il peso solo sulla parte posteriore della bicicletta, con evidenti svantaggi, per esempio la bicicletta tenderebbe ad impennarsi.

Spostare i pedali in avanti significa agire sul sistema di trasmissione della pedalata, il che implica il dovere adottare nuove soluzioni, per esempio catene di trasmissione più lunghe, usare la ruota anteriore come ruota motrice o altri accorgimenti che rivoluzionano la struttura tradizionale del mezzo.

- Tali ostacoli tecnici possono essere risolti con un allungamento dei telaio della bicicletta, ma in questo caso ci si trova davanti a problemi di ingombro del mezzo che diventa difficilmente trasportabile e parcheggiabile.

- Infine, qualsiasi sia la soluzione tecnica adottata, si avrebbe una bicicletta per così dire “dedicata” alla sola persona che necessita di questo tipo di dispositivi. In parole semplici la bicicletta verrebbe utilizzata sola da una persona e non, per esempio, da un altro componente del nucleo familiare che preferisse una bicicletta ordinaria.

Passando a degli esempi concreti di realizzazione, possiamo fare riferimento alle cosiddette biciclette reclinate o, usando l’espressione inglese, “recumbent bicycles". Si tratta di biciclette a due ruote in cui la posizione di pedalata è semisdraiata (lo schienale ha una pendenza che oscilla tra i 20° e i 50° rispetto al piano del terreno). La trazione è generalmente posteriore e i pedali sono posti all’altezza della ruota anteriore se non davanti ad essa; ciò comporta l’utilizzo di catene di trasmissione molto lunghe con l'aggiunta di soluzioni che evitino l'interferenza tra la catena e la ruota anteriore in fase di curva (tubi di protezione o altri ingranaggi). La ruota posteriore è solitamente posta dietro alla schiena del guidatore. L'altezza da terra del corpo del guidatore è ovviamente molto ridotta rispetto a quella che si ha in una bicicletta classica. I primi esemplari risalgono agli inizi del '900 in particolare e il primo esemplare di un certo successo viene attribuito al francese Charles Mochet, il quale, in verità, deposito prima un brevetto di un modello a quattro ruote e poi per successive revisioni arrivò ad ideare un modello a due ruote.

All'inizio le biciclette reclinabili non furono pensate per dare la possibilità di pedalare comodamente, ma soprattutto per raggiungere prestazioni migliori rispetto alle bici tradizionali. Effettivamente ottennero delle perfomances nettamente migliori (soprattutto sul piano), ma l’interesse verso di loro diminuì notevolmente quando L’Unione Ciclistica Internazionale decise di non omologare i record ottenuti con questo tipo di biciclette. Solo ai giorni nostri le bici reclinate sono state riscoperte per la loro posizione di pedalata. Tali bici sono molto costose a causa del meccanismo di trasmissione che è molto più raffinato di quello delle bici tradizionali, inoltre hanno il difetto di offrire una visuale bassa a causa della posizione di guida. Si tratta di mezzi difficili da controllare, sia per il fatto che il telaio è più lungo, sia per il fatto che quando la bici rallenta è poco agevole poggiare i piedi per terra in una bicicletta in cui si guida in posizione semi sdraiata.

Un'altra soluzione sperimentata a livello pratico, è quella relativa ai tricicli non in linea, cioè con due ruote posteriori parallele. I primi modelli risalgono addirittura alla fine del 19° secolo. Il triciclo si presta molto bene ad essere configurato per una seduta molto confortevole, infatti il suo telaio si presta ad essere allungato senza i problemi di stabilità di una recumbent bike. In realtà il triciclo non in linea non deve il suo successo alla possibilità di avere una posizione di guida molto confortevole, quanto alla sua intrinseca stabilità. Ecco perché è solitamente il primo mezzo di locomozione dei bambini o quello di persone con gravi problemi motori che non potrebbero usare una bici normale. Un’altro vantaggio del triciclo, che si ricollega sempre alla sua intrinseca stabilità, è quello di potere essere configurato anche per portare delle merci, spesso infatti si ricava un alloggiamento dietro al sedile del guidatore proprio a tal fine. Da registrare, tra le tante varianti del triciclo non in linea, anche quella con due ruote anteriori che risponde alle medesime esigenze di stabilità. Dal punto di vista della trasmissione sono state escogitate molte varianti che non è qui il caso di analizzare. Il triciclo non in linea che abbia come unico scopo quello di offrire una posizione di pedalata confortevole presenta alcuni difetti. Innanzitutto è un mezzo molto ingombrante (non solo in lunghezza ma anche in larghezza), di conseguenza è difficilmente trasportabile; in secondo luogo è generalmente più costoso di una bicicletta di pari fattura; infine, dal punto di vista squisitamente emozionale, rappresenta sicuramente un'esperienza diversa rispetto a quella della classica bicicletta.

Altri tentativi si sono invece focalizzati sul triciclo in linea, è stato infatti pensato di aggiungere una terza ruota posteriore in linea con le prime due, in modo da potere arretrare la posizione di guida senza influire negativamente sulla distribuzione dei pesi. Uno dei primi modelli conosciuti di triciclo in linea si può fare risalire ad un brevetto tedesco del 1896 di Bohn Chapin Hicks, anche se il suo modello non era specificatamente ideato al fine di realizzare una seduta più confortevole per il guidatore. Di biciclette a tre ruote in linea sono stati elaborati molti modelli. Le varianti immaginabili sono infatti moltissime: con ruote autosterzanti, a trazione anteriore, centrale o posteriore e con raffinati sistemi di trasmissione. Questi tentativi sono particolarmente interessanti in quanto si tratta di soluzioni simili a quella presentata nel presente brevetto per invenzione, in generale i problemi che si sono riscontrati con questo tipo di biciclette sono essenzialmente quattro:

- Innanzitutto il telaio più lungo del normale può dare dei problemi in termini di stabilità, specie in curva, dove le ruote posteriori fisse tendono a rendere poco agevole la curva stessa.

- Si ripropone come nei modelli sopraesposti il problema dell’ingombro del mezzo.

- In salita la ruota centrale tende a staccarsi da terra in quanto i tre punti di appoggio delle ruote rimarranno allineati anche in caso di dislivello. Questo si rivela un problema in quanto la ruota centrale è solitamente quella motrice. - La bicicletta è, per così dire, “dedicata" alla sola persona che necessita di questo tipo di dispositivi.

Descrizione dell'invenzione

La presente invenzione riguarda un nuovo telaio accessorio che può trasformare una normale bicicletta ammortizzata posteriormente in una bicicletta a tre ruote in linea. Questa soluzione permette di assumere una posizione di guida confortevole, risultando particolarmente adatta per tutte quelle persone che, causa di piccoli o grandi problemi fisici, non riescono a mantenere per lungo tempo la posizione che viene normalmente assunta quando si va in bicicletta. Lo scopo è quindi quello di ovviare a tutti i problemi legati alla tradizionale postura dovuta alle biciclette tradizionale. La bicicletta a tre ruote in linea può poi essere velocemente riconvertita in una bicicletta tradizionale.

Sul telaio supplementare o accessorio sono montati una terza ruota e un ampio sellino con poggia schiena. Il fissaggio e lo smontaggio del telaio accessorio avviene in due punti:

- Tramite un canotto forato del telaio accessorio, che si inserisce nell'alloggiamento tradizionale per i canotti del sellino, nel tubo verticale del telaio principale che ha un foro che viene a coincidere con quello del canotto. Il tutto viene fissato da una vite e un bullone.

- Tramite una barra che dal telaio accessorio si congiunge al collarino stringi sella del telaio principale (che è quella fascetta metallica che stringendo il tubo verticale del telaio fissa il canotto).

Nella bicicletta oggetto della presente invenzione il sellino è quindi sostituito da una seduta più ampia e confortevole, questo risulta possibile in quanto la seduta è arretrata rispetto alla posizione tradizionale e la spinta delle gambe sui pedali non avviene perpendicolarmente al piano di seduta, similmente a quanto avviene con le biciclette reclinate. Questa posizione semi reclinata permette anche l'implementazione di uno schienale sulla seduta, per scaricare una parte del peso corporeo sullo schienale stesso. La pressione sul perineo risulta quindi essere molto minore sia per la maggiore superficie della seduta sia per la presenza dello schienale. La schiena assume una posizione fisiologica simile a quella che si potrebbe assumere sulla sedia o poltrona di casa e anche le braccia non risultano sottosforzo, in quanto sono comodamente appoggiate sul manubrio e sostengono solo il loro peso e non quello del corpo. Persino in caso di brusca frenata ben difficilmente si potrebbero creare delle pressioni pericolose per le articolazioni dei polsi o delle spalle, in quanto la posizione assunta permette di fare leva (almeno parzialmente) con le gambe sui pedali.

L'arretramento della seduta pone ovviamente dei problemi circa la distribuzione del peso, tale problema viene risolto con l’aggiunta di una terza ruota posteriore integrata nel telaio accessorio. Questa terza ruota posteriore è libera di ruotare sul proprio asse, in questo modo quando la ruota anteriore, sterza, la terza ruota posteriore tende a ruotare dalla parte opposta facilitando la curva effettuata dalla bicicletta. Inoltre un meccanismo di blocco impedirà che la terza ruota posteriore giri su se stessa compromettendo il moto di avanzamento del mezzo, indicativamente tale blocco consentirà una rotazione massima della suddetta ruota intorno ai 45° in senso orario e antiorario. Il meccanismo di blocco potrà essere realizzato in vari modi in quanto non è specifico oggetto di brevettazione.

Si è già accennato al fatto che in salita la ruota centrale tende a staccarsi da terra, in quanto i tre punti di appoggio delle tre ruote rimarranno allineati anche in caso di dislivello. Per ovviare a questo problema il telaio principale adottato è quello di una bicicletta ammortizzata posteriormente a cui sono state apportate piccole modifiche airammortizzatore. Si tratta di un ammortizzatore a fine corsa che può muoversi solo in espansione e non può contrarsi. In tal modo non appena la ruota centrale motrice tende a staccarsi a causa di una salita, o di un’irregolarità del terreno, l'ammortizzatore esercita una spinta verso il basso che garantisce una perfetta aderenza della ruota centrale senza effetti negativi sulla motricità. Il movimento della ruota motrice verso il basso è possibile in quanto le bici ammortizzate posteriormente sono dotate di uno snodo tra i foderi orizzontali e il tubo obliquo. E' evidente che nella parte iniziale di tratti in discesa sarà la terza ruota posteriore che tenderà sollevarsi dal terreno, ma non essendo una ruota motrice questo non darà nessun effetto negativo sulla guidabilità del mezzo.

Ovviamente la nuova posizione di guida necessità di un manubrio appositamente studiato di lunghezza maggiore, tale manubrio oltre a potere essere regolato in altezza come qualsiasi manubrio, sarò dotato di un'ulteriore regolazione, attraverso uno snodo, che permette di regolarne l'inclinazione. Questo fatto insieme al fatto che la seduta è regolabile sia come pendenza dello schienale sia come posizione della seduta stessa, rende possibile un'ampia regolarità della posizione di guida a seconda delle esigenze del guidatore.

Come detto gli elementi principali che caratterizzano l’invenzione, cioè l’ampia seduta confortevole e la terza ruota autosterzante, sono parte di un telaio aggiuntivo che può essere facilmente agganciato e sganciato al telaio principale. In modo che la bicicletta possa con pochi e veloci interventi tramutarsi in una bicicletta del tutto simile ad una bicicletta tradizionale. In particolare la trasformazione da bicicletta tradizionale a bicicletta a tre ruote con seduta confortevole, avviene in tre semplicissimi passaggi:

1) Estrazione del sellino e del relativo canotto dalla bici

2) Collegamento del telaio accessorio che comprende la terza ruota autosterzante e la seduta confortevole. Tale collegamento avviene grazie a fatto che il telaio aggiuntivo è dotato di un canotto del tutto simile a quello dei sellini tradizionali che viene inserito nel tubo verticale del telaio principale. Il telaio aggiuntivo o accessorio è fissato a quello principale anche tramite una barra che termina con due piastre forate che vengono fissate esternamente agli occhielli del collarino stringi sella tramite la vite di bloccaggio. Stringendo la vite di bloccaggio viene contemporaneamente fissato anche il canotto del telaio accessorio. Inoltre il tubo verticale ha un foro cosi come il canotto del telaio accessorio, quando il canotto è inserito i due fori sono in perfetta corrispondenza e tramite un bullone e un dado il telaio accessorio viene ulteriormente bloccato e reso solidale con il telaio principale.

3) Regolazione del manubrio modificato dell'inclinazione ed eventualmente dell'altezza del manubrio modificato.

E’ bene sottolineare che gli elementi relativi alla trasmissione del moto (posizione dei pedali, posizione del pignone e del deragliatore, lunghezza della catena e tutti gli altri dispositivi) non subiscono sostanziali variazioni rispetto ad una bicicletta tradizionale. La bici così ottenuta risulta facilmente trasportabile in quanto il telaio accessorio è, come si è visto, sganciabile da quello principale. Per favorire ulteriormente la trasportabilità potrebbero essere adottate delle ruote a sgancio rapido e delle cerniere che permettono di ripiegare il telaio principale. Quest’ultimi accorgimenti sarebbero solo delle migliorie e non sarebbero comunque oggetto di brevettazione. E' infine il caso di accennare che la bici di partenza su cui applicare il telaio accessorio avrà preferibilmente delle ruote di dimensioni contenute per permettere una guida agevole anche in posizione semi reclinata.

Descrizione delle figure

In Fig. 1 è raffigurata una visione di insieme della bicicletta già configurata nella versione a tre ruote in linea. Gli elementi principali evidenziati nella figura sono:

- Fig. 1(1): è rappresentata la struttura del telaio accessorio che include la terza ruota posteriore e la seduta ampia e confortevole (l'intero telaio accessorio e colorato di nero per distinguerlo da quello principale).

- Fig. 1(2): è rappresentata la terza ruota posteriore autosterzante che permette una alla bicicletta di effettuare le curve agevolmente, la ruota non può ruotare, sia in senso orario che antiorario, con un’angolazione superiore ad una determinata angolazione (circa 45°). La ruota tende a girare per inerzia dalla parte opposta rispetto alla ruota anteriore.

- Fig. 1(3). meccanismo di bloccaggio della terza ruota posteriore che permette che la rotazione della stessa avvenga entro limiti di angolazione predefiniti (circa 45°). Tale meccanismo di bloccaggio potrà essere realizzato in diversi modi e non è oggetto specifico di brevettazione.

- Fig. 1(4): seduta ampia e confortevole premontata sul telaio accessorio e dotata di schienale (la seduta non è comunque fissa è può essere rimossa per agevolare il trasporto).

- Fig. 1(5): schienale ad inclinazione regolabile.

- Fig. 1(6): meccanismo di regolazione della posizione della seduta che permette di avanzare o arretrare la posizione della seduta stessa.

- Fig. 1(7): canotto del telaio accessorio.

- Fig. 1(8): primo meccanismo di fissaggio del telaio accessorio a quello principale, costituito da un canotto del tutto simile al canotto del sellino tradizionale che si inserisce nel tubo verticale del telaio principale. Il canotto del telaio accessorio ha un foro che viene a trovarsi in corrispondenza ad un altro foro del tubo verticale del telaio principale, un sistema bullone-dado blocca il canotto che in tal modo non può ruotare su se stesso.

- Fig. 1(9): secondo meccanismo di fissaggio del telaio aggiuntivo a quello principale, costituito da una barra che termina con due piastrine forate che vengono fissate esternamente agli occhielli del collarino stringi sella tramite una vite di bloccaggio.

- Fig. 1(10): manubrio modificato, per l’uso della bicicletta nella configurazione a tre ruote il manubrio e reclinato in avanti.

- Fig. 1(11): meccanismo che permette di variare l'inclinazione della parte terminale del manubrio.

- Fig. 1(12): ammortizzatore a fine corsa che si espande in caso la ruota motrice perda aderenza con il terreno, per esempio per irregolarità del terreno stesso o per la parte iniziale di tratti in salita.

- Fig. 1(13): snodo situato tra i foderi orizzontali e il tubo obliquo.

In Fig. 2 è rappresentata plasticamente la trasformazione da bici a due ruote a bici a tre ruote. Il manubrio modificato è in posizione normale e viene quindi inclinato verso il guidatore. Il sellino viene estratto e al suo posto viene inserito il canotto del telaio accessorio. Sono visibili i fori delle piastrine forate della barra del telaio accessorio, Fig 2(14), che vengono fissate esternamente agli occhielli, fig.2(i5), del collarino stringi sella tramite la vite di bloccaggio. E' infine visibile il foro del canotto, fig.2(i6), del telaio accessorio e il corrispondente foro del tubo verticale del telaio principale, fig.2(i7).

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Telaio accessorio che permette la trasformazione di una bicicletta a due ruote ammortizzata posteriormente in una biciclette a tre ruote in linea caratterizzato dal fatto che al telaio è fissata una terza ruota in linea e un sellino dotato di schienale; il telaio accessorio si congiunge e disgiunge al telaio principale tramite un canotto che viene inserito nel tubo verticale del telaio principale, e tramite una barra che termina con due piastre forate che vengono fissate esternamente al collarino stringi sella tramite la vite di bloccaggio. Stringendo la vite di bloccaggio viene contemporaneamente fissato anche il canotto del telaio accessorio.
2. 2) Telaio accessorio che permette la trasformazione di una bicicletta a due ruote ammortizzata posteriormente in una biciclette a tre ruote in linea come descritto nella rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la stabile congiunzione del telaio accessorio a quello principale è assicurata anche dal fatto che al canotto del telaio accessorio è praticato un foro che viene trovarsi in corrispondenza di un altro foro praticato nel tubo verticale del telaio principale, in tal modo grazie ad un bullone bloccato da un dado il canotto del telaio accessorio non può ruotare su se stesso.
3. 3) Telaio accessorio che permette la trasformazione di una bicicletta a due ruote ammortizzata posteriormente in una biciclette a tre ruote in linea come descritto nelle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la terza ruota posteriore è libera di ruotare in senso orario e antiorario, fungendo quindi da ruota autosterzante. La terza ruota tende a girare per inerzia dalla parte opposta a quella della ruota anteriore. Tale rotazione è limitata ad un angolazione di circa 45° per evitare che la ruota giri su se stessa.
4. 4) Telaio accessorio che permette la trasformazione di una bicicletta a due ruote ammortizzata posteriormente in una biciclette a tre ruote in linea come descritto nelle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il sollevamento della ruota centrale motrice in caso di dislivello del terreno, è prevenuto da un ammortizzatore posteriore a fine corsa che spinge permanentemente tale ruota contro il terreno. ) Telaio accessorio che permette la trasformazione di una bicicletta a due ruote ammortizzata posteriormente in una biciclette a tre ruote in linea come descritto nelle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il manubrio è sostituito da un manubrio più lungo che ha un punto di snodo lungo il canotto per regolarne l'inclinazione, in modo da potersi adattare alla configurazione a tre o a due ruote della bicicletta.