WO2007048860A1 - Estructura trasera de cuadro de bicicleta - Google Patents

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Definitions

  • the minimization of the weight responds to the need to reduce as much as possible the mass that the cyclist must ascend on the positive slopes and facilitate accelerations, since the lower mass provides greater accelerations under the same force applied
  • a characteristic that is gaining relevance in this sector consists in the absorption of the irregularities of the terrain and various vibrations, generally of vertical sense.
  • the usual solution for this problem is the adoption of complex rear suspension systems, consisting of mechanisms and dampers with multiple configurations.
  • This improvement in performance is determined by the increase in the separation between bases and braces, which provides a proportional increase in stiffness of the rear part due to the greater moment of inertia of the quadrilateral with respect to the triangle.
  • the rear structure of the bicycle frame object of the invention being those that constitute two rear triangles consisting of a common tubular structure that is part of the front frame, an upper strap and a lower strap, is characterized in that the joint of the strap upper and lower tie is made by means of a fourth side forming a quadrilateral.
  • Figure 1 represents a schematic general view of a bicycle frame that includes the rear structure according to the invention. An example of practical, non-limiting embodiment of the present invention is described below.
  • a conventional bicycle frame consists of a front frame and two prolonged rear triangles of a common tubular structure (C) in which they are coaxially arranged according to their longitudinal axis to the bottom bracket and the upper-tube / seat-tube joint.
  • the union between the upper tie (ts) and the lower tie (ti) that, starting from the common tubular (C) are part of the rear triangle, is carried out by means of a fourth tie (t4) forming a quadrilateral.
  • This quadrilateral is constituted by the said common tubular (C) and the mentioned braces (ts), (ti), (t4) and perfectly defined by the coordinates of its vertices (V1), (V2), (V3), (V4 ).
  • brace (t4) or any of the braces (ts), (ti) and / or the common tubular (C) are basically straight or basically curved.
  • the rear axle (P2) carrying the rear wheel of the bicycle has on the fourth side (t4) of the formed quadrilateral - see figure -.

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Abstract

Estructura trasera de cuadro de bicicleta de las que se constituyen en sendos triángulos traseros que constan de una estructura tubular (C) común que forma parte del cuadro delantero, un tirante superior (ts) y un tirante inferior (ti); caracterizada porque Ia unión del tirante superior (ts) y del tirante inferior (ti) se efectúa por medio de un cuarto lado (t4) formándose un cuadrilátero. El eje trasero (P2) se dispone en el cuarto lado (t4) de cada cuadrilátero trasero formado.

Description

"ESTRUCTURA TRASERA DE CUADRO DE BICICLETA"
D E S C R I P C I Ó N
A Io largo de Ia historia de Ia bicicleta, uno de los objetivos de todo fabricante de modelos de altas prestaciones, ha sido Ia optimización de Ia relación rigidez/peso, Es decir obtener Ia máxima rigidez con el mínimo peso.
La minimización del peso responde a Ia necesidad de reducir al máximo Ia masa que el ciclista deberá ascender en los desniveles positivos y facilitar las aceleraciones, ya que Ia menor masa proporciona mayores aceleraciones bajo Ia misma Fuerza aplicada
(F = m*a).
Sin embargo en la búsqueda del mínimo peso, frecuentemente se ha descuidado Ia rigidez del cuadro. Propiedad fundamental a Ia hora de asegurar el control y estabilidad del vehículo, pero también para el aprovechamiento de Ia energía del ciclista. Es decir, un cuadro que por una rigidez insuficiente, sufre deformaciones bajo Ia aplicación de las fuerzas del pedaleo del ciclista, supone un desaprovechamiento de Ia energía total aplicada. Dicha pérdida de energía es proporcional al cuadrado de Ia deformación de Ia estructura (Energía 1/í> * Rigidez estructura* Deformación2).
De esta manera queda claro que para Ia optimización del rendimiento de una bicicleta no solo debe reducirse el peso, sino mantener a su vez altos niveles de rigidez.
Tras numerosos cálculos teóricos y diversos estudios, el solicitante ha constatado que: 1 .- La falta de rigidez de los cuadros se manifiesta en mayor medida al pedalear de pie (escaladas, sprints,...), ya que tiende a balancearse Ia bicicleta de izquierda a derecha. La existencia de fuerzas laterales en estos casos provoca las mayores deformaciones en uso.
2.- La minimización de estas deformaciones se consigue mediante Ia mejora de Ia rigidez lateral y torsional (respecto al eje longitudinal del cuadro) de Ia bicicleta.
3.- La mejora de estas rigideces provoca a su vez mayor precisión en Ia conducción a Ia vez que una estabilidad superior.
4.- Los puntos críticos de Ia estructura se centran en el tubo diagonal y el triángulo trasero.
Por otro lado cabe reseñar Ia relevancia del apartado del confort, entendiéndose como tal Ia absorción de vibraciones transmitidas desde el suelo al ciclista, mayormente de carácter vertical. Este aspecto también ha sido estudiado y optimizado en Ia configuración de Ia estructura trasera del cuadro de bicicleta objeto del invento.
Una característica que esta adquiriendo relevancia en este sector, consiste en Ia absorción de las irregularidades del terreno y diversas vibraciones, generalmente de sentido vertical. La solución habitual para este problema consiste en Ia adopción de complejos sistemas de suspensión traseros, constituidos por mecanismos y amortiguadores con múltiples configuraciones.
En Ia solución propuesta para Ia construcción de parte trasera del cuadro de bicicleta según el objeto del invento, además de proporcionar una elevada rigidez proporciona una absorción superior al de un triángulo clásico, merced a Ia inclusión de un vértice suplementario en Ia estructura trasera, que facilita a su vez pequeñas flexiones verticales que aumentan el confort del usuario en marcha.
Una vez se han realizado el trabajo de optimización del tubo diagonal, los trabajos de rigidificación se concentran sobre Ia parte trasera de los cuadros de bicicleta. Es en este aspecto en el que se basa Ia solicitud de Patente.
Históricamente Ia parte trasera de los cuadros de bicicleta se han resuelto mediante Ia realización de un doble triangulo trasero constituido por los tres vértices clásicos: Eje pedalier, eje trasero y unión tubo superior-tubo sillín. Evidentemente Ia rueda trasera irá comprendida entre ambas estructuras triangulares.
El fundamento de esta nueva solicitud se basa en Ia ruptura de este triángulo mediante Ia inserción un nuevo vértice. De esta manera se forma un cuadrilátero, cuyas prestaciones estructurales son superiores a las formas triangulares clásicas.
Esta mejora de prestaciones viene determinada por el aumento de Ia separación entre bases y tirantes, Io que proporciona una aumento proporcional de rigidez de Ia parte trasera dada por el mayor momento de inercia del cuadrilátero respecto al triangulo.
A igualdad de peso, el cuadrilátero posee un mayor momento de inercia respecto a los ejes "z" e "y", de manera que sufrirá menores deformaciones ante fuerzas laterales (sentido x) y de torsión (sentido "y") respectivamente. Esto se traducirá en un aprovechamiento de Ia energía del ciclista superior. -A-
La estructura trasera de cuadro de bicicleta objeto del invento, siendo de las que se constituyen en sendos triángulos traseros que constan de una estructura tubular común que forma parte del cuadro delantero, un tirante superior y un tirante inferior, se caracteriza porque Ia unión del tirante superior y del tirante inferior se efectúa por medio de un cuarto lado formándose un cuadrilátero.
Están incluidas en el objeto del invento cualesquiera realizaciones prácticas que no alteren, cambien o modifiquen Ia esencialidad propuesta y, en particular:
a) que el cuarto lado sea básicamente recto o sea básicamente curvo;
b) que los vértices vengan definidos por las siguientes coordenadas:
Figure imgf000006_0001
o que vengan definidos por coordenadas que superen o no alcancen el margen de variación de las tolerancias citadas.
Para comprender mejor el objeto de Ia presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.
La figura 1 representa una vista general esquemática en alzado de un cuadro de bicicleta que incluye Ia estructura trasera según Ia invención. Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.
Un cuadro de bicicleta convencional consta de un cuadro delantero y sendos triángulos traseros prolongados de una estructura tubular común (C) en Ia que se disponen coaxialmente según su eje longitudinal al eje pedalier y Ia unión tubo-superior/tubo-sillín.
Según Ia invención, Ia unión entre el tirante superior (ts) y el tirante inferior (ti) que, partiendo del tubular común (C) forman parte del triángulo trasero, se efectúa por medio de un cuarto tirante (t4) formándose un cuadrilátero.
Este cuadrilátero queda constituido por el citado tubular común (C) y los citados tirantes (ts), (ti), (t4) y perfectamente definido por las coordenadas de sus vértices (V1 ), (V2), (V3), (V4).
Es indistinto y accesorio a los efectos del invento que el citado tirante (t4), o cualquiera de los tirantes (ts), (ti) y/o el tubular común (C) sean básicamente rectos o básicamente curvos.
Si se sitúa un sistema de coordenadas cartesiano sobre el eje de pedalier, Ia posición de cada vértice (V1), (V2), (V3), (V4) es Ia siguiente:
Figure imgf000007_0001
El eje trasero (P2) portador de Ia rueda trasera de Ia bicicleta dispone en el cuarto lado (t4) del cuadrilátero formado -ver figura -.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1.- Estructura trasera de cuadro de bicicleta de las que se constituyen en sendos triángulos traseros que constan de una estructura tubular (C) común que forma parte del cuadro delantero, un tirante superior (ts) y un tirante inferior (ti); caracterizada porque Ia unión del tirante superior (ts) y del tirante inferior (ti) se efectúa por medio de un cuarto lado (t4) formándose un cuadrilátero.
2.- Estructura trasera de cuadro de bicicleta, según reivindicación anterior, caracterizada porque el cuarto lado (t4) es básicamente recto.
3.- Estructura trasera de cuadro de bicicleta, según reivindicación 1 , caracterizada porque el cuarto lado (t4) es básicamente curvo.
4.- Estructura trasera de cuadro de bicicleta, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los vértices (V1 ), (V2), (V3), (V4) de dicho cuadrilátero vienen definidos por las siguientes coordenadas:
Figure imgf000009_0001
5.- Estructura trasera de cuadro de bicicleta, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el eje trasero (P2) se dispone en el cuarto lado (t4) de cada cuadrilátero trasero formado, facilitando pequeñas flexiones verticales que aumentan el confort del ciclista en marcha.
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