Sistema de transmisión, y procedimiento para medir una fuerza de accionamiento en el mismo.

Sistema de transmisión (1), que comprende:

una rueda de accionamiento (2),

una rueda accionada (3), y una cadena de acoplamiento (4) que tiene una primeramitad de cadena (4C) y una segunda mitad de cadena (4D);

un dispositivo de medición de diferencia de tensión (6) para proporcionar una señal de medición que esrepresentativa del par transmitido por la cadena de acoplamiento (4);

comprendiendo dicho dispositivo de medición (6) un sensor de fuerza transversal (10; 2; 3) provisto de medios demedición de fuerza (20, 30) para proporciona una señal de medición (SM) que es una medida de la componente (FV),orientada substancialmente perpendicular al plano (L) definido por los ejes de giro de la rueda dentada (2) y la ruedaaccionada (3), de la resultante (FDR) de las fuerzas transversales (FDC, FDD) ejercidas al sensor de fuerza transversal(10; 2; 3) por las partes de la cadena (4C, 4D; 4A ; 4B);

caracterizado por el hecho de que el sensor de fuerza transversal (10; 2; 3) está dispuesto dentro de la extensión dela cadena de acoplamiento (4),

entre la rueda de accionamiento (2) y la rueda accionada (3), y tiene una primera cara de contacto (11) que hacecontacto con el lado interior de la primera mitad de la cadena (4C) y una segura cara de contacto (12) que hacecontacto con el lado interior de la segunda mitad de la cadena (4D).

Sistema de transmisión, y procedimiento para medir una fuerza de accionamiento en el mismo La presente invención se refiere en general a un sistema de transmisión de tipo extendido. Dicho sistema comprende dos elementos giratorios que unidos entre sí por un elemento de transmisión sinfín cerrado en sí mismo. Este elemento de transmisión puede ser implementado, por ejemplo, como una cuerda, correa o cadena, y en consecuencia los elementos giratorios se implementan como discos, tambores, poleas o ruedas dentadas o similares. En el caso de cuerdas o correas, el sistema de transmisión existe como una sola pieza; en el caso de una cadena, el sistema de transmisión existe como un sistema de eslabones conectados entre sí. La conexión entre el elemento de transmisión y los elementos giratorios puede ser por rozamiento, pero también puede aplicarse una forma de conexión, en la que, por ejemplo, los dientes de una rueda dentada se acoplan a unos orificios del elemento de transmisión.

La presente invención es particularmente aplicable a una transmisión por cadena, en la una cadena se acopla a dos ruedas dentadas. Por lo tanto, en lo sucesivo se utilizarán simplemente las frases "cadena de acoplamiento ", o resumido "cadena", y "rueda dentada". Estas frases, sin embargo, no se utilizan para limitar la invención a este tipo, sino que se utilizan aquí como frases que incluyen también la realización de correa o cuerda y las correspondientes poleas o similares.

La presente invención es particularmente aplicable a una transmisión por cadena en una bicicleta u otro vehículo impulsado por fuerza humana, y a una transmisión por cadena en una bicicleta estática o similar. En tales aplicaciones, pero también en transmisiones industriales, existe la necesidad de un instrumento de medición para medir el par transmitido. Una medida de ello es la tensión presente en la cadena. Se han descrito diversos instrumentos de medición en base a la medición de la fuerza ejercida sobre la rueda accionada. En tales instrumentos de medición, sin embargo, se parte de la hipótesis de que que no hay tensión de empuje en la cadena, es decir, no se ejerce fuerza sobre la rueda accionada si la propia rueda de accionamiento no se acciona. Sin embargo, en situaciones en las que la cadena está en reposo también está muy tensada, en ambas mitades de la cadena hay la misma tensión, y la rueda accionada experimenta una fuerza que es igual a la suma de esas tensiones, mientras que, de hecho, el par de accionamiento es igual a cero.

Solamente cuando se acciona la rueda de accionamiento, por ejemplo, por la fuerza del pedal de un ciclista, la tensión en una mitad de la cadena se vuelve mayor que la tensión en la otra mitad de la cadena, por lo que la rueda accionada experimenta un par de accionamiento resultante que es sustancialmente igual a la diferencia entre las dos tensiones en las dos mitades de la cadena, multiplicado por el diámetro de la rueda accionada.

Además, se ha dado el caso de bicicletas en las que ruedas dentadas pueden presentar una cierta excentricidad, de modo que pueden existir variaciones en la tensión de empuje durante el funcionamiento las cuales influyen en los resultados de la medición de los instrumentos de medición conocidos. Esto ocurre especialmente en aplicaciones en las que la cadena se tensa mucho para absorber choques por cambios en la dirección de conexión, y en transmisiones de rozamiento si es necesaria una tensión de empuje debido a la fuerza de rozamiento requerida.

El objetivo de la presente invención es, por lo tanto, disponer un instrumento de medición de par que sea sustancialmente insensible a la magnitud de la tensión de empuje en la cadena.

Más concretamente, objetivo de la presente invención es disponer un instrumento de medida que sea capaz de medir la diferencia de tensión. Este instrumento de medición se denominará de aquí en adelante dispositivo de medición de diferencia de tensión.

En el documento US-4.909.086 ya se describe un dispositivo de medición de diferencia de tensión. El dispositivo de medición de diferencia de tensión conocido de esta publicación comprende dos poleas que giran libremente, dispuestas en el lado exterior de la cadena y montadas de manera giratoria en un soporte común. La distancia mutua que existe entre esas poleas es menor que la distancia nominal entre las mitades de la cadena, de modo que cada mitad de la cadena está obligada a seguir una parte de la periferia de la polea correspondiente. Como resultado de la tensión presente en una mitad de la cadena, esta mitad de la cadena ejerce sobre la polea correspondiente una fuerza resultante dirigida hacia el exterior; esa fuerza se denominará en lo sucesivo fuerza transversal. Cuando la cadena ejerce una fuerza de accionamiento y la tensión aumenta en una mitad de la cadena y disminuye en la otra mitad de la cadena, la fuerza transversal ejercida sobre la polea correspondiente por la mitad de la cadena aumentará y la fuerza transversal ejercida por la otra mitad de la cadena sobre la polea correspondiente disminuirá, de modo que el conjunto de las dos poleas y el soporte común se desplazan en la dirección de la fuerza transversal ejercida por la primera mitad de la cadena. La magnitud del desplazamiento resultante es una medida de la magnitud de la fuerza ejercida.

Este dispositivo de medición de diferencia de tensión conocido presenta algunos inconvenientes. El número de componentes es bastante elevado, lo que hace que el dispositivo de medición resulte relativamente costoso. Debido a que las poleas quedan situadas el lado exterior de la cadena, su diámetro debe ser bastante pequeño, puesto que de lo contrario el conjunto ocuparía demasiado espacio; este inconveniente es particularmente válido para una bicicleta o una bicicleta estática. Debido al pequeño diámetro de la polea, es necesario que la cadena en la posición de las poleas presente una forma con un pequeño radio de curvatura, lo que puede dar lugar a un mayor desgaste. Además, poleas de pequeño diámetro implican que las poleas giren a una velocidad bastante elevada, lo cual es también un factor de desgaste y, además, va acompañado de que se genera sonido bastante alto.

Además, cada polea se somete a una fuerza bastante grande respecto al soporte, es decir, toda la fuerza transversal, de modo que el cojinete de cada polea debe ser capaz de resistir esta gran fuerza transversal, y consecuentemente es relativamente costoso. Por otra parte, las fuerzas de rozamiento que se producen son bastante elevadas de modo que, por una parte, el rendimiento de la transmisión disminuye y, por otra parte, se ejerce una fuerza perturbadora sobre el sensor de modo que la precisión de la medición se reduce.

En el caso de bicicletas y bicicletas estáticas, las dos ruedas dentadas generalmente presentan diámetros diferentes entre sí, de modo que las dos mitades de la cadena no son paralelas entre sí. Debido a esto, las dos fuerzas transversales no están alineadas, de manera que la resultante de las dos fuerzas transversales ejerce un par neto al soporte de la polea, lo cual influye en la señal de medición.

La presente invención pretende presentar un dispositivo de medición de diferencia de tensión en el cual se eliminen dichos inconvenientes o se reduzcan en gran medida.

De acuerdo con un aspecto importante de la presente invención, el dispositivo de medición de diferencia de tensión comprende un sensor de fuerza transversal situado en el interior de la cadena, estando el sensor de fuerza transversal atravesado por lo menos parcialmente por las dos mitades de la cadena, y el dispositivo de medición de diferencia de tensión está provisto, además, de medios para la medición de la fuerza transversal ejercida sobre el sensor. En una realización importante, este sensor de fuerza transversal es una rueda montada de manera giratoria respecto a un soporte, que gira junto con la cadena en movimiento.

En una primera variante de realización, el sensor de fuerza transversal es una rueda de medición independiente, que queda dispuesta en el plano de la cadena dentro de la extensión de la cadena. El diámetro se ha seleccionado para que sea tan grande que cada mitad de la cadena se vea obligada a seguir una parte de la periferia de la rueda de medición. En este caso, el radio de curvatura de la cadena es relativamente grande. La rueda de medición gira con una velocidad relativamente pequeña. La rueda de medición va montada en un brazo de soporte que, a su vez, está unido fijamente respecto al chasis donde van montadas la rueda de accionamiento y la rueda accionada (el chasis de la bicicleta) . La emisión de una señal de medición eléctrica que es representativa del desplazamiento del soporte... [Seguir leyendo]

1. Sistema de transmisión (1) , que comprende:

una rueda de accionamiento (2) , una rueda accionada (3) , y una cadena de acoplamiento (4) que tiene una primera mitad de cadena (4C) y una segunda mitad de cadena (4D) ; un dispositivo de medición de diferencia de tensión (6) para proporcionar una señal de medición que es representativa del par transmitido por la cadena de acoplamiento (4) ; comprendiendo dicho dispositivo de medición (6) un sensor de fuerza transversal (10; 2; 3) provisto de medios de medición de fuerza (20, 30) para proporciona una señal de medición (SM) que es una medida de la componente (FV) , orientada substancialmente perpendicular al plano (L) definido por los ejes de giro de la rueda dentada (2) y la rueda accionada (3) , de la resultante (FDR) de las fuerzas transversales (FDC, FDD) ejercidas al sensor de fuerza transversal (10; 2; 3) por las partes de la cadena (4C, 4D; 4A ; 4B) ; caracterizado por el hecho de que el sensor de fuerza transversal (10; 2; 3) está dispuesto dentro de la extensión de la cadena de acoplamiento (4) , entre la rueda de accionamiento (2) y la rueda accionada (3) , y tiene una primera cara de contacto (11) que hace contacto con el lado interior de la primera mitad de la cadena (4C) y una segura cara de contacto (12) que hace contacto con el lado interior de la segunda mitad de la cadena (4D) .

2. Sistema de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el sensor de fuerza transversal (10) tiene un contorno circular.

3. Sistema de transmisión según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el sensor de fuerza transversal (10) está montado de manera giratoria.

4. Sistema de transmisión según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que los medios de medición de fuerza están montados sobre un eje del sensor de fuerza transversal montado de manera giratoria (10) , comprendiendo preferiblemente dichos medios de medición de fuerza un sensor sensible a la flexión de dicho eje.

5. Sistema de transmisión según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que dichos medios de medición de fuerza son sensibles a la fuerza resultante ejercida sobre el sensor de fuerza transversal (10) .

6. Sistema de transmisión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-5, caracterizado por el hecho de que el punto central del sensor de fuerza transversal (10) está situado sustancialmente en el plano (L) definido por los ejes de giro de la rueda de accionamiento (2) y la rueda accionada (3) , y en el que un eje de giro del sensor de fuerza transversal (10) está orientado sustancialmente paralelo a los ejes de giro de la rueda de accionamiento (2) y la rueda accionada (3) .

7. Sistema de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las dos caras de contacto (11, 12) son convexas con un radio de curvatura variable.

8. Sistema de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las dos caras de contacto (11, 12) son convexas con un radio de curvatura que es mayor que la mitad de la distancia entre ambas caras de contacto.

9. Sistema de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por el hecho de que dichos medios de medición de fuerza están adaptados para medir un desplazamiento del sensor de fuerza transversal (10) .

10. Sistema de transmisión según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de medición comprende un brazo de soporte para el sensor de fuerza transversal y dichos medios de medición de fuerza comprenden un sensor de medición (30) para medir una deformación del brazo de soporte (20) .

11. Sistema de transmisión según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que dicho brazo de soporte

(20) está orientado sustancialmente perpendicular respecto al plano (L) definido por los ejes de giro de la rueda de accionamiento (2) y la rueda accionada (3) , y en el que dicho sensor de medición (30) está adaptado para medir un cambio en la longitud del brazo de soporte (20) .

12. Sistema de transmisión según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que dicho brazo de soporte (20) está orientado sustancialmente perpendicular respecto al plano definido por la cadena de acoplamiento (4) , y en el que dicho sensor de medición (30) está adaptado para medir una flexión del brazo de soporte (20) .

13. Sistema de transmisión según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que dicho brazo de soporte

(20) está orientado sustancialmente paralelo al plano (L) definido por los ejes de giro de la rueda de accionamiento

(2) y la rueda accionada (3) y está orientado sustancialmente paralelo al plano definido por la cadena de acoplamiento (4) , y en el que dicho sensor de medición (30) está adaptado para medir una flexión del brazo de soporte (20) .

14. Sistema de transmisión según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que dicho brazo de soporte

(20) está unido a un eje de la rueda de accionamiento (2) o de la rueda accionada (3) .

15. Sistema de transmisión según cualquiera de las reivindicaciones 10-14, caracterizado por el hecho de que el sensor de medición (30) comprende uno o más extensómetros.

16. Sistema de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que por lo menos las caras de contacto (11, 12) del sensor de fuerza transversal (10) están fabricadas en un material que contrarresta la producción generación de sonido, en el que todo el sensor de fuerza transversal (10) está fabricado preferiblemente en un material que contrarresta la producción generación de sonido, comprendiendo dicho material por ejemplo un material sintético.

17. Sistema de transmisión según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de medición de fuerza comprenden un sensor de medición (130) , en el que el sensor de fuerza es una de las ruedas (2, 3) , y en el que el que el sensor de medición (130) está adaptado para la medición de la fuerza ejercida a la rueda en cuestión en una dirección sustancialmente perpendicular al plano (L) definido por los ejes de giro de la rueda de accionamiento (2) y la rueda accionada (3) .

18. Vehículo, que comprende un sistema de transmisión (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-17, cuyo vehículo puede ser un vehículo impulsado por fuerza humana, en particular una bicicleta.

19. Dispositivo de entrenamiento, que comprende un sistema de transmisión (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-17, cuyo dispositivo de entrenamiento puede ser un dispositivo de bicicleta de entrenamiento, por ejemplo, una bicicleta estática o una bicicleta de spinning.

20. Procedimiento para medir una fuerza de accionamiento que se transmite mediante un sistema de transmisión (1) , que comprende una rueda de accionamiento (2) , una rueda accionada (3) , y una cadena de acoplamiento (4) que tiene una primera mitad de cadena (4C) y una segunda mitad de cadena (4D) ; comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

disponer un sensor de fuerza transversal (10) que tiene una primera cara de contacto (11) y una segunda cara de contacto (12) ; medir la componente (FV) , orientada sustancialmente perpendicular al plano (L) definido por los ejes de giro de la rueda de accionamiento (2) y la rueda accionada (3) , de la resultante (FDR) de las fuerzas transversales (FDC, FDD) ejercidas al sensor de fuerza transversal (10) por la primera mitad de la cadena (4C) y la segunda mitad de la cadena (4D) ; caracterizado por disponer el sensor de fuerza transversal (10) entre la rueda de accionamiento y la rueda accionada en la extensión de la cadena (4) , de tal manera que la primera cara de contacto (11) está en contacto para la transmisión de fuerza con el lado interior de la primera mitad de la cadena (4C) y que la segunda cara de contacto (12) está en contacto para la transmisión de fuerza con el lado interior de la segunda mitad de la cadena (4D) .

21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado por el hecho de que dicha componente de la fuerza (FV) se mide midiendo un desplazamiento del sensor de fuerza transversal (10) producido por dicha componente de la fuerza (FV) .

22. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado por el hecho de que el sensor de fuerza transversal (10) está fijo con un brazo de soporte (20) respecto al sistema de transmisión (1) , y en el que dicho desplazamiento se mide midiendo una deformación del brazo de soporte (20) del sensor de fuerza transversal (10) producida por dicha componente de la fuerza (FV) .

23. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado por el hecho de que el sensor de fuerza transversal (10) está montado en un eje, y en el que dicho desplazamiento se mide midiendo una deformación de dicho eje del sensor de fuerza transversal (10) producida por dicha componente de la fuerza (FV) .

24. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado por el hecho de que dicho desplazamiento se mide midiendo una fuerza sobre un cojinete del sensor de fuerza transversal (10) producida por dicha componente de la fuerza (FV) .

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIÓN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante es únicamente para la comodidad del lector. No forma parte del 5 documento de la patente europea. A pesar del cuidado tenido en la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores u omisiones y la EPO niega toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripción

• US 4909086 A • NL 0200867 W

• WO 01/30643 A