Vehículo de propulsión humana con mecanismo de transmisión accionado por los pies.

Vehículo de propulsión humana con mecanismo de transmisión accionado por los pies.

Vehículo de propulsión humana que comprende un bastidor, un mecanismo de dirección, una rueda delantera, una rueda trasera y un mecanismo de transmisión que comprende: dos pedales que giran independientemente alrededor de un eje de rotación entre una posición extrema superior y una posición extrema inferior; unos medios de transmisión con un extremo inferior acoplado a la parte trasera de un respectivo pedal; unos elementos guía que en una primera carrera angular (α) de su movimiento rotatorio en sentido horario guían a los respectivos medios de transmisión y en una segunda carrera angular (β) están articulados a su extremo superior; un mecanismo de retorno delantero para cada pedal; un mecanismo de retorno trasero para cada elemento guía; unos mecanismos de rueda libre acoplados a los respectivos elementos guía y a un eje de transmisión; y unos medios de transmisión de potencia del eje de transmisión a la rueda trasera.

Vehículo de propulsión humana con mecanismo de transmisión accionado por los pies. Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a un vehículo de propulsión humana que se conduce en posición de pie, más particularmente a un patinete, en el sentido más amplio, con un mecanismo de transmisión que transmite a la rueda trasera la potencia desarrollada por el conductor al accionar dos pedales con sus pies.

Antecedentes de la invención

El vehículo de propulsión humana más popular es la bicicleta. Las bicicletas son propulsadas accionando con los pies un par de pedales articulados a dos manivelas desfasadas un ángulo de 18°, por lo que tienen la limitación de que cada pedal presenta dos puntos muertos (superior e inferior) en cada ciclo. Además, cuando el conductor está sentado debe inclinar hacia adelante la parte superior de su cuerpo, con lo que una buena parte de su peso se apoya sobre el sillín y el manillar, lo que con frecuencia produce dolor y molestias en los brazos, los hombros, la espalda y la región pélvica. Las bicicletas reclinadas alivian algunas de las limitaciones de las bicicletas convencionales, pero su posición horizontal hace que sean más difíciles de manejar y más peligrosas, al ser menos visibles para los demás vehículos.

Otro vehículo de propulsión humana es el patinete, que es propulsado impulsándose con un pie contra el suelo mientras el otro pie se mantiene sobre una plataforma fijada al bastidor del vehículo, por lo que es menos estable que la bicicleta y más cansado de conducir.

Otro vehículo de propulsión humana es el patinete propulsado por medio de pedales. Estos vehículos se conducen en posición de pie y son propulsados por la potencia desarrollada por el conductor accionando con los pies uno o dos pedales, y, en ocasiones, también accionando con las manos dos palancas. Su conducción en posición de pie, similar a la posición natural utilizada por el ser humano para andar o correr, los hace más ergonómicos que la posición encorvada del ciclista, eliminando el dolor y las molestias físicas antes citadas.

Los mecanismos de transmisión descritos en la mayoría de patentes de vehículos

propulsados por medio de pedales se basan principalmente en el uso de palancas, articulaciones, engranajes y mecanismos de manivela-manubrio, manivela-pedal, manivela- biela y cadena-piñón. Cuando el vehículo tiene dos pedales, estos se pueden mover de forma independiente el uno del otro (mediante el uso de mecanismos de rueda libre) o de forma dependiente (un pedal baja mientras el otro sube). En la mayoría de vehículos, los pies del conductor describen un movimiento rotatorio (continuo u oscilante) o elíptico (como en un aparato elíptico de gimnasio).

Ejemplos de vehículos propulsados por medio de dos pedales con movimiento independiente el uno del otro, particularmente con un movimiento de los pies rotatorio oscilante, son los que se describen en los siguientes documentos de patentes: US 5121654, DE 431914, US 6648355 y WO 21/2293.

Por otra parte, ejemplos de vehículos propulsados por medio de dos pedales cuyo movimiento es dependiente el uno del otro, son los que se describen en los siguientes documentos de patentes: WO 22/3732 (con movimiento de los pies rotatorio oscilante), WO 28/63499 (con movimiento de los pies elíptico), WO 21/2726 (con movimiento de los pies rotatorio continuo) y WO 211/61128 (con movimiento de los pies elíptico).

Las bicicletas y la mayoría de patentes de vehículos propulsados por medio de pedales presentan una o varias de las siguientes limitaciones:

- mecanismos complicados o difíciles de fabricar;

- partes propensas a la rotura por tensiones mecánicas excesivas y/o fatiga;

- excesivas pérdidas por fricción;

- dos puntos muertos por ciclo (posición superior e inferior de los pedales);

- los pedales limitan su movimiento descendente impactando con el bastidor;

- obstáculos entre los pies, lo que dificulta montar y desmontar del vehículo;

- separación entre ambos pies excesiva, lo que produce molestias físicas y aumenta el balanceo lateral del vehículo durante el pedaleo;

- movimiento de los pedales no independiente, lo que produce incomodidad e inseguridad de conducción;

- tamaño excesivo del vehículo, lo que dificulta su transporte o almacenamiento; y

- posición de conducción poco ergonómica.

El objeto de la presente invención es la producción de un vehículo de propulsión humana conducido en posición de pie, propulsado por medio de dos pedales, utilizable para el ejercicio, la diversión o el transporte, que supere todas las limitaciones antes mencionadas y tenga una eficiencia mecánica aceptable.

Explicación de la invención

Con objeto de aportar una solución a los problemas planteados, se da a conocer un vehículo de propulsión humana que comprende un bastidor, un mecanismo de dirección acoplado al bastidor, una rueda delantera acoplada al mecanismo de dirección, una rueda trasera acoplada al bastidor y un mecanismo de transmisión. El mecanismo de transmisión comprende:

- un primer y un segundo pedal situados respectivamente en el lado derecho e izquierdo del vehículo, acoplados al bastidor mediante unas respectivas articulaciones provistas en el extremo delantero de los pedales, permitiendo que los pedales giren independientemente alrededor de un eje de rotación siendo susceptibles de adoptar posiciones entre una posición extrema superior y una posición extrema inferior;

- un primer y un segundo mecanismo de retorno delantero para el primer y el segundo pedal, respectivamente;

- un primer y un segundo elemento guía, de movimiento rotatorio;

- un primer y un segundo mecanismo de retorno trasero para el primer y el segundo elemento guía, respectivamente;

- unos primeros y unos segundos medios de transmisión, distinguiéndose en cada uno dos extremos, uno inferior acoplado a la parte trasera de un respectivo pedal y otro superior vinculado mecánicamente a un respectivo elemento guía;

- un eje de transmisión acoplado al bastidor de modo giratorio alrededor de un eje de rotación;

- un primer y un segundo mecanismo de rueda libre, cada uno acoplado al eje de transmisión y a un respectivo primer o segundo elemento guía; y

- unos medios de transmisión de potencia del eje de transmisión a la rueda trasera.

En el citado mecanismo de transmisión, la carrera angular del movimiento rotatorio de los elementos guía en el sentido horario, según una vista lateral derecha del vehículo, comprende:

- una primera carrera angular en la que los medios de transmisión están acoplados y guiados en una zona periférica de los elementos guía que tiene un radio constante o variable centrado en el eje de rotación del eje de transmisión, lo que permite que los pedales no tengan puntos muertos superiores; y

- una segunda carrera angular en la que los medios de transmisión han abandonado la zona periférica de los elementos guía y están acoplados a los elementos guía únicamente mediante unas respectivas articulaciones de rotación, de tal forma que los medios de transmisión actúan como bielas y los elementos guía actúan como manivelas, lo que permite que la fuerza ejercida por los pies experimente un mayor incremento que en la primera carrera angular.

En dicho mecanismo de transmisión, la fuerza ejercida por los pies del conductor del vehículo sobre los pedales hace girar hacia abajo los pedales alrededor de su eje de rotación, desplazando hacia abajo los medios de transmisión, los cuales hacen girar en el sentido horario los elementos guía alrededor del eje de rotación del eje de transmisión. Los mecanismos de retorno delantero hacen girar hacia arriba los pedales alrededor de su eje de rotación y los mecanismos de retorno trasero hacen girar en el sentido antihorario los elementos guía alrededor del eje de rotación del eje de transmisión, desplazando hacia arriba los medios de transmisión. Los mecanismos de rueda libre convierten el movimiento rotatorio oscilante de los elementos guía en un movimiento rotatorio continuo del eje de transmisión, que los medios de transmisión de potencia transmiten a la rueda trasera para hacerla girar en el sentido de avance que impulsa el vehículo hacia delante.

Según otra característica de la invención, en la segunda carrera angular los medios de transmisión actúan como bielas que en su punto muerto inferior actúan como topes inferiores de los pedales cuando éstos están en su posición extrema inferior, lo que evita que los pedales impacten con el bastidor para limitar su movimiento rotatorio descendente, proporcionando un pedaleo más suave...

1.- Un vehículo (1) de propulsión humana que comprende un bastidor (11); un mecanismo de dirección (12) acoplado al bastidor (11); una rueda delantera (13) acoplada al mecanismo de dirección (12); una rueda trasera (14) acoplada al bastidor (11); y un mecanismo de transmisión (15) que comprende:

- un primer y un segundo pedal (16, 17) situados respectivamente en el lado derecho e izquierdo del vehículo (1), acoplados al bastidor (11) mediante unas respectivas articulaciones (22, 23) provistas en el extremo delantero de los pedales (16, 17), permitiendo que los pedales (16, 17) giren independientemente alrededor de un eje de rotación (24) siendo susceptibles de adoptar posiciones entre una posición extrema superior y una posición extrema inferior;

- un primer y un segundo mecanismo de retorno delantero (25, 26) para el primer y el segundo pedal (16, 17), respectivamente;

- un primer y un segundo elemento guía (37, 38), de movimiento rotatorio;

- un primer y un segundo mecanismo de retorno trasero (41, 42) para el primer y el segundo elemento guía (37, 38), respectivamente;

- unos primeros y unos segundos medios de transmisión (31, 32), distinguiéndose en cada uno dos extremos, uno inferior acoplado a la parte trasera de un respectivo pedal (16, 17) y otro superior vinculado mecánicamente a un respectivo elemento guía (37, 38);

- un eje de transmisión (54) acoplado al bastidor (11) de modo giratorio alrededor de un eje de rotación (57);

- un primer y un segundo mecanismo de rueda libre (58, 59), cada uno acoplado al eje de transmisión (54) y a un respectivo primer o segundo elemento guía (37, 38); y

- unos medios de transmisión de potencia (6) del eje de transmisión (54) a la rueda trasera (14),

- en donde la carrera angular del movimiento rotatorio de los elementos guía (37, 38) en el sentido horario (7), según una vista lateral derecha del vehículo (1), comprende una primera carrera angular (a) en la que los medios de transmisión (31, 32) están acoplados y guiados en una zona periférica (79, 88, 89, 9, 91, 92, 96) de los elementos guía (37, 38) que tiene un radio constante o variable centrado en el eje de rotación (57) del eje de transmisión (54);

- en donde la fuerza ejercida por los pies del conductor del vehículo (1) sobre los pedales (16, 17) hace girar hacia abajo (66) los pedales (16, 17) alrededor de su eje de rotación (24), desplazando hacia abajo (68) los medios de transmisión (31, 32), los cuales

hacen girar en el sentido horario (7) los elementos guía (37, 38) alrededor del eje de rotación (57) del eje de transmisión (54);

- en donde los mecanismos de retorno delantero (25, 26) hacen girar hacia arriba (67) los pedales (16, 17) alrededor de su eje de rotación (24) y los mecanismos de retorno trasero (41, 42) hacen girar en el sentido antihorario (71) los elementos guía (37, 38) alrededor del eje de rotación (57) del eje de transmisión (54), desplazando hacia arriba (69) los medios de transmisión (31, 32); y

- en donde los mecanismos de rueda libre (58, 59) convierten el movimiento rotatorio oscilante de los elementos guía (37, 38) en un movimiento rotatorio continuo del eje de transmisión (54), que los medios de transmisión de potencia (6) transmiten a la rueda trasera (14) para hacerla girar en el sentido de avance (72) que impulsa el vehículo (1) hacia delante,

caracterizado porque la carrera angular del movimiento rotatorio de los elementos guía (37, 38) en el sentido horario (7) comprende una segunda carrera angular (P) en la que los medios de transmisión (31, 32) han abandonado la zona periférica (79, 88, 89, 9, 91, 92, 96) de los elementos guía (37, 38) y están acoplados a los elementos guía (37, 38) únicamente mediante unas respectivas articulaciones de rotación (39, 4), de tal forma que los medios de transmisión (31, 32) actúan como bielas y los elementos guía (37, 38) actúan como manivelas.

2.- El vehículo (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque en la segunda carrera angular (P) los medios de transmisión (31, 32) actúan como bielas que en su punto muerto inferior actúan como topes inferiores de los pedales (16, 17) cuando éstos están en su posición extrema inferior.

3.- El vehículo (1) según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque cada uno de los pedales (16, 17) comprende:

- un elemento alargado (2, 21) en cuyo extremo delantero se encuentra la respectiva articulación (22, 23) del pedal (16, 17) y en cuya parte trasera está provista una respectiva articulación (35, 36) que acopla el pedal (16, 17) al extremo inferior de sus respectivos medios de transmisión (31, 32); y

- una respectiva plataforma (18, 19), para el apoyo de un correspondiente pie, fijada al elemento alargado (2, 21).

4.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

porque el eje de transmisión (54) se encuentra situado por encima de la rueda trasera (14) y porque los medios de transmisión (31, 32) están acoplados al extremo trasero de los pedales (16, 17) y centrados transversalmente con éstos.

5.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos guía (37, 38) comprenden una zona periférica dentada (79) y porque los medios de transmisión (31, 32) son cadenas (8, 81) que están acopladas y guiadas, durante la primera carrera angular (a), en la zona periférica dentada (79) de los elementos guía (37, 38).

6.- El vehículo (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque las articulaciones de rotación (39, 4) que acoplan el extremo superior de las cadenas (8, 81) a los elementos guía (37, 38) son las articulaciones (82) que unen entre sí los dos últimos eslabones del extremo superior de las cadenas (8, 81), estando el último de estos dos eslabones fijado a los elementos guía (37, 38).

7.- El vehículo (1) según la reivindicación 6, caracterizado porque el último eslabón del extremo superior de las cadenas (8, 81) está fijado a los elementos guía (37, 38) mediante un tornillo (83), una tuerca (84) y unos medios de acoplamiento (85).

8.- El vehículo (1) según la reivindicación 7, caracterizado porque los medios de acoplamiento (85) comprenden unas placas de acero (161) fijadas a cada lado de los elementos guía (37, 38) mediante unos tornillos (162) y unas tuercas (163).

9.- El vehículo (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque las articulaciones de rotación (39, 4) que acoplan el extremo superior de las cadenas (8, 81) a los elementos guía (37, 38) comprenden dos pletinas de acero (167); unos medios de acoplamiento (165) que acoplan las pletinas de acero (167) a un orificio (166) existente en los elementos guía (37, 38); y unos medios de acoplamiento (168) que acoplan las pletinas de acero (167) a las cadenas (8, 81).

1.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque los elementos guía (37, 38) están provistos de unos protectores de cadena (86, 87) anti-atrapamiento de dedos.

11.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los elementos guía (37, 38) comprenden una zona periférica no dentada (88) y porque los medios de transmisión (31, 32) son cadenas (8, 81) que están acopladas y guiadas, durante la primera carrera angular (a), en la zona periférica no dentada (88) de los elementos guía (37, 38).

12.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los elementos guía (37, 38) comprenden una zona periférica acanalada (89, 9, 91, 92) y porque los medios de transmisión (31, 32) son cadenas (8, 81), cables (93), cuerdas (94) o correas (95) que están acoplados y guiados, durante la primera carrera angular (a), en la zona periférica acanalada (89, 9, 91, 92) de los elementos guía (37, 38).

13.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, caracterizado porque el radio de la zona periférica (79, 88, 89, 9, 91, 92) de los elementos guía (37, 38) en la que están acoplados y guiados, durante la primera carrera angular (a), los medios de transmisión (31, 32) es decreciente, de tal forma que el radio (R2) de la zona periférica (79, 88, 89, 9, 91, 92) en las articulaciones de rotación (39, 4) de los elementos guía (37, 38) con los medios de transmisión (31, 32) es menor que el radio (R^ de la zona periférica (79, 88, 89, 9, 91, 92) en el punto inicial de contacto de los elementos guía (37, 38) con los medios de transmisión (31, 32) cuando los pedales (16, 17) están en su posición extrema superior.

14.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada elemento guía (37, 38) comprende una zona periférica superficial (96), porque los medios de transmisión (31, 32) son conjuntos de elementos articulados (33, 34) en los que cada conjunto comprende un elemento rígido base (97, 98) acoplado mediante una articulación de rotación (99, 1) a un elemento rígido extremo (11, 12), porque cada elemento rígido base (97, 98) comprende una zona periférica superficial (13) que está acoplada y guiada, durante la primera carrera angular (a), en la zona periférica superficial (96) de su respectivo elemento guía (37, 38), y porque cada elemento rígido base (97, 98) está acoplado, durante la segunda carrera angular (P), a su respectivo elemento guía (37, 38) mediante la articulación de rotación (39, 4) que acopla el elemento guía (37, 38) al extremo superior de los medios de transmisión (31, 32).

15.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado

porque cada uno de los mecanismos de retorno trasero (41, 42) comprende:

- una polea de radio constante (43, 44) o de radio decreciente (45) fijada a su respectivo elemento guía (37, 38) y giratoria solidariamente con él;

- un elemento flexible de transmisión (46, 47) acoplado en la canal de la polea de radio constante (43, 44) o de radio decreciente (45); y

- un muelle de tracción (48, 49) con un extremo acoplado al elemento flexible de transmisión (46, 47) y su otro extremo acoplado al bastidor (11).

16.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque cada uno de los mecanismos de retorno trasero (41, 42) comprende un muelle de torsión helicoidal (5) o en espiral (51) dispuesto alrededor del eje de rotación (57) del eje de transmisión (54), con un extremo acoplado a su respectivo elemento guía (37, 38) y su otro extremo acoplado al bastidor (11) mediante un elemento rígido (52) o un elemento flexible de transmisión (53).

17.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los mecanismos de retorno trasero (41, 42) y los mecanismos de retorno delantero (25, 26) son un mismo mecanismo susceptible de actuar como mecanismo de retorno trasero y como mecanismo de retorno delantero.

18.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque cada uno de los mecanismos de retorno delantero (25, 26) comprende un muelle de tracción (27, 28) o de torsión (29, 3), con un extremo acoplado a la parte delantera de su respectivo pedal (16, 17) y su otro extremo acoplado al bastidor (11).

19.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de transmisión de potencia (6) del eje de transmisión (54) a la rueda trasera (14) comprenden:

- un plato (61) fijado al eje de transmisión (54);

- un piñón (62) acoplado a la rueda trasera (14) mediante un cambio interno de buje

(63); y

- una cadena de transmisión (64) que transmite la potencia desde el plato (61) al piñón (62).

2.- El vehículo (1) según la reivindicación 19, caracterizado porque la cadena de

transmisión (64) está provista de un tensor de cadena (65).

21.- El vehículo (1) según la reivindicación 15, caracterizado porque el acoplamiento de cada uno de los elementos guía (37, 38) a su respectivo mecanismo de rueda libre (58, 59) se realiza a través de una pieza cilíndrica hueca (73) fijada al elemento guía (37, 38) y provista de una canal (74), constituyendo el conjunto de canal (74) y pieza cilíndrica hueca (73) la polea de radio constante (43, 44) en cuya canal (74) está acoplado el elemento flexible de transmisión (46, 47) del mecanismo de retorno trasero (41, 42); estando alojado en el interior de la pieza cilíndrica hueca (73) un cojinete unidireccional (75, 76) cuyo anillo interior está acoplado al eje de transmisión (54) y cuyo anillo exterior está acoplado a la pieza cilíndrica hueca (73) mediante una chaveta (77), estando además acoplado en el interior de la pieza cilíndrica hueca (73) un anillo de retención (78) del movimiento lateral del cojinete unidireccional (75, 76) respecto de la pieza cilíndrica hueca (73).

22.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el bastidor (11) comprende un elemento base (111), situado debajo de los pedales (16, 17), de unión de una parte delantera con una parte trasera del bastidor (11).

23.- El vehículo (1) según la reivindicación 22, caracterizado porque el bastidor (11) comprende:

- un tubo de dirección (112) al cual están acoplados unos cojinetes (113, 114) del mecanismo de dirección (12);

- uno o dos tubos curvados delanteros (115, 116) de unión del tubo de dirección (112) con la parte delantera del elemento base (111);

- un tubo transversal delantero (117) al cual está acoplado el eje (118) de las articulaciones (22, 23) de los pedales (16, 17);

- un soporte (119) de unión del tubo transversal delantero (117) con la parte delantera del elemento base (111);

- un tubo transversal trasero (12) situado por encima de la rueda trasera (14) y al cual está acoplado el eje de transmisión (54) mediante unos cojinetes (55, 56);

- un tubo curvado trasero (121) que une el tubo transversal trasero (12) con la parte trasera del elemento base (111);

- dos punteras (122, 123) en las que se acopla la rueda trasera (14);

- dos tirantes inferiores (124, 125) de unión de la parte trasera del elemento base (111) con las respectivas punteras (122, 123); y

- dos tirantes superiores (126, 127) de unión del tubo transversal trasero (12) con las respectivas punteras (122, 123).

24.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado 5 porque el bastidor (11) comprende un primer y un segundo tope superior (128, 129) para el

primer y el segundo pedal (16, 17), respectivamente, que impiden que los pedales (16, 17) sobrepasen su posición extrema superior.

25.- El vehículo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado 1 porque el bastidor (11) comprende un primer y un segundo tope inferior (13, 131) de

seguridad para el primer y el segundo pedal (16, 17), respectivamente, limitadores del movimiento rotatorio descendente (66) de los pedales (16, 17) en caso de avería del mecanismo de transmisión (15).