IT201800006956A1

IT201800006956A1 - Assieme di ruota libera a innesti frontali per bicicletta

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Publication number: IT201800006956A1
Application number: IT102018000006956A
Authority: IT
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2020-01-05
Also published as: US20200011385A1; EP3591248A1; CN110682735A; CN110682735B; US11009086B2

Description

Assieme di ruota libera a innesti frontali per bicicletta.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una ruota libera ad innesti frontali per una bicicletta.

Il sistema di trasmissione del moto di una bicicletta comprende una coppia di pedivelle, su cui il ciclista esercita una spinta propulsiva, una o più ruote dentate di guida, messe in rotazione per accoppiamento diretto alle pedivelle, e una pluralità di ruote dentate condotte, chiamate anche pignoni, di dimensioni diverse, messe in rotazione dalle ruote dentate di guida tramite una catena di trasmissione.

I pignoni sono accoppiati alla ruota posteriore della bicicletta tramite una cassetta la quale è girevolmente accoppiata ad un manicotto di mozzo. Il manicotto di mozzo è solidale in rotazione al cerchio della bicicletta tramite raggi, ed è girevolmente calettato su un perno di mozzo fisso rispetto al telaio della bicicletta. La cassetta (e quindi i pignoni) è accoppiata al manicotto di mozzo tramite un meccanismo chiamato nel gergo tecnico “ruota libera”.

La ruota libera permette di trasmettere la rotazione dei pignoni alla ruota posteriore quando la velocità di rotazione dei pignoni è uguale alla velocità di rotazione della ruota posteriore e permette di disaccoppiare il movimento fra i pignoni e la ruota posteriore quando la velocità di rotazione dei pignoni è diversa da quella della ruota.

La ruota libera permette quindi il movimento solidale tra pignoni (e cassetta) e ruota posteriore solamente quando i pignoni vengono posti in rotazione nella direzione di rotazione della ruota posteriore ed alla stessa velocità della ruota, mentre in direzione opposta o per velocità di rotazioni minori di quelle della ruota non produce alcun effetto sulla ruota posteriore che continua nella sua rotazione per inerzia e non costringe il ciclista a mantenere le gambe in movimento per assecondare la rotazione della ruota posteriore.

Una tipologia di ruota libera prevede un corpo anulare solidale in rotazione con la cassetta (e quindi con i pignoni) ed un corpo anulare solidale in rotazione la ruota posteriore (e quindi con il manicotto di mozzo). I due corpi anulari ruotano intorno ad uno stesso asse di rotazione sostanzialmente coincidente con l’asse di rotazione del manicotto di mozzo della ruota posteriore.

Nelle ruote libere ad innesto frontale, i due corpi anulari presentano rispettive dentellature assiali mutualmente affacciate. Tali dentellature sono sagomate in modo tale che, quando in impegno assiale reciproco, sono in grado di trasmettere una coppia motrice dal corpo anulare vincolato alla cassetta al corpo anulare vincolato alla ruota posteriore quando i pignoni ruotano in una prima direzione angolare, trasmettendo quindi la rotazione dei pignoni alla ruota posteriore quando il ciclista esercita una azione propulsiva sui pedali. Le dentellature assiali non sono in grado di trasmettere alcuna coppia motrice tra i due corpi anulari quando la velocità di rotazione dei pignoni nella prima direzione angolare è minore della velocità angolare della ruota posteriore o quando i pignoni ruotano in una seconda direzione angolare, consentendo quindi la libera rotazione della ruota posteriore quando il ciclista arresta la propria azione propulsiva sui pedali o quando aziona i pedali in senso contrario a quello propulsivo.

Solitamente, le citate dentellature assiali sono conformate secondo una pista circonferenziale comprendente una sequenza di piani inclinati separati da piani sostanzialmente assiali, a formare una geometria sostanzialmente a “onda a dente di sega”. Durante rotazioni nella prima direzione angolare, i piani assiali del corpo anulare solidale ai pignoni sono in battuta contro i piani assiali del corpo anulare solidale alla ruota posteriore, trasmettendo alla ruota posteriore il moto dei pignoni. Durante rotazioni nella seconda direzione angolare dei pignoni o quando la velocità di rotazione nella prima direzione angolare dei pignoni è inferiore alla velocità angolare della ruota posteriore, i piani inclinati del corpo anulare solidale ai pignoni scorrono sui piani inclinati del corpo anulare solidale alla ruota posteriore, interrompendo la trasmissione del moto tra pignoni e ruota posteriore.

A seguito dello scorrimento tra i piani inclinati, i due corpi anulari si allontanano assialmente e le dentellature assiali perdono il contatto reciproco.

Per riaccoppiare tra di loro le dentellature assiali (condizione necessaria per trasmettere il moto dai pignoni alla ruota posteriore), la ruota libera solitamente comprende elementi elastici o magnetici posti nell’ingombro radiale di uno dei corpi anulari e che esercitano un’azione di spinta assiale costante o intermittente su uno dei corpi anulari verso l’altro corpo anulare.

Tale azione di spinta assiale consente di riaccoppiare i corpi anulari quando il ciclista riprende l’azione propulsiva.

Esempi di organi di richiamo magnetici sono descritti nei documenti US 2014/0062164 e US 2017/0015137.

La Richiedente ha notato che l’utilizzo delle ruote libere sopra descritte comporta, quando il ciclista arresta la propria azione propulsiva, una dissipazione di energia cinetica della ruota posteriore che può anche essere dell’ordine di circa 2 Watt a velocità di circa 50 Km/h.

Tale dissipazione di energia cinetica si riflette negativamente sulla prestazione del ciclista, costringendolo ad uno sforzo maggiore per compensare l’energia cinetica dissipata.

La Richiedente ha verificato che tale dissipazione di energia cinetica può essere imputata al sostanzialmente continuo e costante strisciamento dei piani inclinati delle dentellature assiali di un corpo anulare sui piani inclinati delle dentellature assiali dell’altro corpo anulare quando il ciclista ha arrestato la propria azione propulsiva.

La Richiedente ritiene che tale strisciamento tra le dentellature assiali sia imputabile all’azione di spinta assiale esercita dagli elementi elastici o magnetici su un corpo anulare verso l’altro corpo anulare.

La Richiedente ha infatti verificato che tale azione di spinta assiale innesca un processo ripetitivo (che cessa soltanto quando il ciclista riprende l’azione propulsiva) durante il quale ad ogni allontanamento assiale dei due corpi anulari segue un immediato riavvicinamento degli stessi durante il quale i piani inclinati dei due corpi anulari scorrono gli uni sugli altri dissipando energia.

La presente invenzione riguarda pertanto un assieme di ruota libera ad innesti frontali per bicicletta comprendente: un manicotto di mozzo montato ruotabile su un perno di mozzo intorno ad un asse di rotazione ed una cassetta montata girevolmente sul perno di mozzo;

un primo corpo anulare, ruotabile intorno all’asse di rotazione lungo una prima direzione angolare ed una seconda direzione angolare, inserito girevolmente sul perno di mozzo, e comprendente una prima corona dentata;

un secondo corpo anulare accoppiato in rotazione a detto manicotto di mozzo e comprendente una seconda corona dentata coniugata ed assialmente affacciata a detta prima corona dentata; detto primo corpo anulare essendo assialmente mobile rispetto al secondo corpo anulare tra una configurazione di trasmissione del moto, nella quale la prima corona dentata è accoppiata alla seconda corona dentata, ed una configurazione di ruota libera, nella quale la prima corona dentata è separata dalla seconda corona dentata ed il primo corpo anulare non trasferisce moto al secondo corpo anulare;

organi di accoppiamento operanti tra il primo corpo anulare e la cassetta per traslare assialmente il primo corpo anulare verso il secondo corpo anulare quando il primo corpo anulare è nella configurazione di ruota libera;

in cui la traslazione del primo corpo anulare verso il secondo corpo anulare è determinata da una rotazione della cassetta rispetto al primo corpo anulare,

ed in cui organi magnetici sono configurati per opporsi alla rotazione del primo corpo anulare rispetto al perno di mozzo.

Quando il primo corpo anulare è nella configurazione di trasmissione del moto ed il ciclista esercita un’azione propulsiva, la rotazione impartita alla cassetta viene trasmessa al primo corpo anulare che pone in rotazione il secondo corpo anulare, e quindi il manicotto di mozzo, lungo la prima direzione angolare.

Quando il ciclista interrompe l’azione propulsiva, il secondo corpo anulare spinge il primo corpo anulare (per effetto dell’interferenza tra le corone dentate dei due corpi anulari) in direzione assialmente esterna disaccoppiando la cassetta dal secondo corpo anulare (e quindi dal manicotto di mozzo). Il primo corpo anulare raggiunge quindi una configurazione di ruota libera.

La Richiedente ha percepito che predisponendo organi di accoppiamento che traslano assialmente il primo corpo anulare verso il secondo corpo anulare nel caso in cui vi sia una rotazione della cassetta rispetto al primo corpo anulare, il primo corpo anulare rimane stabilmente nella configurazione di ruota libera (e non tende a tornare nella configurazione di trasmissione del moto) fino al momento in cui si verifica tale rotazione relativa.

La Richiedente ha riscontrato che predisponendo organi magnetici che si oppongono alla rotazione del primo corpo anulare rispetto al perno di mozzo, il primo corpo anulare si muove assialmente verso il secondo corpo anulare (e quindi verso la configurazione di trasmissione del moto) soltanto quando il ciclista riprende l’azione propulsiva.

Infatti, quando il primo corpo anulare è nella configurazione di ruota libera poiché il ciclista ha smesso di pedalare, la cassetta è ferma ed il primo corpo anulare è anch’esso fermo. Pertanto, la velocità relativa della cassetta rispetto al primo corpo anulare è nulla.

Quando il ciclista riprende l’azione propulsiva, la cassetta ruota rispetto al perno di mozzo. Il primo corpo anulare tenderebbe ad essere trascinato in rotazione dalla cassetta ma viene frenato per effetto degli organi magnetici che si oppongono ad una rotazione del primo corpo anulare rispetto al perno di mozzo. L’effetto finale è che la cassetta ruota rispetto al primo corpo anulare.

In questo modo, il primo corpo anulare trasla assialmente verso il secondo corpo anulare quando viene ripresa un’azione propulsiva sui pedali della bicicletta.

Questo evita che vi sia un contatto continuo o intermittente del primo corpo anulare contro il secondo corpo anulare quando non viene applicata nessuna azione propulsiva ai pedali della bicicletta e che alla ripresa dell’azione propulsiva il primo corpo anulare ingaggi il secondo corpo anulare.

I componenti dell’assieme di ruota libera sono configurati per ruotare intorno ad un asse di rotazione coincidente con l’asse di rotazione della ruota posteriore della bicicletta. Tale asse di rotazione è l’asse di riferimento principale per gli elementi che fanno parte della presente invenzione; rispetto ad esso saranno riferite tutte le indicazioni di direzione e simili, quale "assiale”, "radiale", "circonferenziale", "diametrale". Le indicazioni "verso l'esterno", “esternamente” e "verso l'interno", “internamente” riferite a direzioni radiali devono essere intese, rispettivamente, come in allontanamento dall'asse di rotazione o verso l'asse di rotazione. Le indicazioni "verso l'esterno", “esternamente” e "verso l'interno", “internamente” riferite a direzioni assiali devono essere intese, rispettivamente, come in allontanamento da un piano radiale di mezzeria dalla ruota della bicicletta o verso tale piano radiale (quando la ruota è in uso). Rispetto all’asse di rotazione sono definite due direzioni di rotazione tra di loro opposte, in particolare una prima direzione angolare (che preferibilmente coincide con la direzione angolare di rotazione della ruota posteriore che consente alla bicicletta di avanzare) ed una seconda direzione angolare.

La presente invenzione può comprendere una o più delle seguenti caratteristiche preferite, prese singolarmente o in combinazione.

Preferibilmente, detti organi magnetici sono attivi tra il perno di mozzo ed il primo corpo anulare.

In questo modo gli organi magnetici esercitano la propria azione direttamente tra il perno di mozzo ed il primo corpo anulare.

Preferibilmente, gli organi magnetici sono del tipo “senza contatto”, vale a dire esercitano la propria azione tra il perno di mozzo ed il primo corpo anulare senza che vi sia un contatto fisico tra questi due elementi o senza che vi sia un elemento o un corpo ausiliario in contatto diretto con il perno di mozzo ed il primo corpo anulare.

Preferibilmente, gli organi magnetici sono configurati per esercitare una coppia resistente che si oppone alla rotazione del primo corpo anulare rispetto al perno di mozzo. Preferibilmente, tale coppia resistente ha un’ampiezza minore di una predeterminata coppia motrice atta a far ruotare il primo corpo anulare rispetto al perno di mozzo.

Il momento meccanico esercitato dagli organi magnetici è un momento meccanico frenante. In altre parole, l’ampiezza del momento meccanico è tale da essere inferiore al momento meccanico che solitamente il ciclista trasmette alla cassetta durante una azione propulsiva.

In altre parole, quando la coppia motrice esercitata dal ciclista sui pedali e trasmessa alla cassetta è inferiore ad una predeterminata soglia, gli organi magnetici impediscono al primo corpo anulare di ruotare rispetto al perno di mozzo. Quando la coppia motrice esercitata dal ciclista è superiore a tale predeterminata soglia, il primo corpo anulare ruota rispetto al perno di mozzo dal momento che gli organi magnetici non sono in grado di opporsi a tale rotazione.

Tale predeterminata soglia è sostanzialmente costante (non varia sostanzialmente durante l’utilizzo della bicicletta) ed è configurata in funzione del tipo di bicicletta, dell’uso che deve essere fatta della stessa e di possibili ulteriori fattori o parametri.

In ogni caso, tale predeterminata soglia è scelta in modo tale da non incidere sulle prestazioni del ciclista, vale a dire in modo tale da non far percepire (o da far percepire il meno possibile) l’azione frenante degli organi magnetici al ciclista.

A titolo esemplificativo, tale predeterminata soglia può avere un valore compreso tra 1 N/m e 50 N/m, preferibilmente compresa tra 5 N/m e 35 N/m, più preferibilmente compresa tra 10 N/m e 25 N/m, più preferibilmente di circa 20 N/m.

Senza volersi limitare a specifici esempi, è stato stimato che durante una salita un ciclista è in grado di esercitare una coppia motrice fino a 600 N/m; è stato stimato che una coppia resistente offerta dagli organi magnetici di circa 20 N/m non viene praticamente percepita dal ciclista durante una salita. Tale valore è inoltre tale da essere molto poco percepito anche durante un’azione propulsiva in pianura.

Preferibilmente, il primo corpo anulare presenta una dimensione assiale predefinita; detti organi magnetici essendo attivi su una porzione del primo corpo anulare avente un’estensione assiale di almeno il 25% di detta dimensione assiale predefinita quando il primo corpo anulare è nella configurazione di ruota libera.

In altre parole, preferibilmente gli organi magnetici sono in grado di esercitare il citato momento meccanico sul primo corpo anulare per almeno un tratto iniziale dello spostamento assiale che porta il primo corpo anulare dalla configurazione di ruota libera alla configurazione di trasmissione del moto.

Preferibilmente, gli organi di accoppiamento comprendono una pluralità di guide a sviluppo spiraliforme o ad elica operanti tra il primo corpo anulare e la cassetta.

In questo modo, il primo corpo anulare si muove assialmente rispetto alla cassetta durante una rotazione relativa tra la cassetta ed il primo corpo anulare.

Senza vincolarsi ad alcuna teoria, la Richiedente ha percepito che lo sviluppo spiraliforme degli organi di accoppiamento consente di innescare il movimento del primo corpo anulare verso il secondo corpo anulare quando il ciclista riprende la sua azione propulsiva. Quando il ciclista riprende la propria azione propulsiva, la cassetta è posta in rotazione alla stessa velocità angolare della ruota posteriore. Il primo corpo anulare, per effetto del momento meccanico (in questo caso frenante) esercitato dagli organi magnetici, non ruota solidale alla cassetta ma segue la traiettoria a sviluppo spiraliforme o ad elica data degli organi di accoppiamento. Tale traiettoria ha una componente circonferenziale ed una componente assiale. La componente assiale determina la traslazione del primo corpo anulare verso il secondo corpo anulare che prosegue fintanto che il ciclista esercita la propria azione propulsiva e fintanto che il primo corpo anulare contatta il secondo corpo anulare (configurazione di trasmissione del moto).

Il contatto tra le corone dentate dei due corpi anulari crea un ulteriore vincolo per il movimento del primo corpo anulare ed in particolare impedisce al primo corpo anulare di traslare ulteriormente in direzione assialmente interna. Il primo corpo anulare ruota quindi solidale con la cassetta.

Preferibilmente, l’estensione in direzione assiale di dette guide spiraliformi è maggiore o uguale della distanza assiale tra la prima corona dentata e la seconda corona dentata quando il primo corpo anulare è nella configurazione di ruota libera.

In questo modo il primo corpo anulare può traslare assialmente guidato dagli organi di accoppiamento lungo tutta la distanza massima che separa il primo corpo anulare dal secondo corpo anulare.

Preferibilmente, l’assieme di ruota libera comprendente un magnete di trattenimento assialmente operativo sul primo corpo anulare per trattenere il primo corpo anulare nella posizione di ruota libera.

Il magnete di trattenimento evita che il primo corpo anulare possa accidentalmente traslare verso il secondo corpo anulare, per esempio a causa di vibrazioni o colpi ai quali la ruota della bicicletta è sottoposta durante l’utilizzo.

La forza magnetica del magnete di trattenimento è scelta in modo tale da non impedire lo spostamento del primo corpo anulare verso il secondo corpo anulare quando il ciclista riprende la propria azione propulsiva.

Preferibilmente, detti organi magnetici comprendono almeno una porzione in materiale ferromagnetico di detto primo corpo anulare e almeno un magnete permanente.

In una prima forma realizzativa preferita dell’invenzione, il primo corpo anulare è realizzato almeno parzialmente in materiale ferromagnetico.

Preferibilmente, la porzione in materiale ferromagnetico del primo corpo anulare è realizzata almeno parzialmente in leghe di acciaio, oppure in leghe ferro-nichel-alluminio oppure in leghe ferro-silicio oppure in leghe ferro-nichel o da una loro combinazione.

Preferibilmente, gli organi magnetici comprendono inoltre un corpo magnetizzato solidale al perno di mozzo, radialmente affacciato ad una porzione radialmente interna del primo corpo anulare ed assialmente affacciato ad una porzione assialmente esterna del primo corpo anulare in modo tale da realizzare un circuito magnetico che attraversa detto primo corpo anulare.

Il circuito magnetico attraversa il corpo magnetizzato e si chiude nel primo corpo anulare.

Preferibilmente, detto corpo magnetizzato comprende una pluralità di rilevi radialmente diretti verso il primo corpo anulare ed in cui il primo corpo anulare comprende una pluralità di rilievi radialmente diretti verso il corpo magnetizzato; la distanza radiale tra detti rilevi del primo corpo anulare e del corpo magnetizzato definendo spazi vuoti (o traferri) in detto circuito magnetico.

Gli spazi vuoti separano il primo corpo anulare dal corpo magnetizzato, in modo tale che il primo corpo anulare possa ruotare e traslare rispetto al corpo magnetizzato.

Preferibilmente, i rilievi della prima pluralità di rilievi del primo corpo anulare presentano una identica estensione radiale e circonferenziale e sono tra di loro circonferenzialmente separati da identiche distanze ed i rilievi della prima pluralità di rilievi del corpo magnetizzato presentano una identica estensione radiale e circonferenziale e sono tra di loro circonferenzialmente separati da identiche distanze.

In funzione della posizione angolare del primo corpo anulare rispetto al corpo magnetizzato, gli spazi vuoti (o traferri) presentano differenti altezze (in direzione radiale). L’alternanza in direzione circonferenziale dei rilievi (e quindi degli spazi vuoti) realizza una sorta di coppia di impuntamento (cogging torque), ed in particolare una coppia di impuntamento in corrispondenza di ogni spazio vuoto di altezza minima, tra il primo corpo anulare ed il corpo magnetizzato. Tale coppia di impuntamento realizza il citato momento meccanico che si oppone alla rotazione del primo corpo magnetico rispetto al perno di mozzo.

Preferibilmente, il magnete permanente magnetizza detto elemento magnetizzato.

La scelta del tipo e dell’intensità del magnete permanente è fatta in funzione della distanza tra i rilievi del primo corpo anulare e del corpo magnetizzato e dell’intensità della coppia di impuntamento che si vuole ottenere.

Preferibilmente, detto magnete di trattenimento coincide con detto magnete permanente degli organi magnetici.

In una ulteriore forma realizzativa preferita dell’invenzione, detti organi magnetici comprendono primi magneti solidali al perno di mozzo ed almeno un secondo magnete solidale in rotazione con il primo corpo anulare e magneticamente interagente con detti primi magneti.

L’interazione tra i primi magneti e l’almeno un secondo magnete realizza il citato momento meccanico che si oppone alla rotazione del primo corpo anulare rispetto al perno di mozzo.

Preferibilmente, i primi magneti e detto almeno un secondo magnete presentano una polarizzazione diretta radialmente. In altre parole, i poli magnetici dei primi e secondi magneti sono allineati lungo una direzione radiale.

Preferibilmente, i primi magneti si susseguono e sono tra di loro distanziati in direzione circonferenziale; le polarità di due primi magneti circonferenzialmente adiacenti essendo opposte. In altre parole, due primi magneti circonferenzialmente adiacenti presentano opposti poli magnetici in direzione radialmente interna e quindi in direzione radialmente esterna. Due primi magneti radialmente adiacenti presentano quindi rispettivi campi magnetici con linee di flusso radialmente entranti e radialmente uscenti dal magnete.

In questo modo, quando il primo corpo anulare ruota rispetto al perno di mozzo, il secondo magnete entra nel campo magnetico di un primo magnete venendo da questo attratto e tendendo ad opporsi ad un’ulteriore rotazione del primo corpo anulare (realizzando il citato momento meccanico che si oppone alla rotazione del primo corpo anulare rispetto al perno di mozzo). Quando il primo corpo anulare ruota ulteriormente, il secondo magnete entra nel campo magnetico di un adiacente primo magnete venendo da questo respinto in direzione di un ulteriore primo magnete circonferenzialmente adiacente che presenta un campo magnetico che nuovamente attrae il secondo magnete.

La scelta del tipo e dell’intensità dei primi e del secondo magnete e la distanza circonferenziale tra due primi magneti circonferenzialmente consecutivi è fatta in funzione dell’intensità del momento meccanico che si oppone alla rotazione del primo corpo anulare che si vuole ottenere.

Preferibilmente, la distanza tra due primi magneti circonferenzialmente consecutivi è compresa tra circa 0,1 e 4 volte l’estensione circonferenziale di un primo magnete.

Preferibilmente, è prevista una pluralità di secondi magneti aventi identica polarità e preferibilmente tra di loro identici. I secondi magneti sono preferibilmente equidistanziati tra loro in direzione circonferenziale e la distanza che separa un secondo magnete da un secondo magnete circonferenzialmente consecutivo è un multiplo intero della distanza che separa due primi magneti circonferenzialmente adiacenti.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione di sue forme di realizzazione preferite, fatta con riferimento ai disegni allegati. In tali disegni:

- la figura 1 è una vista prospettica di una prima porzione dell’assieme di ruota libera in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 è una vista prospettica in sezione di una seconda porzione dell’assieme di ruota libera in accordo con la presente invenzione in una prima forma realizzativa;

- la figura 3 è una vista prospettica in sezione dell’assieme di ruota libera in accordo con la presente invenzione nella prima forma realizzativa con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre;

- la figura 4 è una vista prospettica in sezione dell’assieme di ruota libera in accordo con la presente invenzione nella prima forma realizzativa;

- la figura 5 è una vista in sezione dell’assieme di ruota libera in accordo con la presente invenzione in una seconda forma realizzativa;

- la figura 6 è una vista in sezione dell’assieme di ruota libera della figura 5 in una differente configurazione operativa;

- la figura 7 è una vista prospettica in sezione di una porzione dell’assieme di ruota libera di figura 6; e

- la figura 8 è una vista prospettica in sezione di una ulteriore porzione dell’assieme di ruota libera di figura 6.

Un assieme di ruota libera ad innesti frontali in accordo con la presente invenzione è complessivamente indicata con 10.

L’assieme di ruota libera 10 comprende un manicotto di mozzo 11 solidale in rotazione alla ruota posteriore di una bicicletta attraverso una o più flange porta raggi 12 vincolate o integrali con il manicotto di mozzo 11.

Il manicotto di mozzo 11 è montato girevolmente intorno ad un perno di mozzo 13, per esempio attraverso cuscinetti di rotolamento 14, per poter ruotare lungo una prima direzione angolare A ed una seconda direzione angolare B opposta alla prima A. La prima direzione angolare A coincide con la direzione di rotazione della ruota posteriore della bicicletta durante l’avanzamento della bicicletta.

Il perno di mozzo 13 è preferibilmente attraversato da un perno di mozzo (non illustrato) che rende solidale il perno di mozzo 13 ad un telaio della bicicletta. Il manicotto di mozzo 11 è quindi girevole intorno ad un asse di rotazione X coincidente con un asse di rotazione della ruota posteriore della bicicletta.

L’assieme di ruota libera 10 comprende un primo corpo anulare 15 ed un secondo corpo anulare 16 disposto ed attivo sempre in posizione assialmente interna rispetto al primo corpo anulare 15.

Il primo corpo anulare 15 è montato girevolmente sul perno di mozzo 13 e comprende una prima corona dentata 17 (illustrata nelle figure 2 e 8) avente denti 18 diretti in direzione assialmente interna verso il secondo corpo anulare 16.

I denti 18 hanno un profilo a “onda a dente di sega”, vale a dire comprendono una successione di prime porzioni sostanzialmente piane ed inclinate rispetto alla direzione assiale intercalate a seconde porzioni sostanzialmente piane giacenti in piani paralleli all’asse di rotazione X.

Il secondo corpo anulare 16 è configurato per ruotare in modo solidale alla ruota posteriore della bicicletta ed è vincolato in rotazione al manicotto di mozzo 11.

Il secondo corpo anulare 16 è assialmente più interno al primo corpo anulare 15 ed è assialmente allineato a quest’ultimo.

Nelle forme realizzative preferite dell’invenzione, il secondo corpo anulare 16 è inserito in un incavo circonferenziale 19 della flangia porta raggi 12 per ruotare solidale con quest’ultima, come illustrato in figura 1.

A tale proposito, l’incavo circonferenziale 19 della flangia porta raggi 12 comprende una dentellatura 20 radialmente interna (meglio illustrata in figura 3) che definisce una cremagliera ed il secondo corpo anulare 16 è dotato di una superficie radialmente esterna 21 avente una dentellatura 22 (illustrata in figura 7) controsagomata alla dentellatura 20 della flangia porta raggi 12.

L’accoppiamento tra le dentellature 20, 22 della flangia porta raggi 12 e del secondo corpo anulare 16 impediscono rotazioni relative del secondo corpo anulare 16 rispetto alla flangia porta raggi 12 ed al manicotto di mozzo 11.

Il secondo corpo anulare 16 comprende inoltre una seconda corona dentata 23 avente denti 24 diretti assialmente verso il primo corpo anulare 15 e coniugati ai denti 18 della prima corona dentata 17.

I denti 24 hanno un profilo a “onda a dente di sega”, vale a dire comprendono una successione di prime porzioni sostanzialmente piane ed inclinate rispetto alla direzione assiale intercalate a seconde porzioni sostanzialmente piane giacenti in piani paralleli all’asse di rotazione X.

Il primo corpo anulare 15 è mobile in direzione assiale rispetto al secondo corpo anulare 16 tra una configurazione di trasmissione del moto ed una configurazione di ruota libera.

In particolare, quando il primo corpo anulare è nella configurazione di trasmissione del moto, il primo corpo anulare 15 trasmette al secondo corpo anulare 16 una rotazione lungo la prima direzione angolare A, mentre nella condizione di ruota libera il primo corpo anulare 15 non trasmette alcuna rotazione al secondo corpo anulare 16.

In altre parole, nella configurazione di trasmissione del moto, la velocità angolare del primo corpo anulare 15 nella prima direzione angolare A è uguale della velocità angolare del secondo corpo anulare 16 nella prima direzione angolare A.

A tale proposito, i denti 18 del primo corpo anulare 15 ed i denti 24 del secondo corpo anulare 16 sono configurati in modo tale che quando la prima corona dentata 17 è in contatto con la seconda corona dentata 23, il primo corpo anulare 15 è in grado di trasmettere una rotazione lungo la prima direzione circonferenziale A al secondo corpo anulare 16 e non è in grado di trasmettere una rotazione lungo la seconda direzione circonferenziale B al secondo corpo anulare 16.

Per rotazioni relative del primo corpo anulare 15 rispetto al secondo corpo anulare 16 nella seconda direzione angolare B, le rispettive prime porzioni dei denti 18, 24 scorrono le une sulle altre senza che le rispettive seconde porzioni possano andare in battuta le une sulle altre, consentendo quindi una libera rotazione del primo corpo anulare 15 rispetto al secondo corpo anulare 16.

Si noti che lo scorrimento dei denti 18 del primo corpo anulare 15 sui denti 24 del secondo corpo anulare 16 determina uno scorrimento assiale in direzione assialmente esterna del primo corpo anulare 15 rispetto al secondo corpo anulare 16.

Nella configurazione di ruota libera, la posizione assiale del secondo corpo anulare 16 è identica alla posizione assiale che il secondo corpo anulare 16 assume nella configurazione di trasmissione del moto.

Nella configurazione di ruota libera, il primo corpo anulare 15 raggiunge una posizione assiale più interna rispetto alla posizione assiale assunta dal primo corpo anulare 15 quando nella configurazione di trasmissione del moto.

Il primo corpo anulare 15 è associato ad una cassetta 25, in modo tale che quando il primo corpo anulare 15 è nella configurazione di trasmissione del moto la rotazione nella prima direzione angolare A della cassetta 25 venga trasferita al secondo corpo anulare 16 e quindi alla ruota posteriore della bicicletta.

La cassetta 25 è configurata per supportare un pacco pignoni (non illustrato) e per essere posto in rotazione dagli stessi.

La cassetta 25 può essere un corpo sostanzialmente cilindrico, dotato di una pluralità di scanalature dirette assialmente sul quale il pacco pignoni viene calettato ed assialmente trattenuto da una ghiera, oppure può essere un corpetto al quale un pacco pignoni monolitico viene rigidamente collegato. In altre forme realizzative, la cassetta 25 può essere integrata nel pacco pignoni, vale a dire può essere di pezzo con il pacco pignoni.

In ogni caso, la cassetta è posta in rotazione intorno all’asse di rotazione X dai pignoni del pacco pignoni, è montata girevolmente sull’asse di perno 13 ed è assialmente vincolata all’asse di perno 13 senza poter traslare rispetto a quest’ultimo.

Nella forma realizzativa illustrata nelle unite figure, la cassetta 25 comprende una porzione radialmente esterna 26 ed una porzione radialmente interna 27. La porzione radialmente interna 27 è solidale in rotazione all’asse di perno 13 e la porzione radialmente esterna 26 è montata sulla porzione radialmente interna 27 attraverso cuscinetti di rotolamento 27a che consentono alla porzione radialmente esterna 26 di ruotare intorno all’asse di rotazione X rispetto alla porzione radialmente interna 27. Il pacco pignoni è reso solidale in rotazione alla porzione radialmente esterna 26 della cassetta 25.

Pertanto, nella configurazione di trasmissione del moto (illustrata in figura 6), il primo corpo anulare 15 consente di trasferire il moto rotatorio lungo la prima direzione angolare A del pacco pignoni al secondo corpo anulare 16.

Per consentire una traslazione in direzione assiale del primo corpo anulare 15 rispetto al secondo corpo anulare 16, l’assieme di ruota libera 10 comprende organi di accoppiamento 28 operanti tra il primo corpo anulare 15 e la cassetta 25.

Gli organi di accoppiamento 28 comprendono una prima porzione 29 posta su una superficie radialmente esterna 30 del primo corpo anulare 15 (figura 7) ed una seconda porzione 30 posta sulla superficie radialmente interna 31 della cassetta 25 (figura 3).

La superficie radialmente interna 31 della cassetta è ricavata in un incavo circonferenziale 32 sostanzialmente cilindrico della cassetta 25 assialmente rivolto verso il primo corpo anulare 15.

La superficie radialmente interna 31 della cassetta 25 comprende una prima pluralità di incavi 33 alternati ad una prima pluralità di rilievi 34, come rappresentato in figura 3.

La superficie radialmente esterna 30 del primo corpo anulare 15 è anulare e comprende una seconda pluralità di rilievi 35 alternati ad una seconda pluralità di incavi 36 rispettivamente coniugati alla prima pluralità di incavi 33 ed alla prima pluralità di rilievi 34 della superficie radialmente interna 31 della cassetta 25.

La prima pluralità di rilievi 34 è inserita nella seconda pluralità di incavi 36 e la seconda pluralità di rilevi 35 è inserita nella prima pluralità di incavi 33.

La prima 33 e la seconda pluralità di incavi 36 e la prima 34 e la seconda pluralità di rilievi 35 hanno uno sviluppo sostanzialmente elicoidale o spiraliforme e formano guide 37 (figura 2) a sviluppo elicoidale o spiraliforme per il movimento relativo tra la cassetta 25 ed il primo corpo anulare 15.

In questo modo, una rotazione relativa tra la cassetta 25 ed il primo corpo anulare 15 genera anche una traslazione assiale del primo corpo anulare 15.

In altre parole, il movimento relativo tra la cassetta 25 ed il primo corpo anulare 15 è una rototraslazione.

In particolare, le guide 37 a sviluppo elicoidale sono orientate in modo tale che ad una rotazione della cassetta 25 nella prima direzione angolare A rispetto al primo corpo anulare 15 corrisponda una traslazione del primo corpo anulare 15 in direzione assialmente interna ed ad una rotazione della cassetta 25 nella seconda direzione angolare B rispetto al primo corpo anulare 15 corrisponda una traslazione del primo corpo anulare 15 in direzione assialmente esterna.

Si noti che la traslazione del primo corpo anulare 15 in direzione assialmente interna si interrompe quando i denti 18 della prima corona dentata 17 ingaggiano i denti 24 della seconda corona dentata 23 (configurazione di trasmissione del moto), in quanto il secondo corpo anulare 16 e la cassetta 25 sono fissi, vale a dire non sono mobili, in direzione assiale.

A tale proposito, per consentire che gli organi di accoppiamento 28 guidino assialmente il primo corpo anulare 15 fino al contatto con il secondo corpo anulare 16 raggiungendo quindi la condizione di trasmissione del moto, l’estensione in direzione assiale delle guide 37 è maggiore o uguale della distanza in direzione assiale che separa la posizione la posizione del primo corpo anulare 15 quando nella condizione di ruota libera e la posizione del primo corpo anulare 15 quando nella condizione di trasmissione del moto.

Nella forma realizzativa preferita dell’invenzione, l’estensione in direzione assiale della seconda pluralità di rilievi 35 e della una seconda pluralità di incavi 36 ricavati sulla superficie radialmente esterna 30 del primo corpo anulare 15 è maggiore o uguale della distanza in direzione assiale che separa la posizione del primo corpo anulare 15 quando nella condizione di ruota libera e la posizione del primo corpo anulare 15 quando nella condizione di trasmissione del moto. L’estensione in direzione assiale della seconda pluralità di rilievi 35 e della seconda pluralità di incavi 36 ricavati sulla superficie radialmente esterna 30 del primo corpo anulare 15 è inoltre minore dell’estensione in direzione assiale della prima pluralità di incavi 33 e della prima pluralità di rilievi 34 ricavati sulla superficie radialmente interna 31 della cassetta 25.

Per innescare una rotazione della cassetta 25 rispetto al primo corpo anulare 15 lungo la prima direzione angolare A, l’assieme di ruota libera 10 comprende organi magnetici 38 attivi sul primo corpo anulare 15 e configurati per esercitare un momento meccanico sul primo corpo anulare 15 che si oppone alla rotazione del primo corpo anulare 15 rispetto al perno di mozzo 13.

Gli organi magnetici 38 agiscono sul primo corpo anulare 15 in modo tale da opporsi alla tendenza della cassetta 25 di trascinare in rotazione il primo corpo anulare 15, vale a dire in modo tale da evitare che la cassetta 25 ed il primo corpo anulare 15 possano ruotare come un unico corpo (quando il primo corpo anulare 15 è nella configurazione di ruota libera).

Gli organi magnetici 38 non sono in grado di evitare che la cassetta 25 possa ruotare intorno all’asse di rotazione X rispetto al perno di mozzo 13.

In particolare, gli organi magnetici 38 esercitano una coppia frenante sul primo corpo anulare 15 minore di una predeterminata coppia motrice esercitata dal ciclista ed atta a far ruotare il primo corpo anulare 15 rispetto al perno di mozzo 13. Tale predeterminata coppia motrice può avere un valore compreso tra 1 N/m e 50 N/m, preferibilmente compresa tra 5 N/m e 35 N/m, più preferibilmente compresa tra 10 N/m e 25 N/m, più preferibilmente di circa 20 N/m.Gli organi magnetici 38 sono attivi su una porzione del primo corpo anulare 15, quando il primo corpo anulare è nella configurazione di ruota libera, avente un’estensione assiale di almeno il 25%, preferibilmente di almeno il 35%, ancor più preferibilmente di almeno il 50%, ancor più preferibilmente di almeno il 65%, ancor più preferibilmente di almeno il 80%, ancora più preferibilmente del 100%, della dimensione assiale complessiva del primo corpo anulare 15.

Nella forma realizzativa preferita dell’invenzione, gli organi magnetici 38 sono attivi su una porzione del percorso in direzione assiale seguito dal primo corpo anulare 15 nel passaggio dalla configurazione di ruota libera alla configurazione di trasmissione del moto. Tale porzione del percorso in direzione assiale ha un’estensione di almeno il 25%, preferibilmente di almeno il 35%, ancor più preferibilmente di almeno il 50%, ancor più preferibilmente di almeno il 65%, ancor più preferibilmente di almeno il 80%, ancora più preferibilmente del 100%, dell’intero percorso in direzione assiale seguito dal primo corpo anulare 15.

In una prima forma realizzativa dell’invenzione (meglio illustrata nelle figure da 2 a 4), gli organi magnetici 38 comprendono un corpo magnetizzato 39 solidale al perno di mozzo 13. Il corpo magnetizzato 39 può essere un inserto calettato sul perno di mozzo 13 oppure può essere integrale con il perno di mozzo 13. In ogni caso, il corpo magnetizzato è un corpo anulare che si sviluppa circonferenzialmente intorno al perno di mozzo 13. Il corpo magnetizzato 39 comprende una prima porzione 40 che si sviluppa sostanzialmente parallelamente al perno di mozzo 13 ed una seconda porzione 41 sostanzialmente perpendicolare alla prima porzione 40 che si sviluppa da una estremità assialmente esterna della prima porzione 40 (figura 2).

Gli organi magnetici 38 comprendono inoltre almeno una porzione 15a, 15b del primo corpo anulare 15 realizzata in materiale ferromagnetico.

In particolare, il primo corpo anulare 15 comprende una porzione radialmente interna 15a radialmente affacciata alla prima porzione 40 del corpo magnetizzato 39 ed una porzione assialmente esterna 15b assialmente affacciata alla seconda porzione 41 del corpo magnetizzato, come rappresentato in figura 2.

In questa forma realizzativa, la porzione radialmente interna 15a e/o la porzione assialmente esterna 15b del primo corpo anulare 15 realizzano la citata almeno una porzione del primo corpo anulare 15 realizzata in materiale ferromagnetico. Preferibilmente, il primo corpo anulare 15 è realizzato sostanzialmente interamente in materiale ferromagnetico, in modo tale che un circuito magnetico attraversi il corpo magnetizzato 39 ed il primo corpo anulare 15.

In particolare, il primo corpo anulare 15 è realizzato almeno parzialmente in leghe di acciaio, oppure in leghe ferro-nichelalluminio oppure in leghe ferro-silicio oppure in leghe ferro-nichel o da una loro combinazione.

La porzione radialmente interna 15a del primo corpo anulare 15 comprende una pluralità di rilievi 42 radialmente diretti verso la prima porzione 40 del corpo magnetizzato 39 separati circonferenzialmente tra di loro (figura 4).

La prima porzione 40 del corpo magnetizzato 39 comprende una pluralità di rilievi 43 radialmente diretti verso il primo corpo anulare 15 tra di loro circonferenzialmente distanziati.

L’altezza in direzione radiale della pluralità di rilievi 42, 43 del primo corpo anulare 15 e del corpo magnetizzato 39 è tale da evitare un’interferenza meccanica tra il primo corpo anulare 15 ed il corpo magnetizzato 39, consentendo al primo corpo anulare 15 di ruotare rispetto al corpo magnetizzato 39.

I rilievi 42 della pluralità di rilievi 42 del primo corpo anulare 15 hanno identica estensione in direzione radiale e circonferenziale e sono tra di loro circonferenzialmente separati da distanze identiche.

I rilievi 43 della pluralità di rilievi 43 del corpo magnetizzato 39 hanno identica estensione in direzione radiale e circonferenziale e sono tra di loro circonferenzialmente separati da distanze identiche.

L’estensione circonferenziale e la distanza circonferenziale dei rilievi 42 del corpo anulare 15 sono identiche all’estensione circonferenziale e alla distanza circonferenziale dei rilievi 43 del corpo magnetizzato 39.

Le pluralità di rilievi 42, 43 del primo corpo anulare 15 e del corpo magnetizzato 39 definiscono una pluralità di spazi vuoti nel circuito magnetico.

In funzione della posizione angolare assunta dal primo corpo anulare 15 rispetto al corpo magnetizzato 39, e quindi in funzione della posizione angolare assunta dalla pluralità di rilevi 42 del primo corpo anulare 15 rispetto ai rilievi 43 del corpo magnetizzato 39, si realizzano spazi vuoti di dimensioni differenti.

In particolare, quando i rilievi 42 del primo corpo anulare 15 sono radialmente allineati ai rilievi 43 del corpo magnetizzato 39, gli spazi vuoti nel circuito magnetico presentano una dimensione minima, mentre quando i rilievi 42 del primo corpo anulare 15 sono radialmente disallineati ai rilievi 43 del corpo magnetizzato 39 gli spazi vuoti nel circuito magnetico presentano una dimensione massima.

I rilievi 42 del primo corpo anulare 15 si estendono in direzione assiale su una porzione del primo corpo anulare 15 di almeno il 25%, preferibilmente di almeno il 35%, ancor più preferibilmente di almeno il 50%, ancor più preferibilmente di almeno il 65%, ancor più preferibilmente di almeno il 80%, ancora più preferibilmente del 100%, della dimensione assiale complessiva del primo corpo anulare 15.

I rilievi 43 del corpo magnetizzato 39 si estendono in direzione assiale su una porzione del percorso in direzione assiale seguito dal primo corpo anulare 15 nel passaggio dalla configurazione di ruota libera alla configurazione di trasmissione del moto. Tale porzione del percorso in direzione assiale ha un’estensione di almeno il 25%, preferibilmente di almeno il 35%, ancor più preferibilmente di almeno il 50%, ancor più preferibilmente di almeno il 65%, ancor più preferibilmente di almeno il 80%, ancora più preferibilmente del 100%, dell’intero percorso in direzione assiale seguito dal primo corpo anulare 15.

La rotazione del primo corpo anulare 15 rispetto al corpo magnetizzato 39 determina una sorta di “effetto cogging” nel circuito magnetico che attraversa il corpo magnetizzato 39 ed il primo corpo anulare 15 che tende a mantenere allineati radialmente i rilievi 42 del primo corpo anulare 15 con i rilievi 43 del corpo magnetizzato 39, con il risultato di frenare la rotazione del primo corpo anulare 15.

Il corpo magnetizzato 39 è realizzato in materiale ferromagnetico ed è sottoposto all’azione magnetizzante di un magnete permanente 44 preferibilmente in contatto diretto con il corpo magnetizzato 39.

Nella forma realizzativa preferita dell’invenzione, il magnete permanete 44 è posto in una posizione assialmente esterna al primo corpo anulare 15 e presenta polarità diretta assialmente, vale a dire i poli magnetici del magnete sono allineati in direzione assiale.

In questo modo, il magnete permanente 44, oltre a magnetizzare il corpo magnetizzato 39 attrae assialmente in direzione assialmente esterna il primo corpo anulare 15, realizzando un magnete di trattenimento per il primo corpo anulare 15.

In una seconda forma realizzativa dell’invenzione (meglio illustrata nelle figure da 5 a 8), gli organi magnetici 38 comprendono primi magneti 45 solidali al perno di mozzo 13. I primi magneti 45 sono circonferenzialmente distanziati gli uni dagli altri (come illustrato in figura 7) lungo tutto lo sviluppo circonferenziale del perno di mozzo 13.

I primi magneti 45 sono polarizzati in direzione radiale, vale a dire presentano poli magnetici allineati in direzione radiale, con polarità che si alternano.

In altre parole, due primi magneti 45 circonferenzialmente adiacenti presentano polarità opposte in modo tale che un primo magnete 45 presenta un campo magnetico orientato in direzione radialmente interna (entrante nel perno di mozzo 13) ed un ulteriore primo magnete 45 circonferenzialmente adiacente presenta un campo magnetico orientato in direzione radialmente esterna (uscente dal perno di mozzo 13).

I primi magneti 45 hanno dimensioni identiche tra di loro. I primi magneti 45 si estendono in direzione assiale su una porzione del percorso in direzione assiale seguito dal primo corpo anulare 15 nel passaggio dalla configurazione di ruota libera alla configurazione di trasmissione del moto. Tale porzione del percorso in direzione assiale ha un’estensione di almeno il 25%, preferibilmente di almeno il 35%, ancor più preferibilmente di almeno il 50%, ancor più preferibilmente di almeno il 65%, ancor più preferibilmente di almeno il 80%, ancora più preferibilmente del 100%, dell’intero percorso in direzione assiale seguito dal primo corpo anulare 15.

La distanza circonferenziale tra due primi magneti 45 circonferenzialmente consecutivi è compresa tra circa 0,1 e 4 volte, preferibilmente tra 0,2 e 3 volte, più preferibilmente tra 0,3 e 2,5 volte, più preferibilmente tra 0,5 e 1,5 volte, più preferibilmente di circa 1 volta, l’estensione circonferenziale di un primo magnete 45.

In questa forma realizzativa, gli organi magnetici 38 comprendono inoltre un secondo magnete 46 solidale in rotazione con il primo corpo anulare 15 e magneticamente interagente con i primi magneti 45 (meglio illustrato in figura 7).

Il secondo magnete 46 è posto su una porzione radialmente interna 15a del primo corpo anulare 15 ed è preferibilmente radialmente affacciato ai primi magneti 45.

Il secondo magnete 46 si estende assialmente su una porzione del primo corpo anulare 15 di almeno il 25%, preferibilmente di almeno il 35%, ancor più preferibilmente di almeno il 50%, ancor più preferibilmente di circa il 65%, della dimensione assiale complessiva del primo corpo anulare 15.

Preferibilmente, è prevista una pluralità di secondi magneti 46 tra di loro circonferenzialmente equidistanziati. La posizione circonferenziale dei secondi magneti 46 sul primo corpo anulare 15 è tale per cui quando un secondo magnete è radialmente allineato ad un primo magnete 45, anche gli altri secondi magneti 46 sono radialmente allineati con un rispettivo primo magnete 45. In particolare, quando un secondo magnete 46 è radialmente allineato ad un primo magnete 45, tutti i secondi magneti sono radialmente allineati a rispettivi primi magneti 45 aventi la stessa polarità, vale a dire aventi tutti polarità radialmente entrante o tutti polarità radialmente uscente dal perno di mozzo 13.

La polarità dei secondi magneti 46 è diretta radialmente come per i primi magneti 45. I primi magneti 45 e i secondi magneti 46 possono essere realizzati in neodimio.

Quando il primo corpo anulare 15 ruota rispetto al perno di mozzo 13, un secondo magnete 46 entra nel campo magnetico di un primo magnete 45 e viene da questo attratto. Un ulteriore rotazione del primo corpo anulare 15 è quindi ostacolata dall’interazione magnetica tra il primo 45 ed il secondo magnete 46. Quando il primo corpo anulare 15 ruota ulteriormente vincendo la forza di attrazione tra il primo 45 ed il secondo magnete 46, il secondo magnete 46 entra nel campo magnetico di un adiacente primo magnete 45 e viene da questo respinto in direzione di un ulteriore primo magnete 45 circonferenzialmente adiacente che presenta un campo magnetico che nuovamente attrae il secondo magnete 46.

Anche in questa forma realizzativa è previsto un magnete permanente 47 posto in una posizione assialmente esterna al primo corpo anulare 15 e presenta polarità diretta assialmente, vale a dire i poli magnetici del magnete 47 sono allineati in direzione assiale.

In questo modo, il magnete permanente realizza un magnete di trattenimento 47 per il primo corpo anulare 15.

In uso, l’assieme di ruota libera 10 ad innesti frontali funziona come di seguito descritto.

Durante una pedalata propulsiva del ciclista, il primo corpo anulare 15 è nella configurazione di trasmissione del moto ed è girevolmente accoppiato al secondo corpo anulare 16, come illustrato in figura 6.

In questa condizione, la prima corona dentata 17 del primo corpo anulare 15 è in impegno con la seconda corona dentata 23 del secondo corpo anulare 16 ed il primo corpo anulare 15 trasmette un moto rotatorio lungo la prima direzione angolare A al secondo corpo anulare 16.

In questa configurazione, il primo corpo anulare 15 ruota solidale con la cassetta 25 (nella prima direzione angolare A) dal momento che il primo corpo anulare 15 non può traslare in direzione assialmente interna a causa del vincolo offerto dal secondo corpo anulare 16.

Si noti che durante una rotazione nella prima direzione angolare A della cassetta, le guide 37 consentono al primo corpo anulare 15 un’eventuale traslazione assiale soltanto in direzione assialmente interna.

Quando il ciclista arresta o rallenta la propria azione propulsiva, il secondo corpo anulare 16 (solidale alla ruota posteriore) presenta una velocità angolare nella prima direzione angolare A maggiore della velocità angolare nella stessa direzione angolare del primo corpo anulare 15.

In questa situazione, i denti 18, 24 della prima 17 e della seconda corona dentata 23 scorrono gli uni sugli altri. Tale scorrimento tende ad allontanare assialmente il primo corpo anulare 15 dal secondo corpo anulare 16 e a portare il primo corpo anulare 16 in una posizione assiale più interna.

Lo spostamento del primo corpo anulare 15 è accompagnato (e consentito) dagli organi di accoppiamento 28. Le guide 37 definite da questi ultimi impartiscono al primo corpo anulare 15 uno spostamento lungo una traiettoria elicoidale che trasla assialmente verso l’esterno il primo corpo anulare 15 e ruota lo stesso di qualche grado lungo la seconda direzione angolare B rispetto alla cassetta 25.

Lo spostamento assiale del primo corpo anulare 15 si interrompe quando la prima 17 e la seconda corona dentata 23 non interferiscono più tra di loro.

In questa posizione, il primo corpo anulare 15 raggiunge la configurazione di ruota libera, illustrata in figura 4 e 5.

In questa condizione, il secondo corpo anulare 16 ruota indipendentemente dal primo corpo anulare 15 senza che vi sia interferenza meccanica (e quindi dissipazione di energia) tra gli stessi.

Il primo corpo anulare 15 permane nella configurazione di ruota libera anche per effetto del magnete di trattenimento 44, 47.

Quando il ciclista riprende la propria azione propulsiva ponendo in rotazione la cassetta nella prima direzione angolare A alla stessa velocità angolare della ruota posteriore, la cassetta 25 tende a trascinare in rotazione il primo corpo anulare 15.

Gli organi magnetici 38, sia che essi siano configurati come descritti in relazione alla prima forma realizzativa o alla seconda forma realizzativa, si oppongono alla rotazione del primo corpo anulare 15 rispetto al perno di mozzo 13, tendendo a frenare il primo corpo anulare 15 rispetto alla cassetta 25.

Il vincolo tra la cassetta 25 ed il primo corpo anulare 15 realizzato dagli organi di accoppiamento 28, ed in particolare dalle guide 37, costringe il primo corpo anulare 15 a traslare in direzione assialmente interna a seguito della rotazione della cassetta 25 nella prima direzione angolare A rispetto al corpo anulare 15.

Il primo corpo anulare 15 abbandona quindi la configurazione di ruota libera per raggiungere nuovamente la configurazione di trasmissione del moto.

Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare specifiche e contingenti esigenze, potrà apportare all’invenzione sopra descritta numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione della presente invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Assieme di ruota libera (10) a innesti frontali per bicicletta comprendente: un manicotto di mozzo (11) montato ruotabile su un perno di mozzo (13) intorno ad un asse di rotazione (X) ed una cassetta (25) montata girevolmente sul perno di mozzo (13); un primo corpo anulare (15), ruotabile intorno all’asse di rotazione (X) lungo una prima direzione angolare (A) ed una seconda direzione angolare (B), inserito girevolmente sul perno di mozzo (13), e comprendente una prima corona dentata (17); un secondo corpo anulare (16) accoppiato in rotazione a detto manicotto di mozzo (11) e comprendente una seconda corona dentata (23) coniugata ed assialmente affacciata a detta prima corona dentata (17); detto primo corpo anulare (15) essendo assialmente mobile rispetto al secondo corpo anulare (16) tra una configurazione di trasmissione del moto, nella quale la prima corona dentata (17) è accoppiata alla seconda corona dentata (23), ed una configurazione di ruota libera, nella quale la prima corona dentata (17) è separata dalla seconda corona dentata (18) ed il primo corpo anulare (15) non trasferisce moto al secondo corpo anulare (16); organi di accoppiamento (28) operanti tra il primo corpo anulare (15) e la cassetta (25) per traslare assialmente il primo corpo anulare (15) verso il secondo corpo anulare (16) quando il primo corpo anulare (15) è nella configurazione di ruota libera; in cui la traslazione del primo corpo anulare (15) verso il secondo corpo anulare (16) è determinata da una rotazione della cassetta (25) rispetto al primo corpo anulare (15), ed in cui organi magnetici (38) sono configurati per opporsi alla rotazione del primo corpo anulare (15) rispetto al perno di mozzo (13).
2. Assieme di ruota libera (10) secondo la rivendicazione 1, in cui detti organi magnetici (38) sono attivi tra il perno di mozzo (13) ed il primo corpo anulare (15).
3. Assieme di ruota libera (10) secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui gli organi magnetici (38) sono configurati per esercitare una coppia resistente, che si oppone alla rotazione del primo corpo anulare (15) rispetto al perno di mozzo (13), avente un’ampiezza minore di una predeterminata coppia motrice atta a far ruotare il primo corpo anulare (15) rispetto al perno di mozzo (13).
4. Assieme di ruota libera (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto primo corpo anulare (15) presenta una dimensione assiale predefinita; detti organi magnetici (38) essendo attivi su una porzione del primo corpo anulare (15) avente un’estensione assiale di almeno il 25% di detta dimensione assiale predefinita quando il primo corpo anulare (15) è nella configurazione di ruota libera.
5. Assieme di ruota libera (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti organi di accoppiamento (28) comprendono una pluralità di guide (37) a sviluppo spiraliforme o ad elica operanti tra il primo corpo anulare (15) e la cassetta (25); in cui l’estensione in direzione assiale di dette guide (37) spiraliformi è preferibilmente maggiore o uguale della distanza assiale tra la prima corona dentata (17) e la seconda corona dentata (23) quando il primo corpo anulare (15) è nella configurazione di ruota libera.
6. Assieme di ruota libera (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un magnete di trattenimento (44, 47) assialmente operativo sul primo corpo anulare (15) per trattenere il primo corpo anulare (15) nella posizione di ruota libera.
7. Assieme di ruota libera (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti organi magnetici (38) comprendono almeno una porzione in materiale ferromagnetico (15a, 15b) di detto corpo anulare (15) e almeno un magnete permanente (44).
8. Assieme di ruota libera (10) secondo la rivendicazione 7, in cui la porzione in materiale ferromagnetico (15a, 15b) del primo corpo anulare (15) è realizzata almeno parzialmente in leghe di acciaio, oppure in leghe ferro-nichel-alluminio oppure in leghe ferro-silicio oppure in leghe ferro-nichel o da una loro combinazione.
9. Assieme di ruota libera (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti organi magnetici (38) comprendono un corpo magnetizzato (39) solidale al perno di mozzo (13), radialmente affacciato ad una porzione radialmente interna (15a) del primo corpo anulare (15) ed assialmente affacciato ad una porzione assialmente esterna (15b) del primo corpo anulare (15) in modo tale da realizzare un circuito magnetico che attraversa detto primo corpo anulare (15).
10. Assieme di ruota libera (10) secondo la rivendicazione 9, in cui detto corpo magnetizzato (39) comprende una pluralità di rilevi (43) radialmente diretti verso il primo corpo anulare (15) ed in cui il primo corpo anulare (15) comprende una pluralità di rilievi (42) radialmente diretti verso il corpo magnetizzato (39); la distanza radiale tra detti rilevi (42, 43) del primo corpo anulare (15) e del corpo magnetizzato (39) definendo spazi vuoti in detto circuito magnetico.
11. Assieme di ruota libera (10) secondo la rivendicazione 10, in cui i rilievi (42) della prima pluralità di rilievi (42) del primo corpo anulare (15) presentano una identica estensione radiale e circonferenziale e sono tra di loro circonferenzialmente separati da identiche distanze ed in cui i rilievi (43) della prima pluralità di rilievi (43) del corpo magnetizzato (39) presentano una identica estensione radiale e circonferenziale e sono tra di loro circonferenzialmente separati da identiche distanze.
12. Assieme di ruota libera (10) secondo le rivendicazioni 6 e 7 in cui detto magnete di trattenimento (44) coincide con detto magnete permanente (44) degli organi magnetici (38).
13. Assieme di ruota libera (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui detti organi magnetici (38) comprendono primi magneti (45) solidali al perno di mozzo (13) ed almeno un secondo magnete (46) solidale in rotazione con il primo corpo anulare (15) e magneticamente interagente con detti primi magneti (45).
14. Assieme di ruota libera (10) secondo la rivendicazione 13, in cui i primi magneti (45) e detto almeno un secondo magnete (46) presentano una polarizzazione diretta radialmente.
15. Assieme di ruota libera (10) secondo la rivendicazione 14, in i primi magneti (45) si susseguono e sono tra di loro distanziati in direzione circonferenziale; le polarità di due primi magneti (45) circonferenzialmente adiacenti essendo opposte.