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Tretkurbelgetriebe, insbesondere für Fahrräder
Die Erfindung bezieht sich auf Tretkurbel- getriebe, insbesondere für Fahrräder und betrifft ein derartiges Getriebe mit elliptischer Pedalbahn, bei welchem beide Tretkurbeln einzeln für sich mittels einander diametral gegenüberliegender
Drehzapfen in einem Läufer gelagert sind, welcher seinerseits drehbar in einem im Fahrradrahmen festen Lagerkörper ruht, und auf dem Drehzapfen jeder Tretkurbel ein Planetenrad befestigt ist, welches mit einem am Lagerkörper fest ange- brachten Zahnkranz von doppelt so grossem
Durchmesser zusammenwirkt. Unter elliptischer
Pedalbahn ist hiebei jede in sich geschlossene ovale Kurve zu verstehen, wenn dieselbe auch nicht in allen ihren Teilen genau der Ellipsen- gleichung entspricht.
Das Tretkurbelgetriebe nach der Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, dass die Länge der Tretkurbeln grösser ist als jene der Hebelarme des Läufers, so dass beim Vorwärtstreten der beiden um ihre Drehzapfen kreisenden Tretkurbeln der Läufer eine Drehbewegung in entgegengesetztem bzw. rückwärtigem Sinne ausführt, wobei die Tretkurbeln nebst Läufer so angeordnet sind, dass die grössere Achse der elliptischen Pedalbahn unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in welch letzterer drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt sind. Es zeigen : Fig. 1 der Zeichnung ein Tretkurbelgetriebe in Ansicht, Fig. 2 zeigt einen senkrechten Achsialschnitt durch dasselbe, und Fig. 3 in kleinerem Massstab den Einbau des Getriebes im Fahrrad ; Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform in waagrechtem Schnitt durch die Mittelachse der Tretlagerachse und Fig. 5 eine Seitenansicht hievon ; Fig. 6 zeigt sine weitere Ausführungsform in der linken Hälfte in Ansicht und in der rechten Hälfte in senkrechtem Schnitt durch die Mittelachse der rretlagerachse ;
Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht hiervon und Fig. 8 in kleinerem Massstab den Einbau des Getriebes im Fahrrad.
Das Tretkurbelgetriebe nach der in Fig. 1-3 der Zeichnung dargestellten ersten Ausführungs- form weist einen im Fahrradrahmen starr befestigten, radförmigen Lagerkörper 1 auf, an dessen äusserem Umfang die Rahmenrohre R 1 und R 2 (Fig. 3) sowie die untere Gabel G des
Fahrradrahmens befestigt sind. In dem inneren
Teil des Lagerkörpers 1 ist mittels Kugellagern 2 und Passbüchse 3 der aus zwei Hälften zusammen- gesetze Läufer 4 eingesetzt. Die beiden Teile
4 a und 4 c des Läufers sind mittels Stiften 6 zentriert und mittels des Schraubenbolzens 5 zusammengehalten.
Der Läufer 4 bildet einen Planetenradträger und hat zu diesem Zweck zwei einander diametral gegenüberliegende Zapfen 7, auf welchen mittels Kugellagern 8 die Planetenräder 9 gelagert sind. Diese Planetenräder 9 kämmen jedes mit einem innen verzahnten Zahnkranz 10. Die beiden Zahnkränze 10 sind seitlich an dem Lagerkörper 1 angesetzt und mittels Kragen 10 c mit Laufsitz in dieser gehalten. Zum Verspannen beider Zahnkränze 10 sind an denselben Winkel 15 angeschweisst und zwischen je zwei dieser Winkellaschen 15 sitzt ein von einer Distanzhülse 16 umgebener Schraubenbolzen 18. Die Distanzhülse 16 geht durch einen Schlitz in dem Lagerkörper 1 hindurch, der eine Bewegung der Hülse in Umfangsrichtung der Zahnkränze zulässt.
Die äusseren Läuferteile 4 b und 4 d, welche mittels Schrauben
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verschraubt sind, bilden zusammen mit in die Zahnkränze 10 eingestauchten Ringen 13 seitliche Abschlüsse, so dass das Ganze ein geschlossenes Gehäuse bildet, welches mit Schmierfett gefüllt werden kann. In die Ringe 13 sind Dichtungsringe 14 eingelassen, welche auf dem Umfang der Scheiben 4 b und 4 d schleifen. In Vor- sprüngen der Scheiben 4 b und 4 d sind Kugel- lager 11 eingesetzt, in welchen die zentrisch an den Planetenrädern 9 sitzenden Drehzapfen 9 z für die Tretkurbeln T gelagert sind, deren Arme in bekannter Weise mittels Schrauben S auf den Drehzapfen befestigt sind. An der rechtsseitigen Scheibe 4 des Läufers ist ferner das
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dem Läufer dreht.
In Fig. 1 ist die Bewegungsbahn der Tret- kurbeln T bzw. Pedale P, welche eine Ellipse A bildet, eingezeichnet. Hiebei ist mit Rücksicht auf das Zeichnungsformat die grosse Achse a der
Ellipse senkrecht gezeichnet. In Wirklichkeit ist aber der Einbau im Fahrrad wie aus Fig. 3 ersichtlich derart, dass die grosse Ellipsenachse a, welche mit den in Achsenlage befindlichen
Tretkurbeln zusammenfällt, unter einem Winkel < x zur Horizontalen nach vorn geneigt ist ; dieser
Winkel beträgt hier zirka 53 . Um diese Neigung der Achse a und der Kurbelstellung den indivi- duellen Bedürfnissen des Fahrers einerseits und den Geländesteigungen anderseits anpassen zu können, ist folgende Einrichtung vorgesehen :
Auf jeden Zahnkranz 10 ist am äusseren Umfang mittels Kopfschrauben 19s ein Zahnsegment 19 (Fig. 1 und 2) befestigt.
Mit diesen Zahn- segmenten 19 kämmen Zahnritzel 20, die auf einer gemeinsamen Welle 21 verkeilt sind, welche in einem aussen an dem Lagerkörper 1 angebrachten Lagerbügel 22 drehbar gelagert ist.
Ferner ist auf der Welle 21 ein Winkelrad 23 verkeilt, welches mit einem Winkelrad 24 kämmt, das am unteren Ende einer Welle 25 sitzt. Diese Welle 25 liegt im Rahmenrohr R 2 (Fig. 3) und geht bis zur Vordergabel V. Dort ist ein gleiches Winkelräderpaar wie 23-24 angeordnet, welches mittels eines Stellhebels 26 gedreht werden kann. Eine Schwenkbewegung des Stellhebels überträgt sich über das obere Winkelräderpaar, die Welle 25, das Winkelräderpaar 24-23, die Welle 21 und die Zahnritzel 20 auf die Zahnsegmente 19, so dass die Zahnkränze 10 gedreht werden, und infolgedessen wird die Achse a entsprechend verstellt.
Diese Regulierung liegt zweckmässigerweise zwischen 150 und 750, kann aber auch geringer sein.
Am hinteren Ende der unteren Rahmengabel G ist an einem Arm 29 eine Umlenkrolle 28 für die über das Kettenrad 17 laufende Antriebskette 27 gelagert. Von der Umlenkrolle 28 aus läuft der untere Kettenstrang über das Kettenrad C der Achse des Hinterrades H. Diese Achse liegt in einem nach unten offenen schrägen Schlitz 30 s des Gabelkopfes 30, so dass beim Einschieben des Hinterrades ohne weiteres die Kette gespannt wird. Dabei können zwei bis drei Kettenräder verschiedenen Durchmessers nebeneinander auf der Hinterradachse vorgesehen sein, auf welchen die Kette mittels einer bekannten Umschaltvorrichtung mit Bowdenkabelzug umgeschaltet werden kann, um die Geschwindigkeit zu wechseln.
Es kann dies ohne weiteres während der Fahrt geschehen.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Tretkurbelgetriebe ist wie folgt :
Beim Treten der Tretkurbeln T in Pfeilrichtung p (Fig. 1) drehen sich mit diesen die Planetenräder 9 in gleicher Richtung und wälzen sich dabei mit der Übersetzung 1 : 2 in den
Zahnkränzen 10 ab. Da letztere ortsfest im
Rahmen liegen, dreht sich der Läufer 4, u. zw. in entgegengesetzter Richtung, also rückwärts, wie durch Pfeil angedeutet. Als Resultierende aus diesen beiden Bewegungen entsteht für die
Pedale die elliptische Bewegungsbahn A, welche an den Enden der grossen Achse a einen stossfreien, allmählichen Übergang gewährt und im Übrigen eine Erhöhung des wirksamen Krafthubes ergibt, während der durch die kleine Achse der Ellipsenbahn bestimmte Ausschlagswinkel des Unterschenkels bzw. Kniewinkel bedeutend kleiner ist als bei der reinen Kreisbewegung.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 ist in ähnlicher Weise wie beim erstbeschriebenen im Fahrradrahmen starr ein radförmiger Lagerkörper 31 befestigt. In der Nabe 31 n dieses Lagerkörpers ist mittels Radialkugellagern 32 und 33 gegen achsiale Verschiebung gesichert eine Tretlagerachse 34 eingesetzt, auf deren Enden Kurbelarme 35, welche einander diametral gegen- überliegen, mittels Schraubenkeilen 36 unverdrehbar aufgesetzt sind. Diese von der Nabe ab einwärts abgekröpften Kurbelarme 35 bilden zusammen mit der Tretlagerachse 34 den Läufer. Im verbreiterten äusseren Endteil jedes Kurbelarmes 35 ist mittels Kugellager 37 der Tretkurbelzapfen 38 gelagert, auf dessen herausragenden äusserem Ende in üblicher Weise die Tretkurbel T befestigt ist.
Auf das innere Ende jedes Tretkurbelzapfens ist ein Kettenrad 39 drehfest aufgesetzt und in der Flucht dieses Kettenrades ein doppelt so viel Zähne aufweisendes Kettenrad 40 auf die Nabe des Lagerkörpers 31 drehfest aufgesetzt. Die beiden Kettenräder 39/40 jeden
Paares sind durch je eine Gelenkkette 41 als Zwischenorgan miteinander verbunden. Der Lagerkörper 31 ist auf beiden Seiten durch Deckel 42 und 43, welche am Läufer befestigt sind, abgeschlossen. Das Kettenrad 17 ist mittels dreier Arme 17a an entsprechenden Vorsprüngen 35 a und 35 b des kettenradseitigen
Kurbelarmes 35 befestigt.
Der Einbau im Fahrrad ist gleich wie im ersten Beispiel beschrieben mit von oben nach rückwärts unten geneigter grösserer Achse der durch die Pedale beschriebenen, elliptischen Laufbahn, und auch die Wirkungsweise ist die gleiche, da auch hier der Läufer eine Rückwärtsdrehbewegung ausführt und der obere Kettenstrang rückwärts läuft, indem die Zwischenketten 41 unter dem Einfluss der sich drehenden äusseren Kettenräder 39 sich um die feststehenden zentralen Kettenräder 40 abwälzen, so dass die Tretkurbelzapfen um die Tretlagerachse kreisen.
Bei der in Fig. 6,7 und 8 dargestellten dritten : Ausführungsform wird der feste Lagerkörper durch eine im Fahrradrahmen eingeschweisste zylindrische Lagerbüchse 51 gebildet, in welcher mittels Kugellagern 52 die Tretlagerachse 54 drehbar gelagert ist. An den beiden seitlich : herausragenden Enden der Tretlagerachse 54 sitzen ähnliche Kurbelarme 55, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel beschrieben, welche
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durch Schraubenkeile 56 unverdrehbar auf der
Achse 54 befestigt sind und mit dieser zusammen den Läufer bilden. An den äusseren ver- breiterten Endteilen der einwärts abgekröpften
Kurbelarme 55 sind mittels Kugellagern 57 die Zapfen 58 von Stirnrändern 59 gelagert, und auf den herausragenden äusseren Enden der Zapfen 58 sitzen die Tretkurbeln T.
In gleicher
Flucht mit diesen Stirnrändern 59 trägt die Lager- büchse 51 auf ihren seitlich herausragenden
Enden Stirnradkränze 60 von doppelt so grossem
Durchmesser wie die äusseren Stirnräder bzw.
Planetenräder 59, und als Zwischenorgan dient bei jedem Räderpaar Jss/ssC ein Zahnritzel M, dessen Zapfen M'im Kurbelarm 55 gelagert und mittels einer Kopfschraube 62 gehalten ist.
Das Kettenrad 17 ist mittels drei Armen 17 a und
Schrauben 17 s an entsprechenden Armvorsprün- gen 55 a und 55 b des kettenradseitigen Kurbel- armes 55 befestigt. Die Zahnräder 59, 60 und 61 sind in einem zweiteiligen Gehäuse 63 eingekapselt, das mittels Schraube 64 am Kurbelarm befestigt ist (auf der linken Seite von Fig. 6 ist dieses
Gehäuse zwecks besserer Übersichtlichkeit weggelassen, und aus dem gleichen Grunde sind in
Fig. 7 beide Gehäuse strichpunktiert angedeutet).
Fig. 8 zeigt den Einbau des Getriebes im Fahrrad mit unter zirka 20 von oben rückwärts nach unten geneigter grösserer Achse a der durch die Pedale beschriebenen Laufbahn A. Der obere gezogene Strang der Kette 27 läuft über zwei auf einem Ansatz 29'der hinteren Rahmengabel senkrecht untereinander befestigte Leitrollen28 und 28'zum Antriebskettenrad C, welches sie auf einem Bogen von zirka 900 umschlingt.
Im übrigen ist Anordnung und Wirkungsweise wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben. Anstatt eines einzigen Zwischenorganes könnten auch mehrere vorgesehen sein ; in diesem Falle könnte die Anordnung derart sein, dass das Kettenrad mit dem Läufer nicht rückwärts läuft, sondern eine Vorwärtsdrehung ausführt.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung des Tretkurbelgetriebes besteht die Möglichkeit, den Stellungswinkel und die Länge der beiden Tretkurbeln verschieden zu bemessen, um das Getriebe in Fällen, wo ein Radfahrer verschieden lange Beine oder eine Bein-bzw. Fussverkrüppelung hat, den Abweichungen der beiden Beine anzupassen, was für solche Radfahrer eine grosse Erleichterung beim Fahren bedeutet und ihre Fahrsicherheit erhöht, während bisher in solchen Fällen der Radfahrer gezwungen war, nur eine Kurbel zu treten und die andere am Tretkurbellager starr nach unten befestigt war.
Bei der letztbeschriebenen Ausführungsform ist der äussere Durchmesser des Tretlagers nicht grösser als jener der bisher üblichen Tretkurbellager.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Tretkurbelgetriebe, insbesondere für Fahrräder mit elliptischer Pedalbahn, bei welchem beide Tretkurbeln einzeln für sich mittels einander diametral gegenüberliegender Drehzapfen in einem Läufer gelagert sind, welcher seinerseits drehbar in einem im Fahrradrahmen festen Lagerkörper ruht, und auf dem Drehzapfen jeder Tretkurbel ein Planetenrad befestigt ist, welches mit einem am Lagerkörper fest angebrachten Zahnkranz von doppelt so grossem Durchmesser zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Tretkurbeln grösser ist als jene der Hebelarme des Läufers, so dass beim Vorwärtstreten der beiden um ihre Drehzapfen kreisenden Tretkurbeln der Läufer eine Drehbewegung im entgegengesetzten bzw.
rückwärtigen Sinne ausführt, wobei die Tretkurbeln nebst Läufer so angeordnet sind, dass die grössere Achse der elliptischen Pedalbahn unter einem spitzen Winkel zur Horizontalen geneigt ist.