AT507144A1 - Tretkurbelantrieb - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Tretkurbelantrieb, insbesondere für ein Fahrrad, mit einer linken und einer rechten Tretkurbel, die an einem Tretlager angeordnet sind, wobei mindestens eine der Tretkurbeln einen am Tretlager drehbar befestigten ersten Teil und einen an diesem ersten Teil beweglich gelagerten zweiten Teil umfasst, und wobei an dem zweiten Teil ein um eine Pedalachse drehbares Pedal befestigt ist und die Pedalachse während eines Tretvorgangs im Wesentlichen einen Kreis beschreibt.

Seit der Erfindung des Fahrrades gibt es Bestrebungen, den Wirkungsgrad des menschlichen Antriebs und dessen Umsetzbarkeit zu verbessern. Zu derartigen Innovationen zählen beispielsweise die Gangschaltung, Bauteile mit geringer Masse, möglichst reibungsarme Lager und Reifen, windschnittige Lenker und Kleidung u. dgl. mehr.

Eine große Verlustquelle beim Fahrradantrieb ist die Tretkurbel mit dem Pedal als Schnittstelle zwischen Mensch und Fahrrad. Um nicht nur während der Abwärtsbewegung der Tretkurbel Kraft auf diese ausüben zu können und auch die Aufwärtsbewegung zur Energieübertragung zu nutzen, wurden zunächst Befestigungskörbe am Pedal angeordnet, in welche die Füße des Fahrradfahrers fixiert wurden. Später wurden sogenannte Clippedale eingeführt, wobei mittels einer Vorrichtung am Fahrradschuh dieser leicht lösbar in das Pedal eingeklippst werden kann. Somit ist es möglich, das Pedal und die Tretkurbel nicht nur in der Abwärtsbewegung hinunterzudrücken, sondern auch in der Aufwärtsbewegung aktiv hinaufzuziehen.

Aufgrund der menschlichen Anatomie steht allerdings für das Hinunterdrücken des Pedals, das hauptsächlich vom Gesäßmuskel und dem Oberschenkelstrecker durchgeführt wird, mehr Kraft zur Verfügung als für das Hinaufziehen, welches hauptsächlich vom Oberschenkelbeuger und der Schienbeinmuskulatur durchgeführt wird. Herkömmliche verwendete Tretkurbelantriebe haben allerdings eine konstante Tretkurbellänge, d. h. die Länge zwischen der Pedalachse, an welcher das Pedal drehbar mit der Tretkurbel verbunden ist, und der Tretlagerachse ist konstant. Die Tretlagerachse bezeichnet dabei die Symmetriegerade des Tretlagers, das auch als Innenlager bezeichnet wird, um welche die Tretlagerwelle während des Tretvorgangs rotiert. Am Tretlager, vorzugsweise direkt an der Tretlagerwelle, werden die Tretkurbeln und das vordere Kettenblatt fest verbunden. Somit ist die Hebellänge für Abwärts- und Aufwärtsbewegung für jeden Tretvorgang gleich lang und die unterschiedlichen Kraftverhältnisse für Aufwärts- und Abwärtsbewegung können nicht ausgenützt werden. 63452 35/hn • · • · · ······· · · • ·· ·· · ···· · ······ · · · ·· ·· ·· ··· Μ ··· 2

Im Stand der Technik sind nun schon einige Möglichkeiten angegeben, die Tretkurbellänge während eines Tretvorgangs variabel auszugestalten und damit die oben genannten Nachteile zu vermeiden.

In der DE 35 11 502 ist ein Tretkurbelantrieb gezeigt, welcher zweiteilige Tretkurbeln aufweist, wobei jener Teil der Tretkurbel, an dem das Pedal befestigt ist, sich in dem Teil der Tretkurbel, der am Tretlager befestigt ist, linear vor- und zurückbewegt. Dadurch steht zwar für die Abwärtsbewegung ein längerer Hebelarm zur Verfügung, um aber gleichförmige Tretbewegungen zu gewährleisten, sind Kugellager und verschiedene Federn in dem Antriebssystem nötig. Bei jeder Belastung dieser Federn geht in nachteiliger Weise viel Energie in Form von Reibungswärme verloren. Zudem ist der Aufbau eines derartigen Tretkurbelantriebs kompliziert und aufwändig.

In der DE 43 33 968 ist ein Fahrradantrieb geoffenbart, der über ein kompliziertes System mehrere Führungsbahnen für die Pedalbewegung zur Verfügung stellt. In einer dieser Führungsbahnen wird die Pedalachse nicht kreisrund bewegt sondern oval und weist daher für die Abwärtsbewegung einen längeren Hebelarm bezüglich des Tretlagers auf. Eine derartige ovale Führungsbahn bewirkt allerdings ungleichförmige Tretbewegungen, was dem ergonomischen Idealbild eines runden Tritts während des Tretens entgegenspricht. Neben einem unrunden Tritt hat dieses System den Nachteil überaus großer Komplexität. Die große Anzahl an nötigen Bauteilen bedingt ein bedeutend größeres Gewicht als jenes eines herkömmlichen Tretkurbelantriebs und weist eine erhöhte Fehleranfälligkeit auf. Da jedes Fahrrad aber möglichst leicht sein sollte, ist ein derartiges System schon aus Gewichtsgründen inakzeptabel.

Die DE 27 22 004 weist einen Tretkurbelantrieb mit variabler Tretkurbellänge auf, wobei die Führung des Pedals durch eine ovale Führungsbahn gegeben ist. Eine derartig ovale und unterschiedlich gekrümmte Führungsbahn erlaubt aber ebenso keinen runden und gleichförmigen Tritt während des Fahrradfahrens und ist daher ebenfalls aus ergonomischen Gründen nachteilig.

In der DE 33 18 877 ist ein Tretkurbelantrieb gezeigt, der ein ovales Kettenblatt und eine mehrteilige Tretkurbel mit variabler Tretkurbellänge zeigt. Auch diese Anordnung erlaubt nur ovale Tretbewegungen und somit keinen runden Tritt. Zudem hat ein ovales Kettenblatt den Nachteil, dass die Kette, über die die Kraft von den Tretkurbeln an das Hinterrad übertragen • · • · ♦ · • · · · · • ·· ♦·· · · · • · · · · · · ··· · ·····« · · · ·· ·· ·· ··· ·· ··· 3 wird, eine schlechtere kraftschlüssige Verbindung als bei einem kreisrunden Kettenblatt aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, obige Nachteile zu vermeiden und einen runden Tritt und damit gleichförmige Tretbewegungen unter gleichzeitiger Ausnützung von größeren

Hebelmomenten für die Abwärtsbewegung im Tretvorgang zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch einen Tretkurbelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die relative Beweglichkeit des zweiten Teils der Tretkurbel, an dem das Pedal befestigt ist, gegenüber dem ersten Teil der Tretkurbel, der am Tretlager befestigt ist, ist eine variable Tretkurbellänge gewährleistet, wodurch in der Abwärtsbewegung eine größere Hebellänge zur Verfügung steht und damit mehr Drehmoment auf die Tretlagerwelle übertragen werden kann. Für die Pedalachse, um welche das Pedal selbst rotieren kann, ist während des Tretvorgangs im Wesentlichen eine Kreisbewegung vorgesehen, wodurch der runde Tritt und gleichförmigen Tretbewegungen ermöglicht werden. Das Pedal selbst kann beispielsweise ein beliebiges Fahrradpedal sein. Da allerdings der Mittelpunkt dieses von der Pedalachse vollzogenen Kreises für die Tretbewegung nicht auf der Tretlagerachse, also auf der Symmetriegeraden um die die Tretlagerwelle rotiert, liegt, wird die Tretkurbellänge im Laufe jedes Tretvorgangs, d.h. im Laufe jeder Pedalumdrehung um die Tretlagerachse verändert und damit an die menschlichen Kraftverhältnisse derart besser angepasst, indem die Hebellänge für die Abwärtsbewegung des Pedals deutlich größer als die Hebellänge für die Aufwärtsbewegung des Pedals ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert und werden im Folgenden genauer erläutert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Teil der Tretkurbel, an dem das Pedal befestigt ist, relativ zum ersten Teil der Tretkurbel, welcher am Tretlager befestigt ist, linear verschiebbar. Es kann vorteilhaft sein, dass der erste Teil der Tretkurbel den zweiten Teil zumindest abschnittsweise umschließt, und dieser darin gleitend gelagert ist. Dadurch werden komplizierte Federn, Umlenkvorrichtungen oder Ähnliches vermieden, da eine lineare Translationsbewegung die einfachste Bewegungsform darstellt. • · » ♦ ·· ··· · · · ···♦·· · ··· ♦ ······ · · « ·· ·* ·· ♦·· ·· ··· 4

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der Mittelpunkt des Kreises für die Bewegung der Pedalachse während des Tretvorgangs im Wesentlichen nur einen horizontalen Abstand von der Tretlagerachse aufweist. Durch diesen Abstand wird der Faktor der Vergrößerung des Drehmoments für die Abwärtsbewegung gesteuert. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass dieser Abstand je nach Rahmengröße des Fahrrads gewählt wird und somit auf die Größenverhältnisse der jeweiligen Radfahrer Rücksicht nimmt. Es kann dabei vorteilhaft sein, dass dieser Abstand zwischen einem Fünftel und zwei Fünftel der Länge einer herkömmlichen Tretkurbel mit konstanter Tretkurbellänge beträgt. Da diese konstante Tretkurbellänge auch je nach Körpergröße des Fahrradfahrers verschieden sein kann, können durch einen derart gewählten Abstand von der Tretlagerachse auch die Größenverhältnisse des Fahrradfahrers berücksichtigt werden.

Ist vorgesehen, dass der oben erwähnte von der Tretlagerachse in vertikaler Richtung Null ist, so ist die größte und die kleinste Tretkurbellänge genau dann gegeben, wenn die Tretkurbel horizontal liegt. Es kann aber weiters vorgesehen sein, auch einen vertikalen Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Kreises für die Bewegung der Pedalachse während des Tretvorgangs und der Tretlagerachse anzuordnen. Dabei kann dieser Mittelpunkt in vertikaler Richtung oberhalb oder unterhalb der Tretlagerachse liegen. Dadurch wird die Position der größten und auch der kleinsten Tretkurbellänge in einem gewissen Winkelbereich je nach Größe dieses vertikalen Abstandes vor oder nach der horizontalen Position der Tretkurbel gelegt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen die linke und rechte Tretkurbel mit variabler Tretkurbellänge gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen. Es ist dabei besonders vorteilhaft, den Tretkurbelantrieb so auszuführen, dass die gedachte Verbindungslinie der Mittelpunkte der Kreise für die Kreisbewegungen der linken und rechten Pedalachse im Wesentlichen parallel zur Tretlagerachse liegt. Durch diese Parallelität sind die Verhältnisse für die Tretbewegung des linken Beins und die Tretbewegung des rechten Beins gleich sind. Dadurch ist nämlich gewährleistet, dass die Hebelverhältnisse auf der linken und der rechten Seite gleich, da der Abstand des Mittelpunkts der jeweiligen Tretbewegung zur Tretlagerachse auf der entsprechenden Seite im Wesentlichen gleich ist. Es ist aber auch vorstellbar, eine derartige Verbindungsgerade nicht parallel zur Tretlagerachse anzuordnen, um unterschiedliche Kraftverhältnisse von linkem und rechtem Bein eines Fahrradfahrers zu berücksichtigen. 5 • ♦ • · • · · · · • · · · ·· ··· · · ····«♦ · ·*· ····· + · ·

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist nun vorgesehen, den zweiten Teil der Tretkurbel, an dem das Pedal befestigt ist, an einer Schwungmasse zu befestigen. Dies kann beispielsweise dadurch ermöglicht werden, indem eine Welle durch eine dafür vorgesehene Öffnung in der Schwungmasse und durch den zweiten Teil der Tretkurbel, an dem das Pedal befestigt werden soll, geführt wird. An diese Welle kann nun das Pedal befestigt werden, wobei sich das Pedal um diese Welle, welche die Pedalachse darstellt, drehen kann. Es ist aber auch vorstellbar, dass das Pedal eine derartige Welle bereits integriert hat und damit am zweiten Teil der Tretkurbel und der Schwungmasse befestigt wird. Es ist weiters vorgesehen, diese Schwungmasse beweglich aber zwangsgeführt auszuführen. Dadurch ist die Bewegung der Pedalachse im Laufe jedes Tretvorgangs bezüglich der Tretlagerachse vorgegeben und damit auch die variable Tretkurbellänge, also die Hebellänge des Drehmoments, das auf das Tretlager übertragen wird.

Dabei umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung diese Zwangsführung ein Führungselement mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Rand, der die Zwangsführung der Schwungmasse ermöglicht, indem beispielsweise die Bewegungsbahn der Schwungmasse durch diesen kreisförmigen Rand vorgegeben ist. Das Führungselement ist dabei im Montagezustand fixiert, sodass eine Relativbewegung zwischen Schwungmasse und Führungselement gegeben ist. Die Schwungmasse selbst kann einen Rand aufweisen, der entsprechend dem kreisförmigen Rand des Führungselements ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist es das Führungselements am Rahmen eines Fahrrads zu befestigen und zu fixieren. Durch eine derartige Zwangsführung wird die Pedalachse während des Tretvorgangs kreisförmig bewegt, wodurch ein runder Tritt und gleichförmige Tretbewegungen ermöglicht werden.

Dieses, vorzugsweise am Rahmen eines Fahrrads fixierte Führungselement mit kreisförmigem Rand, der als Zwangsführung für die Schwungmasse dient, muss zu deren Zwangsführung natürlich eine gewisse Steifigkeit aufweisen. Um allerdings Material zu sparen und damit eine Leichtbauweise zu gewährleisten, kann vorgesehen sein, das Führungselement im Wesentlichen ringförmig auszubilden. Es kann aber auch vorgesehen sein, das Führungselement als Scheibe auszubilden, wobei diese Scheibe über Aussparungen verfügen kann, wodurch auch Material und damit Gewicht eingespart werden kann. Diese Aussparungen sind dabei zusätzlich zu jenen, die gegebenenfalls zur Befestigung und Fixierung des Führungselements sowie für das Tretlager in Gebrauch sind. 6 • · • · • · · · · • · · · ·· ··· · 0 m φ φ φ φ φ 4 φφφ ······ « ·

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, am kreisförmigen Rand des Führungselements ein Rollenlager anzuordnen. Durch ein derartiges Rollenlager kann die Schwungmasse kraftlos entlang dieses kreisförmigen Randes zwangsgeführt werden, wodurch der Reibungsverlust des erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs minimiert wird. Natürlich sind auch andere Lagerarten möglich und zusätzlich oder alternativ kann die Lagerung auch in der Schwungmasse angeordnet sein.

Die oben angeführten Schwungmasse hat zum einen die Aufgabe, den Abstand der Pedalachse während jedes Tretvorgangs zu steuern und daher als Führungsvorrichtung für die Pedalachse zu dienen, und dadurch eine Führungsbahn der Pedalachse festzulegen. Zum anderen dient eine derartige Schwungmasse auch als Mittel zur Überwindung des unteren und des oberen Totpunkts des Pedals, also jenes Punktes während des Tretvorgangs, wo das Pedal seinen tiefsten bzw. seinen höchsten Punkt einnimmt. Im unteren und oberen Totpunkt ist eine Kraftübertragung auf die Tretkurbel besonders schlecht möglich. Je größer das Gewicht dieser Schwungmasse, desto besser können die Totpunkte, aufgrund der Trägheit der Schwungmasse, überwunden werden. Allerdings muss natürlich auch das Gewicht des Tretkurbelantriebs und damit des Fahrrads in Betracht gezogen werden und ein für die Radfahrer günstiger Kompromiss eingegangen werden. Es kann daher vorgesehen sein, diese Schwungmasse als dünnen Ring auszuführen. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Schwungmasse als Exzenter auszuführen. Dadurch kann das Führungselement ebenso wie Teile der Schwungmasse mit möglichst kleinen Ausmaßen ausgeführt werden. Das Pedal und der zweite Teil der Tretkurbel, an dem das Pedal befestigt ist, sind dann im äußeren, exzentrischen Bereich dieses Exzenters befestigt. Für die Ausbildungen der Vorrichtung, die die Relativbewegung der zwei Teile der Tretkurbel ermöglichen gibt es vielfältige Ausführungsformen, die allesamt denselben Kern der Erfindung betreffen. Eine Möglichkeit ist es beispielsweise, den am Tretlager befestigten Teil als zumindest abschnittsweise geschlossenes oder halb offenes Profil auszuführen, indem der zweite Teil der Tretkurbel beweglich gelagert ist. Dabei können auch Kugel- oder Rollenlager zur Verbesserung dieser Beweglichkeit vorgesehen sein.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht der zweite Teil der Tretkurbel zumindest abschnittsweise aus zwei stangenförmigen Teilen. Das Profil dieser stabförmigen Teile kann dabei beliebig ausgeführt sein. An einem Ende des zweiten Teils der Tretkurbel ist eine Schnittstelle zur Befestigung des Pedals und gegebenenfalls auch der Schwungmasse vorgesehen. Am gegenüberliegenden Ende ist ein Anschlagteil vorgesehen, der die 7 ·· ·· ·· ···· ·· • · 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99 999 9 9 9 99 99 9 9999 9 9 9 9 9 9 9 9

Bewegung des zweiten Teils der Tretkurbel relativ zum am Tretlager befestigten Teil der beschränkt. Dieser am Tretlager befestigte erste Teil weist Führungshülsen entsprechend der Profile der stabförmigen Abschnitte des zweiten Teils auf, in denen der zweite Teil der Tretkurbel beweglich gelagert ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1a und 1b Fig.2 Fig. 3a und 3b Fig. 4 Fig. 5 Fig. 6a bis 6c eine Seitenansicht einer Ausführungsform der rechten Seite eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs sowie eine Schnittdarstellungen des mit A-A markierten Ausschnitts aus Fig. 1a, die der Fig. 1a entsprechende linke Seite eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs,

Explosionsdarstellungen der wesentlichen Teile von zwei

Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs, eine Seitenansicht der rechten Seite einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs, die der Fig. 4 entsprechende linke Seite eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs, und drei Seitensichten einer Ausführungsform der Erfindung im zeitlichen Ablauf eines Tretvorgangs.

In der Seitenansicht der Fig. 1a ist die rechte Seite eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs für ein Fahrrad, also eine rechte Tretkurbel 24, dargestellt. Am Tretlager 11 ist ein erster Teil 1 der rechten Tretkurbel 24 des erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs drehbar befestigt. Im Teil 1 ist der zweite Teil 2 der rechten Tretkurbel 24 linear verschiebbar gelagert, an welchem wiederum das rechte Pedal 3 befestigt ist, das sich um die rechte Pedalachse 4 drehen kann. Der Teil 2 ist seinerseits an einer exzenterförmigen Schwungmasse 12 befestigt, die über ein am Rahmen fixiertes Führungselement 7 und ein Rollenlager 10 zwangsgeführt wird. Das Führungselement ist als kreisförmige Scheibe ausgebildet und wird mit einem Befestigungsmittel, das in dieser Ausführungsform als Befestigungslasche 9 ausgebildet ist, am Rahmen 5 des Fahrrads fixiert. Zur Gewichtsreduktion kann es vorteilhaft sein, dass das Führungselement 7 Ausnehmungen aufweist. Der Mittelpunkt des Kreises 23, den die Pedalachse 4 während einer Umdrehung beschreibt, ist durch den Ursprung des Koordinatensystems 22 gegeben. Die Tretlagerachse 8 • · · ·· · I * · • · · · ·· ··· · · ······ · ··# ····· + · · als Symmetriegerade des Tretlagers verläuft durch den Ursprung des Koordinatensystems 21 in zur Blattebene orthogonaler Richtung.

Eine zur rechten Seite entsprechende Tretkurbel 24’ ist auf der linken Seite des Tretkurbelantriebs ausgebildet. Die Verbindungsgerade des Ursprungs des Koordinatensystems 22 mit dem entsprechenden Ursprung des Koordinatensystems 22’ auf der linken Seite des Tretkurbelantriebs ist parallel zur Tretlagerachse. In dieser Ausführungsform der Erfindung weist diese Verbindungsgerade, und damit auch die Mittelpunkte der von rechter Pedalachse 4 und linker Pedalachse 4’ beschriebenen Kreise 23 und 23’ sowohl einen horizontalen als auch einen vertikalen Abstand auf. Aufgrund dieser Abstände der Mittelpunkte der Kreise 23 und 23’ von der Tretlagerachse befindet sich das rechte Pedal 3, welches wie vom Pfeil 26 markiert in der Abwärtsbewegung ist, in der gezeichneten Stellung annähernd in jenem Punkt, wo die Pedalachse 4 den größten Abstand von der Tretlagerachse aufweist. Dadurch ist in dieser Stellung die Tretkurbellänge und damit die Hebellänge annähernd maximal, wodurch das größtmögliche Drehmoment auf das Tretlager 11, welches in Verbindung mit dem Kettenblatt 6 steht, aufgebracht werden kann. Statt dem Kettenblatt 6 sind aber auch andere Mittel zur Übertragung der Kräfte vom Tretlager 11 zu den Reifen denkbar. Je nach Betrag des Abstands der Pedalachse 4 von der Tretlagerachse verändert sich dieses maximal mögliche, auf den Antrieb übertragbare Drehmoment.

In der Detailansicht von Fig. 1b ist der mit A-A in Fig. 1a markierte Schnitt dargestellt. Das Kettenblatt 6, das aus einem oder mehreren Zahnrädern bestehen kann, ist mit dem Tretlager 11 verbunden. Der am Tretlager 11 befestigte Teil 1 weist ein geschlossenes Gehäuse auf, in dem der Teil 2 der Tretkurbel 24 sich linear bewegen kann. Das am Rahmen 5 fixierte und als Scheibe ausgebildete Führungselements 7 weist ein Rollenlager 10 auf, über welches die exzentrisch ausgebildete Schwungmasse 12 zwangsgeführt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Rollenlager 10 Teil der Schwungmasse 12 ist.

In Fig. 2 ist die zur in Fig. 1a dargestellten rechten Seite des erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs gehörende linke Seite des Tretkurbelantriebs dargestellt. Da sich das rechte Pedal 3 gerade in der Abwärtsbewegung befindet, befindet sich das linke Pedal 3’, wie vom Pfeil 26’ in Fig. 2 markiert, gerade in der Aufwärtsbewegung und der Abstand der linken Pedalachse 4’ zur Tretlagerachse ist annähernd minimal. Die restlichen Bauteile der linken Seite des Tretkurbelantriebs sind analog zu jenen der rechten Seite des Tretkurbelantriebs ausgeführt. 9

In Fig. 3a sind in einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Bauteile einer Tretkurbel 24 einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs dargestellt. Der Teil 2 der Tretkurbel 24 weist eine Schnittstelle 13 auf, in der ein Loch 19 angeordnet ist, wo das Pedal 3 befestigt werden kann. Am gegenüberliegenden Ende ist ein Anschlag 14 angeordnet, wodurch die Bewegung des Teiles 2 beschränkt wird. Zwischen diesen zwei Enden sind zwei stabförmige Abschnitte 15 und 15’ angeordnet, die beispielsweise ein kreisförmiges Profil aufweisen können. Aufgrund dieser stabförmigen Bauteile 15, 15’ wird Material und entsprechend Gewicht eingespart. Der Teil 1 wird über einen Flansch 20 am Tretlager 11 befestigt. Zur Ermöglichung der Bewegung des Teiles 2 und der Kraftübertragung von Teil 2 weist der Teil 1 zwei Führungshülsen 16 und 16’ auf, deren Abmessungen zu den Profilen der stabförmigen Abschnitte 15 und 15’ passen. Die Schwungmasse 12 ist in dieser Ausführungsform als Exzenter ausgeführt. Das ringförmige Führungselement 7 weist eine Bohrung 25 für das Tretlager 11 auf, und eine weitere Bohrung 8, wo das ringförmige Führungselement mit einem Befestigungsmittel, beispielsweise einer Schraube am Rahmen 5 eines Fahrrads fixierbar ist. Am exzentrischen Abschnitt 17 ist eine Öffnung 18 angeordnet, wo das um die Pedalachse 4 drehbare Pedal 3 befestigt wird. Für die Ausgestaltung der Schwungmasse 12 sind natürlich vielfältige Formen möglich. So kann die Schwungmasse 12 beispielsweise ebenfalls ringförmig ausgebildet sein.

In Fig. 3b sind einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Bauteile einer Tretkurbel 24 in der Ausführungsform gemäß Fig.1 und 2 dargestellt. Die Schwungmasse 12 ist auch hier exzentrisch ausgebildet und weist in einem exzentrischen Abschnitt 17 ein Loch 18 zur Befestigung des Pedals 3 auf. In dieser Ausführungsform ist das Führungselement 7 scheibenförmig ausgebildet und weist eine Öffnung 25 für das Tretlager 11 auf. Die Fixierung des Führungselements 7 am Rahmen 5 erfolgt über eine Befestigungslasche 9. Der mit einem Flansch 20 am Tretlager 11 befestigte Teil 1 ist gehäuseförmig ausgebildet, sodass im Inneren des Gehäuses der Teil 2, der mit einer Öffnung 19 zur Befestigung an der Schwungmasse 12 versehen ist, linear verschiebbar ist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass Gehäuse offen oder halboffen zu versehen oder gegebenenfalls mit Lagern zur Erleichterung der Verschiebbarkeit des Teils 2 auszustatten.

Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht der rechten Seite eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs. Die Darstellung entspricht der Fig. 1a, allerdings mit der in Fig. 3a dargestellten Ausführungsform der Tretkurbel 24. Die Pedalachse 4 beschreibt während 10 10 • · · * · · • · · • · · • · · · · ♦ • ·♦ ··« · · • · · · ··· • · · · · eines Tretvorgangs einen Kreis 23, der strichliert und mit einem Pfeil 26 für die Darstellung der Drehrichtung dargestellt ist. Der Mittelpunkt dieses Kreises ist durch den Ursprung des Koordinatensystems 22 gegeben. Eine zur rechten Seite entsprechende Tretkurbel 24’ ist auf der linken Seite des Tretkurbelantriebs angeordnet. Die Verbindungsgerade des Ursprungs des Koordinatensystems 22 mit dem entsprechenden Ursprung des Koordinatensystems 22’ auf der linken Seite des Tretkurbelantriebs ist parallel zur Tretlagerachse, welche wiederum orthogonal zur Bildebene durch den Ursprung des Koordinatensystems 21 verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel haben die Mittelpunkte der von rechter Pedalachse 4 und linker Pedalachse 4’ beschriebenen Kreise 23 und 23’ nur einen horizontalen Abstand, sodass der größte Normalabstand zwischen der Pedalachse 4 und dem Tretlager 11 in horizontaler Stellung der Tretkurbel 24 auftritt und damit in diesem Punkt das größte Drehmoment übertragbar ist. Die bewegliche Schwungmasse 12 wird von einem am Rahmen 5 eines Fahrrads fixierten, in diesem Ausführungsbeispiel als Ring ausgebildeten Führungselement 7 überein Rollenlager 10zwangsgeführt.

In Fig. 5 ist die zu der rechten Seite aus Fig. 4 gehörende linke Seite eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs dargestellt. Das linke Pedal 3’ befindet sich gerade in der Aufwärtsbewegung und der Abstand der Pedalachse 4’ zum Tretlager 11 ist deutlich kleiner als der entsprechende Abstand der rechten Pedalachse 4.

Die Figuren 6a bis 6c zeigen verschiedene Stellungen des erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebs in der Ausführungsform gemäß Fig. 1a im zeitlichen Ablauf eines Tretvorgangs. In Fig. 6a befindet sich die Pedalachse 4, wie der Pfeil 26 zeigt, gerade in der Aufwärtsbewegung. Der Abstand der Pedalachse 4 zur Tretlagerachse ist gering, da der Teil 2 der Tretkurbel 24 sich im Gehäuse des Teils 1 relativ zum Teil 1 entsprechend verschoben hat, sodass bei der Aufwärtsbewegung weniger Drehmoment aufgebracht werden muss.

In Fig. 6b hat sich das Pedal 3 und die Pedalachse 4 weiter entlang des Kreises 23 bewegt. Aufgrund der Zwangsführung der Schwungmasse 12 durch das Führungselement 7 wird der Teil 2 der Tretkurbel 24, welcher mit der Schwungmasse 12 verbunden ist, relativ zum Teil 1 derart verschoben, dass der Abstand der Pedalachse 4 zum Tretlager 11 anwächst. Die Schwungmasse 12 dient neben der Vorgabe der Bahn der Pedalachse 4 zur Überwindung der Totpunkte.

Fig. 6c zeigt eine weitere Stellung der Tretkurbel, nachdem sich die Pedalachse 4 weiter entlang des Kreises 23 bewegt hat. Aufgrund der weiteren Verschiebung des Teils 2 entlang

des Gehäuses des Teils 1 hat sich der Abstand der Pedalachse 4 zum Tretlager 11 weiter vergrößert. In diesem Abschnitt des Tretvorgangs kann der Fahrer aktiv das Pedal mit großer Kraft hinunterdrücken. Mit dem, gegenüber herkömmlichen Tretkurbelantrieben, vergrößerten Abstand der Pedalachse 4 vom Tretlager 11 kann dabei sehr viel mehr Drehmoment für den Antrieb zur Verfügung gestellt werden. Der Leistungszuwachs hängt dabei davon ab, um wie viel dieser Abstand gegenüber herkömmlichen Tretkurbelantrieben vergrößert wird.

Es versteht sich von selbst, dass sich die Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern alle technischen Äquivalente umfasst, welche von der erfindungsgemäßen Lehre abgeleitet werden können.

Innsbruck, am 4. August 2008

Claims (17)

1

MM Patentansprüche: 1. Tretkurbelantrieb, insbesondere für ein Fahrrad, mit einer linken und einer rechten Tretkurbel, die an einem Tretlager angeordnet sind, wobei mindestens eine der Tretkurbeln einen am Tretlager drehbar befestigten ersten Teil und einen an diesem ersten Teil beweglich gelagerten zweiten Teil umfasst, und wobei an dem zweiten Teil ein um eine Pedalachse drehbares Pedal befestigt ist und die Pedalachse während eines Tretvorgangs im Wesentlichen einen Kreis beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt des Kreises (23, 23’) von der Tretlagerachse beabstandet ist.

2. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (2, 2’) der Tretkurbel (24, 24’) relativ zum ersten Teil (1,1’) linear verschiebbar ist.

3. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Tretlagerachse und des Mittelpunktes des Kreises (23, 23’) in horizontaler Richtung zwischen einem Fünftel und zwei Fünftel der Länge einer herkömmlichen Tretkurbel mit konstanter Tretkurbellänge beträgt.

4. Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Tretlagerachse und der des Mittelpunktes des Kreises (23, 23’) in vertikaler Richtung zwischen einem Fünftel und zwei Fünftel der Länge einer herkömmlichen Tretkurbel mit konstanter Tretkurbellänge beträgt.

5. Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gedachte Verbindungslinie der Mittelpunkte der von den Pedalachsen (4, 4’) während des Tretvorgangs beschriebenen Kreise (23, 23’) zur Tretlagerachse im Wesentlichen parallel liegt.

6. Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (2, 2’) der Tretkurbel (24, 24’) an einer beweglichen zwangsgeführten Schwungmasse (12,12’) befestigt ist.

7. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung ein im Montagezustand, vorzugsweise am Rahmen (5) eines 63452 35/hn 2 Fahrrads, fixiertes Führungselement (7, T) mit im Wesentlichen kreisförmigem Rand umfasst.

8. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (7, T) im Wesentlichen ringförmig ist.

9. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (7, 7’) eine Scheibe ist.

10. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe über Aussparungen zur Gewichtsreduktion verfügt.

11. Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwangsführung ein Rollenlager (10, 10’) aufweist, vorzugsweise zwischen dem Führungselement (7, T) und der Schwungmasse (12,12’).

12. Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse (12,12’) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist.

13. Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse (12,12’) exzentrisch ausgebildet ist.

14. Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (7, 7’) mit einer Befestigungslasche (9) am Rahmen (5) eines Fahrrads befestigbar ist.

15. Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der am Tretlager (11) drehbar befestigte erste Teil (1, T) als geschlossenes oder halb offenes Gehäuse ausgebildet ist, in welchem der zweite Teil (2, 2’) beweglich gelagert ist.

16· Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der beweglich gelagerte zweite Teil (2, 2’) an einem Ende eine Schnittstelle (13) zur Befestigung des Pedals (3, 3’) aufweist, und am gegenüberliegenden Ende einen Anschlag (14) zur Begrenzung der Relativbewegung gegenüber dem ersten Teil aufweist und dazwischen zumindest abschnittsweise in Form zweier voneinander getrennter stabförmiger Elemente (15, 15’) , die in Führungshülsen (16,16’) des ersten Teils (1,1’) verschiebbar gelagert sind, ausgebildet ist.

17. Fahrrad mit einem Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 16. Innsbruck, am 4. August 2008