CH238252A - Crank gear. - Google Patents

Crank gear.

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CH238252A
CH238252A CH238252DA CH238252A CH 238252 A CH238252 A CH 238252A CH 238252D A CH238252D A CH 238252DA CH 238252 A CH238252 A CH 238252A
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CH
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crank
pedal
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pedal crank
pin
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German (de)
Inventor
Arni Arnold
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Arni Arnold
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/02Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length
    • B62M3/04Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length automatically adjusting

Description

  

  Tr etkurbelgetriebe.    Gegenstand vorliegender Erfindung ist  ein Tretkurbelgetriebe.  



  Bei bisher bekannten Tretkurbelgetrieben  bei Fahrrädern beschreiben die Pedalachsen  einen Kreis. Das hat zur Folge, dass der Fah  rer bei der Bewegung des Pedals gegen den  obern Totpunkt sein Knie im Gegensatz zur  Gehbewegung sehr     stark    biegen muss, was be  kanntlich die Ermüdung beschleunigt.  



  Das erfindungsgemässe Tretkurbelgetriebe  bezweckt, diesen Nachteil zu beheben. Es ist  gekennzeichnet durch eine Relativbewegung  zwischen Tretkurbel und Kettenrad während  des Betriebes. Dieses Merkmal schafft die  Möglichkeit, die Höhenausdehnung der Be  wegungsbahn der Pedalachse zu verringern,  so dass das Knie bei der Bewegung gegen den  obern Totpunkt weniger gebogen werden muss  und sieh so die Kniebewegung beim Pedal  treten weitgehend derjenigen beim gewöhn  lichen Gehen angleicht.

   Ausser dieser Verrin  gerung der Höhenausdehnung der Bewegungs  bahn lässt sich aber dank des obigen Merk-    mals eine Veränderung der wirksamen Hebel  länge der     Tretkurbel    erreichen, vorzugsweise  eine Vergrösserung bei der Bewegung von der  obern zur untern Totpunktlage, also im     haupt-          sächlichsten        Arbeitsbereich    der Pedale. Dies  kommt einer Vergrösserung des auf das Ket  tenrad übertragenen Antriebsdrehmomentes  und einer Verlängerung der Bewegungsbahn  gleich.  



  Beiliegende Zeichnung zeigt     drei    bei  spielsweise     Ausführungsformen.    Es ist  Fig. 1 eine Seitenansicht der ersten Aus  führungsform,  Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II  in Fig. 1,  Fig. 3 eine Seitenansieht der zweiten Aus  führungsform,  Fig.

   4 ein Querschnitt, und zwar die linke  Seite ein Schnitt nach der Linke IV-IV und  .die rechte Seite nach der Linie     IVa-IVa          in        Fig.    3,       Fig.    5 ein     Schnitt    nach der Linie     V-V     in     Fig.    3,       F'ig.    6 eine     Frontansicht        und         Fig. 7 eine Seitenansicht der dritten Aus  führungsform,  Fig. 8 ein Schnitt nach der Linie  VIII-VIII in Fig. 7,  Fig. 9, 10 und 11 die Bewegungsbahnen  der Pedalachse bei der ersten, zweiten und  dritten Ausführungsform im Verbleich zum  Kurbelkreis bisher bekannter Getriebe.  



  Im Beispiel gemäss Fig. 1 und 2 sind im  mit der Welle 1 fest verbundenen Kettenrad  2 mittels der Kurbelzapfen 3 die Kurbelarme  4 drehbar belagert, während die Tretkurbel 5  auf den Zapfen 6 der     Kurbelarme    4 montiert  ist. Die Kurbelzapfen 3 traben die Planeten  räder 7 eines     Planetengetriebes,    die mit dem  sich nicht drehenden, auf der     Nabe    8 des       Fahrradrahmens    befestigten Sonnenrad 9 in  Eingriff stehen und deren Durchmesser zum  Durchmesser des Rades 9 das Verhältnis 1 : 2  haben. Auf der nicht bezeichneten Seite des  andern Pedals tritt an Stelle des     Kettenrades     2 einfach eine fest mit der Welle 1 verbun  dene Scheibe. Alles übrige ist gleich wie auf  der gezeichneten Seite.

   Wird nun die Tret  kurbel bewegt, so treibt diese die Planeten  räder 7 an, und da diese siel nun auf dem  stillstehenden Sonnenrad 9 abwälzen, bewe  gen sich die sogenannten Arme des Planeten  getriebes, die hierdurch die Kurbelzapfen 3  gebildet werden, um die Achse des Sonnen  rades 9, so dass sie auch das Kettenrad 2 mit  nehmen, wobei zwischen letzterem und der  Tretkurbel 5 eine Relativbewegung statt  findet. Zeichnet man nun in Fig. 9 die Be  wegungsbahn auf, die die Pedalachse 10 be  schreibt, so hat diese die Form der Kurve A.

    Ist K der Kreis, welchen die Pedalachse beim  gewöhnlichen Tretkurbelgetriebe beschreiben  würde, so erkennt man sofort, dass die Höhen  ausdehnung h der Kurve A gegenüber dem  Kreis K ganz erheblich vermindert wurde,  was eine bedeutend     geringere        Kniebiegung     zur Folge hat.  



  Im zweiten Beispiel gemäss Fig. 3 und 5  ist auch ein Planetenbetriebe vorhanden,  jedoch dient dieses hier zum Antreiben     einer     Kulissensteuerung für die Hin- und     Herle-          wegung    der Tretkurbel 5. Letztere ist hier    in mit Wiilzkörpern 11 ausgestatteten     Gleit-          führungen    12, die am fest auf der Welle 1  sitzenden Kettenrad 2 befestigt sind, hin- und  terbeweglich gelabert. Wird also die Kurbel  5 getreten, so nimmt sie direkt mittels der  Führungen 12 das Kettenrad 2 mit. Dieses  Kettenrad trägt mittels eines Zapfens 13 zwei  Planetenrärder 14. l5.

   Das Planetenrad 15  arbeitet mit dem fest mit der     Nabe    8 des  Fahrradrahmens verbundenen, also still  stehenden Sonnenrad 16 zusammen, während  das andere Planetenrad 14 in Eingriff steht  mit einem drehbaren Sonnenrad 17, das in  der W(lle 1, aber gegenüber dieser drehbar,       gelabert    ist. Das     Durchmesserverhältnis    der  Räder 14 zu 17 bezw. 15 zu 16 ist 1 : 1.  Diese s Rad 17 ist in fester Verbindung mit  einer den Kurbelzapfen 18 tragenden Scheibe  19. Der Kurbelzapfen 18 trägt einen Kulis  senstein 20, der in der Kulissenbahn 21 der  Tretkurbel i gleitet. Auf der Seite der nicht  bezeichneten. zweiten Tretkurbel tritt an  Stelle des Kettenrades 2 eine fest mit der  Welle 1 verbundene Scheibe. Alles andere ist  gleich wie auf der dargestellten Seite.  



  Wird nun die Kurbel 5 getreten, so nimmt  sie (las Kettenrad 2 mit und damit auch den  Zapfen 13. Das Rad 15 wälzt sich auf dem  Sonnenrad 16 ab und dreht sich bei dieser  Gelegenheit um seine eigene Achse, dabei das  Rad 14 ebenfalls drehend. Letzteres treibt  Tiber das Zahnrad 17 die Scheibe 19 mit dem  Kulissenstein 20 an, welch letzterer nun die  Tretkurbel 5 in ihren Führungen 12 hin- und       herbewegt.    so (lass eine     Relativbewegung    zwi  schen     Tretkurbel    und Kettenrad entsteht.

   Die       Pedalachse        beschreibt:    dabei eine     @e\vegungs-          bahn    von der     Form    der in     Fib.    10     bezeigten     Kurve     T,    die     wiederum    in ihrer Höhenaus  dehnung     h        gegenüber    dein     Kurbelkreis        K          ganz    erheblich vermindert ist.

   In der     Längen-          ausdehnung    ist sie gegenüber dem     Kreis        IL          vergrössert,    was bei der     Bewegung    der Pedale  im     Antriebsbei-eicli    zwischen oberem und  unterem Totpunkt den Vorteil eines ver  grösserten     Antriebs-Drehmomentes    hat.  



  Das dritte     Ansführungsbeispiel    gemäss       Fing.    6 bis 8 zeigt kein     Planetengetriebe.    Zur      Führung bei der Hin- und Herbewegung der  Tretkurbel 5 auf dem     Kettenrad    dienen hier  wiederum die am Kettenrad 2     befestigten,     mit Wälzkörpern 11 versehenen     Gleitführun-          gen    12, zu denen noch, ähnlich wie beim Bei  spiel nach Fig. 3, die ebenfalls am Kettenrad  2 befestigten Schienen 22 hinzukommen, in  welchen die Rollen 23 der Arme 24 der Tret  kurbel 5 laufen. Letztere trägt einen Zapfen  25, der durch einen Schlitz 26 des Ketten  rades 2 hindurchgeht und am andern Ende  eine Rolle 27 trägt.

   Diese Rolle greift in eine  Kurvenbahn 28 einer stillstehenden, an der  Tabe 8 des Fahrradrahmens befestigten  Scheibe 29. Auf der Seite der zweiten, nicht  gezeigten Tretkurbel tritt an Stelle des Ket  tenrades 2 eine fest mit der Welle 1 verbun  dene Scheibe. Alles andere ist gleich wie auf  der dargestellten Seite.  



       Wird    nun die Tretkurbel 5     getreten,    dreht  sich das, Kettenrad 2, den Zapfen 25 mit  nehmend. Dieser durchläuft dabei die zur  Steuerung dienende Kurvenbahn 28 und  infolgedessen bewegt sich die Tretkurbel 5  in ihren Führungen 12 und 22 hin und her.  Dabei beschreibt die Pedalachse eine Bewe  gungsbahn gemäss der in Fig. 11 gezeigten  Kurve C.

   Man sieht, dass auch diese in ihrer  Höhenausdehnung h gegenüber dem bekann  ten Kurbelkreis     K    etwas verringert ist, wäh  rend die Tretkurbel in ihrer wirksamen Län  genausdehnung zwischen unterem und oberem  Totpunkt verkürzt, zwischen oberem und  unterem Totpunkt hingegen verlängert ist,  welch     letzteres    wiederum zufolge der grösse  ren wirksamen Hebellänge eine Erhöhung des  Antriebsdrehmomentes zur Folge hat.



  Crank gear. The present invention relates to a pedal crank mechanism.



  In the case of previously known pedal crank drives on bicycles, the pedal axes describe a circle. As a result, when moving the pedal towards top dead center, the driver has to bend his knee very sharply in contrast to walking, which is known to accelerate fatigue.



  The inventive pedal crank mechanism aims to remedy this disadvantage. It is characterized by a relative movement between the crank and the chain wheel during operation. This feature creates the possibility of reducing the height extension of the path of movement of the pedal axis, so that the knee does not have to be bent as much when moving towards top dead center and so the knee movement when pedaling is largely similar to that of normal walking.

   In addition to this reduction in the height of the trajectory, thanks to the above feature, a change in the effective lever length of the pedal crank can be achieved, preferably an increase in the movement from the upper to the lower dead center position, i.e. in the main working area of the pedals. This is equivalent to an increase in the drive torque transmitted to the Ket wheel and an extension of the trajectory.



  The accompanying drawing shows three embodiments in example. 1 is a side view of the first embodiment, FIG. 2 is a section along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is a side view of the second embodiment, FIG.

   4 a cross-section, namely the left side a section to the left IV-IV and .the right side according to the line IVa-IVa in FIG. 3, FIG. 5 a section according to the line VV in FIG. 3, FIG . 6 is a front view and FIG. 7 is a side view of the third embodiment, FIG. 8 is a section along the line VIII-VIII in FIG. 7, FIG. 9, 10 and 11, the movement paths of the pedal axis in the first, second and third embodiment in Fading to the crank circle of previously known gears



  In the example according to FIGS. 1 and 2, the crank arms 4 are rotatably covered by the crank pins 3 in the chain wheel 2 firmly connected to the shaft 1, while the crank 5 is mounted on the pin 6 of the crank arms 4. The crank pin 3 trot the planet wheels 7 of a planetary gear, which are in engagement with the non-rotating sun gear 9 fixed on the hub 8 of the bicycle frame and whose diameter to the diameter of the wheel 9 has the ratio 1: 2. On the unspecified side of the other pedal occurs instead of the sprocket 2 simply a firmly connected to the shaft 1 dene disc. Everything else is the same as on the drawn page.

   If the pedal crank is now moved, it drives the planetary gears 7, and since this fell on the stationary sun gear 9, the so-called arms of the planetary gear, which thereby form the crank pin 3, are moved around the axis of the Sun wheel 9, so that they also take the sprocket 2 with, with a relative movement taking place between the latter and the crank 5. If you now draw in Fig. 9, the loading trajectory that writes the pedal axis 10 be, it has the shape of the curve A.

    If K is the circle that the pedal axis would describe in an ordinary pedal crank gear, you can immediately see that the height expansion h of curve A has been considerably reduced compared to circle K, which results in significantly less knee bending.



  In the second example according to FIGS. 3 and 5 there is also a planetary drive, but this is used here to drive a link control for the back and forth movement of the pedal crank 5. The latter is here in sliding guides 12 equipped with roller bodies 11, which are located on the are firmly attached to the shaft 1 seated sprocket 2, babbled back and forth. If the crank 5 is kicked, it takes the chain wheel 2 with it directly by means of the guides 12. This chain wheel carries two planet wheels 14.15 by means of a pin 13.

   The planet gear 15 works with the stationary sun gear 16, which is fixedly connected to the hub 8 of the bicycle frame, while the other planet gear 14 meshes with a rotatable sun gear 17, which is rotatable in the direction of the wheel, but rotatable relative to it The diameter ratio of the wheels 14 to 17 and 15 to 16 is 1: 1. This wheel 17 is firmly connected to a disc 19 carrying the crank pin 18. The crank pin 18 carries a sliding block 20 which is located in the sliding path 21 The pedal crank i slides On the side of the second pedal crank, which is not designated, there is a disc fixedly connected to the shaft 1 in place of the chain wheel 2. Everything else is the same as on the side shown.



  If the crank 5 is now stepped, it takes (read the sprocket 2 and thus also the pin 13. The wheel 15 rolls on the sun wheel 16 and on this occasion rotates around its own axis, the wheel 14 also rotating. The latter drives the disk 19 with the sliding block 20 via the gear 17, the latter now moving the crank 5 back and forth in its guides 12 so that a relative movement is created between the crank and the chain wheel.

   The pedal axis describes: thereby a path of the form in Fib. 10 shown curve T, which in turn is significantly reduced in its Höhenaus expansion h compared to your crank circle K.

   In terms of its length it is larger than the circle IL, which has the advantage of a larger drive torque when the pedals are moved in the drive position between top and bottom dead center.



  The third example according to Fing. 6 to 8 do not show a planetary gear. To guide the back and forth movement of the crank 5 on the sprocket, the sliding guides 12 attached to the sprocket 2 and provided with rolling elements 11, to which, similarly to the example according to FIG 2 attached rails 22 are added, in which the rollers 23 of the arms 24 of the pedal crank 5 run. The latter carries a pin 25 which passes through a slot 26 of the chain wheel 2 and a roller 27 carries at the other end.

   This role engages in a curved track 28 of a stationary, attached to the tab 8 of the bicycle frame disc 29. Everything else is the same as on the illustrated page.



       If the crank 5 is now stepped on, the sprocket 2 rotates, taking the pin 25 with it. This runs through the cam 28 serving for control and as a result the crank 5 moves back and forth in its guides 12 and 22. The pedal axis describes a movement path according to the curve C shown in FIG. 11.

   You can see that this is also somewhat reduced in its height extension h compared to the known crank circle K, while the crank handle is shortened in its effective length between bottom and top dead center, but is lengthened between top and bottom dead center, which in turn is due to the larger effective lever length results in an increase in the drive torque.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Tretkurbelgetriebe, gekennzeichnet durch eine Relativbewegung zwischen Tretkurbel und Kettenrad während des Betriebes. UNTERANSPRÜCHE: 1. Tretkurbelgetriebe nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch ein mit Tretkurbel und Kettenrad zusammenwirkendes Planetenge triebe. 2. Tretkurbelgetriebe nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch eine Kurvenbahn zur Steuerung der Tretkurbel zwecks Verände rung der Hebellänge der letzteren. PATENT CLAIM: Pedal crank gear, characterized by a relative movement between the pedal crank and the chain wheel during operation. SUB-CLAIMS: 1. Pedal crank mechanism according to claim, characterized by a planetary gear unit that interacts with the pedal crank and chain wheel. 2. Pedal crank gear according to claim, characterized by a cam track for controlling the pedal crank for the purpose of changing the lever length of the latter. B. Tretkurbelgetriebe nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tretkur bel mittels zweier Kurbelarme drehbar am Kettenrad befestigt ist, wobei die in letzte rem gelagerten Kurbelzapfen dieser Kurbel arme die mit einem stillstehenden Sonnenrad in Eingriff stehenden Planetenräder tragen. B. pedal crank gear according to dependent claim 1, characterized in that the Tretkur bel is rotatably attached to the chain wheel by means of two crank arms, the crank pin in the last rem mounted crank pin of this crank wear the planet gears engaged with a stationary sun. 4. Tretkurbelgetriebe nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tretkur bel in Gleitführungen des Kettenrades ge führt ist und in diesen Gleitführungen hin und herbewegt wird durch eine Kulissen steuerung, die ihrerseits durch das. vom Ket tenrad in Umlauf gesetzte Planetenrad ange- trieben wird. 4. Pedal crank gear according to dependent claim 1, characterized in that the pedal cure is guided in sliding guides of the chain wheel and is moved back and forth in these sliding guides by a link control, which in turn is driven by the planet wheel set in circulation by the chain wheel . 5. Tretkurbelgetriebe nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tretkur bel in Gleitführungen des Kettenrades ge führt ist und einen Steuerzapfen trägt, der in die unbewegliche Kurvenbahn eingreift, zwecks Veränderung der Hebellänge der Tretkurbel. 5. Pedal crank gear according to dependent claim 2, characterized in that the pedal cure bel is leads in sliding guides of the sprocket and carries a control pin that engages the immovable cam track, for the purpose of changing the lever length of the crank.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2510218A1 (en) * 1981-07-24 1983-01-28 Deloire Maurice TRANSMISSION DEVICE WITH INCORPORATED SPEED VARIATOR
FR2689592A1 (en) * 1992-04-03 1993-10-08 Valat Eric Crank gear with extendable crank arms for bicycle - has cyclic motion during rotation of crank designed to reduce effort on pedals for their locomotion

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EP0071498A1 (en) * 1981-07-24 1983-02-09 Maurice Deloire Transmission with incorporated gear regulator
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