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.