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PATENTANSPRÜCHE
1. Antriebsvorrichtung an einem Fahrrad, bei welchem in einem Rahmen (5 eine Antriebswelle (8) mit einem Kettenrad drehbar gelagert ist und auf den Enden dieser Antriebswelle (8) um 1800 zueinander versetzte Tretkurbeln (13) fest angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass an den zwei Tretkurbeln (13) je ein Winkelhebel (1) mit ungleich langen Schenkeln (11, 21) an einem Drehzapfen (7) drehbar gelagert ist, wobei am Ende des kurzen Schenkels (11) vom Winkelhebel (1) je eine Pedale (6) angebracht ist, während das Ende des langen Schenkels (21) vom Winkelhe bel (1) durch ein Gelenk (2) mit einer Schwenkstange (3) verbunden ist, welch letztere (3) schwenkbar mit dem Rahmen (5) verbunden ist, derart,
dass im Betrieb bei einer kreisförmigen Bewegung der Drehzapfen (7) die Pedale (6) eine elliptische Bewegung (9) ausführen und auf diese Weise im Wirkungsbereich einer abwärts gerichteten Antriebskraft auf die Tretkurbel (13) nach Überschreiten des oberen Totpunktes des Drehzapfens (7) der kurze Schenkel (11) als Verlängerung der Tretkurbel (13) wirkt, um das Drehmoment zu vergrössern.
2. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkstange (3) einerseits durch ein Gelenk (4) mit dem Rahmen (5) gelenkig verbunden und anderseits durch einen Führungsteil (14) auf einer Kulissenstange (12) des Rahmens (5) verschiebbar angeordnet ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzapfen (7) des Winkelhebels (1; 11, 21) mit einem Kugellager versehen ist.
4. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelhebel (1, 11, 21) aus einem Stück aus Stahl oder Aluminium besteht.
5. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Seite des Fahrrades je einWinkelhebel (1, 11), eine Schwenkstange (3) und eine Kulissenstange (12) angeordnet sind.
6. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (2) der Winkelhebel (1) mit je einer Führungsrolle (14) ausgerüstet sind, die längs einer Kulissenstange (12) auf- und abwärts verschiebbar angeordnet sind.
7. Antriebsvorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkstange (3) an der Hinterradgabel des Rahmens (5) verschwenkbar angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung an einem Fahrrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei den bekannten und handelsüblichen Tretkurbelantrieben sind die Pedale direkt am Ende der Tretkurbeln drehbar gelagert, so dass sich diese auf einer kreisförmigen Umlaufbahn bewegen. Der Abstand der Pedale zur Antriebswelle ist bei diesem Tretkurbelantrieb konstant und die Lagerwelle halbiert diesen Abstand in jeder Phase der Umlaufbewegung. Dieser Tretkurbelantrieb ist wohl einfach im Aufbau, er bringt jedoch in keiner Weise eine optimale Ausnützung der Antriebskraft der Beine, insbesondere in den verschiedenen Bereichen, wie den Totpunktbereichen der Umlaufbahn.
Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, diese Kraft übertragung von den Beinen auf den Tretkurbelantrieb und darüber auf den Kettenantrieb des Fahrrades zu verbessern.
Wie die DT-PS 803 984 und 814 111, sowie die DT-OS 15 05 948 zeigen, ist schon versucht worden, die Kraftausnützung bei einem derartigen Tretkurbelantrieb dadurch zu verbessern, dass das Kettenrad von der runden Form abweicht. Dabei wird bei der günstigsten Stellung der Tretkurbeln der Hebelarm zwischen dem Kettenrad und der Kette vergrössert. Diese Ausgestaltung bringt aber den Nachteil, dass auch das angetriebene Kettenrad exzentrisch gelagert werden muss, wie die DT-PS 814 111 zeigt, um ohne Kettenspanneinrichtungen auskommen zu können. Dies bedingt aber eine eindeutige Zuordnung der Winkelstellungen der Kettenräder des Kettenantriebes, die jedoch bei Kettenwechsel bzw. beim Wiederauflegen der Kette nicht mehr sichergestellt ist.
Will man auf diese exzentrische Lagerung des angetriebenen Kettenrades verzichten, dann bleibt nur der Ausweg über komplizierte und störanfällige Kettenspanneinrichtungen wie die DT-OS 15 05 948 zeigt.
Wie die DT-PS 847 860 zeigt, ist die Kraftübertragung auch dadurch schon beeinflusst worden, dass die Abstände der Pedale zur Antriebswelle während der Umlaufbahn beeinflusst, verändert werden. Dies hat den Nachteil, dass die Pedale im Bereich der Antriebswelle umfangreiche und komplizierte Getriebe erfordern.
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Tretkurbelantrieb der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der mit einfachen Teilen, nur in bevorzugten Bereichen der Umlaufbahn der Tretkurbeln die Ausnützung der Tretkraft verbessert, ohne komplizierte Getriebe auskommt und die diametrale Anordnung der Pedale beibehält.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die in der Kennzeichnung des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die Zwangssteuerung der Winkelhebel kommen im Betrieb nach der Überschreitung der oberen Totpunkte, die kurzen Schenkel jeweils in gewünschten und geeigneten Bereichen der Umlaufbahn der Pedale zu den Drehzapfen voranzuliegen, und bilden gewissermassen Verlängerungen der Tretkurbeln im vorgegebenen Mass, wobei die Gesamtumlaufbahnen der Enden der Schenkel und Pedale elliptisch verlaufen. Die Beinkraft wird dadurch optimaler ausgenützt und es wird dazu ein neues, angenehmeres Fahrgefühl geschaffen.
Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, und zwar zeigen:
Fig. 1 eine rechtsseitige Ansicht des Fahrrades und
Fig. 2 eine linksseitige Ansicht eines solchen.
Die Antriebsvorrichtung besteht aus zwei um 1800 zueinander versetzten Tretkurbeln 13, an welchen je ein Winkelhebel 1 mit ungleich langen Schenkeln 11, 21 an einem Drehzapfen 7 drehbar gelagert ist. Am Ende des kurzen Schenkels 11 des Winkelhebels 1 ist je eine Pedale 6 angebracht. Die Schwenkstange 3 ist einerseits durch das Gelenk 2 mit dem Winkelhebel 1 und anderseits durch das Kugelgelenk 4 mit der Hintergabel des Fahrradrahmens 5 verbunden. An der Schwenkstange 3 ist der Führungsteil 14 angeordnet, welcher in der am Fahrradrahmen 5 festgelegten Kulissenstange 12 auf- und abverschiebbar geführt ist. Durch die Arbeitsverbindung der Teile 1, 12, 14, 13 ergibt sich eine elliptische Drehbewegung der Pedale 6 um die Antriebswelle 8.
Die Tretkurbeln 13 werden nach Überschreiten der oberen Totpunkte durch die Schenkel 11 verlängert, wobei die Pedale 6 vorverlegte Stellungen einnehmen, was ein weiches Durchtreten ermöglicht.
Beim Gebrauch treibt der Fahrer in üblicher Weise die Pedale 6 an und versetzt über die Tretkurbeln 13 und die Winkelhebel 1 die Antriebswelle 8 in Drehbewegung. Die sem Winkelhebel 1 erteilen je eine an einer Kulissenstange 12 gesteuerte Führung 14 eine Schwenkbewegung, welche durch die einerseits am Ende des langen Schenkels des Win
kelhebels 1, 11 angelenkte Schwenkstange 3, weiche anderseits durch das Kugelgelenk 4 am Fahrradrahmen 5 angelenkt ist, erzeugt wird.
Die Pedale 6 nehmen beim Vorwärtsdrehen mit dem Überschreiten der oberen Totpunkte der Drehzapfen 7 jeweils eine zu den äusseren Enden derselben vorverlegte Stellung ein, zwar verlängert sich dieselbe während einer Drehung der Tretkurbeln um 90 , um nachher bis zur Erreichung der unteren Totpunktlagen wieder abzunehmen. Nach Oberschreiten der oberen Totpunktlagen beginnen die Schenkel 11 des Winkelhebels 1 sich vorübergehend zu verlängern, wodurch bei gleichem Kraftaufwand grössere Drehmomente erzielbar sind. Die Tretkräfte kommen deshalb zu einer beträchtlich besseren Ausnützung, was bei gleichem Kraftaufwand ein leichteres und schnelleres Fahren gewährleistet.
Jeder Drehzapfen 7 ist zweckmässig mit einem, nicht besonders gezeichneten, konventionellen Kugellager versehen, und der Winkelhebel 1, 11, 21 besteht zweckmässig aus einem Stück aus Aluminium.
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PATENT CLAIMS
1. Drive device on a bicycle, in which a drive shaft (8) with a sprocket is rotatably mounted in a frame (5) and on the ends of this drive shaft (8) by 1800 crank pedals (13) fixedly attached, characterized in that An angle lever (1) with legs (11, 21) of unequal length is rotatably mounted on a pivot pin (7) on each of the two crank handles (13), with one pedal (1) each at the end of the short leg (11). 6) is attached, while the end of the long leg (21) from the angle lever (1) is connected by a joint (2) to a pivot rod (3), the latter (3) being pivotally connected to the frame (5), such
that in operation with a circular movement of the pivots (7) the pedals (6) execute an elliptical movement (9) and in this way in the range of action of a downward driving force on the pedal crank (13) after exceeding the top dead center of the pivot (7) the short leg (11) acts as an extension of the pedal crank (13) to increase the torque.
2. Drive device according to claim 1, characterized in that the pivot rod (3) on the one hand articulated by a joint (4) to the frame (5) and on the other hand by a guide part (14) on a link rod (12) of the frame (5) is slidably arranged.
3. Drive device according to claim 1, characterized in that the pivot pin (7) of the angle lever (1; 11, 21) is provided with a ball bearing.
4. Drive device according to claim 1, characterized in that the angle lever (1, 11, 21) consists of one piece made of steel or aluminum.
5. Drive device according to claim 1, characterized in that an angle lever (1, 11), a pivot rod (3) and a link rod (12) are arranged on each side of the bicycle.
6. Drive device according to claim 1, characterized in that the joints (2) of the angle lever (1) are each equipped with a guide roller (14) which are arranged along a link rod (12) upwards and downwards.
7. Drive device according to claim 1, characterized in that the pivot rod (3) on the rear fork of the frame (5) is arranged pivotably.
The invention relates to a drive device on a bicycle according to the preamble of claim 1.
In the known and commercially available pedal crank drives, the pedals are rotatably mounted directly at the end of the pedal crank, so that they move in a circular orbit. The distance of the pedals to the drive shaft is constant in this pedal crank drive and the bearing shaft halves this distance in every phase of the orbital movement. This pedal crank drive is probably simple in construction, but in no way does it make optimal use of the driving force of the legs, in particular in the various areas, such as the dead center areas of the orbit.
There has been no lack of attempts to improve this power transmission from the legs to the pedal crank drive and above it to the chain drive of the bicycle.
As the DT-PS 803 984 and 814 111, as well as the DT-OS 15 05 948 show, attempts have already been made to improve the use of force in such a pedal crank drive in that the chain wheel deviates from the round shape. The lever arm between the chain wheel and the chain is enlarged when the pedal cranks are in the most favorable position. However, this configuration has the disadvantage that the driven chain wheel must also be mounted eccentrically, as the DT-PS 814 111 shows, in order to be able to do without chain tensioning devices. However, this requires a clear assignment of the angular positions of the chain wheels of the chain drive, but this is no longer ensured when the chain is changed or when the chain is replaced.
If you want to do without this eccentric mounting of the driven sprocket, then there is only the way out via complicated and fault-prone chain tensioning devices as shown in DT-OS 15 05 948.
As the DT-PS 847 860 shows, the power transmission has also been influenced by changing the distances between the pedals and the drive shaft during the orbit. This has the disadvantage that the pedals in the area of the drive shaft require extensive and complicated gears.
It is an object of the invention to provide a pedal crank drive of the type mentioned which, with simple parts, improves the utilization of the pedal force only in preferred areas of the orbit of the pedal crank, does not require complicated gears and maintains the diametrical arrangement of the pedals.
This object is achieved according to the invention by the features mentioned in the characterizing part of claim 1.
Due to the forced control of the angle levers, the upper limbs come to lie in the desired and suitable areas of the pedals' orbit in relation to the trunnions in operation, and to a certain extent form extensions of the pedal cranks, the total orbits of the ends of the limbs and pedals are elliptical. The leg strength is optimally used and a new, more comfortable driving experience is created.
An exemplary embodiment of the invention is explained on the basis of the drawing, in which:
Fig. 1 is a right side view of the bike and
Fig. 2 is a left side view of such.
The drive device consists of two pedal cranks 13 offset from one another by 1800, on each of which an angle lever 1 with legs 11, 21 of unequal length is rotatably mounted on a pivot pin 7. At the end of the short leg 11 of the angle lever 1, a pedal 6 is attached. The swivel rod 3 is connected on the one hand by the joint 2 to the angle lever 1 and on the other hand by the ball joint 4 to the rear fork of the bicycle frame 5. On the pivot rod 3, the guide part 14 is arranged, which is guided up and down in the link rod 12 fixed on the bicycle frame 5. The working connection of the parts 1, 12, 14, 13 results in an elliptical rotary movement of the pedals 6 around the drive shaft 8.
The pedal cranks 13 are extended after the upper dead centers are exceeded by the legs 11, with the pedals 6 taking forward positions, which enables soft passage.
In use, the driver drives the pedals 6 in the usual way and sets the drive shaft 8 in rotary motion via the pedal cranks 13 and the angle levers 1. The sem angle lever 1 each give a controlled on a link rod 12 guide 14 a pivoting movement, which by the one hand at the end of the long leg of the win
lever 1, 11 articulated pivot rod 3, which is articulated on the other hand by the ball joint 4 on the bicycle frame 5, is generated.
The pedals 6 assume a position advanced to the outer ends of the pivot pins 7 when the upper dead centers of the pivots 7 are exceeded, while the pedal lengthens by 90 during a rotation of the pedal cranks, and then decreases again until the lower dead center positions are reached. After the upper dead center positions have been exceeded, the limbs 11 of the angle lever 1 begin to lengthen temporarily, as a result of which greater torques can be achieved with the same amount of force. The pedaling forces are therefore considerably better utilized, which ensures easier and faster driving with the same effort.
Each pivot 7 is expediently provided with a conventional ball bearing, not specially drawn, and the angle lever 1, 11, 21 suitably consists of a piece of aluminum.