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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Tretrad oder -roller.
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Den
heute marktgängigen
Rollern oder Scootern fehlt ein mechanischer Antrieb, der das mühsame Abstoßen mit
einem Fuß ersetzt.
Es sind Tretmobile (
DE
198 52 153 A1 ) und Tretroller (
DE 196 42 333 A1 ) mit Wippen
und Rollen bekannt, die durch ihre aufwendige Technik den heutigen
Anforderungen an einen praktisch handhabbaren und umsetzungsstarken
Klapp-Tretroller für
Kinder und Erwachsene nicht entsprechen.
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Aus
FR 532533 ist ein Tretrad bekannt geworden, bei dem Pedalen auf
gegenüberliegenden Seiten
eines Rahmens mit vertikalen Zahnstangen verbunden sind, die an
gegenüberliegenden
Enden mit einem Zahnrad kämmen,
das seinerseits mit einer Gelenkwelle verbunden ist. Die Gelenkwelle treibt
ein Ritzel an, das mit einem Zahnrad auf der Achse des Hinterrades
angeordnet ist. Der Antrieb des Hinterrades erfolgt mithin durch
vertikales Heruntertreten der Pedalen.
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Aus
DE 94 16 752 U1 ist
ein Tretrad bekannt geworden, bei dem Pedalen auf gegenüberliegenden Seiten
des Rahmens mit nach hinten geführten
Stangen gekoppelt sind, deren einwärts geknickte Enden auf gegenüberliegenden
Seiten mit der Achse des Hinterrades zusammenwirken, wobei gleichzeitig eine
Freilaufkupplung dafür
sorgt, daß das
Rad frei drehen kann, ohne seinerseits eine Schwenkbewegung der
Pedalen über
die Stangen zu verursachen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tretrad oder -roller zu
schaffen, das bzw. der mit einem wirksamen Antriebssystem ausgerüstet ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
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Bei
der Ausführung
nach Anspruch 1 ist unterhalb jeder Wippe eine Antriebswelle oder
-stange angeordnet, die mit einem Zahnrad am vorderen Ende drehfest
verbunden ist, das mit einem rahmenfesten Zahnsegment kämmt. Das
hintere Ende der Antriebsstange ist drehmäßig über ein Zahnradgetriebe mit
dem Antriebsrad gekoppelt. Eine Feder sorgt für die Rückstellung der Wippen in die
jeweils obere Ausgangsstellung.
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Bei
der Ausführung
gemäß Anspruch
2 ist ein Zahnrad mit dem vorderen Ende einer einzigen Antriebswelle
verbunden, die über
ein Zahnradgetriebe am hinteren Ende auf das hintere Rad wirkt.
Die vorderen Enden der Wippen wirken über einen entsperrbaren Klinkenmechanismus
mit der Antriebsstange bzw. -welle so zusammen, daß die Welle
beim Herunterschwenken einer Wippe mitgenommen wird. An dem unteren
Schwenkpunkt wird sie hingegen freigegeben.
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Die
mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß ein
Antriebssystem geschaffen wird, das äußerst wendig und leicht steuerbar
ist und wobei der Fahrer (im Gegensatz zu den bekannten Tretrollern
ohne mechanischen Antrieb) eine – medizinisch betrachtet – gesunde
Körperhaltung
einnimmt. Die Erfindung ermöglicht
eine große Übersetzungsleistung
auf kleinstem Raum.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In
einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch
3 sind die Wippen an der Achse des hinteren Rades schwenkbar gelagert.
Als Rückstellfedern können gemäß der Ausgestaltung
nach Anspruch 4 Schraubenfedern auf den Wellen angeordnet sein. An
einem Ende ist eine Buchse verschiebbar auf der Welle gelagert,
die mit einem Bowdenzug verbunden ist, wobei das andere Ende des
Bowdenzuges über eine
rahmenfeste Umlenkung so mit dem vorderen Ende der Wippe verbunden
ist, daß die
Schraubenfedern beim Herunterschwenken der Wippe gespannt werden.
Vorzugsweise sind die Wellen unterhalb der Wippen gelagert.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch
6 das Zahnsegment an der Innenseite eines Schenkels an der im Querschnitt U-förmigen Führung angeordnet
und am vorderen Ende der Welle sitzt ein Führungselement, das mit mindestens
einer Innenseite eines Schenkels der Führung zusammenwirkt.
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Schließlich sieht
gemäß Anspruch
7 eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die hinteren Enden der Wellen
mit einem Kegelrad verbunden sind, das über ein Kegelrad auf dem Hinterrad
mit der Antriebswelle des Hinterrades zusammenwirkt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen 1 bis 15 beschrieben.
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Es
zeigen
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1:
eine schematische Seitenansicht eines Tretrollers mit den zwei Antriebswellen
und Wippen
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2:
eine schematische Aufsicht des Tretrollers nach 1
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3:
eine schematische Aufsicht eines Tretrollers mit den zwei Antriebswellen
und zu Hinterrädern
(Dreirad)
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4:
eine Frontansicht im Querschnitt der zwei Zahnbogengehäuse mit
Antriebszahnrad und Zahnbogen
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5:
eine Aufsicht von 4 der zwei Zahnbogengehäuse mit
Antriebszahnrad und Führungsrad
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6:
eine Hinteransicht im Querschnitt der Kupplung des Übersetzungszahnrades
und Zahnrad mit Freilauf
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7:
eine Seitenansicht der Kupplung mit Übersetzungskegelzahnrad und
Kegelzahnrad mit Freilauf des Hinterrades
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8:
eine vergrößerte Seitenansicht
der gesamten Wellenantriebseinrichtung mit gegenseitig wirkenden
Wippen mit Wellen in oberer und unterer Position
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9:
eine Aufsicht mit Trennlinie zwischen Wellenantrieb mit Wippe beim
Zweirad und beim Dreirad mit Axialrückführungsfedern
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10:
eine Frontansicht des Zahnbogengehäuses mit Zahnbahn und Führungsfläche, sowie Seitenansicht
und Einzelteile (Antriebszahnrad der Welle mit Führungsrad und Axialrückführungfeder bzw.
Stahlblattfeder)
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11:
eine schematische Seitenansicht des Rollers mit einer zentralen
Welle und zwei Wippen als getrennte Antriebseinheiten
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12:
eine Aufsicht des Rollers mit einer Zentralwelle und Zahnradkupplung
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13:
eine Aufsicht wie 12 mit Wellenkupplung mit Zahnrad
und Kegelrad
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14:
eine Frontalansicht des Zahnbogengehäuses mit Zentralwelle und linke
und rechte Wippe mit jeweils einer Klinkenantriebsschräge
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15:
eine Hinteransicht (A) der Zahnradkupplung von 12 und
mit Kegelradkupplung mit Welle von 13 (B)
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Ein
Roller 1 (1/2) besteht
aus den Hauptbauteilen: Mittelrahmen mit Hinterradgabelung 3,
Vorderrad 1, Hinterrad 2, linke Wippe 4,
rechte Wippe 5, linke Zahnbogenbahn 21, rechte
Zahnbogenbahn 20, linke Antriebswelle 11, rechte
Antriebswelle 12, rechtes Zahnbogengehäuse 24, linkes Zahnbogengehäuse 25,
Antriebskopf der Welle 9, Füh rungsrad der Welle/Wippe 16, 17,
Wellenlager 7, Führungsfläche 22, 23;
Axialkugellager der Wippe 4, 5, Rücklauffeder
der Wippe 26, 27 mit Lasche 29 und Bowdenzug 30,
Zahnradkupplung mit Übersetzungskegelrad 31 und
Kegelrad mit Freilauf 32, Blechschutzbremse 37 mit
Bremshebel 38.
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Linke
und rechte Wippe 4, 5 sind an der Hinterachse 33 mit
Kugellagern 8 zwischen Hinterradgabel und Kegelzahnradgetriebe 31, 32 angebracht
und dadurch hinten stabilisiert. Unter den Wippen 4, 5 sind
vorn und hinten die Antriebswellen 11, 12 an den Drehlagern 8 drehbar
montiert. Die Wippen 4, 5 werden durch Beinarbeit
abwechselnd niedergetreten und durch die Rücklauffedern 26, 27 in
ihre Ausgangsposition wieder aufgerichtet. Durch Niedertreten der
Wippe 4 wird die Rücklauffeder 26 durch
Lasche 29 mit Bowdenzug 30 über Führungsrollen der Wippe 4 und
der Führungsrolle
am Deckel des Zahnbogengehäuse 19 und
Aufhängung
am Antriebskopf 9 durch Bowdenzug-Hänge 18 zusammengedrückt (2 unten),
während
die andere Rücklauffeder 27 nach
Rücklauf
der Wippe mit Welle entspannt ist (2 oben).
Dadurch, daß die
Antriebswellen 11, 12 mit ihrem Antriebskopf 9 mit
Antriebszahnrad 15, 14 und Führungsrad 16, 17 in
den Zahnbogengehäusen 24, 25 ab-
und auffahren, erhalten die Wippen mit Wellen eine gemeinsame Antriebsstabilisierung durch
das Führungsrad 16, 17 und
die Führungsflächen 22, 23 der
Zahnbogengehäuse 24, 25 ohne Leistungsverlust
durch Reibung der Antriebszahnräder 14, 15.
Das ist möglich
mit sehr langen Antriebswellen 11, 12 hinsichtlich
der Rückfederung.
In den Zahnbogengehäusen 24, 25 verläuft auf
einer Seite im Inneren eine Zahnbogenbahn 20, 21 von
oben bis unten der ganzen Länge
nach und so breit wie das Antriebszahnrad 14, 15,
die andere Innenseite dient als Führungsfläche 22, 23 für das Führungsrad 16, 17 für die Stabilisierung
Welle/Wippe (vgl. 4, 5, 8, 9, 10).
Das rotierende Auf- und Abgleiten des Antriebszahnrades 14, 15 wird durch
ein Führungsrad 16, 17 auf
die Führungsflächen 22, 23 stabilisiert.
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Auf
das Auf und Abbewegen der Wippe und die dadurch erfolgende Rotation
des Zahnrades 14, 15 des Antriebskopfes 9 fest
verbunden mit der Antriebswelle 11, 12 wird diese
zum Drehen gebracht. Die Drehung wird über das Kegelradgetriebe 31, 32 auf
das Hinterrad 2 übertragen.
Das Kegelrad 32 besitzt einen Freilauf, damit die Antriebswellen 11, 12 beim
Rücklauf
von unten nach oben mit Gegenrotation das Hinterrad 2 nicht
blockieren, wobei die Wellen in gegensätzlicher Richtung rotieren,
um den Vorantrieb des Hinterrades 2 einmal von links und
dann rechts abwechselnd zum linearen andauernden Übersetzungskraftantrieb
zu gewährleisten.
Zur Erreichung einer hohen Übertragungsleistung
wird der Durchmesser des vorderen Antriebszahnrades 14, 15 am
vorderen Antriebskopf 9 so gering wie technisch möglich dimensioniert.
Der Durchmesser des hinteren Übersetzungszahnrades 31 wird
möglichst groß, der Durchmesser
des Kegelrades mit Freilauf 32 wiederum möglichst
klein gehalten.
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Durch
das Niedertreten der Wippe 4, 5 wird die Rückführfeder 26, 27 auf
folgende Weise gespannt (vgl. 8 unten):
Eine
auf der Antriebswelle 11, 12 gleitende Federlasche 29 mit
Schraubenösen
zur Befestigung des Bowdenzugs 30 ist durch einen – über die
Führungsrollen 6 und 19 geführten – Bowdenzug 30 mit
einer Aufhängung 18 am
Antriebskopf 9 bewegbar verbunden. Die Querrolle 6 ist
vorne an der Wippe 4, 5 angebracht, die Querrolle 19 am
oberen Ende mit Deckel des Zahnbogengehäuses 24, 25.
Sobald der Fuß die
Wippe 4, 5 entlastet, wird sie in der Zeit des Leerlaufs
von der sich dehnenden Rückführungsfeder 26, 27 wieder
nach oben bewegt, bis sie ganz entspannt ist (vgl. 8 oben).
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11 bis 15 beziehen
sich auf einen Tretroller mit einer zentralen Antriebswelle und
zwei Wippen.
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Ein
Roller mit einer zentralen Antriebswelle 43 bildet eine
selbständige
zentrale Antriebseinheit mit Hebelwellenträger 44 mit Hebelgabel 60 bestückt mit
Kugellager im Vergleich zu Roller 1 – besitzt aber auch zwei Wippen 4, 5 links
und rechts der Zentralwelle (43). Die Wippen (4, 5)
bilden eine Antriebseinheit für
sich mit Gabelkugellager (8) an der Hinterachse (33)
radial bewegbar und vorn am zentralen Zahnbogenbahngehäuse (61)
stabiliert durch die Führungsrolle
(51) an der Achse der Antriebsklinke (48, 49)
(stabiliert in der Antriebsbewegung). Alle drei Antriebseinheiten
werden durch Axialfedern (36a, b, c) in die Ausgangsposition
zurückgefedert
(vgl. 13). Die Wippen (4, 5)
haben, einen einzigen Berührungspunkt
mit der Zentralwelle (43) an den Antriebsschrägen (45, 46)
des Vorderlagers (62) des Wellenträgers (44) über die
Vorrichtung (63, 64) mit Antriebsklinke (68, 69)
mit Antriebsschrägen
(47) und Rückklinkfeder
(49). Zusätzlich
sind die Wippen durch die Führungsrolle
(51) an der Vorderachse der Rückklinkfeder (49)
während
des Antriebs und das Rücklaufs
stabilisiert (vgl. 14).
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Der
Roller hat auch nur ein Zahnbagenbahngehäuse (24), in der Mitte
befestigt am Mittenrahmen (3) unmittelbar hinter dem Vorderrad
(1), in dem der Antriebskopf (9) der Zentralwelle
(43) sich in Betrieb ab- und auf bewegt mit geringster
Reibung. An der rechten Wand ist in der Mitte die Zahnbogenbahn (21)
montiert für
den Antrieb des Antriebszähnrads (14)
der Zentralwelle (43). Es bleibt vorn Platz in der Mittenachse
für die
Führungsrolle
(52) der Zentralwelle (43) für die Führung des Antriebskopfes (9 ), aber
im Durchmesser sehr klein, damit an der Frontseite links eine Führungsschiene
(53) Platz hat Zentralwelle (43) stabilisiert
werden kann. Entsprechend auch ist Platz hinter der Zahnbogenbahn
(21) für
die Führungsrollen
(51) der Wippen (4, 5) ab den Achsen der
Antriebsklinken (48, 49), wobei die linke Wand des
Zahnbogengehäuses
(24) nur von der Führungsrolle
(51) der linken Wippe (5) berührt wird zur Stabilisierung
der Wippe vorne, entsprechend auch bei der rechten Wippe (vgl. 14).
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Durch
das Niedertreten der rechten Wippe (4) wird die Zentralwelle
(43) durch Antriebsschräge (47)
der Antriebsklinke (68) drückend auf die Antriebsschräge (47)
der Zentralwelle (43) radial nach unten gedrückt, wobei
sich das Zahnrad (14) mit der Welle (43) dreht
mit Übertragung
der Antriebskraft auf das Hinterrad (2) über das
Kupplungsgetriebe (vgl. 15). Kurz
vor Erreichen des niedrigsten Punktes des Zahnbogengehäuses (24),
stößt der Ausklinkbolzen
(50) der Antriebsklinke (68) auf die Ausklinkschräge des Ausklinkdreiecks(54)
am Boden des Zahnbogengehäuses
(24), die den Ausklinkbolzen (50) nach rechts
schiebt, wodurch die Antriebsklinke (68) nach rechts genommen
wird und ihre Antriebsschräge
(47) von der Antriebsschräge (46) wegrutscht
(vgl. 14 rechts unten), wobei die
Antriebswelle (43) vom Niedertreten befreit wird und schnellt
durch die Axialfeder (36a) durch Entspannung zur Anfangsposition
zurück.
In der Zwischenzeit ist die Wippe (5) mit ihrer Antriebsvorrichtung (63)
zum Anfangspunkt zurückgefahren
durch Entspannung ihrer Axialfeder (36b). Als sie in entgegenge setzter
Richtung die Zentralwelle (43) passierte, wurde die abgefederte
Antriebsklinke (69) nach außen geschoben und s rang dann
zurück
in die Antriebsposition der Antriebschräge (47), die mit der
zurückgeschnellten
Zentralwelle (43) mit deren Antriebsschräge (45) in kontakt kommt und nun von links hinuntergetreten
wird usf... Die Antriebsschrägen
müssen
sehr gut geschmiert werden, um zu starke Reibungsverluste zu vermeiden.
Deshalb sieht die Erfindung an den Antriebsklinken (68, 69)
statt Antriebsschrägen
(47) Antriebsrollen (48) vor, wobei der Antriebswinkel
bleibt (vgl. 14 g unten rechts).
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Das
Kupplungsgetriebe ist üblich
und besteht aus dem Zentralübersetzungsrad
(55) der Zentralwelle (43) mit Kugellager des
Wellenträgers
(44) unmittelbar vor dem Hinterrad (2) als Antriebseinheit mit
Hebelgabel (60) mit Kugellager an der Hinterachse (33)
im Verbund mit Übertragungskegel-
oder -zahnrad (56) und Zahn- bzw. Kegelrad mit Freilauf (57)
konzipiert (vgl. 15 A). Entsprechend die Ausführung mit
Kurzwelle (58) mit Zahnrad (65) und Kegelrad (66)
zum Antrieb des Kegelrades mit Freilauf (59) des Hinterrades
(2) gestaltet (vgl. 13, 15 B).
Hierzu sei erwähnt,
daß die
rechte Seite der Hebelgabel (60) des Wellenträgers (44)
frei ist für die
Montage eines Dynamo für
die Rollerbeleuchtung. Der Roller kann auch im Winter als Trainingsgerät in der
Wohnung verwendet werden, wobei statt des Standbügels (67), der dazu
zu schwach ist (vgl. 11), ein Dreieckgestell (71)
herangezogen werden sollte, und die Montage einer schwereren Dynamo-Maschine
(72) als Ersatz für
den Dynamo (70) zur Erzeugung von Haushaltsstrom verwendet
werden kann, insbesondere wenn Speicher für Solarzellen vorhanden sind.
Im Winter ist oft Joggen nicht möglich
zum Trainieren der Beine etc.
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Dieser
Roller mit Zentralwelle (43) hat mehr Vorteile als alle
anderen Tret-Roller:
Durch das abwechselnde Niedertreten der Wippen (4, 5)
wird eine stärkere
Antriebskraft erzielt als bei Fahrrädern, insbesondere für gewichtige
Erwachsene, wobei sie nicht schnell zu treten brauchen. Auch für die Kinder ist
die Ausführung
ideal, weil sie die ganze Zahnbogenbahn (24) nicht durchzutreten
brauchen. Sie können
bequem die Füße nur so
weit nach oben zu heben, wie es ihnen angenehm ist, denn die zurück schnellende
Zentralwelle (43) bleibt stehen in der Höhe der Wippe,
in der die Antriebsschrägen
(46, 47) aufeinander stoßen und die Zentralantriebswelle
(43) wieder niedergetreten wird usf.
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Dieser
Roller hat noch ein Vorteil für
zum Teil Gehbehinderte, z.B. wenn ein Fuß gebrochen ist u.ä., sodaß mit nur
einem Fuß niedergetreten
werden kann. Kein Problem: Ein Standbein bleibt fest auf einer der
beiden Wippen plaziert. Dadurch wird zusätzlich Sicherheit beim Fahren
erreicht. Entsprechend auch für
Fahrer mit gesunden Beinen, die abwechselnd nur mit dem linken Fuß die Wippe
niedertreten, oder nur mit dem rechten Fuß. Der Roller besitzt dann
zwar nur die halbe Antriebskraft, die aber immerhin höher ist
als bei den bisher bekannten Tretrollern üblicher Bauart.
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Das
Dreirad nach 3 besteht aus den Hauptbauteilen:
Die Konstruktion ist dieselbe wie beim Roller 1 mit kleinen
Unterschieden wegen der zwei Hinterräder 2a, 2b.
Der Mittelrahmen führt
direkt vom Vorderrad 1 bis zur Hinterachse 33 ohne
hintere Gabelung 3 mit Festlager an Stelle des Hinterrades 2.
An der Stelle, wo beim ersten Ausführungsbeispiel die Gabelung
des Mittenrahmens an der Hinterachse erfolgte, sind die zwei Hinterräder 2a und 2b montiert.
Dazwischen sind die Axialkugellager der Wippen 4, 5 mit
unterschiedlicher Rückfederung
durch die Rückführfeder 26 mit
Lasche 29 und Bowdenzug 30 durch Trennlinie angedeutet
(3 links) und die Rückfederung durch die Axialfeder 36 in
der Ausführung
(3 rechts und 12, 13).
Das Kupplungsgetriebe dreht sich umgekehrt wie beim Roller 1 (vgl. 1, 2)
mit Kegelrädern
mit Freilauf an den Innenseiten der zwei Hinterräder 2a, 2b.
Entsprechend müssen
die Zahnbogengehäuse 24, 25 ausgetauscht
werden, wobei das rechte Zahnbogengehäuse 24 auf der linken
Seite des Mittelrahmens 3 montiert wird und umgekehrt.
Dadurch kommen die Zahnbogenbahne 20, 21 wie Roller 1 (4)
von den Außenseiten
der Zahnbogengehäuse 24, 25 auf
die Innenseiten hin, womit die Drehrichtung der Antriebswellen 11, 12 eine
umgekehrte Drehrichtung haben statt nach innen, nach außen oder
von links nach rechts Welle rechts 11, Welle links 12 nach
links. Das Dreirad ist überwiegend
für kleine
Kinder bestimmt und bestückt
mit einem Sitz mit Gestell 39 (auf dem Mittenrahmen 3 montiert).
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Ein
Tretmobil bzw. Vierrad hat dieselbe Antriebskonstruktion wie das
beschriebene Dreirad, wobei die anderen Bauteile bei den üblichen
Tretmobilen bekannt sind, wie Lenkrad und bequemer Sitz für Kleinkinder.
Der Vorteil ist, daß sie
sich nicht mehr mit den üblichen
Tretkurbeln plagen müssen
und eine viel höhere
Antriebsleistung erbringen können,
so daß das
Fahren Spaß macht.