DE10114121A1 - Vorrichtung für die Sitzflächenanpassung von Fortbewegungsmitteln mit Pedalantrieb - Google Patents

Abstract

Das meistgenutzte Fortbewegungsmittel mit Pedalantrieb ist das Fahrrad. Die Position der Sitzfläche der pedalierenden Person relativ zum Pedaltretlager und zum Rahmen des Fahrrads ist besonders für Hochgeschwindigkeitsfahrten optimiert worden, während für langsame Bergfahrten die Patentanmeldung mit Aktenzeichen 10044342.7-42 eingereicht ist. Sie schlägt für wechselnde Fahrbedingungen die Einstellmöglichkeit der Sitzfläche auf einem Großkreis um das Pedaltretlager während der Fahrt vor, damit eine optimale Sitzposition mit anpassbarer Sitzflächenneigung gewährleistet werden kann. Obige Patentanmeldung wird hier durch weitere technische Ausführungen ergänzt. Als gewichtssparendste und technisch einfachste Realisierung wird die Sattelträgerstange oder die Sattelträgerkonstruktion durch ein Drehlager auf der Pedaltretlagerachse oder auf der Pedaltretlagerhülse gelagert, damit die Sitzfläche in der vertikalen Längsebene des Rahmens des Fahrrads um die Pedaltretlagerachse drehbar ist und durch andere Elemente des Rahmens geführt und gehalten wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein pedalbetriebenes Fortbewegungsmittel.

Ein pedalbetriebenes Fortbewegungsmittel mit einer Sitzfläche, deren Position so veränderbar ist, dass der Schwerpunkt der pedalierenden Person an die Fahrbedingungen in verschiedenen Geländen angepasst werden kann, ist durch die DE 42 32 655 A1 bekannt. Die Sattelbewe­ gung und die Sattelneigungsbewegung erfolgen dort mittels diverser Mechaniken, die durch ei­ ne Gasdruckfeder oder einen hydraulischen Stellzylinder angetrieben werden.

Ferner ist durch die DE 44 28 507 A1 eine Vorrichtung bekannt, die so mit dem Rahmen eines Fahrrades verbunden wird, dass die pedalierende Person eine Kraft größer als ihre eigene Schwerkraft auf das sich abwärts bewegende Pedal ausüben kann.

Fortbewegungsmittel, die durch menschliche Pedalbewegung angetrieben werden, sind seit langer Zeit bekannt. Das meistgenutzte Fortbewegungsmittel dieser Art ist das Zweirad, das meist kurz als Fahrrad bezeichnet wird, und bei dem die Sitzfläche als Sattel bezeichnet wird. Durch die Patentanmeldung beim Deutschen Patent- und Markenamt unter dem Aktenzeichen 100 44 342.7-42 ist ebenfalls bekannt, dass bei einem Fahrrad eine Drehung des Sattels in der Fahrradrahmenebene um die Pedaltretlagerachse besondere physikalische Vorteile für Lang­ samfahrten und insbesondere Bergauffahrten mit sich bringt, da dadurch der Schwerpunkt der pedalierenden Person immer im nahen Bereich senkrecht über dem Pedaltretlager angeordnet werden kann. Dabei bleibt der Abstand vom Sattel bis zum Pedaltretlager immer erhalten, so dass die ergonomisch ideale Position der pedalierenden Person bei Anpassungen des Sattels er­ halten bleibt, vor allem dann, wenn die Satteloberfläche automatisch an die von der pedalieren­ den Person bevorzugte Neigung relativ zur Vertikalen angepasst wird.

Für die praktische Realisierung der Rotationsbewegung des Sattels um die Pedaltretlagerachse wurden aber Vorschläge unterbreitet, die technisch aufwendig und nicht ohne weiteres für be­ reits existierende Fahrräder geeignet waren. Die wirtschaftliche Verwertung kann deshalb nur für Spezialfälle in Frage kommen und nicht im allgemeinen verwirklicht werden.

Es besteht daher die Aufgabe, die Drehung des Sattels um die Pedaltretlagerachse technisch so einfach und so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten, wobei die Anpassung der technischen Lösung an vorhandene Fahrräder ein weiterer Vorteil sein sollte, dass einer wirtschaftlichen Verwertung nichts mehr im Wege steht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sattelträgerstange oder die Sat­ telträgerkonstruktion durch ein Drehlager auf der Pedaltretlagerachse oder auf der Pedaltretla­ gerhülse gelagert wird, damit die Sitzfläche in der vertikalen Längsebene des Rahmens des Fahrrades um die Pedaltretlagerachse drehbar ist, und durch andere Elemente des Rahmens ge­ führt und gehalten wird.

Für diese Lagerung kann das Drehlager in Fig. 1 auf der Pedaltretlagerhülse oder auf der Pedal­ tretlagerachse (1) als einfache Auflage (2) mit Sicherung (2a), als einfache Auflage mit Siche­ rung und Kunststoffzwischenschicht zwecks Reibungsminderung, als Gleitlager (3), als Kugel­ lager oder als irgendwie anders gestaltetes Drehlager ausgeführt sein. Von dieser Drehlagerung ausgehend kann die Sattelträgerkonstruktion in vielen Varianten ausgeführt sein, wobei als we­ sentliches Merkmal ihre Führung in der Fahrradrahmenebene durch Elemente des Fahrradrah­ mens, wie z. B. das obere Querrohr (4), gewährleistet wird. Als weiteres wesentliches Merkmal trägt die Sattelträgerkonstruktion am oberen Ende eine Rohrhülse (5) mit Klemmvorrichtung, damit die bekannten Sattelrohre (12) und damit der Sattel (13) höhenverstellbar eingepasst werden können.

Als wirtschaftlich und technisch günstig bietet sich eine Sattelträgerkonstruktion aus zwei Me­ tallbändern (6a) oder Metallstreifen (6b) oder Metallrohren beliebigen Querschnitts (im weite­ ren als Metallstangen abgekürzt) an, die am unteren Ende so gestaltet sind, dass sie beidseitig auf der Pedaltretlagerhülse (7) oder auf der Pedaltretlagerachse gelagert werden können. Da­ durch liegt in Fahrtrichtung gesehen je ein Drehlager (8a, b) und die dazugehörende Me­ tallstange (6a, b) links und rechts von der Fahrradrahmenebene (9). Die Metallstangen können aus je zwei Elementen (10a, b) bestehen, die sich im mittleren Bereich so überlappen, dass durch entsprechende Verschraubung eine Höhenanpassung des oberen Endes ermöglicht wird. Oberhalb dieser Höhenverstellung werden die zwei Metallstangen durch Schrauben (11) so miteinander verbunden, dass sie zwecks guter lateraler Führung beidseitig und symmetrisch E­ lemente (4) des Fahrradrahmens umfassen. Dabei sorgen Gleitelemente zwischen den Rahmen­ elementen und den Metallstangen dafür, dass bei guter lateraler Führung nicht zu große Rei­ bung auftritt. Im Grenzfall kann trotzdem die Verschraubung (11), vor allem mit Schnellfest­ stellmechanismen, so festgezogen werden, dass die Metallstangen die Elemente des Fahrrad­ rahmens so stark einklemmen, dass die Metallstangen und damit auch der Sattel arretiert wer­ den. Damit ist eine erste Satteldrehvorrichtung um das Pedaltretlager mit Klemmarretierung realisiert. Diese Vorrichtung lässt sich an bereits existierende Fahrräder anpassen oder in neue Fahrradkonzeptionen voll integrieren. In dieser einfachen Form ist aber eine Sattelverstellung während der Fahrt nur mit viel Geschick und Kraftaufwand des Fahrers möglich.

Diese Sattelverstellung während der Fahrt kann in groben Schritten durch eine Zahnstange (21) in Fig. 2 ermöglicht werden, die am Fahrradrahmen befestigt ist und in die durch Federdruck (22) von einem Fixierschlitten (23) ausgehend ein Zahn (24) einrasted. Durch Auslösen dieses Zahns per Handdruck gegen den Federdruck kann dieser Fixierschlitten per Hand verschoben werden. Durch eine Gestänge-Verbindung (25) vom Fixierschlitten zur Sattelträgerkonstrukti­ on (26) wird damit die Sattelträgerkonstruktion um das Pedaltretlager gedreht. Durch Einras­ ten des Zahns wird die Sattelträgerkonstruktion dann in der gewünschten Stellung arretiert. In dieser Form ist eine Sattelverstellung während der Fahrt mit entsprechendem Kraftaufwand des Fahrers möglich.

Deutlich verbesserte Verstell- und Arretierungsmöglichkeiten während der Fahrt können durch eine Untersetzung des Kraftaufwandes erreicht werden. Dazu kann in Fig. 3 zwischen den Me­ tallstangen in ihrem oberen Bereich eine Spindelmutter (31) um eine Achse senkrecht auf der Fahrradrahmenebene drehbar befestigt werden. Durch diese Spindelmutter läuft eine Schraub­ spindel (32), die parallel zur Fahrradrahmenebene liegt und deren Antrieb und Halterung (33) ebenfalls um eine Achse senkrecht auf der Fahrradrahmenebene drehbar gelagert ist. Diese La­ gerung ist am Fahrradrahmen fixiert, so dass durch Drehung der Schraubspindel der Sattel (13) in der Fahrradrahmenebene um die Pedaltretlagerachse (1) gedreht wird. Die Schraubspindel kann dazu über ein Getriebe per Hand oder durch einen Elektrogetriebemotor (35) angetrieben werden. Die Kombination aus Spindelmutter und Schraubspindel kann dabei als Schraubgetrie­ be oder als Kugelumlaufspindel oder in irgendeiner anderen Form ausgeführt sein. Bei gerin­ gem Spiel benötigt diese Drehvorrichtung keine weitergehende Arretierung der Sattelträger­ konstruktion relativ zum Fahrradrahmen, da bei ruhendem Spindelantrieb die Sattelträgerkon­ struktion nicht in der Lage ist, die Schraubspindel in Drehung zu versetzen. Die Achse des Handantriebs der Spindel kann durch ein Getriebe beliebig angeordnet sein, wobei eine Rich­ tung senkrecht auf der Fahrradrahmenebene besonders günstig anzusehen ist, da sie sehr ergo­ nomisch von der pedalierenden Person aktiviert werden kann. Bei Benutzung eines Elektroge­ triebemotors (34) ist eine Motorenachse parallel zur Schraubspindelachse, wie in Fig. 3 gezeigt, die platzsparendste Lösung.

Einen ähnlich günstigen Antrieb der Satteldrehbewegung um die Pedaltretlagerachse während der Fahrt erhält man durch einen Riemen- oder Seilzugantrieb in Fig. 4, wobei im weiteren Riemen auch als Synonym von Seil zu verstehen ist. Dazu wird der Umlaufriemen (41), der günstigerweise als Zahnriemen ausgeführt ist, zwischen den Metallstangen fixiert (42) und über Umlenkrollen im vorderen (43) und hinteren (44) Bereich des Fahrradrahmens geführt, deren Achsen günstigerweise auf der Fahrradrahmenebene senkrecht stehen. Je nach Bewegungsrich­ tung des Riemens wird durch diese Riemenführung je nach Drehrichtung Zug und damit ein Drehmoment auf die Sattelträgerkonstruktion (45) in Fahrtrichtung gesehen nach vorn oder nach hinten ausgeübt, so dass bei ruhendem Riemen die Sattelträgerkonstruktion arretiert ist. Die vordere Umlenkrolle diene als Antriebsrolle (43) des Riemens und werde über ein Getriebe von einer Handkurbel, einem Handkurbelrad (46) oder einem Elektromotor angetrieben. Wenn die Getriebeübersetzung groß gewählt wird, erübrigt sich eine weiterführende Arretierung, was vor allem für den Elektromotorantrieb gilt. Bei kleiner Getriebeübersetzung muss an der Handkurbel oder dem Handkurbelrad eine durch Federdruck (47) gesicherte Arretierung (48) vorgesehen werden. Diese Arretierung muss einhändig durch eine einfache Verschiebung des Kurbelgriffs gelöst werden können, so dass mit der selben Hand der Kurbelgriff in der ver­ schobenen Stellung gedreht werden kann.

All diese technischen Vorrichtungen lassen sich an bekannte Fahrradtypen anpassen, wie in Fig. 3 angedeutet ist. Dabei muss aber das zusätzliche Gewicht der Satteldrehvorrichtung in Kauf genommen werden. Die Entwicklung spezieller Fahrradrahmen, die vor allem auf die Rohrverbindung vom Pedaltretlager zur Sattelrohrhalterung verzichten können, ermöglicht da­ gegen die gewichtsneutrale Installation der Satteldrehvorrichtung. Ein Beispiel eines solchen speziellen Fahrradrahmens ist in Fig. 2 und 4 angedeutet. Dafür kommen dann auch Rah­ men in Frage, bei denen die obere Querstange aus einem Paar von Stangen ausgebildet sein kann, zwischen denen die Sattelträgerkonstruktion bewegt und geführt wird. Insbesondere er­ laubt eine solche Konzeption die Ausführung der Sattelträgerkonstruktion als einfaches, durchgehendes Rohr mit Sattelklemmvorrichtung am oberen Ende und der beidseitigen Dreh­ lagerung am unteren Ende. Da bei solchen speziellen Fahrradrahmen auch von vornherein die Drehlagerung der Sattelträgerkonstruktion im Bereich des Pedaltretlagers optimal konzipiert werden kann, sollte sich dieses neue Fahrradkonzept durchsetzen.

Claims (9)

1. Pedalbetriebenes Fortbewegungsmittel, meist als Fahrrad ausgeführt, mit einer Sitzflä­ che, deren Position so veränderbar ist, dass der Schwerpunkt der pedalierenden Person abhängig von der Steigung der Fahrfläche vorwiegend senkrecht über dem Bereich zwischen Pedaltretlager und einer horizontalen Pedalhebellänge vor dem Pedaltretlager liegt, wobei die Position der Sitzfläche durch eine Sattelbewegung auf einem Großkreis um das Pedaltretlager angepasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sattelträgerstange oder die Sattelträgerkonstruktion durch ein Drehlager auf der Pedaltretlagerachse oder auf der Pedaltretlagerhülse gelagert wird, damit die Sitzfläche in der vertikalen Längsebene des Rahmens des Fahrrades um die Pedaltretlagerachse drehbar ist, und durch andere Elemente des Rahmens geführt und gehalten wird.

2. Fortbewegungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager auf der Pedaltretlagerhülse oder auf der Pedaltretlagerachse als ein­ fache Auflage, als einfache Auflage mit Kunststoffzwischenschicht zwecks Reibungs­ minderung, als Gleitlager, als Kugellager oder als irgendwie anders gestaltetes Drehla­ ger ausgeführt ist.

3. Fortbewegungsmittel nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sattelträgerkonstruktion aus zwei Metallbändern oder Metallstreifen oder Me­ tallrohren beliebigen Querschnitts besteht, die am unteren Ende so gestaltet sind, dass sie auf der Pedaltretlagerhülse oder auf der Pedaltretlagerachse beidseitig gelagert wer­ den, die im mittleren bis oberen Bereich durch Schrauben so miteinander verbunden sind, dass sie zwecks guter lateraler Führung beidseitig und symmetrisch Elemente des Fahrradrahmens mit Gleitelementen gut justiert umfassen und soweit verschraubt wer­ den können, dass sie diese Elemente des Fahrradrahmens im Grenzfall einklemmen und sich so selbst arretieren, und die am oberen Ende eine Sattelrohrhülse tragen, in der das Sattelrohr höhenverstellt und in der gewünschten Position durch eine Klemmvorrich­ tung festgestellt wird.

4. Fortbewegungsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Metallbänder oder Metallstreifen oder Metallrohre beliebigen Querschnitts aus je zwei Elementen bestehen, die sich im mittleren Bereich so überlappen, dass durch entsprechende Verschraubung eine Höhenanpassung des oberen Endes ermöglicht wird.

5. Fortbewegungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Metallbändern oder -streifen oder -rohren im oberen Bereich eine Spindelmutter drehbar befestigt wird, durch die eine Schraubspindel läuft, deren Antrieb und Halterung drehbar gelagert und diese Lagerung am Fahrradrahmen fixiert wird, so dass die Schraubspindel per Hand oder durch einen Elektrogetriebemotor angetrieben wird und dadurch die Sattelträgerkonstruktion in der Fahrradrahmenebene um das Pe­ daltretlager in die gewünschten Positionen gedreht wird, wobei geringes Spiel eine wei­ tergehende Fixierung der Sattelträgerkonstruktion relativ zum Fahrradrahmen erübrigt und wobei der Handantrieb der Spindel beliebig oder durch ein Getriebe so angeordnet wird, dass eine Handkurbel mit Achse senkrecht auf der Fahrradrahmenebene besonders günstig von der pedalierenden Person für die Verstellung der Sattelträgerkonstruktion aktiviert werden kann.

6. Fortbewegungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der Sattelträgerkonstruktion in groben Schritten durch eine Zahnstange ermöglicht wird, die am Fahrradrahmen befestigt ist und in die durch Fe­ derdruck von einem Fixierschlitten ausgehend ein Zahn einrasted, der per Handdruck gelöst werden kann, so dass durch eine Gestänge-Verbindung vom Fixierschlitten zur Sattelträgerkonstruktion die Sattelträgerkonstruktion bewegt und fixiert wird.

7. Fortbewegungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Grobverstellung mit einem in eine Zahnstange einrastenden Zahn und die Fein­ verstellung mit einer Schraubspindel mit Spindelmutter kombiniert werden, so dass zu­ erst eine schnelle Grobverstellung durch den einrastenden Zahn und dann die Feinein­ stellung der Sattelträgerkonstruktion durch die Schraubspindel erfolgt.

8. Fortbewegungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlagerung der Sattelträgerstange oder der Sattelträgerkonstruktion auf der Pedaltretlagerachse oder auf der Pedaltretlagerhülse und die gesamte Sattelträgerkon­ struktion mit verschiedenen Bewegungs- und Fixierungsmechanismen an bekannte Fahrradtypen angepasst werden.

9. Fortbewegungsmittel nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass spezielle Fahrradrahmen ohne das bekannte Rohr vom Pedaltretlager bis zur Sat­ telfixierung für die Drehlagerung der Sattelträgerstange oder der Sattelträger­ konstruktion auf der Pedaltretlagerachse oder auf der Pedaltretlagerhülse konzipiert werden, bei denen die Führung, Fixierung und Kontrolle der Drehbewegung der Sattel­ trägerstange oder der Sattelträgerkonstruktion im oder durch den Rahmen integriert sind, der auch aus Doppelrohren mit Zwischenraum bestehen kann, in dem die Sattel­ trägerkonstruktion bewegt und geführt wird, wobei die Sattelträgerkonstruktion im mittleren und oberen Bereich dann aus einem einfachen Rohr besteht, das am oberen Ende die bekannte Klemmvorrichtung für das Sattelrohr besitzt und am unteren Ende in die beidseitige Drehlagerung auf der Pedaltretlagerachse oder auf der Pedaltretlagerhül­ se übergeht.