DE10115344A1

DE10115344A1 - Pedal type drive has pedals which only move in straight line

Info

Publication number: DE10115344A1
Application number: DE2001115344
Authority: DE
Inventors: Max Steigerwald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2002-10-02

Abstract

The drive includes a drive shaft (1) operated by pedals (2), a driven shaft and a transmission or coupling via which the driven shaft is driven by the drive shaft. The pedals are arranged to move only in a straight line. This is effected by means of a traction transmission consisting of a toothed belt (8) running in a guide rail (10), and a synchronizing disk (9) mounted on the drive shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrradantrieb mit einer Antriebswelle, die mindestens eine mit Muskelkraft betätigbare Betätigungsvorrichtung aufweist, einer Abtriebswelle und ei nem Getriebe oder einer Kupplung, wobei die Abtriebswelle über das Getriebe oder die Kupp lung von der Antriebswelle antreibbar ist. Fahrradantriebe sind schon seit langem bekannt. So bestand beispielsweise der Antrieb des Hochrades darin, daß an der Nabe des großen Rades zwei Pedale angebracht waren, die dafür vorgesehen waren, von dem Fahrradfahrer mit den Füßen angetrieben zu werden.The present invention relates to a bicycle drive with a drive shaft that at least has an actuating device which can be actuated with muscle power, an output shaft and ei Nem gear or a clutch, the output shaft via the gear or the clutch tion can be driven by the drive shaft. Bicycle drives have been known for a long time. So For example, the impeller was driven by the hub of the large wheel two pedals were attached, which were intended by the cyclist with the Feet to be driven.

Neuerdings weisen die Fahrräder eine Tretkurbel mit einer Antriebswelle und einem Zahnkranz auf. Über den Zahnkranz und einen am Hinterrad angebrachten Zahnkranz (Ritzel) ist eine Ket te gespannt, so daß das über Pedale an der Tretkurbel auf die Antriebswelle aufgebrachte Drehmoment auf die Hinterradachse bzw. die Abtriebswelle übertragen wird. Das moderne Fahrrad hat gegenüber dem Hochrad den Vorteil, daß sich im allgemeinen bei einer vollen Dre hung der Tretkurbel das Fahrrad mehrere Meter weit fortbewegt, weil die Umdrehungszahl des Antriebszahnkranzes in eine größere Umdrehungszahl des Hinterrades übersetzt wird. Sowohl das Hochrad als auch das moderne Rad haben jedoch den Nachteil, daß das auf die Antriebswelle aufgebrachte Drehmoment bei stets gleicher und im wesentlichen vertikal von oben an greifender Muskelkraft von der Kurbel- bzw. Pedalstellung abhängt. So ist das aufgebrachte Drehmoment dann am größten, wenn der Hebelarm des Pedals in waagerechter Stellung steht. Dies führt dazu, daß die vom Fahrradfahrer aufgebrachte Muskelkraft nur zum Teil für den An trieb des Fahrrades genutzt wird.Recently, the bicycles have a pedal crank with a drive shaft and a ring gear on. Over the sprocket and a sprocket (sprocket) attached to the rear wheel is a ket te excited so that the pedals attached to the crank on the drive shaft Torque is transmitted to the rear wheel axle or the output shaft. The modern Bicycle has the advantage over the penny farthing that in general at a full three hung the pedal crank moves the bike several meters because the speed of the Drive sprocket is translated into a larger number of revolutions of the rear wheel. Either However, the penny-farthing and the modern wheel have the disadvantage that this affects the drive shaft applied torque with always the same and essentially vertically from above gripping muscle strength depends on the crank or pedal position. That's the way it is Torque is greatest when the pedal lever arm is in a horizontal position. This leads to the fact that the muscle strength applied by the cyclist is only partially for the An Drive the bike is used.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fahrradantrieb zur Verfügung zu stellen, der in der Lage ist, die aufgewendete Muskel kraft nahezu vollständig in ein antreibendes Drehmoment umzusetzen.Compared to this prior art, the object of the present invention is to provide a bicycle drive that is able to exercise the muscle almost completely converted into a driving torque.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fahrradantrieb der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Betätigungsvorrichtung im wesentlichen nur in einer geradlinigen Richtung bewegbar ist. Im Gegensatz zu den üblicherweise verwendeten Antrieben, bei denen die Betä tigungsvorrichtung auf einem Kreis bewegt wird, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Be tätigungsvorrichtung lediglich in einer linearen bzw. geradlinigen Richtung zu bewegen. Da durch ist sichergestellt, daß die gesamte auf die Betätigungsvorrichtung aufgebrachte Kraft in die Berechnung des ausgeübten Drehmoments eingeht.This object is achieved by a bicycle drive of the type mentioned solved, the actuator essentially only in a straight line is movable. In contrast to the commonly used drives, in which the bet tigation device is moved on a circle, it is proposed according to the invention, the Be actuating device to move only in a linear or rectilinear direction. because ensures that the total force applied to the actuator in the calculation of the applied torque is received.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Zugmittelgetriebe zum Antreiben der Antriebswelle vorgesehen. Dabei ist vorzugsweise die Betätigungsvorrichtung mit dem Zugmit tel verbunden. Als Zugmittel können beispielsweise Flachriemen, Keilriemen, Synchronriemen oder Ketten eingesetzt werden, die beispielsweise Riemenscheiben oder Kettenräder, die mit der Antriebswelle verbunden sind, umschlingen und dabei die Kraft auf die Betätigungsvorrich tung als Umfangskraft auf die Antriebswelle übertragen. Im allgemeinen wird zwischen reib schlüssigem und formschlüssigen Zugmittelgetrieben unterschieden. Bei den reibschlüssigen Zugmittelgetrieben greift beispielsweise ein Flachriemen, ein Keilriemen oder ein Rundriemen in eine Riemenscheibe. Zur Aufrechterhaltung des Reibschlusses wird hier stets eine Mindestvor spannkraft notwendig sein.In a particularly preferred embodiment, a traction mechanism gear for driving the Drive shaft provided. The actuator is preferably with the train tel connected. Flat belts, V-belts and synchronous belts can be used as traction devices or chains are used, for example pulleys or sprockets, with are connected to the drive shaft, and wrap the force on the actuating device device as peripheral force on the drive shaft. In general, between friction differentiated positive and positive gear mechanisms. With the frictional A flat belt, a V-belt or a round belt, for example, engages in traction mechanism drives a pulley. To maintain the frictional engagement there is always a minimum tension may be necessary.

Im Gegensatz dazu greifen bei den formschlüssigen Zugmitteln beispielsweise Zahnräder form schlüssig in Ketten ein. Die formschlüssigen Getriebe übertragen die Kräfte ohne Schlupf. Bei spiele für formschlüssige Getriebe sind die Rollen- bzw. Hülsenketten auf dem Kettenrad, die Zahnkette auf dem Zahnrad und der Synchronriemen auf der Synchronscheibe.In contrast to this, for example, gearwheels take shape with the positive traction means conclusively in chains. The positive gears transmit the forces without slippage. at games for form-fit gearboxes are the roller or sleeve chains on the sprocket Tooth chain on the gear wheel and the synchronous belt on the synchronous disc.

Besonders bevorzugt sind zwei manuell betätigbare Betätigungsvorrichtungen zum Antreiben der Antriebswelle vorgesehen. Diese sind vorzugsweise über das Zugmittel miteinander verbunden. Die Betätigungsvorrichtungen können beispielsweise Pedale sein, die über einen Zahnriemen, der über eine mit der Antriebswelle verbundene Synchronscheibe geführt wird, miteinander verbunden sind. Um das Fahrrad bzw. die Antriebswelle anzutreiben, wird nun ab wechselnd die Kraft auf die beiden Betätigungsvorrichtungen ausgeübt. Wird beispielsweise die erste Betätigungsvorrichtung belastet, so bewegt sich diese in eine erste Richtung. Da die Betä tigungsvorrichtung jedoch über ein Zugmittel, im Beispiel einen Zahnriemen, mit dem anderen Pedal verbunden ist, wird die Antriebswelle in Drehung versetzt und das andere Pedal bzw. die andere Betätigungsvorrichtung in eine zweite zur ersten entgegengesetzten Richtung bewegt. Nach einiger Zeit kann dann durch Gewichtsverlagerung die andere Betätigungsvorrichtung betätigt werden, die sich dann in der ersten Richtung bewegt und wiederum die erste Betäti gungsvorrichtung in der zur ersten entgegengesetzten zweiten Richtung bewegt.Two manually actuable actuating devices for driving are particularly preferred the drive shaft provided. These are preferably connected to one another via the traction means. The actuators can be pedals, for example, which have a Timing belt, which is guided over a synchronous pulley connected to the drive shaft, are interconnected. In order to drive the bicycle or the drive shaft, is now off alternately the force exerted on the two actuators. For example, if loaded first actuator, it moves in a first direction. Since the bet tigungsvorrichtung however via a traction device, in the example a toothed belt, with the other Pedal is connected, the drive shaft is rotated and the other pedal or another actuator is moved in a second direction opposite to the first. After some time, the other actuator can then be shifted by weight are actuated, which then moves in the first direction and again the first actuation tion device moved in the second direction opposite to the first.

Es versteht sich, daß die beiden Pedale nicht notwendigerweise miteinander verbunden sein müssen. So ist es beispielsweise auch möglich, für beide Betätigungsvorrichtungen getrennte Antriebsmittel vorzusehen. Um das Pedal, das durch Kraftausübung von der Antriebswelle weg bewegt wurde, wieder in Richtung der Antriebswelle zu bewegen, kann ein Gegengewicht vor gesehen sein, das dafür sorgt, daß sich die Betätigungsvorrichtung, wenn sie nicht mit Kraft beaufschlagt wird, selbsttätig in Richtung der Antriebswelle bewegt. Für den Fall, daß die bei den Pedale jeweils eigene Antriebsvorrichtungen haben, sind diese vorzugsweise derart ausge legt, daß sie die Antriebswelle beim Betätigen im selben Drehsinn antreiben. Um ein Bewegen des nicht belasteten Zugmittels entgegen dem Drehsinn der Antriebswelle ohne Zurückbewe gen der Antriebswelle zu ermöglichen, kann eine Überholkupplung vorgesehen sein. Dadurch kann das Zugmittel in der einen Richtung um die Antriebswelle bewegt werden, ohne daß eine Kraft auf die Antriebswelle ausgeübt wird, während bei Bewegung des Zugmittels in die andere Richtung die Kraft vollständig auf die Antriebswelle übertragen wird.It is understood that the two pedals are not necessarily connected to each other have to. For example, it is also possible to have separate actuators for both Provide drive means. To the pedal, which is exerted by force away from the drive shaft has been moved back towards the drive shaft, a counterweight can be placed in front be seen, which ensures that the actuator when it is not with force is acted upon, moves automatically in the direction of the drive shaft. In the event that the at the pedals each have their own drive devices, these are preferably designed in this way specifies that they drive the drive shaft when actuated in the same direction. To move of the non-loaded traction device against the direction of rotation of the drive shaft without moving back To enable the drive shaft, an overrunning clutch can be provided. Thereby the traction means can be moved in one direction around the drive shaft without a Force is exerted on the drive shaft while moving the traction device into the other Direction the force is completely transmitted to the drive shaft.

Für den Fall, daß die beiden Betätigungsvorrichtungen über das Zugmittel miteinander verbun den sind, ist vorzugsweise zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle ein Schaltgetriebe vorge sehen, wobei das Schaltgetriebe zwischen mindestens einer positiven und mindestens einer negativen Übersetzung umschaltbar ist. Werden nämlich die beiden Betätigungsvorrichtungen, beispielsweise in Form von Pedalen, lediglich durch einen über eine Synchronscheibe gelegten Zahnriemen miteinander verbunden, hätte dies zur Folge, daß zwar über beide Betätigungsvor richtungen effektiv ein Drehmoment auf die Antriebswelle ausgeübt werden kann, dieses jedoch je nach betätigter Betätigungsvorrichtung ein unterschiedliches Vorzeichen hätte. Daher wird mit Vorteil ein Getriebe, das zwischen positiver und negativer Übersetzung hin- und herschaltbar ist, verwendet. Dadurch ist gewährleistet, daß unabhängig davon, in welcher Richtung das Zugmittel bewegt wird, die Abtriebswelle jeweils in der selben Richtung angetrieben wird.In the event that the two actuators are connected to one another via the traction means are, a manual transmission is preferably provided between the input shaft and the output shaft see, the gearbox between at least one positive and at least one negative translation is switchable. If the two actuators, for example in the form of pedals, simply by placing one over a synchronous disc Toothed belts connected to each other, this would have the consequence that although both actuation directions effective torque can be exerted on the drive shaft, but this would have a different sign depending on the actuating device actuated. Therefore advantageously a gearbox that can be switched back and forth between positive and negative gear ratios is used. This ensures that regardless of the direction in which the Traction means is moved, the output shaft is driven in the same direction.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Betätigungsvorrichtung und Abtriebswelle eine Überholkupplung (Freilauf) vorgesehen. Die Überholkupplung löst sich, wenn das getriebene Teil schneller als der Antrieb läuft. Dies kann beispielsweise dann vorkommen, wenn der Fahrradfahrer eine Pause beim Treten einlegt. Ohne die Überholkupplung würden sich die Antriebswelle und damit auch die Betätigungsvorrichtungen mit der Bewegung der Ab triebswelle mit bewegen. Dies ist aber beim Fahrradfahren in der Regel nicht gewünscht. Durch das Vorsehen der Überholkupplung kann daher die Betätigungsvorrichtung festgehalten wer den, ohne daß auf die Abtriebswelle eine bremsende Kraft ausgeübt wird.In a particularly preferred embodiment is between the actuator and An overrunning clutch (freewheel) is provided in the output shaft. The overrunning clutch releases when the driven part runs faster than the drive. This can happen, for example, when the cyclist takes a break from pedaling. Without the overrunning clutch the drive shaft and thus also the actuators with the movement of the drive shaft with move. However, this is usually not desired when cycling. By the provision of the overrunning clutch can therefore hold the actuator the without a braking force is exerted on the output shaft.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der da zugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and possible uses of the present invention will become apparent clear from the following description of a preferred embodiment and there associated figures. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Linearantriebs und Fig. 1 is a schematic representation of a linear drive according to the invention and

Fig. 2 eine schematische Skizze des erfindungsgemäßen Getriebes. Fig. 2 is a schematic sketch of the transmission according to the invention.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für einen Linearantrieb gezeigt. Dargestellt sind zwei Betätigungsvor richtungen, die hier die Form von Pedalen 2 haben. Diese sind über ein als Zahnriemen 8 aus gebildetes Zugmittel miteinander verbunden. Zur Führung ist eine Gleitschiene 10 vorgesehen. Der Zahnriemen 8 ist über eine Synchronscheibe 9 gelegt und formschlüssig mit dieser verbun den. Die Synchronscheibe 9 ist auf der Antriebswelle 1 montiert. Die beiden Pedale können lediglich in eine geradlinige Richtung bewegt werden, wie durch die Doppelpfeile angedeutet ist.An example of a linear drive is shown in FIG . Shown are two actuation devices which have the shape of pedals 2 here. These are connected to one another via a traction means formed as a toothed belt 8 . A slide rail 10 is provided for guidance. The toothed belt 8 is placed over a synchronous pulley 9 and positively connected to it. The synchronizing disc 9 is mounted on the drive shaft 1 . The two pedals can only be moved in a straight line, as indicated by the double arrows.

Der Antrieb wird daher betätigt, indem abwechselnd die Pedale 2 nach unten bewegt werden. Wird beispielsweise das in Fig. 1 rechts gezeigte Pedal nach unten bewegt, so wird das in Fig. 1 links gezeigte Pedal gleichzeitig nach oben bewegt, da die beiden Pedale über den Zahnriemen 8 miteinander verbunden sind. Dabei wird aufgrund der formschlüssigen Verbin dung des Zahnriemens 8 mit der Synchronscheibe 9 die Antriebswelle 1 in Drehung versetzt. Nachdem nun das rechte Pedal 2 ganz nach unten bewegt wurde, wird nun das in Fig. 1 links gezeigte Pedal belastet, worauf sich der Bewegungsvorgang umkehrt. Nun wird das linke Pedal nach unten bewegt und gleichzeitig das rechte Pedal nach oben gezogen. Auch hier führt dies zu einer Drehung der Antriebswelle 1, jedoch nun im entgegengesetzten Drehsinn. The drive is therefore actuated by alternately moving the pedals 2 downwards. If, for example, the pedal shown on the right in FIG. 1 is moved downward, the pedal shown on the left in FIG. 1 is simultaneously moved upward, since the two pedals are connected to one another via the toothed belt 8 . Here, the drive shaft 1 is rotated due to the positive connec tion of the toothed belt 8 with the synchronizer pulley 9 . Now that the right pedal 2 has been moved all the way down, the pedal shown on the left in FIG. 1 is now loaded, whereupon the movement process is reversed. Now the left pedal is moved down and at the same time the right pedal is pulled up. This also leads to a rotation of the drive shaft 1 , but now in the opposite direction.

Um nun ein Vor- und Zurückfahren des Fahrrades zu vermeiden, ist in Fig. 2 beispielhaft ein Getriebe gezeigt, das dafür sorgt, daß trotz der sich ändernden Drehrichtung der Antriebswelle 1 die Abtriebswelle 3 sich immer in der gleichen Richtung dreht.In order now to avoid driving the bicycle back and forth, a transmission is shown in FIG. 2 as an example, which ensures that the output shaft 3 always rotates in the same direction despite the changing direction of rotation of the drive shaft 1 .

In Fig. 2 ist ein Zahnrad 4 gezeigt, das mit der Antriebswelle 1 verbunden ist. Je nach Dreh sinn des Zahnrades 1 wird der Mitnehmer 5 nach links oder nach rechts geschwenkt, so daß eines der beiden Zahnräder 6, 6' mit dem Zahnrad 3, das mit der Abtriebswelle verbunden ist, in Eingriff tritt. Dreht sich beispielsweise das Zahnrad 4 im Urzeigersinn, so dreht sich der Mit nehmer 5 ebenfalls im Uhrzeigersinn und das in Fig. 2 rechts dargestellte Zahnrad 6 tritt mit dem Zahnrad 3 der Abtriebswelle in Eingriff. Dies führt dazu, daß sich das Zahnrad 6, das mit dem Zahnrad 4 in Eingriff tritt, im Gegenuhrzeigersinn dreht und die Abtriebswelle im Uhrzei gersinn angetrieben wird.In Fig. 2, a gear 4 is shown, which is connected to the drive shaft 1 . Depending on the sense of rotation of the gear 1 , the driver 5 is pivoted to the left or to the right, so that one of the two gears 6 , 6 'with the gear 3 , which is connected to the output shaft, engages. If, for example, the gear 4 rotates clockwise, the participant 5 also rotates clockwise and the gear 6 shown on the right in FIG. 2 engages with the gear 3 of the output shaft. This causes the gear 6 , which engages with the gear 4 , rotates counterclockwise and the output shaft is driven clockwise.

Dreht sich hingegen das Zahnrad 4 im Gegenuhrzeigersinn, so verschwenkt der Mitnehmer 5 ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn, so daß das in Fig. 2 links gezeigte Zahnrad 6' mit dem Zahnrad 3 in Eingriff tritt. Das sich im Uhrzeigersinn drehende Zahnrad 4 sorgt dafür, daß sich das Zahnrad 7 im Uhrzeigersinn dreht, was wiederum dazu führt, daß sich das Zahnrad 6' im Gegenuhrzeigersinn dreht. Da das Zahnrad 6' mit dem Zahnrad 3 der Abtriebswelle in Eingriff dreht, dreht sich auch hier die Abtriebswelle 3 im Uhrzeigersinn. Mit anderen Worten wird die Abtriebswelle 3 in der gezeigten Ausführungsform unabhängig vom Drehsinn der Antriebswelle immer in der gleichen Richtung bewegt.On the other hand, if the gear 4 rotates counterclockwise, the driver 5 also pivots counterclockwise, so that the gear 6 ′ shown on the left in FIG. 2 engages with the gear 3 . The clockwise rotating gear 4 ensures that the gear 7 rotates clockwise, which in turn causes the gear 6 'to rotate counterclockwise. Since the gearwheel 6 ′ rotates in engagement with the gearwheel 3 of the output shaft, the output shaft 3 also rotates clockwise here. In other words, the output shaft 3 in the embodiment shown is always moved in the same direction regardless of the direction of rotation of the drive shaft.

Claims

1. Bicycle drive with a drive shaft ( 1 ) which has at least one actuating device ( 2 ) which can be driven with muscle power, an output shaft and a gearbox or a clutch, the output shaft being drivable by the drive shaft ( 1 ) via the gearbox or the clutch, characterized in that the actuating device ( 2 ) can be moved essentially only in a rectilinear direction.

2. Bicycle drive according to claim 1, characterized in that a drive means gear ( 8 , 9 ) is provided for driving the drive shaft ( 1 ).

3. Bicycle drive according to claim 1 or 2, characterized in that two manually operable actuators ( 2 ) for driving the drive shaft ( 1 ) are vorgese hen.

4. Bicycle drive according to claim 3, characterized in that the two actuating devices ( 2 ) via the traction means ( 8 ) are interconnected.

5. Bicycle drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that between the drive shaft's ( 1 ) and output shaft, a manual transmission ( 4 , 5 , 6 , 6 ', 7 , 3 ) is vorgese hen, the manual transmission ( 4 , 5th , 6 , 6 ', 7 , 3 ) can be switched between at least one positive and at least one negative translation.

6. Bicycle drive according to claim 5, characterized in that the gearbox has a switching device which automatically switches depending on the direction of rotation of the drive shaft ( 1 ) between positive and negative translation back and forth.

7. Bicycle drive according to one of claims 1 to 6, characterized in that inter mediate actuator ( 2 ) and output shaft ( 1 ) is an overrunning clutch vorgese hen.