DE102005016500A1

DE102005016500A1 - Kurbeltriebleistungsverstärker

Info

Publication number: DE102005016500A1
Application number: DE200510016500
Authority: DE
Inventors: Ranko Tomic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-04-12
Also published as: DE102005016500B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Wirkungsgrades eines Kurbeltriebes. Die Wirkungsgradverbesserung wird durch ein Dämpfungselement erzielt, das als Energiesammler wirkt, wodurch es zu einer Vergleichmäßigung der Übertragung geradliniger Kräfte auf eine Drehscheibe zur Umwandlung in Rotationsenergie kommt.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des Wirkungsgrades eines Kurbeltriebes. Die Wirkungsgradverbesserung wird durch ein Dämpfungselement erzielt, das als Energiesammler wirkt, wodurch es zu einer Vergleichmäßigung der Übertragung geradliniger Kräfte auf eine Drehscheibe zur Umwandlung in Rotationsenergie kommt.

Kurbeltriebe, die eine geradlinige Kraftbewegung in Rotationsenergie übertragen, werden mit einer Kraft beaufschlagt, die in etwa einer Sinusfunktion entspricht, weil es bei jeder Umdrehung zwei Totpunkte gibt, wo die beaufschlagende Kraft in Linie mit dem Drehpunkt der Kraftübertragungsscheibe und dem Anlenkpunkt der Kraft liegt. Nach einem 90°-Schwenk vom Totpunkt wiederum wirkt die volle Hebelübersetzung. Um Kurbeltriebe zu optimieren war es bisher nötig, einen Kompromiß zu finden zwischen der Kraftübertragung bei voller Hebellänge und einem Drehwinkel zwischen dem Totpunkt und der vollen Hebelwirkung, sodaß der Totpunkt bei einem angenommenen Mindestmoment nahe dem Totpunkt überwunden werden konnte.

Beschreibung der Erfindung:

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die die Überwindung des Totpunktes eines Kurbeltriebes erleichtert und die die Übertragung der geradlinigen Ursprungskraft in die Drehbewegung über den Drehkreis verteilt und somit eine größere Grundkraft erlaubt.

Ein Kurbeltrieb gemäß der Erfindung besteht im Prinzip aus einer Kurbel, die an einem Drehkranz einer Übertragungsscheibe angreift, wobei über den Drehkranz ein Endloskraftübertragungselement, zum Beispiel eine Antriebskette, antreibbar ist, die die übertragene Kraft an eine angetriebene Scheibe, z.B. ein Ritzel, abgibt.

Gemäß der Erfindung wird das Endloselement über Ablenkelemente geleitet, von denen mindestens eines mit einer kraftnachgiebigen Vorrichtung verbunden ist, die die Spannung des Endloselements im Betrieb vergleichmäßigt. Die kraftnachgiebige Vorrichtung kann als Dämpfungselement bezeichnet werden, das Kraftspitzen speichert, die entstehen, wenn die Kurbel rechtwinkelig zur geradlinigen Ursprungskraft steht, und Kraft abgibt, wo wegen des ungünstigen Übertragungswinkels der Ursprungskraft auf die Kurbel weniger Energie zugeführt wird.

Das Endloselement wird über eine Umlenkrolle geführt, die durch ein kraftspeicherndes Element, zum Beispiel eine oder mehrere Federn, beaufschlagt wird. Bei hohem Drehmoment, also im Bereich der zur geradlinigen Ursprungskraft rechtwinkeligen Kurbelposition, wird ein Teil der Ursprungkraft auf das kraftspeichernde Element übertragen, zuerst dort gehalten, bis die Kurbelposition sich dem Totpunkt nähert, und dann an das Endloselement zurückgegeben. Durch diese Kraftdämpfung wird erreicht, daß eine gleichmäßigere und insgesamt stetigere, in Summe größere Kraft auf die Kurbel übertragen wird.

Die Erfindung läßt sich sehr vorteilhaft verwenden mit Kurbelantrieben von Fahrrädern, Rollstühlen, Tretbooten, Rikschas und dergleichen. Die Anmeldung soll jedoch nicht auf diese Anwendungen beschränkt sein, sondern für jede Art von Kurbeltrieb in Frage kommen.

Die Erfindung als Verfahren beruht auf der Anordnung eines Energiespeicher-Dämpfers am Obertrum des Rücklaufes eines Endloselementes, zum Beispiel einer Kette, eines Kurbeltriebes.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1: Seitenansicht am Beispiel eines Fahrrades;
2: Ansicht von oben des Fahrradrahmens nach 1;
3: Dämpfungselement als Energiesammler in Seitenansicht am Beispiel eines Fahrrades.
Beschreibung der Zeichnungen:
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese an Hand der Zeichnungen erläutert, die ein Anwendungsbeispiel als Fahrrad darstellen.
Ein anzutreibendes Gerät, hier ein Fahrrad, weist einen Rahmen (1) und mindestens ein Rad (2) auf. Das Rad (2) wird über ein Ritzel (5) durch ein Endloskraftübertragungselement (6), hier eine Kette, angetrieben. Die Kette wiederum wird über einen Drehkranz (4) und die dazugehörige Kurbel (3) durch Treten angetrieben. Die 1 zeigt die Kurbel in der Position, in der die Hebelwirkung bei einer vertikalen Ursprungskraft am größten ist, die durch eine auf dem Ende der Kurbel stehende Person aufgebracht wird.
Eine Umlenkrolle (7) lenkt die Kette (6) ach unten aus, um für den Leistungsverstärker (10) Platz zu schaffen.
Der Leistungsverstärker (10) beinhaltet eine teleskopisch in einem Zylinder (11) oder dergleichen geführte Kolbenstange (12) mit einer Umlenkrolle (13), die das Obertrum der Kette im spitzen Winkel α umlenkt. Der Leistungsverstärker (10) weist an seinem oberen Ende eine Führungsvorrichtung (14), in der über mindestens einem Führungsstab (15) mindestens eine Spiralfeder (16) eingesetzt ist, die auf die Kette (6) spannend wirkt. Der Leistungsverstärker (10) ist durch eine obere Halterung (17) am Rahmen (1) und durch eine untere Halterung (18) an einer Platte (19) befestigt, die einen Teil der hinteren Gabel (20) des Fahrrades ersetzt.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Leistungsverstärker (10) so anzuordnen, daß die Kolbenstange (12) parallel zum aufsteigenden Teil des Kettenobertrums verläuft und so nah wie möglich hinter diesem.
Die Stärke der mindestens einen Feder (16) ist in Abhängigkeit vom Gewicht und der Muskelkraft des Radfahrers zu wählen. Ein schwererer Fahrer braucht eine stärkere Feder als ein leichter. Der Federweg sollte etwas geringer sein als der Radius des Drehkranzes.
Von Vorteil ist ferner ein Kettenspanner, der am Untertrum der Kette angreift und verhindert, daß sich das Untertrum der Kette entspannt und die Kette durchhängt.
Im Einzelnen kann eine erfindungsgemäße Konstruktion wie folgt aussehen:
Der für die Erfindung angepaßte Fahrradrahmen (1) weist zumindest auf der Kettenseite anstelle des vorderen Teiles der hinteren Gabel (20) eine Metallplatte (19) auf, die vorteilhaft aus 4 mm starkem Edelstahl gefertigt sein kann. Zwischen der Metallplatte (19) und der anderen Seite der hinteren Gabel ist eine Trägerplatte (21) für einen Kettenabstandshalter (7a) vorzusehen. Die Metallplatte (19) weist zwei Schlitzbohrungen (22) auf, die in Verbindung mit ebenfalls zwei Schlitzbohrungen im unteren Halteelement (18) eine genaue Justierung des Leistungskraftverstärkers (10) erlauben. Hierbei ist ein Satz Schlitzbohrungen horizontal, der andere vertikal orientiert. Am Halteelement (18), einer Metallplatte mit geeigneten Maßen, ist ein Teleskopzylinder (11) gegebenenfalls durch Schweißen befestigt. Als zweite Halterung weist der Leistungskraftverstärker (10) eine obere Halteplatte (17) auf, an der mindestens zwei Konsolen (23) befestigt sind, wird mit geeigneten Mitteln, zum Beispiel einer Schelle (24, 3), am Mittelteil des Fahrradrahmens (1) befestigt. In seinem oberen Teil hat der Leistungskraftverstärker (10) einen Federschlitten (14, 15, 25, 26), der mit dem Zylinder (11) zusammenwirkt und eine reibungsarme Federbewegung erlaubt.

Claims

Leistungskraftverstärker für einen Kurbeltrieb mit einem Drehkranz (4) und mindestens einer Kurbel (3) und einem Endloskraftübertragungselement (6), gekennzeichnet durch eine an einer Teleskophalterung (11, 12, 14) angelenkte Umlenkrolle (13), die durch mindestens ein federndes Element (16) auf das Endloskraftübertragungselement (6) wirkt.
Der Leistungskraftverstärker (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des federnden Elementes (16) etwa dem Radius des Drehkranzes (4) entspricht.
Der Leistungskraftverstärker gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitstrum, das zum Drehkranz laufende Trum des Endloskraftübertragungselementes (6) zu einem spitzen Winkel ausgelenkt wird.
Der Leistungskraftverstärker (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie des Leistungskraftverstärkers möglichst nah an dem auf den Drehkranz auflaufenden Teil des Obertrums des Endloskraftübertragungselementes (6) und in etwa parallel dazu verläuft.
Der Leistungskraftverstärker (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Abstandshalter (7a) mit Umlenkrolle (7), durch den das vom Drehkranz ablaufende Trum des Endloskraftübertragungselementes (6) so weit ausgelenkt wird, daß die Auslenkung des zum Drehkranz laufenden Trums durch den teleskopischen (11, 12) Teil zugelassen wird.
Der Leistungsverstärker (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1) in der Art eines Fahrradrahmens zumindest auf der Kettenseite anstelle des vorderen Teiles der hinteren Gabel (20) eine Metallplatte (19) aufweist, die vorteilhaft aus 4 mm starkem Edelstahl gefertigt sein kann.
Der Leistungsverstärker (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Metallplatte (19) und der anderen Seite der hinteren Gabel des Rahmens in der Art eines Fahrrahmens eine Trägerplatte (21) für einen Kettenabstandshalter (7a) vorgesehen ist.
Der Leistungsverstärker (10) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (19) zwei Schlitzbohrungen (22) aufweist, die in Verbindung mit ebenfalls zwei Schlitzbohrungen im unteren Halteelement (18) eine genaue Justierung des Leistungskraftverstärkers (10) erlauben.
Der Leistungsverstärker (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Halteelement (18), zum Beispiel einer Metallplatte mit geeigneten Maßen, ein Teleskopzylinder (11) gegebenenfalls durch Schweißen befestigt ist und als zweite Halterung des Leistungskraftverstärkers (10) eine obere Halteplatte (17) vorgesehen ist, die zum Beispiel mittels einer Schelle (24, 3) am Mittelteil des Fahrradrahmens (1) befestigt wird.
Der Leistungskraftverstärker gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Federschlitten (14, 15, 25, 26) aufweist oder Hebelparallelogramm aufweist, die mit dem Zylinder (11) zusammenwirkt und eine reibungsarme und gut geführte Federbewegung erlauben.
Der Leistungsverstärker (10) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der oberen Halteplatte (17) mindestens zwei Konsolen (23) befestigt sind, an denen die Führungselemente des Federschlittens befestigt sind.
Fahrzeug, das durch mindestens einen Tretantrieb bewegbar ist, gekennzeichnet durch einen Kurbeltriebleistungskraftverstärker gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Fahrzeug gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Fahrrad, eine Rikscha oder ein Tretboot ist.
Verfahren zur Leistungsverstärkung eines Kurbeltriebes, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Energiespeicher-Dämpfers (10) als Kurbeltriebleistungsverstärker mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 13 am zum Drehkranz laufenden Trum des Zuglaufes eines Endloskraftübertragungselementes (6), zum Beispiel einer Kette, zum Beispiel eines Riemens oder zum Beispiel eines Kabels oder dergleichen.