DE102013010951B4 - Tretkurbelantrieb einer Maschine, insbesondere eines Fahrrads - Google Patents
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- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
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-
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Abstract
Das Kurvengetriebe des Fahrrads besteht aus der Kurvenscheibe, der einseitige Schwingfederrollhebel und die Zugfeder, installiert an der linken Fahrradseite. Der Schwingfederrollhebel ist an dem an dem Rahmen unbeweglich untergebrachten Hebelachsen drehbar angebracht. Die Hebelrolle befindet sich an dem Sattelumkehrpunkt der Kurvenkontur der Kurvenscheibe.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Tretkurbelantrieb einer Maschine, insbesondere eines Fahrrads, aufweisend eine Überholkupplung. Die einfachsten herkömmlichen Tretkurbelantriebe bestehen meistens aus zwei an der Kurbelwelle befestigten Tretkurbeln und einer getriebenen Welle. Die Kurbelwelle und getriebene Welle sind mittels eines Getriebes, meist Kettengetriebes, und einer Überholkupplung miteinander verbunden. In der Zug- und Schubphase der runden Tretbewegung, in Winkelbereichen von oberem und unterem Totpunkt der Kurbeln können die geringsten Kräfte, öfter niedriger als notwendig, entwickelt sein, so dass man bei Tretbewegung ermüdet wird. Die Anwendung der entwickelten Tretkurbelantriebe mit speziellen Kettenblättern z. B. des
DE 692 17 979 T2 verschärft diesen Nachteil, da man in Winkelbereichen am oberen und unteren Totpunkt die Kurbel- und Beinbewegung beschleunigen muss. - In der Druckschrift
CN 2 092 486 U undWO 2014/011 075 A1 - Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines ergonomischen Tretkurbelantriebs, der effizienteren Einsatz von Muskelkraft durch die Unterstützung in schwachen Phasen der Tretbewegung rechtzeitig in den Tretzyklus bringen kann.
- Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des 1. Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Erfindungsgemäß kann die Drehung der Kurvenscheibe in der Zugphase/Zug- und Schubphase/Zug-, Hub- und Schubphase des Tretzyklus unterstützt sein. Die Kurvenkontur kann mindestens einen Sattelumkehrpunkt aufweisen. Mindestens ein Sattelumkehrpunkt der Kurvenkontur der Kurvenscheibe die Hebelrolle und die Kurbel in einem Anfangspunkt der Druckphase des Tretzyklus können gleichzeitig verlaufen. Mindestens ein Scheitelumkehrpunkt der Kurvenkontur der Kurvenscheibe die Hebelrolle und die Kurbel in der Druckphase des Tretzyklus einen gemeinsamen Endpunkt können aufweisen. Der Scheitelpunkt kann im Bogen eines Radius von 0–6 mm liegen. Ein Krümmungshalbmesser der Kurvenkontur an dem Sattelumkehrpunkt kann größer als ein Außenradius einer Hebelrolle sein. Eine den Kraftschluss der Hebelrolle des Schwingfederrollhebels sichernde Zugfeder kann sich zwischen einer Hebelachse und Hebelrolle befinden. Ein Schwingfederrollhebel in der Form eines Winkelschwingfederrollhebels kann ausgeführt sein. Die Kurvenkontur der Kurvenscheibe weist einen ansteigenden Ast und einen absteigenden Ast auf. Ein Winkel des absteigenden Astes kann größer als ein Winkel des ansteigenden Astes der Kurvenkontur sein. Eine Druckkraft der Hebelrolle kann regulierbar sein. Eine Zugfedereinheit mit mehrere Zugfedern kann ausgeführt sein. Eine Kurvenscheibe kann als ein Umlaufnocken und ein Schwingfederrollhebel kann als ein Schalter ausgebildet sein. Ein ansteigender Ast kann in Zentralwinkel von = 70°–100° liegen.
- Die Erfindung soll im nachstehenden an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
- Es zeigen:
-
1 –3 : Fahrräder mit Kurvengetrieben -
4 : Kurvengetriebe, wenn rechte Kurbel in Anfangslage der Druckphase liegt -
5 –7 : Zwischenlagen der Kurvenscheibe und des Schwingfederrollhebels -
8 : Endlage der rechten Kurbel -
9 –11 : Varianten von Kurvenscheiben - Die Kurvengetriebe
1 –3 des Fahrrads4 bestehen aus der Kurvenscheibe5 , dem Schwingfederrollhebel6 –8 und den Zugfedern9 –11 , installiert an der linken Seite des Fahrrads4 . Die Zugfeder9 sichert den Kraftschluss der Hebelrolle12 des einseitigen Schwingfederrollhebels6 , die Zugfeder10 des zweiseitigen Winkelschwingfederrollhebels7 , die Zugfeder9' ,11' – des zweiseitigen Schwingfederrollhebels8 an der Kurvenscheibe5 . Die Spannung der Zugfeder9' hängt von der Länge der Spannschraube9'' ab. Die Schwingfederrollhebel6 –8 sind an dem Rahmen13 unbeweglich untergebrachten Hebelachsen14 ,15 drehbar angebracht. Die Hebelrolle12 befindet sich an dem Sattelumkehrpunkt16 der Kurvenkontur17 der Kurvenscheibe5 (4 ). Gleichzeitig befindet sich die rechte Kurbel18 an dem Anfangspunkt der Druckphase der Tretbewegung. Während der Druckphase der rechten Kurbel18 entwickelt der Fahrer die größte Kraft, wirkend überwiegend senkrecht nach unten, zur Fortbewegung und dem Hub der linken Kurbel19 zusammen mit dem Pedal20 und dem linken Bein (5 ). In der Druckphase unter Druck der Kurvenscheibe5 rollt sich die Hebelrolle12 über den ansteigenden Ast21 der Kurvenkontur17 der Kurvenscheibe5 ; der Schwingfederrollhebel8 wendet sich ausgesehen im Uhrzeigersinn, dabei spannt der Schwingfederrollhebel8 die Zugfedern9 ,11 auf. Wenn die rechte Kurbel18 in dem Endpunkt der Druckphase ankommt, berühren sich die Hebelrolle5 und die Kurvenkontur17 an dem Scheitelumkehrpunkt22 der Kurvenkontur17 (6 ). Hier sind die Spannkraft der Zugfeder9 ,11 und die Druckkraft zwischen der Hebelrolle5 und der Kurvenkontur17 äußerst groß. In der Zugphase der rechten Kurbel18 und der Schubphase der linken Kurbel19 unter Druck der Hebelrolle12 wird die Kurvenscheibe5 angetrieben (7 ). Hier rollt sich die Hebelrolle12 über den absteigenden Ast23 der Kurvenkontur17 , solange die Hebelrolle12 den zweiten Sattelumkehrpunkt24 der Kurvenkontur17 der Kurvenscheibe5 erreicht (8 ). Ohne Krafteinwirkung auf die Pedale verharrt die linke Kurbel19 stets in dieser Anfangs- und Bereitstellung, da durch die Druckwirkung der Hebelrolle12 auf die Kurvenscheibe5 eine freie unbeabsichtigte Kurvenscheibendrehung ausgeschlossen ist. Die Kurvenscheibe25 mit symmetrisch gleichen ansteigenden und absteigenden Ästen26 –29 ist zentral- und axial-symmetrisch ausgeführt. Die asymmetrische Kurvenscheibe30 weist einen in dem Zentralwinkel von α30 = 80° liegenden ansteigenden Ast31 und einen absteigenden Ast32 auf. Die ansteigenden Äste33 ,34 der Kurvenscheibe35 sind einander nicht gleich. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kurvengetriebe
- 2
- Kurvengetriebe
- 3
- Kurvengetriebe
- 4
- Fahrrad
- 5
- Kurvenscheibe
- 6
- Schwingfederrollhebel
- 7
- Schwingfederrollhebel
- 8
- Schwingfederrollhebel
- 9
- Zugfeder
- 10
- Zugfeder
- 11
- Zugfeder
- 12
- Hebelrolle
- 13
- Rahmen
- 14
- Hebelachse
- 15
- Hebelachse
- 16
- Sattelumkehrpunkt
- 17
- Kurvenkontur
- 18
- Rechte Kurbel
- 19
- Linke Kurbel
- 20
- Pedal
- 21
- Ansteigender Ast
- 22
- Scheitelumkehrpunkt
- 23
- Absteigender Ast
- 24
- Sattelumkehrpunkt
- 25
- Kurvenscheibe
- 26
- Absteigender Ast
- 27
- Absteigender Ast
- 28
- Absteigender Ast
- 29
- Absteigender Ast
- 30
- Asymmetrische Kurvenscheibe
- 31
- Ansteigender Ast
- 32
- Absteigender Ast
- 33
- Ansteigender Ast
- 34
- Ansteigender Ast
- 35
- Kurvenscheibe
Claims (12)
- Tretkurbelantrieb einer Maschine, insbesondere eines Fahrrads, aufweisend eine Überholkupplung, einen Kurbelsatz (
18 ), an dem eine Kurvenscheibe (5 ), die auf die Bewegung der Kurbel/Kurbeln (18 ,19 ) zyklisch wirkt, befestigt ist, und einen Schwingfederrollhebel (6 –8 ), dessen Hebelachse (14 ,15 ) an dem Rahmen (13 ) der Maschine unbeweglich angebracht ist und dessen Hebelrolle (12 ) an einer Kurvenkontur (17 ) der Kurvenscheibe (5 ) mittels einer Zugfedereinheit angedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (5 ) in ihrer Drehung durch den Schwingfederrollhebel (6 –8 ) unterstützt ist, wobei die Kurvenkontur (17 ) der Kurvenscheibe (15 ) mindestens einen Sattelumkehrpunkt (16 ) aufweist. - Tretkurbelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sattelumkehrpunkt (
16 ) der Kurvenkontur der Kurvenscheibe (5 ), die Hebelrolle (12 ) und die Kurbel (18 ) in einem Anfangspunkt der Druckphase des Tretzyklus gleichzeitig verlaufen. - Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Scheitelumkehrpunkt (
22 ) der Kurvenkontur (17 ) der Kurvenscheibe, die Hebelrolle (12 ) und die Kurbel (18 ) in der Druckphase des Tretzyklus einen gemeinsamen Endpunkt aufweisen. - Tretkurbelantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheitelumkehrpunkt (
22 ) im Bogen eines Radius von 0–6 mm liegt. - Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Krümmungshalbmesser der Kurvenkontur an dem Sattelumkehrpunkt größer als ein Außenradius einer Hebelrolle ist.
- Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine den Kraftschluss der Hebelrolle (
12 ) des Schwingfederrollhebels (6 ) sichernde Zugfeder (9 ,9' ) zwischen einer Hebelachse (14 ) und Hebelrolle (12 ) befindet. - Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingfederrollhebel in der Form eines Winkelschwingfederrollhebels (
7 ) ausgeführt ist. - Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenkontur der Kurvenscheibe einen ansteigenden Ast (
31 ) und einen absteigenden Ast (32 ) aufweist. - Tretkurbelantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel des absteigenden Astes (
32 ) größer als ein Winkel (α30) des ansteigenden Astes (31 ) der Kurvenkontur ist. - Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckkraft der Hebelrolle (
12 ) regulierbar ist. - Tretkurbelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugfedereinheit mit mehreren Zugfedern (
9 ,11 ) ausgeführt ist. - Tretkurbelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurvenscheibe als ein Umlaufnocken und eine Schwingfederrollhebel als ein Schalter ausgebildet ist.
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