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Die vorliegende Erfindung betrifft ein handbetätigtes Zugmittel für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem derartigen handbetätigten Zugmittel.
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Unter der Bezeichnung Handbike oder Handcycle sind Fahrzeuge bekannt, die dadurch antreibbar sind, dass ein Handkurbelantrieb von einem Fahrer eines solchen Fahrzeugs in einer Weise von Hand betätigt wird, die grundsätzlich derjenigen Weise entspricht, wie bei Fahrrädern der Fahrer mit seinen Füßen einen Pedalkurbelantrieb betätigt. Anders als bei Fahrrädern, bei denen die Tretkurbeln in der Regel um 180 Grad versetzt sind und sich damit in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, sind bei Handkurbelantrieben die Kurbeln oftmals unversetzt zueinander, das heißt sich in gleicher Richtung erstreckend, angeordnet. Die Drehbewegung des Handkurbelantriebs wird, beispielsweise mittels einer Kette oder eines Riementriebs, das heißt grundsätzlich ebenfalls analog zu einem Fahrrad, auf ein Antriebsrad des Fahrzeugs übertragen.
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Derartige Fahrzeuge können beispielsweise als Dreirad ausgeführt sein, beispielsweise mit zwei antriebslosen Hinterrädern und einem einzelnen Vorderrad, das als Antriebsrad dient. Ein derartiges Fahrzeug ist in der
US D680,913 S offenbart. Bekannt, beispielsweise aus der
DE 297 18 190 U1 , sind auch Fahrzeuge in Form von Gespannen aus einem vierrädrigen Rollstuhl und einem über eine Kupplung vorzuspannenden und über einen Handkurbelantrieb betätigbaren Einrad. Ein derartiges Einrad stellt ein handbetätigtes Zugmittel für ein Fahrzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung dar und ein solches Gespann ist, ebenso wie das aus der
US D680,913 S bekannte Dreirad, ein Fahrzeug mit einem derartigen handbetätigten Zugmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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Üblicherweise sind, wie in der
US D680,913 S dargestellt, an den Kurbeln des Handkurbelantriebs oder an Handgriffen, die an den freien Enden der Kurbeln befestigt sind, das heißt stationär in Bezug auf die Handgriffe, Bedienelemente wie beispielsweise ein Bremsgriff oder eine Betätigungsvorrichtung für ein Schaltgetriebe angeordnet. Für derartige Bedienelemente wird nachfolgend auch der Begriff Fahrbetrieb-Betätigungselement verwendet. Die Verbindung dieser Bedienelemente zu den zu bedienenden Vorrichtungen, das heißt beispielsweise zu einer Bremse und/oder einem Kettenschaltgetriebe, erfolgt über Bowdenzüge. Da die Bremse und das Kettenschaltgetriebe, bezogen auf das Fahrzeug, stationär angeordnet sind, die Kurbeln und die Handgriffe sich jedoch im Betrieb gegenüber dem Fahrzeug auf Kreisbahnen bewegen, müssen diese Bowdenzüge so beschaffen und angeordnet sein, dass sie eine Drehung des Kurbelantriebs erlauben. Sie werden daher in der Praxis in sehr großer Länge ausgeführt und frei zwischen dem Bedienelement und dem zu bedienenden Element oder einem anderen bezüglich des Fahrzeugs stationären Punkt verlegt, wie aus der
US D680,913 S ersichtlich.
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Diese langen Bowdenzüge sind aus ästhetischer Sicht unbefriedigend, insbesondere auch deshalb, weil sie sich während der Fahrt vor dem Gesichtsfeld des Benutzers ständig auf und ab bewegen, was zu einer unruhigen und optisch störenden Situation führt, sie sind beim Betrieb des Fahrzeugs hinderlich, können leicht zum Verheddern führen, sind aufgrund ihrer ständig wechselnden Biegung verschleißanfällig und stellen eine häufige Fehlerquelle dar. Die Lebensdauer der Bowdenzüge ist durch die permanente Verbiegung sehr begrenzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere im Hinblick auf die vorstehend dargelegten Nachteile beim Stand der Technik verbessertes handbetätigtes Zugmittel für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem derartigen handbetätigten Zugmittel bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch ein handbetätigtes Zugmittel für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 und ein Fahrzeug mit einem derartigen handbetätigten Zugmittel gemäß Patentanspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt ein handbetätigtes Zugmittel für ein Fahrzeug mit mindestens einem Antriebsrad, mit einer Kurbelwelle, die in einem Kurbelwellen-Lagerelement drehbar gelagert ist und deren Drehung auf das mindestens eine Antriebsrad übertragbar ist, mit einer Handkurbeleinheit mit mindestens einem Handkurbelarm zum manuellen Drehen der Kurbelwelle, wobei ein erster Endbereich des Handkurbelarms drehfest mit der Kurbelwelle verbunden ist und ein zweiter, von der Kurbelwelle abgewandter Endbereich des Handkurbelarms drehbar mit einem Handgriff verbunden ist, mit mindestens einem Fahrbetrieb-Betätigungselement, das stationär zu dem Handgriff im Bereich des zweiten Endbereichs des Handkurbelarms angeordnet ist, und mit mindestens einer Übertragungsanordnung, mittels derer ein durch eine Betätigung des Fahrbetrieb-Betätigungselements erzeugter Betätigungsweg zwischen einem drehenden Element und einem stationären Element innerhalb einer Funktionsgruppe übertragbar ist, wobei das Fahrbetrieb-Betätigungselement und der zweite Endbereich des Handkurbelarms eine Funktionsgruppe darstellen und der erste Endbereich des Handkurbelarms und das Kurbelwellen-Lagerelement ebenfalls eine Funktionsgruppe darstellen, und wobei in der Funktionsgruppe Fahrbetrieb-Betätigungselement/zweiter Endbereich des Handkurbelarms das Fahrbetrieb-Betätigungselement ein drehendes Element und der zweite Endbereich des Handkurbelarms ein stationäres Element ist und in der Funktionsgruppe erster Endbereich des Handkurbelarms/Kurbelwellen-Lagerelement der erste Endbereich des Handkurbelarms ein drehendes Element ist und das Kurbelwellen-Lagerelement ein stationäres Element ist.
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Grundsätzlich umfasst die Erfindung auch ein handbetätigtes Zugmittel für ein Fahrzeug, das über nur einen Handkurbelarm verfügt. Es versteht sich jedoch, dass üblicherweise zwei Handkurbelarme vorgesehen sind und entsprechend zwei Handgriffe, so dass der Antrieb beidarmig beziehungsweise mit beiden Händen erfolgt.
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Wie eingangs erläutert, wird gemäß dem Stand der Technik der Betätigungsweg, der bei der Betätigung eines im Bereich eines Handgriffs angeordneten Bremshebels oder Schalthebels, das heißt eines Fahrbetrieb-Betätigungselementes im Sinne der vorliegenden Erfindung, erzeugt wird, mittels eines Bowdenzugs direkt von einem im Fahrbetrieb eine Kreisbewegung ausführenden Fahrbetrieb-Betätigungselement auf das zu betätigende Element, in diesem Fall die Bremse oder das Schaltgetriebe, die beide stationär zu dem Zugmittel selbst angeordnet sind, übertragen, das heißt unmittelbar über zwei Funktionsgruppen im Sinne der vorliegenden Erfindung hinweg. Dieser lange Übertragungsweg führt zu den langen Bowdenzügen mit den eingangs genannten gravierenden Nachteilen.
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Die vorliegende Erfindung stellt demgegenüber die Möglichkeit bereit, den Betätigungsweg innerhalb nur einer Funktionsgruppe im Sinne der vorliegenden Erfindung zu übertragen, was die Verwendung der nachteilig langen Bowdenzüge überflüssig macht. Stattdessen können für die erfindungsgemäße Übertragungsanordnung kompakte Bauelemente verwendet werden, die die Nachteile der langen Bowdenzüge gemäß dem Stand der Technik nicht aufweisen.
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Das Fahrbetrieb-Betätigungselement kann durch den Handgriff selbst gebildet sein, der zusätzlich zu seiner Drehbarkeit gegenüber dem zweiten Endbereich des Handkurbelarms in einer Drehebene in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusätzlich gegenüber des Handkurbelarms in einer Schwenkebene, die von der Drehebene verschieden ist, verschwenkbar ist zum Erzeugen des Betätigungsweges. Hierbei kann der Handgriff als Fahrbetrieb-Betätigungselement zum Bewirken eines Schaltvorgangs eines Übersetzungsgetriebes durch Verschwenken in der Schwenkebene ausgeführt sein.
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Fahrbetrieb-Betätigungselement im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch ein Bremsgriff sein, der stationär zu dem Handgriff angeordnet und so ausgeführt ist, dass dieser zum Erzeugen des Betätigungsweges zu dem Handgriff hin gezogen werden kann, um einen Bremsvorgang zu bewirken.
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Für die erfindungsgemäße Übertragung des Betätigungsweges innerhalb einer Funktionsgruppe stehen dem Fachmann sowohl mechanische als auch elektrische und/oder hydraulische Mittel zur Verfügung. Je eine Ausführungsform einer mechanischen Variante für ein zweistufiges Schaltgetriebe und für eine Bremse werden zur weiteren Erläuterung nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen variieren im Maßstab. Gleiche beziehungsweise einander entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht in allen Figuren alle Bezugszeichen für alle Elemente eingezeichnet. Sie können durch Vergleich der Figuren ermittelt werden. Zudem sind manche Elemente in manchen Figuren nur schematisch dargestellt, während sie in anderen Figuren weiter detailliert sind.
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In den Zeichnungen ist
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1A eine Seitenansicht und 1B eine Frontansicht eines Ausführungsbeispiels eines handbetätigten Zugmittels, das an einen Rollstuhl angekoppelt ist,
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2 eine perspektivische Ansicht des Zugmittels gemäß den 1A und 1B,
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3A eine Seitenansicht und 3B eine Frontansicht einer Lenk- und Antriebseinheit des Zugmittels gemäß den 1 bis 2,
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4A eine Schnittansicht eines vergrößerten Teils der Darstellung gemäß 3B in einer ersten Schaltstellung,
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4B eine Schnittansicht längs der Linie G in 4A,
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5A eine Schnittansicht eines vergrößerten Teils der rechten Seite der Darstellung gemäß 4A in der ersten Schaltstellung,
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5B eine Schnittansicht längs der Linie J in 5A,
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6 eine Schnittansicht entsprechend der Darstellung gemäß 5A in einer zweiten Schaltstellung,
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7 eine Schnittansicht entsprechend der Darstellung gemäß 5A in der ersten Schaltstellung,
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8 eine Explosionsdarstellung von in den 4 bis 7 gezeigten Elementen,
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9 eine perspektivische Schnittansicht eines vergrößerten Teils der linken Seite der Darstellung gemäß 4A in einer neutralen Schaltstellung,
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10 eine nochmals vergrößerte Schnittansicht eines Teils der linken Seite der Darstellung gemäß 4A in der neutralen Schaltstellung,
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11 eine Schnittdarstellung aus der Perspektive des Pfeils A in 9,
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12 eine Schnittdarstellung aus der Perspektive des Pfeils B in 9,
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13 eine Schnittdarstellung aus der Perspektive des Pfeils C in 9,
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14 eine Explosionsdarstellung von in den 9 bis 13 gezeigten Elementen,
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15A eine Frontansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform einer Lenk- und Antriebseinheit,
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15B eine Seitenansicht des Teils der weiteren Ausführungsform einer Lenk- und Antriebseinheit gemäß 15A,
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16 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie A-A in 15B,
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17 eine Schnittansicht längs der Linie B-B in 15A,
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18 eine Schnittansicht längs der Linie C-C in 15A und
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19 eine teilweise im Schnitt gehaltene perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 15A.
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Die 1A, 1B und 2 zeigen als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein handbetätigtes Zugmittel für ein Fahrzeug und ein Fahrzeug mit einem derartigen handbetätigten Zugmittel in der Form eines sogenannten Handbikes, das aus einem Standard-Rollstuhl 1 und einer Lenk- und Antriebseinheit 2 zusammengesetzt ist. Diese Lenk- und Antriebseinheit 2 ist ein handbetätigtes Zugmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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Die Verbindung des Standard-Rollstuhls
1 und der Lenk- und Antriebseinheit
2 wird durch eine Andockvorrichtung
3 realisiert. Derartige Andockvorrichtungen sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise aus der
DE 297 18 190 U1 , und werden daher hier nicht näher beschrieben. Eine derartige Verbindung eines Standard-Rollstuhls
1 und der Lenk- und Antriebseinheit
2 stellt ein Fahrzeug mit einem handbetätigten Zugmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich jedoch, dass ein Fahrzeug mit einem handbetätigten Zugmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht auf eine derartige Verbindung eines Standard-Rollstuhls
1 und der Lenk- und Antriebseinheit
2 beschränkt ist, sondern jedes Fahrzeug mit einer derartigen Lenk- und Antriebseinheit
2 umfasst.
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Nachfolgend werden Elemente einer Vorrichtung zum Schalten eines Getriebes der Lenk- und Antriebseinheit 2 des Handbikes und deren Funktion unter Bezug auf die 1 bis 14 beschrieben. Anschließend werden eine Handbremse und deren Funktion beschrieben.
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Funktionsbeschreibung „Lenk- und Antriebseinheit”
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3A ist eine Seitenansicht und 3B eine Frontansicht der Lenk- und Antriebseinheit 2 und damit des Zugmittels. Komponenten der Lenk- und Antriebseinheit 2 sind nachfolgend im Detail beschrieben.
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An einer Lenkergabel 4, die teleskopartig zum Spannen eines Antriebsradzahnriemens 9A ausgezogen werden kann, sind ein Antriebsrad 5, eine Handkurbeleinheit 6, ein erstes schaltbares Getriebe 7 und ein zweites schaltbares Getriebe 8 angebracht. Ein Getriebezahnriemen 9 verbindet das erste Getriebe 7 mit dem zweiten Getriebe 8. Die Getriebe 7 und 8 können als Planetenschaltgetriebe ausgeführt sein. Der Antriebsradzahnriemens 9A verbindet den Getriebeausgang des zweiten Getriebes 8 mit dem Antriebsrad 5, so dass dieses über die Handkurbeleinheit 6 von Hand angetrieben werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Antriebsrad 5 mit einem elektrischen, akkubetriebenen Radnabenmotor 10 versehen, der als Antriebsunterstützung dient. Ein in der Radnabe integrierter Drehmomentsensor detektiert das von Hand eingegebene Drehmoment und gibt entsprechende Signale an eine in den Radnabenmotor 10 integrierte Steuereinheit (nicht gezeigt) ab, welche die elektromotorische Unterstützung entsprechend des vom Fahrer an Handkurbeln 11A und 11B erzeugten Momentes und einem an der Steuereinheit eingestellten Unterstützungsgrades regelt.
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Mit anderen Worten, die Nabe des Antriebsrades
5 ist als Nabenmotor ausgeführt, der ein Hilfsantriebsmoment bereitstellt. Ein derartiger Hilfsantrieb ist beispielsweise aus der
DE 198 48 530 C1 und der
DE 20 2012 101 434 U1 bekannt, deren Inhalt durch Inbezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Der Hilfsantrieb stellt über einen Elektromotor ein Drehmoment bereit, das ein von Hand erzeugtes Drehmoment unterstützt, wobei der Unterstützungsgrad einstellbar ist.
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Es versteht sich, dass die Lenk- und Antriebseinheit 2 auch ohne eine derartige elektromotorische Unterstützung ausgelegt sein kann. Es versteht sich zudem, dass als Zugmittel anstelle von Zahnriemen auch andere Übertragungsmittel wie beispielsweise Ketten oder Keilriemen eingesetzt werden können.
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Aus den Darstellungen ist ersichtlich, dass eine in dem Rollstuhl sitzende Person mit jeder Hand je einen der Handgriffe 16 der Handkurbeln 11A und 11B der Kurbeleinheit 6 erfassen und mit diesen die Kurbeleinheit 6 betätigen kann, um das Fahrzeug anzutreiben. Gleichzeitig kann über die Handgriffe 16, wie bei einem Fahrradlenker, eine Lenkbewegung ausgeführt werden, um das Fahrzeug zu lenken. Die Kurbelbewegung wird auf eine Kurbelwelle 200 übertragen, die in einem Kurbelwellen-Lagerelement 201 gelagert (siehe 6 und 7) und mit dem Getriebeeingang des ersten Getriebes 7 verbunden ist.
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Das erste Getriebe 7 und das zweite Getriebe 8 sind als Planetengetriebe ausgeführt. Planetengetriebe sind dem Fachmann bekannt, weisen in bekannter Weise jeweils ein Sonnenrad auf, um das Planetenräder kreisen, die drehbar auf einem Planetenradträger gelagert und mit einem innenverzahnten Hohlrad in Eingriff sind. Eine Änderung der Getriebeübersetzung wird dadurch bewirkt, dass durch axiales Verschieben eines Schaltelements eine Kupplung mit entweder dem Sonnenrad oder dem Planetenradträger gekoppelt wird. Die vorstehend genannten und an sich bekannten Komponenten der Planetengetriebe sind in den Figuren aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht im Einzelnen dargestellt. Es versteht sich, dass auch andere Schaltgetriebe verwendbar sind, beispielsweise aus dem Fahrradbau bekannte Nabenschaltgetriebe oder Kettenschaltungen mit mehreren Ritzeln und/oder Kettenblättern, bei denen ebenfalls ein Wechsel der Getriebeübersetzung durch ein Verschieben eines Schaltelements bewirkt werden kann. Das Verschieben des Schaltelements wird bei der hier beschriebenen Ausführungsform durch ein Verschwenken der Handgriffe 16 bewirkt. Die Übertragung des durch das Verschwenken der Handgriffe 16 bewirkten Schaltweges, der bei dem eingangs erläuterten Stand der Technik durch Bowdenzüge übertragen wird, erfolgt über ein nachfolgend beschriebenes System aus Hebeln, Lagern und Gelenken.
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4A zeigt zusammen mit 4B eine Übersicht der Umschaltmechanik für die Betätigung der Planetengetriebeschaltungen der Getriebe 7 und 8 in einer Schnittdarstellung. Die Einzelfunktionen sind in den weiteren 5 bis 14 detailliert gezeigt. in 5A ist die vom Fahrer aus gesehen rechte Handkurbel 11B im Schnitt dargestellt.
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Ein Handkurbelarm 12 ist auf einem Mitnehmer-Vierkant 13 des ersten Getriebes 7 aufgesteckt und mittels einer Schraube 14 befestigt. Eine diesbezügliche Öffnung des Handkurbelarms 12 ist durch einen Deckel 70 verschlossen, der mittels einer Verschraubung 71 befestigt ist. In dem Handkurbelarm 12 ist ein Führungsrohr 15 eingeschrumpft, auf dem ein drehbarer Handgriff 16 sitzt. Der Handgriff 16 weist zwei Halbschalen 16A, 16B auf, die mit Schrauben 17 verbunden sind. Der Handgriff 16 ist über eine Kugelkalottenform 18 und zwei Führungszapfen 19 (siehe 8) drehbar gelagert. Auf das Führungsrohr 15 ist eine Dichtkalotte aufgepresst, die einen Durchbruch 20 im Handgriff 16, durch den sich das Führungsrohr 15 erstreckt, abdeckt. Auf dem Führungsrohr 15 sitzt ein Kugellager 21, das eine mit der Kugelkalottenform 18 korrespondierende Kugelkalotte 22A mit einem Ausleger 22B aufnimmt. Die Kugelkalotte 22A und der Ausleger 22B sind fest miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt. Der Ausleger 22B liegt geführt zwischen den zwei Halbschalen 16A und 16B. Am oberen Ende des Auslegers 22B ist eine schlüsselloch-ähnliche Ausnehmung 23 angebracht, in die ein Sperr-Bolzen 24 eingreift und je nach Position den Handgriff 16 für eine Schwenkbewegung nach links oder rechts freigibt.
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Eine Freigabe zum Verschwenken wird dann bewirkt, wenn ein Entriegelungsknopf 25 gegen die Kraft einer Rückstellfeder 26 gedrückt wird. Dieses Drücken kann mit dem Daumen des Fahrers erfolgen, während dessen Hand den Handgriff 16 umfasst. Der Handgriff 16 kann dann so weit nach links oder rechts gedreht werden, bis ein verjüngter Schaft 27 des Sperr-Bolzens 24 an der schlüsselloch-ähnlichen Ausnehmung 23 anliegt. Wird der Handgriff 16 in eine Mittelstellung (neutrale Schaltstellung) gebracht, so wird diese Position automatisch durch das Vorspringen des Sperr-Bolzens 24 unter der Wirkung der Druck- beziehungsweise Rückstellfeder 26 verriegelt.
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Auf dem Ausleger 22B befindet sich ein Drehpunkt 28 eines Schaltbügels 29 (siehe hierzu auch 8). An dem Schaltbügel 29 sind zwei Mitnehmerstifte 30 angebracht, die in einen Einstich 31 eines Schaltringes 32 eingreifen. Der Schaltring 32 sitzt auf einem Kugellager 33, das wiederum auf einem Schiebebolzen 34 axial gesichert angebracht ist. Die Funktion dieser Teile wird im Folgenden anhand der weiteren Figuren beschrieben.
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Der unter der Wirkung des Schwenkens des Handgriffs 16 verschiebbare Schiebebolzen 34 greift über eine Nut in einen Mitnehmerstift 35 eines Schalthebels 36 ein. Beim Verschieben des Schiebebolzens 34 dreht sich der Schalthebel 36 um einen Drehpunkt 37. Hierdurch wird eine auf einer Schaltachse 40 sitzende Schaltmuffe 39 axial verschoben, was zum Umschalten des ersten Getriebes 7 führt. Das erste Getriebe 7 hat zwei Schaltstellungen. Umgeschaltet wird durch Verschieben der Schaltachse 40. In der ersten Schaltstellung wird die Drehung der Handkurbeleinheit 6 über die Kurbelwelle 200 direkt auf ein antreibendes Zahnriemenrad 41 (siehe 4) übertragen. Das Übersetzungsverhältnis ist dann 1:1. In der zweiten Schaltstellung wird die Drehung der Handkurbeleinheit 6 über die Kurbelwelle 200 über das zugeschaltete Planetengetriebe, je nach Ausführung mit Unter- oder Übersetzung, auf ein Abtriebs-Zahnrad übertragen. Die Schaltachse 40 wird in den zwei möglichen Stellungen mittels Rastmechanik in ihrer jeweiligen Stellung gehalten.
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In 6 ist die Position, in der das Schaltgetriebe direkt durchgeschaltet ist, dargestellt. Die Schaltmuffe 39 und die Schaltachse 40 sind, in Fahrtrichtung gesehen, nach links verschoben. Der Schaltvorgang wird nachfolgend im Detail beschrieben, wobei insbesondere auf 5 verwiesen wird.
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Zum Umschalten des ersten Getriebes 7 muss als erstes der Entriegelungsknopf 25 gedrückt werden. Der Sperr-Bolzen 24 gibt die Fixierung in der schlüsselloch-ähnlichen Ausnehmung 23 am Ausleger 22B frei, so dass der Handgriff 16 bis zum Anschlag in der schlüsselloch-ähnlichen Ausnehmung 23 nach links oder rechts verschwenkt werden kann. Den Dreh- beziehungsweise Schwenkpunkt stellen die Kugelkalottenform 18 und die Kugelkalotte 22A beziehungsweise deren Zentrum 19A und die zwei Führungszapfen 19 (siehe 8) dar. In der Darstellung in 6 ist der Handgriff 16 im Uhrzeigersinn bis an den rechten Anschlag der schlüsselloch-ähnlichen Ausnehmung 23 im Ausleger 22B gedreht beziehungsweise verschwenkt. Dies bewirkt, dass ein Steuerstift 42 an der linken Flanke 43 einer Innenkontur einer Steuerpfanne 44, die an beiden Handgriffschalen 16A, 16B ausgebildet beziehungsweise angeformt ist, zum Anliegen kommt und den Schaltbügel 29 um dessen Drehpunkt 28 nach rechts zieht, was wiederum bewirkt, dass der Schaltring 32 über die Mitnehmerstifte 30, die in den Einstich 31 des Schaltringes 32 eingreifen, mitgenommen wird. Über das Kugellager 33 wird der Schiebebolzen 34 ebenfalls nach rechts verschoben. Dies bewirkt über den Mitnehmerstift 35, der in den Schlitz des Schiebebolzens 34 eingreift, dass sich der Schalthebel 36 um den Drehpunkt 37 im Uhrzeigersinn dreht. Die am unteren Ende des Schalthebels 36 angeordneten Mitnehmerstifte 38 (siehe 11) verschieben die Schaltmuffe 39 und damit die Schaltachse 40 nach links und schalten so das Getriebe um, so dass dieses durchgeschaltet ist und das Übersetzungsverhältnis 1:1 aufweist.
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In 7 ist die zweite Schaltstellung dargestellt. Die Funktion entspricht im Prinzip der vorherigen Beschreibung. Allerdings ist nun der Handgriff 16 nach links, das heißt im Gegenuhrzeigersinn, gedreht beziehungsweise verschwenkt und der Steuer- beziehungsweise Schaltstift 42 hat über die rechte Flanke 45 der Innenkontur der Steuerpfanne 44 den Schaltbügel 29 nach links verschwenkt und somit den Schaltring 32 mit dem Schiebebolzen 34 nach links verschoben. Über den Schalthebel 36 wird hierdurch die Schaltmuffe 39 und damit die Schaltachse 40 nach rechts verschoben und der zweite Gang des ersten Getriebes 7 geschaltet. Der Handgriff 16 kann dann wieder in seine Mittelstellung zurückbewegt werden, in der er automatisch durch den Sperr-Bolzen 24 indexiert, das heißt arretiert wird. Da das Schaltgetriebe jeweils in seinen zwei Schaltstellungen gerastet wird, bleibt die Stellung der gesamten Schaltmechanik erhalten, auch wenn der Handgriff in die Mittelstellung bewegt wird und dort verbleibt. Der Steuerstift 42 berührt in dieser Stellung die Flanken 43, 45 der Innenkontur der Steuerpfanne 44 nicht mehr.
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Anhand der 9 bis 14 wird nachfolgend die Schaltmechanik für das zweite Getriebe 8 erläutert. Die Schaltung erfolgt über den Handgriff 16 der vom Fahrer beziehungsweise in Fahrtrichtung aus gesehen linken Handkurbel 11A und die Funktion der Schaltmechanik im Bereich der Handkurbeleinheit 6 ist identisch mit der zuvor beschriebenen rechten Handkurbel 11B. Da das zweite Getriebe 8 unterhalb des ersten Getriebes 7 angeordnet ist, muss eine dementsprechende, im vorliegenden Fall ebenfalls mechanische, Verbindung bereitgestellt werden. Zum Schalten des zweiten Getriebes 8 sind somit zusätzliche Elemente erforderlich, da das axial verschiebbare Schaltelement des zweiten Getriebes 8, anders als das axial verschiebbare Schaltelement des ersten Getriebes 7, nicht koaxial mit der Drehachse der Handkurbeleinheit 6 angeordnet ist. Es ist daher eine weitere Umlenkung und Übertragung des durch die Verschwenkung des Handgriffs 16 bewirkten Schaltweges erforderlich.
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Anstelle der Schaltmuffe 39 im Falle des zuvor beschriebenen Schaltmechanismus des ersten Getriebes 7 werden hier, das heißt im Falle des Schaltmechanismus des zweiten Getriebes 8, zwei Schiebestifte 46 auf einer Zylindernabe 47 des Handkurbelarms 12 in axialer Richtung verschoben, die ihrerseits ein Rillenkugellager 48 mit aufgepresstem Schaltring 49 mitnehmen. In einen Einstich 50 des Schaltringes 49 greifen zwei Stifte 51 ein, die in eine Schaltwippe 55 eingepresst sind. Durch die Schaltbewegung des linken Handgriffes 16 wird über einen Schalthebel 54, der dem Schalthebel 36 auf der rechten Seite entspricht, den Schaltring 49 und eine zweite Schaltwippe 55 ein weiterer Schaltring 53 bewegt, der direkt mit dem zweiten Getriebe 8 verbunden ist und zwischen zwei Schaltstellungen (direkte Übersetzung einerseits oder Unter- beziehungsweise Übersetzung andererseits) hin und her schaltet.
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Ein Handgriff 16 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, der ein Fahrbetrieb-Betätigungselement und ein drehendes Element im Sinne der vorliegenden Erfindung ist, und ein Führungsrohr 15 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, das ein stationäres Element im Sinne der vorliegenden Erfindung ist, stellen eine Funktionsgruppe im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Ein Verschwenken des Handgriffs 16 erzeugt einen Betätigungsweg im Sinne der vorliegenden Erfindung. Die Übertragung des Betätigungsweges zwischen drehendem und stationärem Element erfolgt innerhalb der gleichen Funktionsgruppe.
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Entsprechend ist das dem Handgriff 16 abgewandte Ende des Handkurbelarms 12 ein drehendes Element im Sinne der vorliegenden Erfindung und das Kurbelwellen-Lagerelement 201 beziehungsweise die Schaltachse 40 ist ein stationäres Element im Sinne der vorliegenden Erfindung. Beide stellen gemeinsam eine Funktionsgruppe im Sinne der vorliegenden Erfindung dar. Ein Verschwenken des Schalthebels 36 um den Drehpunkt 37 erzeugt einen Betätigungsweg im Sinne der vorliegenden Erfindung. Die Übertragung des Betätigungsweges zwischen drehendem und stationärem Element erfolgt innerhalb der gleichen Funktionsgruppe.
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Funktionsbeschreibung „Handbremse”
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Das zuvor beschriebene Prinzip kann in gleicher Weise auf andere Funktionalitäten übertragen werden, bei denen eine Übertragung eines Betätigungsweges zwischen einem drehenden und einem stationären Element erforderlich ist, und insbesondere bei einer von Hand zu betätigenden Bremse, im Folgenden Handbremse genannt, eines handbetätigten Zugmittels für ein Fahrzeug und eines Fahrzeugs mit einem derartigen handbetätigten Zugmittel. Eine diesbezügliche Ausführungsform wird nachfolgend erläutert anhand der 15 bis 19.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass das Grundprinzip der Übertragung und seine Verwirklichung und Umsetzung die gleichen sind wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Eine erneute Beschreibung wird daher insoweit weggelassen.
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In 15A und 15B ist der Handkurbelbereich einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Lenk- und Antriebseinheit 2 eines Handbikes dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht, soweit nicht nachfolgend anders beschrieben, der eingangs beschriebenen und anhand der 1 bis 14 erläuterten Ausführungsform.
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An einem oberen Bereich eines Handkurbelarms 12 ist ein Ziehgriff 105 angeordnet, über den ein hydraulischer Bremszylinder einer Scheibenbremse 100 (siehe 1 bis 3) betätigbar ist.
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16 stellt eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie A-A in 15B dar, 17 ist eine Schnittansicht längs der Linie B-B in 15A und 18 eine Schnittansicht längs der Linie C-C in 15A.
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Der Handgriff 16 ist hinsichtlich seiner Getriebeschaltfunktionalität ebenso ausgeführt wie bei der eingangs beschriebenen und anhand der 1 bis 14 erläuterten Ausführungsform, jedoch zusätzlich zusammen mit dem Ziehgriff 105 drehbar auf dem Führungsrohr 15 gelagert. Die Drehlagerung übernimmt das Kugellager 21.
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An dem Ziehgriff 105, der kreis- beziehungsweise ringförmig ausgebildet sein kann, sind zwei Dome 113 angeformt, die in das Innere des Handgriffes 16 eintauchen. Über ein Brückenblech 114 (siehe 17 und 19) wird die Verbindung zu einem Schiebebolzen 115 hergestellt. Durch Ziehen des Ziehgriffes 105 in Richtung des Handgriffes 16 wird der Schiebebolzen 115 mit verschoben. Der Schiebebolzen 115 nimmt einen Schalthebel 116 mit und betätigt über entsprechende Hebelmechaniken einen Hydraulikzylinder 117, der mit dem hydraulischen Bremszylinder der Scheibenbremse 100 verbunden ist.
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Der Weiterleitung der Bewegung im stationären Bereich der Lenk- und Antriebseinheit 2 erfolgt über Schaltwippen und dergleichen analog zu der vorstehenden Funktionsbeschreibung „Lenk- und Antriebseinheit”. Dementsprechende Bauelemente und Funktionsteile sind beispielhaft in 19 dargestellt bei abgenommenem Handgriff-Oberteil sowie geöffneter Handkurbelarm (Deckel 70 gemäß 5A abgenommen) und abgenommener Schutzhaube im Bereich der Wippe.
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Der Ziehgriff 105 ist ein Bremsgriff 105 und ebenfalls ein Fahrbetrieb-Betätigungselement und ein drehendes Element im Sinne der vorliegenden Erfindung. Der Betätigungsweg des Ziehrings beziehungsweise Bremsgriffs 105 ist ein zu übertragender Betätigungsweg im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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Es versteht sich, dass der vorstehend beschriebene Übertragungsmechanismus für den Betätigungsweg des Zieh- beziehungsweise Bremsgriffs 105 zusammen mit dem davor beschriebenen Übertragungsmechanismus für den Betätigungsweg zum Schalten des zweiten Getriebes 8 in dem gleichen Handkurbelarm 12 untergebracht werden kann durch koaxiales beziehungsweise nebeneinander Anordnen entsprechender Bauteile.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 680913 S [0003, 0003, 0004, 0004]
- DE 29718190 U1 [0003, 0039]
- DE 19848530 C1 [0043]
- DE 202012101434 U1 [0043]
