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Die Erfindung betrifft eine Tretpedalvorrichtung zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einer Pedalbaugruppe zur Erzeugung einer oszillierenden Linearbewegung mit einer Getriebebaugruppe zur Umsetzung der oszillierenden Linearbewegung in eine Rotationsbewegung von mindestens einem Rad des Fahrzeugs, wobei die Getriebebaugruppe mindestens eine erste Übertragungsanordnung umfasst. Die Erfindung betrifft weiter ein Fahrzeug mit dieser Tretpedalvorrichtung.
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Muskelgetriebene oder muskelhybridgetriebene Fahrzeuge verwenden als Antriebsenergie die Muskelkraft des Menschen. Hinlänglich sind in diesem Zusammenhang Fahrräder mit Tretpedalbaugruppen bekannt, wobei die Muskelkraft über rotierbare Pedale eingeleitet wird und über eine Fahrradkette an eine Fahrradnabe zum Antrieb des Fahrrads übertragen wird. Derartige Tretpedalbaugruppen werden nicht nur bei zweirädrigen Fahrrädern, sondern auch bei dreirädrigen Fahrrädern oder mehrrädrigen Fahrzeugen, wie zum Beispiel bei Rikschas oder dergleichen eingesetzt.
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Allerdings wurde oftmals bemerkt, dass eine rotierende Bewegung der Pedale keine optimale Schnittstelle zum Menschen ist. Letztlich sind Beine des Menschen eher für Gehbewegungen oder Hubbewegungen ausgelegt und nicht für rotierende Bewegungen.
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Vor diesem Hintergrund wurde bereits vorgeschlagen, statt rotierenden Pedalen oszillierende Pedale zu verwenden, um die Muskelkraft besser von dem Menschen auf das Fahrzeug übertragen zu können. Bei einem derartigen Konzept ergibt sich jedoch die technische Notwendigkeit, die oszillierende Bewegung in eine rotierende Bewegung umzusetzen, um das Fahrzeug anzutreiben.
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Ein Beispiel für eine oszillierende Pedalbaugruppe ist die Druckschrift
WO 93/01428 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Diese Druckschrift beschreibt eine Konstruktion zur Verdopplung der Hublänge und der Geschwindigkeit einer geradlinigen alternierenden Bewegung, insbesondere zum Antrieb von durch alternierende Fußbewegung betätigten Fahrzeugen beziehungsweise Sportgeräten. Die Konstruktion weist zwei ortsfeste Umlenkräder auf, zwei zwischen diesen angeordnete, miteinander fest verbundene bewegliche Umlenkräder sowie ein am Umfang der Umlenkräder geführtes, an seinen beiden Enden jeweils an einem Fixpunkt befestigtes Zugelement, das zunächst um das eine bewegliche Umlenkrad dann um das eine ortsfeste Umlenkrad, nun um das andere ortsfeste Umlenkrad und schließlich um das andere bewegliche Umlenkrad geführt ist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Tretpedalvorrichtung vorzuschlagen, durch die ein Fahrzeug besonders komfortabel angetrieben werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Tretpedalvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist somit eine Tretpedalvorrichtung, welche besonders bevorzugt zum Antrieb eines Fahrzeugs geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein ausschließlich muskelbetriebenes oder muskelhybridbetriebenes Fahrzeug handeln, also ein Fahrzeug welches zur optionalen oder dauerhaften Unterstützung des Antriebs einen Elektroantrieb aufweist. Insbesondere ist das Fahrzeug als ein Fahrrad, besonders bevorzugt als ein zweirädriges Fahrrad ausgebildet, wobei die zwei Räder des Fahrrads in Flucht zueinander angeordnet sind. Das Fahrzeug kann jedoch auch als ein Dreirad, Vierrad oder Mehrrad ausgebildet sein. Es kann als ein offenes Fahrzeug oder als ein Fahrzeug mit einer Fahrerkabine oder Fahrerteilverkleidung ausgebildet sein.
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Die Tretpedalvorrichtung kann insbesondere funktional betrachtet in eine Pedalbaugruppe und in eine Getriebebaugruppe unterteilt werden oder umfasst diese.
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Die Pedalbaugruppe bildet eine Schnittstelle zum Fahrer, sodass der Fahrer diese vorzugsweise mit den Füßen in einer Tretrichtung betätigen kann und damit die Tretpedalvorrichtung antreiben kann. Die Pedalbaugruppe ist ausgebildet, aus der Antriebsbewegung des Fahrers eine oszillierende Linearbewegung zu erzeugen. Die oszillierende Linearbewegung kann insbesondere als eine Hin- und Her-Bewegung oder als eine alternierende Bewegung ausgebildet sein.
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Die Getriebebaugruppe ist mit der Pedalbaugruppe wirkverbunden und übernimmt die oszillierende Linearbewegung und setzt diese in eine Rotationsbewegung von mindestens einem Rad des Fahrzeugs um. Insbesondere ist es möglich, dass das Fahrzeug genau ein durch die Tretpedalvorrichtung angetriebenes Rad aufweist, es ist jedoch auch möglich, dass über die Tretpedalvorrichtung zwei oder mehr Räder einer gemeinsamen Achse angetrieben werden.
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Die Getriebebaugruppe weist mindestens eine erste Übertragungsanordnung, vorzugsweise eine erste und eine zweite Übertragungsanordnung auf, wobei die zweite Übertragungsanordnung vorzugsweise analog zu der ersten Übertragungsanordnung ausgebildet ist, jedoch gegengleich betätigt wird.
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Die erste Übertragungsanordnung weist eine erste Eingangsschnittstelle zur Einleitung der oszillierenden Linearbewegung von der Pedalbaugruppe auf. Insbesondere wird die erste Eingangsschnittstelle oszillierend und linear in der Tretrichtung bewegt.
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Ferner weist die erste Übertragungsanordnung zwei erste Ausgangsschnittstellen sowie eine erste Getriebezugmitteleinrichtung mit zwei ersten Getriebezugmittelendabschnitten auf. Die erste Getriebezugmitteleinrichtung beziehungsweise die zwei ersten Getriebezugmittelendabschnitte sind als ein Zugmittel oder Getriebezugmittel, zum Beispiel als ein Seil, Band, Riemen, Kette oder dergleichen ausgebildet.
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Die ersten Ausgangsschnittstellen sind jeweils als eine erste Freilaufrolle ausgebildet, wobei die ersten Getriebezugmittelendabschnitte auf die ersten Freilaufrollen aufgerollt und abgerollt werden können.
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Die erste Übertragungsanordnung ist so ausgebildet, dass die erste Getriebezugmitteleinrichtung mit oder über die erste Eingangsschnittstelle mit einer Zugbewegung beaufschlagt werden kann. Durch die Zugbewegung werden die ersten Getriebezugmittelendabschnitte von den ersten Freilaufrollen abgerollt, sodass die ersten Freilaufrollen rotiert werden und die ersten Freilaufrollen als die Ausgangsschnittstellen das mindestens eine Rad antreiben.
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Durch eine Rückstellbewegung der ersten Eingangsschnittstelle insbesondere in Tretrichtung wird die erste Getriebezugmitteleinrichtung freigegeben, wobei die ersten Getriebezugmittelendabschnitte auf die ersten Freilaufrollen wieder aufgerollt werden, wobei sich die ersten Freilaufrollen gegenüber dem mindestens einen Rad in einem Freilaufzustand befinden. Somit kann bei der Rückstellbewegung das Rad unabhängig von den Freilaufrollen rotieren. Das Aufrollen der ersten Getriebezugmittelendabschnitte kann beispielsweise durch eine Federvorspannung der Freilaufrollen unterstützt werden.
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Für den Fall, dass das mindestens eine Rad als genau ein Rad ausgebildet ist, ist es bevorzugt, dass die ersten Freilaufrollen beidseitig zu dem genau einen Rad angeordnet sind. Für den Fall, dass das mindestens eine Rad als zwei Räder ausgebildet ist, ist es bevorzugt, dass jedem der genau zwei Räder eine der ersten Freilaufrollen zugeordnet ist. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die ersten Freilaufrollen jeweils axial außenseitig zu den genau zwei Rädern oder aber axial innenseitig zu den zwei Rädern angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die ersten Freilaufrollen symmetrisch zu einer Symmetrieebene angeordnet, die durch das mindestens eine Rad definiert wird. Alternativ oder ergänzend sind die zwei ersten Freilaufrollen symmetrisch zu einer Mittelebene des Fahrzeugs angeordnet.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass es zwar prinzipiell ausreichend ist, für die erste Übertragungsanordnung nur eine einzige Ausgangsschnittstelle vorzusehen, um das mindestens eine Rad anzutreiben. Hierbei werden jedoch die Antriebskräfte asymmetrisch eingeleitet. Insbesondere bei Fahrzeugen mit breiteren Achsen führt dies neben einer Rotationsbewegung des mindestens einen Rads zu einer Gierbewegung des Fahrzeugs. Werden jedoch von der ersten Übertragungsanordnung zwei erste Freilaufrollen betätigt, so können diese symmetrisch zu dem mindestens einen Rad angeordnet werden, sodass eine Rollbewegung des Fahrzeugs vermieden wird.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die Pedalbaugruppe ein erstes und ein zweites Pedal auf, wobei die erste Eingangsschnittstelle durch das erste Pedal gebildet ist oder mit dieser verbunden ist. Wird somit das erste Pedal in linearer Richtung bewegt, so wird ebenfalls die erste Eingangsschnittstelle in der linearen Richtung bewegt und beaufschlagt die Zugbewegung. Die zweite Überragungsanordnung wird durch das zweite Pedal betätigt und arbeitet gegengleich zu der ersten Übertragungsanordnung.
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Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Getriebezugmitteleinrichtung als ein durchgängiges Getriebezugmittel ausgebildet ist, wobei ferner vorzugsweise vorgesehen ist, dass die erste Eingangsschnittstelle als eine erste Hauptumlenkrolle zum Umlenken des Getriebezugmittels ausgebildet ist. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass das Getriebezugmittel selbstausgleichend wirkt und nicht zum Beispiel eine Seite des Getriebezugmittels, welche zu einer der ersten Freilaufrollen führt, mit der Zeit länger wird als die andere Seite und auf diese Weise Asymmetrien in der Getriebebaugruppe entstehen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die erste und/oder die zweite Freilaufrolle eine Schneckenform zum Aufrollen und Abrollen der Getriebezugmittelendabschnitte auf. Der Vorteil einer derartigen Schneckenform ist zum einen, dass die Steigung bzw. der Steigungsverlauf der Schneckenform so ausgebildet sein kann, dass diese der möglichen Kraftentwicklung des menschlichen Beins bei einer oszillierenden Bewegung entspricht. So kann der Mensch aus einer stark abgewinkelten Position des Beins oder einer nahezu gestreckten Position des Beins weniger Kraft aufwenden als in einem leicht gewinkelten Zustand des Beins. Durch eine Anpassung der Steigung in der Schneckenform der Freilaufrolle kann auf diese Kraftentwicklung des Menschen Rücksicht genommen werden. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass durch eine Verlängerung beziehungsweise eine Verkürzung des Getriebezugmittels oder des Getriebezugmittelwegs die Getriebebaugruppe geschaltet wird, indem bei der oszillierenden Linearbewegung und dem daraus resultierenden Ab- und Aufrollen des Getriebezugmittels unterschiedliche wirksame Abschnitte der Schneckenform, insbesondere unterschiedliche wirksame Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern der Schneckenform verwendet werden.
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Es ist besonders bevorzugt, dass die freien Enden der ersten Getriebezugmittelendabschnitte jeweils an den ersten Freilaufrollen festgelegt sind.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die erste Übertragungsanordnung mindestens zwei erste Führungsrollen auf, wobei die mindestens zwei ersten Führungsrollen die erste Getriebezugmitteleinrichtung beziehungsweise das erste Getriebezugmittel in Flucht mit den ersten Freilaufrollen setzen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass genau ein Satz, das heißt genau zwei erste Führungsrollen, vorgesehen sind, welche horizontal oder vertikal angeordnet sind. Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind sogar zwei Sätze der Führungsrollen und somit insgesamt vier erste Führungsrollen vorgesehen, wobei zwei der ersten Führungsrollen horizontal ausgerichtet und zwei der ersten Führungsrollen vertikal ausgerichtet sind, um die erste Getriebezugmitteleinrichtung beziehungsweise das erste Getriebezugmittel fluchtend auf die ersten Freilaufrollen zu führen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die erste Übertragungsanordnung mindestens zwei erste Umlenkrollen auf, wobei die mindestens zwei ersten Umlenkrollen die erste Getriebezugmitteleinrichtung von der Eingangsschnittstelle zu den ersten Führungsrollen umlenken.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die ersten Umlenkrollen zur Verlängerung beziehungsweise Verkürzung des Getriebezugmittelwegs in Tretrichtung verschiebbar relativ zu der Eingangsschnittstelle und/oder zu den Führungsrollen angeordnet. Durch das Verschieben der ersten Umlenkrollen wird die Verlängerung beziehungsweise Verkürzung des Getriebezugmittelwegs der ersten Getriebezugmitteleinrichtung erreicht, sodass bei einer Verwendung einer Schneckenform bei den Freilaufrollen ein anderer effektiver Durchmesser zum Auf- und Abrollen der Getriebezugmitteleinrichtung beziehungsweise des ersten Getriebezugmittels verwendet wird. Auf diese Weise kann die Übertragungsanordnung stufenlos in der Übersetzung verändert und damit geschaltet werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die Pedalbaugruppe ein erstes und ein zweites Pedal auf. Das Pedal ist ausgebildet, insbesondere durch einen Fuß des Fahrers bedient zu werden, sodass der Fahrer durch die Pedale die Tretpedalvorrichtung antreiben kann. Ferner weist die Pedalbaugruppe eine Führungseinrichtung auf, welche zur linearen Führung der zwei Pedale in der Tretrichtung ausgebildet ist. Besonders bevorzugt weisen beide Pedale die gleiche Tretrichtung auf. Insbesondere werden das erste und das zweite Pedal jeweils geradlinig verfahren, wobei die geradlinigen Verfahrwege eine Ebene aufspannen, in der auch die Tretrichtung liegt. Besonders bevorzugt werden die zwei Pedale durch die Führungseinrichtung in der Tretrichtung zwangsgeführt, insbesondere derart, dass diese als einzigen Freiheitsgrad die Tretrichtung haben, jedoch z.B. senkrecht zu der Tretrichtung gesperrt sind.
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Die Pedalbaugruppe weist ferner eine Kopplungseinrichtung zur insbesondere gegenseitigen Kopplung der zwei Pedale auf. Es ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung als eine Pedalzugmitteleinrichtung ausgebildet ist.
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Insbesondere sind die Pedale über die Pedalzugmitteleinrichtung miteinander gekoppelt.
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Im Rahmen der bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Kopplungseinrichtung so ausgebildet ist, dass sich die Pedale in der Tretrichtung gegengleich bewegen, insbesondere gegengleich zwangsgeführt sind. Hierdurch wird erreicht, dass mit Bezug auf die Tretrichtung in einer Endlage eines der Pedale eine vordere Position und das andere der Pedale eine hintere Position einnimmt. Bei der Betätigung der Pedalbaugruppe alternieren oder wechseln die Pedale gegengleich die vordere und die hintere Position.
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Der bevorzugten Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch eine gegengleiche, insbesondere gegenseitige oder wechselseitige, Kopplung über die Pedalzugmitteleinrichtung zum einen eine gegengleiche Betätigung der Pedale sehr gut umgesetzt werden kann und zum anderen auf ein aufwändiges Getriebe verzichtet werden kann. Stattdessen wird eine Pedalzugmitteleinrichtung verwendet, welche mindestens ein Zugmittel oder einen Zugmittelabschnitt aufweist, wobei das Zugmittel beziehungsweise der Zugmittelabschnitt als ein Seil, als ein Band, als ein Riemen, als eine Kette oder dergleichen ausgebildet sein kann.
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Bei einer bevorzugten Realisierung weist die Pedalzugmitteleinrichtung einen vorderen Pedalzugmittelabschnitt und einen hinteren Pedalzugmittelabschnitt auf. Die Positionsangabe vorderer und hinterer Pedalzugmittelabschnitt beziehen sich auf die Tretrichtung. In dieser bevorzugten Realisierung bilden der vordere Pedalzugmittelabschnitt und der hintere Pedalzugmittelabschnitt jeweils Abschnitte einer gemeinsamen Endloskette. Die Endloskette bildet eine geschlossene Kette, wobei bei der Betätigung der Pedalbaugruppe die Endloskette im und gegen den Uhrzeigersinn bewegt wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Endloskette unfixiert zu den stationären Bauteilen der Pedalbaugruppe ausgebildet ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bilden die Pedale Kettenglieder in der Endloskette. Besonders bevorzugt ist die Endloskette als eine Abfolge des vorderen Pedalzugmittelabschnitts, des ersten Pedals, des hinteren Pedalzugmittelabschnitts und des zweiten Pedals ausgebildet. Durch eine Betätigung der Pedale in der Tretrichtung wird die Endloskette somit jeweils um den Pedalweg hin- und her-rotiert.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung können der vordere und der hintere Pedalzugmittelabschnitt gemeinsam die Endloskette bilden, wobei die Pedale als Anhänger an die Endloskette angehängt sind.
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In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Pedalbaugruppe eine vordere und eine hintere Umlenkeinrichtung, wobei die vordere Umlenkeinrichtung den vorderen Pedalzugmittelabschnitt umlenkt und die hintere Umlenkeinrichtung den hinteren Pedalzugmittelabschnitt umlenkt. Auf diese Weise ist die Endloskette in der Pedalbaugruppe verliersicher und/oder funktionssicher geführt.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung weist mindestens eine der Umlenkeinrichtungen vorzugsweise jede der Umlenkeinrichtungen mindestens oder genau zwei Umlenkrollen auf, wobei der jeweilige Pedalzugmittelabschnitt durch die zwei Umlenkrollen jeweils um 90 Grad und somit insgesamt um 180 Grad umgelenkt wird. Die Wahl von zwei Umlenkrollen führt zu einer geraden und damit unverspannten Führung der Pedalzugmitteleinrichtung.
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Bei einer konstruktiven Realisierung der Erfindung ist die Führungseinrichtung als eine Mehrzahl von Führungsschienen ausgebildet, wobei die Führungsschienen die Pedale in einer Linearführung in der Tretrichtung führen, insbesondere zwangsführen. Als Linearführung kann z.B. eine Gleitlagerführung oder eine Wälzlagerführung verwendet werden. Statt Führungsschienenpaare können auch eine Festführung und eine Losführung in Analogie zum Fest- und Loslager verwendet werden, um den Grad der Überbestimmtheit zu mindern. Alternativ kann auch eine entsprechend massiv gestaltete Führung verwendet werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die Pedale jeweils einen Tragabschnitt und einen Tretabschnitt auf, wobei der Tragabschnitt durch die Führungseinrichtung linear geführt ist und der Tretabschnitt in dem Tragabschnitt schwenkbar angeordnet ist. Durch die schwenkbare Anordnung des Tretabschnitts in dem Tragabschnitt wird erreicht, dass bei der Tretbewegung sich ein Winkel einer Auflagefläche des Tretabschnitts für den Fuß des Fahrers in einfacher Weise frei anpassen kann.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug, welches eine Tretpedalvorrichtung aufweist, wie diese zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Tretpedalvorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 die Tretpedalvorrichtung in der 1 in einer schematischen Draufsicht von oben;
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3a, b eine Pedalbaugruppe der Tretpedalvorrichtung der 1 und 2 in einer schematischen Draufsicht beziehungsweise in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung;
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4a, b, c verschiedene Varianten einer Übertragungsanordnung für die Getriebebaugruppe der Tretpedalvorrichtung der 1 und 2;
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5a, b, c eine seitliche Draufsicht, dreidimensionale Ansicht beziehungsweise radiale Draufsicht auf einen Teilabschnitt einer Freilaufrolle der Tretpedalvorrichtung der 1 und 2.
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Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Tretpedalvorrichtung 1, welche für den Antrieb eines Fahrzeugs geeignet und/oder ausgebildet ist. In diesem Beispiel ist die Tretpedalvorrichtung 1 zum Antrieb von zwei Rädern 2 einer gemeinsamen Achse 3 ausgebildet, wobei die Räder 2 beziehungsweise die gemeinsame Achse 3 nur stark schematisiert angedeutet sind.
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Die Tretpedalvorrichtung 1 kann funktional betrachtet in eine Pedalbaugruppe 4 und eine Getriebebaugruppe 5 unterteilt werden. Die Pedalhauptgruppe 4 dient zur Betätigung durch einen Fahrer des Fahrzeugs und zur Einleitung einer Tretbewegung. Die Getriebebaugruppe 5 dient zur Umsetzung einer oszillierenden Linearbewegung der Pedalbaugruppe 4 in eine rotierende Bewegung, welche auf die Räder 2 der Achse 3 übertragen wird.
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Die Tretpedalvorrichtung 1 ist in der 2 in einer Draufsicht dargestellt, die Pedalbaugruppe 4 ist in den 3a, b in einer Einzeldarstellung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die 1, 2, 3a, b.
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Die Pedalhauptgruppe 4 weist ein erstes und ein zweites Pedal 6a, b auf. Die Pedalen 6a, b bilden eine Schnittstelle zum Fahrer des Fahrzeugs und können durch die Füße des Fahrers bedient werden. Die Pedale 6a, b sind in einer Führungseinrichtung 7 in einer Tretrichtung T geführt. Genauer betrachtet weisen die Pedale 6a, b jeweils einen Tragabschnitt 8a, b und einen Tretabschnitt 9a, b auf. Die Tretabschnitte 9a, b stellen jeweils eine Auflagefläche für den Fuß des Fahrers bereit und sind in dem Tragabschnitt 8a, b schwenkbar gelagert. Der Tragabschnitt 8a, b ist in der Führungseinrichtung 7 in der Tretrichtung T linear zwangsgeführt. Die Führungseinrichtung 7 ist in diesem Fall als Führungsschienenpaare 10a, b ausgebildet. Damit haben die Pedale 6a, b ausschließlich den Freiheitsgrad in Tretrichtung T entlang der Führungsschienenpaare 10a, b hin- und hergeschoben werden zu können. Statt Führungsschienenpaare können auch eine „Festführung“ und eine „Losführung“ (in Analogie zum Fest- und Loslager) verwendet werden, um den Grad der Überbestimmtheit zu mindern. Alternativ kann auch eine entsprechend massiv gestaltete Führung verwendet werden.
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Die Pedale 6a, b sind über eine Kopplungseinrichtung 11 miteinander gekoppelt. Die Kopplungseinrichtung 11 ist als eine Pedalzugmitteleinrichtung 12 ausgebildet, welche derart an den Pedalen 6a, b angelenkt oder befestigt ist, dass sich die Pedale 6a, b nur gegengleich bewegen können. So befindet sich das erste Pedal 6a in der 1 in einer vorderen Position, wohingegen das zweite Pedal 6b in einer hinteren Position angeordnet ist. Bei einer Betätigung der Pedalbaugruppe 4 beziehungsweise der Tretpedalvorrichtung 1, wobei das zweite Pedal 6b von der hinteren Position in die vordere Position überführt wird, wird zwangsgeführt das erste Pedal 6a von der vorderen Position in die hintere Position überführt.
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Genauer betrachtet weist die Pedalzugmitteleinrichtung 12 einen vorderen Pedalzugmittelabschnitt 13 und einen hinteren Pedalzugmittelabschnitt 14 auf. Der vordere Pedalzugmittelabschnitt 13 ist an einer Vorderseite des ersten Tragabschnitts 8a und an einer Vorderseite des zweiten Tragabschnitts 8b befestigt. Der hintere Pedalzugmittelabschnitt 14 ist an einer Hinterseite des ersten Tragabschnitts 8a und an einer Hinterseite des zweiten Tragabschnitts 8b befestigt. Der erste Pedalzugmittelabschnitt 13 wird über eine vordere Umlenkeinrichtung 15, der hintere Pedalzugmittelabschnitt 14 durch eine hintere Umlenkeinrichtung 16 insgesamt jeweils um 180 Grad umgelenkt. Die vordere Umlenkeinrichtung 15 weist zwei Umlenkrollen 17a, b auf, welche jeweils den vorderen Pedalzugmittelabschnitt 13 um 90 Grad umlenken. Die hintere Umlenkeinrichtung 16 weist jeweils zwei hintere Umlenkrollen 18a, b auf, welche den hinteren Pedalzugmittelabschnitt 14 jeweils um 90 Grad umlenken. Der vordere und der hintere Pedalzugmittelabschnitt 13 und 14 kann in einer gemeinsamen Ebene liegen.
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Der vordere und hintere Pedalzugmittelabschnitt 13, 14 und die zwei Pedale 6a, b bilden gemeinsam eine Endloskette aus, welche ausschließlich in Umlaufrichtung oder entgegen der Umlaufrichtung um die Umlenkrollen 17a, b, 18a, b bei der oszillierenden Linearbewegung der Pedale 6a, b verschwenkt und/oder in eine Kreisbewegung gebracht werden.
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Die Getriebebaugruppe 5 weist eine erste und eine zweite Übertragungsanordnung 20a, 20b auf, welche jeweils eine Getriebezugmitteleinrichtung 21a, 21b umfassen. Die Getriebezugmitteleinrichtungen 21a, b bzw. dessen Getriebezugmittel sind genauso wie die Pedalzugmitteleinrichtung 12 als ein Seilzug, z.B. als ein Stahlseil ausgebildet. Statt dem starren Stahlseil kann auch ein Seil aus Natur- oder Kunstfasern verwendet werden.
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Zur Vereinfachung der Darstellung wird zunächst die erste Übertragungsanordnung 20a mit der ersten Getriebezugmitteleinrichtung 21a beschrieben:
Die erste Übertragungsanordnung 20a weist eine Eingangsschnittstelle 23a auf, welche als eine Hauptumlenkrolle 24a ausgebildet ist. Um die Hauptumlenkrolle 24a ist die erste Getriebezugmitteleinrichtung 21a herumgeführt. Diese verläuft dann gegen die Tretrichtung T, bis sie von zwei ersten Umlenkrollen 25a um 90 Grad umgelenkt wird. Nachfolgend wird die Getriebezugmitteleinrichtung 21a nochmals von zwei weiteren ersten Umlenkrollen 26a um 90 Grad umgelenkt, sodass die erste Getriebezugmitteleinrichtung 21a insgesamt um 180 Grad umgelenkt ist.
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Im weiteren Verlauf wird die Getriebezugmitteleinrichtung 21a von waagerecht angeordneten ersten Führungsrollen 27a um 180 Grad umgelenkt, wobei zugleich die erste Getriebezugmitteleinrichtung 21a in Flucht bzw. nahezu in Flucht zu einer Ausgangsschnittstelle 28a ausgerichtet wird. Nachfolgend wird die Getriebezugmitteleinrichtung 21a um vertikal ausgerichtete Führungsrollen 29a geführt, sodass die Getriebezugmitteleinrichtung 21a auch in Bezug auf eine vertikale Richtung auf die Ausgangsschnittstelle 28a ausgerichtet ist.
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Die ersten Ausgangsschnittstellen 28a sind jeweils als eine erste Freilaufrolle 22a ausgebildet, welche zum einen eine schneckenförmig, insbesondere spiralförmig gewundene Rolle und zum anderen eine Freilauffunktion aufweist. Die erste Freilaufrolle 22a ist in den 5a, b, c, in einer axialen Draufsicht, einer dreidimensionalen Ansicht sowie in einer radialen Draufsicht gezeigt. Die erste Freilaufrolle 22a weist eine Wickelbahn 32a für erste Getriebezugmittelendabschnitte 19a der ersten Getriebezugmitteleinrichtung 21a auf. Die freien Enden der ersten Getriebezugmittelendabschnitte 19a sind an der ersten Freilaufrolle 22a befestigt. Wenn die erste Pedale 6a in der hinteren Position ist, sind die ersten Getriebezugmittelendabschnitte 19a auf den ersten Freilaufrollen 22a aufgewickelt oder aufgerollt. Durch ein Bewegen des ersten Pedals 6a von der hinteren Position in die vordere Position wird die erste Hauptumlenkrolle 24a als erste Eingangsschnittstelle 23a in Tretrichtung T in Richtung der vorderen Position des ersten Pedals 6a bewegt. Dadurch wird eine Zugbewegung auf die erste Getriebezugmitteleinrichtung 21a eingeleitet. Durch die Zugbewegung werden die ersten Getriebezugmittelendabschnitte 19a von den ersten Freilaufrollen 22a abgewickelt oder abgerollt. Durch das Abrollen werden die ersten Freilaufrollen 22a in eine Rotationsbewegung versetzt. Die ersten Freilaufrollen 22a sind jeweils als eine Freilaufeinrichtung ausgebildet, wobei die Rotationsbewegung der ersten Freilaufrollen 22a auf die Räder 2 übertragen wird und auf dieser Weise das Fahrzeug angetrieben werden kann.
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Durch ein Bewegen des ersten Pedals 6a von der vorderen Position zu der hinteren Position wird die Rückstellbewegung der ersten Eingangsschnittstelle 23a eingeleitet. Die erste Getriebezugmitteleinrichtung 21a wird freigegeben und die ersten Getriebezugmittelendabschnitte 19a werden wieder auf die Freilaufrollen 22a, insbesondere entlang der Wickelbahn 32a aufgerollt bzw. aufgewickelt. Durch die integrierte Freilauffunktion in den ersten Freilaufrollen 22a können die ersten Freilaufrollen 22a relativ zu den Rädern 2 bei der Aufwickel- bzw. Aufrollbewegung rotiert werden. Es ist in jedem Zustand möglich, dass die Räder 2 schneller als die ersten Freilaufrollen rotieren, so dass die ersten Freilaufrollen 22a auch eine Überholkupplungsfunktion umsetzen.
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Durch die Schraubenform der Wickelbahn 32a ergibt sich bei der Abwickel- bzw. Aufwickelbewegung ein sich änderndes Übersetzungsverhältnis, da sich der aktuelle Durchmesser der Wickelbahn 32a ändert. Das Übersetzungsverhältnis wird somit auch in Abhängigkeit der Lage eines wirksamen Abschnitts der Wickelbahn 32a auf der Wickelbahn 32a geändert, die bei der oszillierenden Linearbewegung des ersten Pedals 6a freigegeben und wieder durch die Getriebezugmittelendabschnitte 19a belegt werden. Liegt dieser wirksame Abschnitt radial weiter innen, ist das Übersetzungsverhältnis anders, insbesondere kleiner, als wenn der wirksame Abschnitt radial weiter außen liegt.
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Diese Möglichkeit zu einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses wird für ein Schalten, vorzugsweise für ein stufenloses Schalten der Tretpedalvorrichtung 1 ausgenutzt:
Wie sich wieder aus der 1 und 2 ergibt, sind die ersten Führungsrollen 27a auf einem ersten gemeinsamen Träger 30 und die Umlenkrollen 25a und 26a auf einem zweiten gemeinsamen Träger 31 angeordnet. Durch eine nicht dargestellte Mechanik kann der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Träger 30, 31 in der Tretrichtung T verändert werden, wodurch die Zugmittelweglänge für die erste Getriebezugmitteleinrichtung 21a geändert werden kann. Durch die Änderung der Zugmittelweglänge wird der wirksame Abschnitt auf der Wickelbahn 32a verschoben und dadurch das Übersetzungsverhältnis geändert.
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In den 4a–d sind vier verschiedene Ausführungsbeispiele für die erste Übertragungsanordnung 20a schematisiert gezeigt.
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In der 4a weist die Übertragungsanordnung 20a nur die Hauptumlenkrolle 24a als Eingangsschnittstelle 23a sowie die Ausgangsschnittstellen 28a ausgebildet als erste Freilaufrollen 22a auf. In diesem prinzipiell funktionsfähigen Ausführungsbeispiel werden die Getriebezugmittelendabschnitte 19a schräg auf die ersten Freilaufrollen 23a aufgerollt, so dass mit einer erhöhten Reibung zu rechnen ist.
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In der 4b umfasst die Übertragungsanordnung 20a dagegen waagrecht oder liegend ausgerichtete Führungsrollen 27a und vertikale oder stehende Führungsrollen 29a, wobei die Führungsrollen 27a und 29a so angeordnet sind, dass diese die erste 21a, b Getriebezugmitteleinrichtung so umlenken, dass die Getriebezugmittelendabschnitte 19a in Flucht zu den ersten Freilaufrollen 22a ausgerichtet sind und/oder dass die Getriebezugmittelendabschnitte 19a gerade auf die ersten Freilaufrollen 22a geführt werden.
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In der 4c sind ergänzend erste Umlenkrollen 25a angeordnet, wobei die ersten Umlenkrollen zwischen der Hauptumlenkrolle 24a und der ersten Führungsrolle 27a angeordnet sind. Die ersten Umlenkrollen 25a dienen in der 4c nur zur Linearisierung des Zugmittelwegs der Getriebezugmitteleinrichtung 21a.
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In der 4d sind die ersten Umlenkrollen 25a dagegen in Tretrichtung T verschiebbar angeordnet, so dass der Zugmittelweg verlängert und/oder verkürzt werden kann und die Tretpedalvorrichtung unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse und/oder Gänge durch das Verschieben der ersten Umlenkrollen 25a umsetzen kann.
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Bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren ist jedoch gemeinsam, dass die Ausgangsschnittstellen 28a auf die beiden Räder 2 verteilt sind, so dass bei einer Betätigung der ersten Übertragungsanordnung 20a das Antriebsdrehmoment gleichmäßig auf beide Räder 2 verteilt wird.
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Die zweite Übertragungsanordnung 20b ist analog zu der ersten Übertragungsanordnung 20a aufgebaut. Aus diesem Grund sind alle Komponenten in den Figuren mit einem „b“ versehen, so dass die Tretpedalvorrichtung 1 eine zweite Getriebezugmitteleinrichtung 21b, zweite Getriebezugmittelendabschnitte 19b, zweite Freilaufrollen 22b als zweite Ausgangsschnittstellen 28b, eine zweite Eingangsschnittstelle 23b mit einer zweiten Hauptumlenkrolle 24b, zweite Umlenkrollen 25b, 26b und zweite Führungsrollen 27b, 29b aufweist. Durch die Kopplung des ersten und des zweiten Pedals 6a, b ist sichergestellt, dass die Freilaufrollen 22a, b die Räder 2 abwechselnd antreiben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tretpedalvorrichtung
- 2
- Räder
- 3
- Achse
- 4
- Pedalbaugruppe
- 5
- Getriebebaugruppe
- 6a, b
- Pedal
- 7
- Führungseinrichtung
- 8a, b
- Tragabschnitte
- 9a, b
- Tretabschnitte
- 10a, b
- Führungsschienenpaare
- 11
- Kopplungseinrichtung
- 12
- Pedalzugmitteleinrichtung
- 13
- vorderer Pedalzugmittelabschnitt
- 14
- hinterer Pedalzugmittelabschnitt
- 15
- vordere Umlenkeinrichtung
- 16
- hintere Umlenkeinrichtung
- 17a, b
- Umlenkrollen
- 18a, b
- Umlenkrollen
- 19a, b
- Getriebezugmittelendabschnitte
- 20a, b
- Übertragungsanordnungen
- 21a, b
- Getriebezugmitteleinrichtungen
- 22a, b
- Freilaufrolle
- 23a, b
- Eingangsschnittstellen
- 24a, b
- Hauptumlenkrollen
- 25a, b
- Umlenkrollen
- 26a, b
- Umlenkrollen
- 27a, b
- Führungsrollen
- 28a, b
- Ausgangsschnittstellen
- 29a, b
- Führungsrollen
- 30
- erster Träger
- 31
- zweiter Träger
- 32a, b
- Wickelbahn
- T
- Tretrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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