DE102016012288A1

DE102016012288A1 - Fahrrad mit Armantrieb

Info

Publication number: DE102016012288A1
Application number: DE102016012288.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2016-10-15
Publication date: 2017-04-20

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Fahrrad mit zwei oder drei Rädern dass über Armantrieb verfügt. Bekannte Fahrräder mit Armantrieb werden über die Arme gelenkt und angetrieben und die Kurbeln des Armantriebes sind fest miteinander verbunden. Der Nachteil dieser Ausführung ist, dass beim sogenannten Asynchronen Armkurbeln ein störendes Antriebs-Lenkungspendeln erzeugt wird und dass beim Armantrieb nur ein Antriebsstil möglich ist. Die Erfindung löst das geschilderte Problem durch eine spezielle Anordnung der Lenkachse und optional durch zusätzliche Freiläufe zwischen den Handkurbeln und der Armantriebswelle. Wobei im Vorbaurahmen ein Vorderrad und im Hinterbaurahmen wenigstens ein Hinterrad drehbar gelagert sind. Die Erfindung ermöglicht es dem Fahrradfahrer das Fahrrad mit der ganzen Kraft seiner Arme anzutreiben und dabei das Fahrrad sicher und präzise lenken und bremsen zu können.

Description

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Fahrrad mit zwei oder drei Rädern das über Armantrieb verfügt. Ein Fahrrad ist ein Fahrzeug, das vom Fahrer mit Muskelkraft angetrieben wird.
Bei bekannten Fahrräder mit zwei oder drei Rädern haben die Handkurbeln meist eine, im Handbikesprachgebrauch so genannte, synchrone Anordnung der Handkurbeln. Dabei sind die Handkurbeln parallel zueinander angeordnet. Ein solches bekanntes Fahrrad ist das Handbike mit dem Namen ”aMano 3” der Firma Otto Bock oder das ”Berkelbike” der Firma Berkelbike. Bei diesen bekannten Fahrrädern ist aufgrund deren Lenkgeometrie nur eine synchrone Anordnung der Handkurbeln möglich. Auch kann man bei den bekannten Handbikes schlecht mit nur einem Arm kurbeln, da sich dabei die andere Handkurbel immer mit dreht und man sich an dieser mitdrehenden Handkurbel anschlagen und somit verletzten kann. Werden bei diesen bekannten Fahrrädern die Handkurbeln in einer, im Handbikesprachgebrauch so genannten, asynchrone Anordnung angeordnet, so wird durch den asynchronen Armantrieb mit beiden Armen ein ungewolltes und starkes Lenkungspendeln erzeugt. Beim dem im Handbikesprachgebrauch so genannten asynchronen Armantrieb sind die Handkurbeln in einem Winkel von in etwa 180° zueinander angeordnet. Werden bei diesen bekannten Fahrrädern die Handkurbeln in einer, im Handbikesprachgebrauch so genannten, synchrone Anordnung angeordnet, und der Fahrer kurbelt mit nur einem Arm, so entsteht durch die einseitige Armkraft auch ein asynchroner Armantrieb, welcher ein ungewolltes und starkes Lenkungspendeln erzeugt. Der Nachteil dieser bekannten Fahrräder ist, dass man bei diesen Fahrräder deshalb nicht im asynchronen Armantrieb und nicht im einarmigen Armantrieb fahren kann, sondern nur im synchronen Armantrieb. Dieser immer gleiche Antrieb ist für den Fahrer monoton und bietet ihm nur einen einseitigen Trainingseffekt der immer gleichen Muskelgruppen. Weiterhin besitzen diese bekannten Fahrräder keinen zusätzlichen Lenker und der Fahrer kann sich nur an deren Handkurbeln festhalten. Da die Handkurbeln jedoch drehbar in der Gabel gelagert sind, bieten diese Handkurbeln keinen definierten Halt, so wie dies ein Lenker tun würde. Dies ist insbesondere beim Bremsen ungünstig, da sich der Fahrer beim Bremsen oftmals mit den Händen sicher abstützen muss und dies auf den drehbar gelagerten Handkurbeln nur schlecht möglich ist. Bei anderen bekannten Handbikes, beispielsweise das Handbike der Deutschen Patentanmeldung Aktenzeichen 10 2013 016 510.5 beziehungsweise deren Offenlegungsschrift DE 10 2013 016 510 A1 , ist die Armkurbeleinheit in einem Rahmen (tubing 16) gelagert. Dieser Rahmen (tubing 16) ist Teil eines Vorbaurahmens (front body member 60) in welchem auch das Vorderrad gelagert ist. Auf dem selben Vorbaurahmen (front body member 60) ist auch der Sitz (seat and backrest 30) befestigt. Der Vorbaurahmen (front body member 60) ist, um die Lenkachse, drehbar zum Hinterbaurahmen (rear body member 70) gelagert, in welchem die beiden Hinterräder gelagert sind. Der Fahrer lenkt dieses bekannte Handbike, indem er diesen Vorbaurahmen (front body member 60), samt Armkurbeleinheit und Sitz (seat and backrest 30), in die gewünschte Fahrtrichtung neigt. Indem bei diesem bekannten Handbike die Armkurbeleinheit im Rahmen (tubing 16) und somit im Vorbaurahmen (front body member 60) drehbar gelagert ist und der Sitz (seat and backrest 30) auf dem Vorbaurahmen (front body member 60) befestigt ist, werden alle Armantriebskräfte vom Vorbaurahmen (front body member 60) aufgenommen und haben deshalb keinen Einfluss auf das Lenkverhalten. Somit ist bei diesem bekannten Handbike auch ein asynchroner Armantrieb möglich, ohne dabei ein Lenkungspendeln zu erzeugen. Jedoch hat dieses bekannte Handbike den Nachteil, dass sich der Fahrer zum Aufbringen der Lenkkraft nicht gegen den Sitz (seat and backrest 30) abstützen kann, sondern rein durch Gewichtsverlagerung seines Körpers lenken muss, was für den Fahrer koordinativ schwierig ist und zudem die Lenkbewegung bei Fahrbahnunebenheiten wackelig und undefiniert macht.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, dass der Fahrer seine Antriebskraft optimal auf das Fahrrad übertragen kann. Der Fahrer soll auch im asynchronen Armantrieb und weiteren verschiedenen Antriebsstilen fahren können, um während der Fahrt mehr Abwechslung zu erhalten und seine Muskulatur besser zu trainieren zu können. Zudem soll er durch die Abwechslungsmöglichkeit bei den Antriebsarten ausdauernder fahren und so längere Strecken bewältigen können. Weiterhin soll er das Fahrrad mit seiner ganzen Kraft antreiben können und dabei das Fahrrad sicher und präzise lenken und bremsen können.
Die Erfindung löst die Aufgabe, der Eingangs genannten Art, durch die kennzeichnenden Teile der unabhängigen Ansprüche 1 und 10.
Die Erfindung löst die geschilderte Aufgabe, unter anderem indem das erfindungsgemäße Fahrrad über eine spezielle Lenkgeometrie, sowie über einen optionalen Lenker, sowie über einen Armkurbelantrieb mit Freiläufen verfügt. In der Erfindung lenkt der Fahrer das Fahrrad durch schwenken des Vorbaurahmens 2 um die Lenkachse 2.4 nach links, also gegen den Uhrzeigersinn, oder durch schwenken um die Lenkachse 2.4 nach rechts, also mit dem Uhrzeigersinn. Die Seitenangaben „links” und „rechts” bedeuten in allen geschilderten Varianten, die Seiten aus der Sicht des Fahrzeugfahrers der in Fahrtrichtung auf dem Fahrrad sitzt. Diese Lenkung hat den Vorteil, dass sie keine zusätzlichen Lenkbetätigungselemente benötigt. Bei bekannten Fahrrädern mit Arm- und Beinkurbelantrieb ist ein solches zusätzlichen Lenkbetätigungselement beispielsweise ein Handkurbelgriff der zum Antrieb und zum Lenken verwendet wird. Bei der Erfindung sind beide, der Arm- und der Beinantrieb, im Vorbaurahmen 2 gelagert und die Lenkachse ist dabei so angeordnet, dass beim Armantrieb auch ein asynchroner Armantrieb oder ein Antrieb mit nur einem Arm möglich ist, ohne das dadurch ein störendes Antriebs-Lenkungspendeln entsteht. Der Begriff Antriebs-Lenkungspendeln steht in diesem Dokument für ein durch asynchrone Armantriebskräfte hervorgerufenes Lenkungspendeln. Unter asynchronen Armantriebskräften versteht man Armantriebskräfte beim Antreiben der Armkurbeln mit beiden Armen beim asynchronen Armantrieb und auch Armantriebskräfte beim Antreiben einer Armkurbel mit nur einem Arm. Durch die spezielle Anordnung der Lenkachse beim erfindungsgemäßen Fahrrad kann der Fahrer mit seiner vollen Arm- und Beinkraft antreiben, ohne das es dabei zu einem Antriebs-Lenkungspendeln kommt. Bei den erfindungsgemäßen Varianten mit Arm- und Beinkurbelantrieb ermöglichen die Freiläufe 8.4, 6.8, 6.7 dem Fahrer das erfindungsgemäße Fahrrad entweder mit den Tretkurbeln 8.2, 8.3 anzutreiben und gleichzeitig die Handkurbeln 6.2, 6.3 stillstehen zu lassen oder mit beiden Handkurbeln 6.2, 6.3 anzutreiben und gleichzeitig die Tretkurbeln 8.2, 8.3 stillstehen zu lassen oder mit den Handkurbeln 6.2, 6.3 und Tretkurbeln 8.2, 8.3 gleichzeitig anzutreiben, oder mit nur einer Handkurbeln 6.2 oder 6.3 anzutreiben und alle anderen Kurbeln still stehen zu lassen, oder mit den Tretkurbeln 8.2, 8.3 und mit nur einer Handkurbel 6.2, 6.3 gleichzeitig anzutreiben. Zudem verfügt das erfindungsgemäße Fahrrad optional über einen Lenker 41. Dies hat den Vorteil, dass sich der Fahrer während der Fahrt mit einer Hand am Lenker 41 festhalten kann und damit lenken kann und gleichzeitig mit der anderen Hand eine der Handkurbel 6.2, 6.3 antreiben kann, ohne dass sich die jeweils nicht angetriebene Handkurbel mitdreht. Während die eine Handkurbel angetrieben wird, hängt aufgrund ihres Freilaufes die nicht angetriebene Kurbel einfach nach unten und dreht nicht mit. Dies hat den Vorteil, dass wenn der Fahrer mit der einen Hand kurbelt, die andere nach unten hängende Kurbel den Fahrer nicht anschlägt und somit nicht verletzen kann. Somit hilft der Armantrieb mit nur einer Hand dem Vortrieb und das Fahrrad bleibt durch das Lenken über den Lenker 41 gut lenkbar. Indem die nicht angetriebene Kurbel nach unten hängt, behindert diese nicht das Lenken am Lenker 41.
Bei den erfindungsgemäßen Varianten mit Armkurbelantrieb und ohne Beinkurbelantrieb, ermöglichen die Freiläufe 6.8, 6.7 dem Fahrer das erfindungsgemäße Fahrrad entweder mit beiden Handkurbeln 6.2, 6.3 anzutreiben oder mit nur einer Handkurbeln 6.2 oder 6.3 anzutreiben. Zudem verfügt das erfindungsgemäße Fahrrad optional über einen Lenker 41. Dies hat den Vorteil, dass sich der Fahrer während der Fahrt mit einer Hand am Lenker 41 festhalten kann und damit lenken kann und gleichzeitig mit der anderen Hand eine der Handkurbel 6.2, 6.3 antreiben kann, ohne dass sich die jeweils nicht angetriebene Handkurbel mitdreht. Während die eine Handkurbel angetrieben wird, hängt aufgrund ihres Freilaufes die nicht angetriebene Kurbel einfach nach unten und dreht nicht mit. Somit sorgt der Armantrieb mit nur einer Hand für Vortrieb und das Fahrrad bleibt durch das Lenken über den Lenker 41 gut lenkbar. Indem die nicht angetriebene Kurbel nach unten hängt, behindert diese nicht das Lenken am Lenker 41.
Zudem hat das erfindungsgemäße Fahrrad für den Fahrer den Vorteil, dass er während der Fahrt von synchronen auf asynchronen Armantrieb wechseln kann. Beim der im Handbikesprachgebrauch so genannten asynchronen Armantrieb sind die Handkurbeln 6.2, 6.3 in einem Winkel von in etwa 180° zueinander angeordnet (1, 2). Beim synchronen Armantrieb stehen die Handkurbeln 6.2, 6.3 in einem Winkel von in etwa 0° zueinander, sie stehen somit in etwa parallel zueinander und die Armkurbelbewegungen sind synchron zueinander. Der Vorteil eines möglichen Wechsels von synchronem zu asynchronem Armantrieb ist, dass bei den beiden Armkurbelstilen die Belastung auf die Muskeln des Fahrers unterschiedlich ist. Beim synchronen Armkurbelstil werden vor allem bei der Drückbewegung der Arme die Bauchmuskulatur und bei der Zugbewegung der Arme die untere Rückenmuskulatur belastet und trainiert. Beim asynchronen Armkurbelstil muss aufgrund der gleichzeitigen Zugbewegung des einen Armes und der Druckbewegung des anderen Armes der Rumpf des Fahrers aktiv dagegenhalten. Dieses Dagegenhalten mittels des Rumpfs des Fahrers belastet und trainiert vor allem die kleinen Rotatoren, welche der Wirbelsäule deren Halt geben. Indem der Fahrer so die Armkurbelstile wechseln kann, so kann er dadurch die Belastung seiner Muskulatur wechseln. Er kann so bereits während seiner Fahrt einzelne Muskelgruppen entlasten und erholen und kann so länger und ausdauernder Fahren. Hinzu kommt noch bei den erfindungsgemäßen Varianten mit Arm- und Beinkurbelantrieb, dass der Fahrer bei den Antriebsmöglichkeiten zusätzlich während der Fahrt frei wechseln kann zwischen reiner Beinantrieb, reiner Armantrieb, Arm- und Beinantrieb gleichzeitig, Beinantrieb plus zusätzlicher Antrieb mit einem Arm, oder Antrieb mit nur einem Arm. Hinzu kommt noch bei den erfindungsgemäßen Varianten mit Armkurbelantrieb und ohne Beinkurbelantrieb, dass der Fahrer bei den Antriebsmöglichkeiten zusätzlich während der Fahrt frei wechseln kann zwischen, beidseitiger Armantrieb, oder Antrieb mit nur einem Arm. Diese Möglichkeit des Abwechselns bei der Art des Antriebes macht Spaß, bieten ein umfassendes und abwechslungsreiches Training von vielen Muskelgruppen, macht den Fahrer ausdauernder und motiviert den Fahrer immer wieder von neuem.
Das Antriebsmoment wird beim erfindungsgemäßen Fahrrad auf das Vorderrad übertragen. Alternativ wird in einer erfindungsgemäßen Variante mit Elektromotor wenigstens ein Hinterrad und oder wenigstens ein Vorderrad angetrieben.
1 zeigt die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante A. 2 zeigt die Ansicht A-A aus 1. Beim Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante A besteht die Lagerung des Vorbaurahmens 2 aus dem Lenkkopflagerrohr 2.8, dem Lenkkopflager und der Achse 7.1 (1). Die Achse 7.1 ist fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden und ist über das Lenkkopflager drehbar in dem Lenkkopflagerrohr 2.8 gelagert, welches fest mit dem Vorbaurahmen 2 verbunden ist. Die Lenkachse 2.4 ist die gemeinsame Achse des Lenkkopflagers, des Lenkkopflagerrohrs 2.8 und der Achse 7.1. Optional verfügt das Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante A über ein Federelement 2.2 in Form eines so genannten Schwingmetalls. Dieses Federelement 2.2 ist ein Gummielement 2.21 das an seinen gegenüberliegenden Enden jeweils mit einer Stahlflanke 2.22 fest verbunden ist (gestrichelt dargestellt in 1). Die beiden Stahlflanken 2.22 dienen zum Anschrauben des Gummielements 2.21. Dabei ist eine Stahlflanke 2.22 mit einer Konsole 2.3 fest verschraubt und die andere Stahlflanke 2.22 ist mit dem Hinterbaurahmen 7 fest verschraubt. Die Konsole 2.3 ist fest mit dem Lenkkopflagerrohr 2.8 und somit fest mit dem Vorbaurahmen 2 verbunden. Das Gummielement 2.21 ist zylindrisch, rechteckig, oder es hat die Form eines Diabolos. In 1 hat es die Form eines Diabolos. Das optionale Federelement 2.2 dient als Rückstellelement oder auch als Dämpfungselement für den Vorbaurahmen 2. Die Gabel 1 des Vorderrades 22, dient als Schwinge zur Federung des Vorderrades 22 bei Fahrbahnunebenheiten. Die Gabel 1 besteht aus einer Achse 1.1, einer Gabelkrone 1.2 und den beiden Gabelwangen 1.3. Die beiden Gabelwangen 1.3 nehmen die Achse 39 des Vorderrades 22 an ihren Enden auf und sind fest mit der Gabelkrone 1.2 verbunden. Die Gabelkrone 1.2 ist fest mit der Achse 1.1 verbunden. Die Achse 1.1 ist drehbar im Vorbaurahmen 2 gelagert. Zwischen der Gabelkrone 1.2 und dem Vorbaurahmen 2 befindet sich ein Gummielement 1.4, das die Schwenkbewegung der Gabel 1, um die Achse 1.1, dämpft. Das Vorderrad 22 der erfindungsgemäßen Variante A hat einen Durchmesser d5 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 450 bis 690 mm, insbesondere von 490 bis 640 mm. Die Hinterräder 17, 18 der erfindungsgemäßen Variante A haben jeweils einen Durchmesser d6 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 450 bis 690 mm, insbesondere von 490 bis 640 mm. Der Sitz 3 der erfindungsgemäßen Variante A ist nicht fest mit dem Vorbaurahmen 2 verbunden, sondern der Sitz 3 der erfindungsgemäßen Variante A ist fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden. Dies hat den Vorteil, dass sich der Fahrer zum Aufbringen der Lenkkraft gegen den Sitz 3 abstützen kann und mit Hilfe der Abstützkraft am Sitz 3 die Lenkkraft zum Schwenken des Vorbaurahmens 2 aufbringen kann, denn der Hinterbaurahmen 7 wird mittels dem Federelement 7.5 gegen die Hinterradschwinge 7.2 und somit gegen die beiden Hinterräder 17, 18 abgestützt. Durch die Möglichkeit des Fahrers sich zum Lenken am Sitz 3 abzustützen, kann er das erfindungsgemäße Fahrrad sicher und präzise lenken. In der erfindungsgemäßen Variante A ist ein Abstand f der Abstand vom hinteren Ende der Sitzauflage lotrecht zur Lenkachse 2.4. Hierbei ist das hintere Ende der Sitzauflage gleichbedeutend mit der Schnittkante der Ebene 3.1 entlang der Sitzauflage zu der Ebene 3.2 entlang der Rückenlehne des Sitzes 3 (1). In der erfindungsgemäßen Variante A (1‚ 2) beträgt der Abstand f von 0 mm bis 300 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 210 mm, insbesondere von 60 mm bis 180 mm. Dieser Abstand f ist der gleiche für alle folgenden erfindungsgemäßen Varianten. Beim asynchronen Arm- oder Beinkurbelantrieb wirken die Armantriebskräfte jeweils einseitig, in einem Abstand h, k zur Fahrzeugmittelachse 7.3, also beispielsweise eine Armantriebskraft Kraft 60 der rechten Hand auf den rechten Handkurbelgriff 6.5 (18). 18 zeigt schematisch unter anderem die Kräfte und Momente die beim Antreiben der rechten Armkurbel durch den Fahrer entstehen. 18 zeigt die stark schematische Ansicht J-J der 1. Die Kraft 60 wirkt beim Drücken der rechten Hand des Fahrers auf den rechten Handkurbelgriff 6.5. Diese Kraft 60 bewirkt, zusammen mit dem Hebelarm h, ein Moment 63 welches den Vorbaurahmen 2 um die Lenkachse 2.4 drehen will. Als resultierende Kraft wirkt die Kraft 61 über die linke Schulter des Fahrers auf die linke Seite der Sitzlehne des Sitzes 3. Diese Kraft 61 bewirkt ein Moment 62 welches den Hinterbaurahmen 7 entgegengesetzt um die Lenkachse 2.4 drehen will. Somit heben sich die Momente 62, 63 gegenseitig auf und ein Antriebs-Lenkungspendeln wird wirkungsvoll verhindert. Versuche mit unterschiedlichen Abständen f haben gezeigt, dass Abstände f von 0 mm bis 300 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 210 mm, insbesondere von 60 mm bis 180 mm am besten geeignet sind, um einem Antriebs-Lenkungspendeln entgegen zu wirken. Hierbei verläuft die Lenkachse 2.4 in etwa durch den Mittelpunkt der Hüfte des Fahrers. Weiterhin haben die erfindungsgemäßen Varianten mit Arm- und Beinantrieb den Vorteil, dass der Fahrer die durch den Antrieb entstehenden Momente um die Lenkachse 2.4 durch gegengleiches Arm- und Beinkurbeln gegenseitig aufheben lassen kann. 18 zeigt ein solches gegengleiches Arm- und Beinkurbeln. Der Fahrer drückt mit seinem rechten Arm mit der Kraft 60 auf den rechten Handkurbelgriff 6.5. Diese Kraft 60 bewirkt, zusammen mit dem Hebelarm h, ein Moment 63 welches den Vorbaurahmen 2 um die Lenkachse 2.4 drehen will. Gleichzeitig drückt der Fahrer mit seinem linken Bein mit der Kraft 65 auf das linke Pedal 8.8. Diese Kraft 65 bewirkt, zusammen mit dem Hebelarm k, ein Moment 66 welches den Vorbaurahmen 2, entgegengesetzt zum Moment 63, um die Lenkachse 2.4 drehen will. Somit heben sich die Momente 63 und 66 zum großen Teil gegenseitig auf.
In der erfindungsgemäßen Variante A ist die Hinterradschwinge 7.2 über ein Kugelgelenk 7.4 und ein Federelement 7.5 im Hinterbaurahmen 7 gelagert. Das Federelement 7.5 ist ein Gummielement 7.51 das an seinen gegenüberliegenden Enden jeweils mit einer Stahlflanke 7.52 fest verbunden ist (gestrichelt dargestellt in 1). Die beiden Stahlflanken 7.52 dienen zum Anschrauben des Gummielements 7.51. Dabei ist eine Stahlflanke 7.52 mit der Hinterradschwinge 7.2 fest verschraubt und die andere Stahlflanke 7.52 ist mit dem Hinterbaurahmen 7 fest verschraubt. Das Gummielement 7.51 ist zylindrisch, rechteckig, oder es hat die Form eines Diabolos. In 1 ist seine Form zylindrisch. Eine Achse 7.6 ist fest mit der Hinterradschwinge 7.2 verbunden. Die Hinterräder 17, 18 sind drehbar auf der Achse 7.6 gelagert. Durch die Lagerung der Hinterradschwinge 7.2 über das Kugelgelenk 7.4 und das Federelement 7.5 sind die Hinterräder 17, 18 zum Hinterbaurahmen 7 gefedert aufgehängt. Somit kann sich der Fahrer bei der Fahrt aktiv, samt dem Sitz 3 und dem Hinterbaurahmen 7, in die Kurve neigen. Das Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante A hat einen Armantrieb. Dieser Armantrieb ist ein Armkurbelantrieb. Zudem verfügt die erfindungsgemäßen Variante A über einen Beinantrieb. Dieser Beinantrieb ist ein Beinkurbelantrieb. In der erfindungsgemäßen Variante A treibt der Fahrer mit seinen Armen einen Armkurbelantrieb und mit seinen Beinen den Beinkurbelantrieb des Fahrrades an. Der Armkurbelantrieb verfügt über Handkurbeln 6.2, 6.3. Auf den Handkurbeln 6.2, 6.3 sind die Handkurbelgriffe 6.5 drehbar gelagert. Die Handkurbeln 6.2, 6.3 sind über Freiläufe mit der Armantriebswelle 6.1 verbunden. Die Armantriebswelle 6.1 ist drehbar im Vorbaurahmen 2 gelagert (1). Die Handkurbeln 6.2, 6.3 und deren mechanische Verbindung zur Armantriebswelle 6.1 folgendermaßen gestaltet. In der erfindungsgemäße Variante A ist jede der beiden Handkurbeln 6.2, 6.3 über jeweils einen Freilauf 6.7, 6.8 mit der Armantriebswelle 6.1 verbunden. In der erfindungsgemäßen Variante A können die Handkurbeln 6.2, 6.3 dank der beiden Feiläufe 6.7, 6.8 unabhängig voneinander angetrieben werden. Ein Freilauf kann in der erfindungsgemäßen Variante A beispielsweise ein Hülsenfreilauf oder auch ein Sperrklinkenfreilauf sein. Ein Sperrklinkenfreilauf besteht aus zwei Ringen A und B die drehbar zueinander gelagert sind. Wird Ring A festgehalten, so ist der jeweils andere Ring B frei in eine Richtung drehbar, jedoch verhindert ein Sperrmechanismus, dass der Ring B nicht in die entgegen gesetzte Richtung, die so genannte Sperrrichtung, drehbar ist. Ein solcher Sperrmechanismus ist vorzugsweise wenigstens eine Klemmrampe oder wenigstens eine Sperrklinke oder wenigstens ein Klemmkeil oder wenigstens eine Klemmrolle. Diese Klemmrampen oder Sperrklinken oder Klemmkeile oder Klemmrollen wirken nur in einer Drehrichtung der beiden Ringe A und B zueinander, in der entgegengesetzten Drehrichtung der beiden Ringe A und B zueinander geben sie die Sperrung frei. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Variante A entsprechen die Handkurbeln 6.2, 6.3, die Armantriebswelle 6.1 und die Freiläufe 6.7, 6.8 deren des Varibikes Modells FR3 Modelljahr 2015 des Herstellers Varibike GmbH. Hierbei sind die Freiläufe 6.7, 6.8 Hülsenfreiläufe (1, 2), anstatt Sperrklinkenfreiläufe. Die Hülsenfreiläufe 6.7, 6.8 sind baugleich mit den Hülsenfreiläufen der Firma INA. Die Hülsenfreiläufe 6.7, 6.8 verfügen, im Gegensatz zu Sperrklinkenfreiläufen, über keinen inneren Ring, stattdessen wirken die Klemmrampen der Hülsenfreiläufe 6.7, 6.8 beim Klemmen direkt auf die gehärtete Oberfläche Armantriebswelle 6.1. Die Hülsenfreiläufe 6.7, 6.8 sind in 1, 2 nur schematisch dargestellt. Der Hülsenfreilauf 6.8 ist, mit seinem äußeren Ring, in eine Bohrung in der rechten Handkurbel 6.2 fest eingepresst und liegt an seiner Innenseite auf dem Außendurchmesser der Armantriebswelle 6.1 auf. Der Hülsenfreilauf 6.8 ist in seiner Klemmrichtung so angeordnet, dass wenn in der erfindungsgemäßen Variante A die rechte Handkurbel 6.2 gegen den Uhrzeigersinn 6.10, in 1 gesehen, angetrieben wird, so rasten die Klemmrampen des Freilaufes 6.8 ein und die Armantriebswelle 6.1 wird mitgedreht und es wird die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 12, die Synchronkette 11, die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13, das Antriebskettenrad 9, die Antriebskette 4, das Antriebsritzel 10 und somit das Vorderrad 22 angetrieben. Wird die rechte Handkurbel 6.2 im Uhrzeigersinn 6.9, in 1 gesehen, gedreht, dann sind die Klemmrampen des Freilaufes 6.8 inaktiv und die rechte Handkurbel 6.2 kann sich drehen, ohne dass sich dabei die Armantriebswelle 6.1 mitgedreht. Der Hülsenfreilauf 6.7 ist, mit seinem äußeren Ring, in eine Bohrung in der linken Handkurbel 6.3 fest eingepresst und liegt an seiner Innenseite auf dem Außendurchmesser der Armantriebswelle 6.1 auf. Der Hülsenfreilauf 6.7 ist in seiner Klemmrichtung so angeordnet, dass wenn in der erfindungsgemäßen Variante A die linke Handkurbel 6.3 gegen den Uhrzeigersinn 6.10, in 1 gesehen, angetrieben wird so rasten die Klemmrampen des Freilaufes 6.7 ein und die Armantriebswelle 6.1 wird mitgedreht und die Armantriebswelle 6.1 wird mitgedreht und es wird die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 12, die Synchronkette 11, die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13, das Antriebskettenrad 9, die Antriebskette 4, das Antriebsritzel 10 und somit das Vorderrad 22 angetrieben. Wird die linke Handkurbel 6.3 im Uhrzeigersinn 6.9, in 1 gesehen, gedreht, dann sind die Klemmrampen des Freilaufes 6.7 inaktiv und die linke Handkurbel 6.3 kann sich drehen, ohne dass sich dabei die Armantriebswelle 6.1 mitgedreht. Die Freiläufe 6.7, 6.8 verfügen zusätzlich über Nadelrollenlager. Über diese Nadelrollenlager sind die Handkurbeln 6.2, 6.3 drehbar auf der Armantriebswelle 6.1 gelagert. Die Freiläufe 6.8, 6.7 ermöglichen es dem Fahrer das erfindungsgemäße Fahrrad mit beiden Handkurbeln 6.2, 6.3 anzutreiben oder mit nur einer Handkurbeln 6.2 oder 6.3 anzutreiben und die jeweils andere Handkurbel still stehen zu lassen. Beim dem im Handbikesprachgebrauch so genannten asynchronen Armantrieb sind die Handkurbeln 6.2, 6.3 in einem Winkel von in etwa 180° zueinander angeordnet (1). Zudem ist auch ein Antrieb mit nur einem Arm möglich, während dessen sich der jeweils andere Arm ausruhen und erholen kann. Zudem hat das erfindungsgemäße Fahrzeug der erfindungsgemäßen Variante A für den Fahrzeugfahrer den Vorteil, dass er während der Fahrt von synchronen auf asynchronen Armantrieb wechseln kann. Beim der im Handbikesprachgebrauch so genannten synchronen Armantrieb stehen die Handkurbeln 6.2, 6.3 in einem Winkel von in etwa 0° zueinander, sie stehen somit in etwa parallel zueinander und die Armkurbelbewegungen sind synchron zueinander. Optional verfügt die erfindungsgemäße Variante A über einen Lenker 41 (gestrichelt dargestellt) der fest mit dem Vorbaurahmen 2 verbunden ist. In der erfindungsgemäßen Variante A wird mit wenigstens einen Bremshebel (ohne Abbildung) wenigstens eine Bremse (ohne Abbildung) betätigt, die wenigstens eines der Hinterräder 17, 18 und oder das Vorderrad 22 bremst. Die Kraftübertragung vom Bremshebel zur Bremse erfolgt, je nach Bremstyp, über einen Bowdenzug oder einer Hydraulikleitung. Die Bremshebel (ohne Abbildung) und die Schalthebel der Schaltung des Vorderradantriebes (ohne Abbildung) sind an den Handkurbelgriffen 6.5 oder alternativ auf dem Lenker 41 angebracht. Die Brems- und Schalthebel am Lenker 41 anzubringen hat den Vorteil, dass diese nicht an den Handkurbelgriffen 6.5 angebracht werden müssen, wo deren Bremsleitungen durch die Kurbelbewegung, beim Antreiben mittels den Armen, starken Verschleißbelastungen ausgesetzt wären. Der Beinkurbelantrieb der erfindungsgemäße Variante A verfügt über Tretkurbeln 8.2, 8.3. Die Tretkurbeln bestehen aus rechter und linker Tretkurbel (1). Die rechte Tretkurbel 8.2 und die linke Tretkurbel 8.3 sind mit der Achse 8.1 fest verschraubt. Diese Achse 8.1 ist über ein Tretlager drehbar im Vorbaurahmen 2 gelagert. Zum Antrieb des Fahrrades bewegt der Fahrer mit seinen Händen die Handkurbeln 6.2, 6.3 und mit seinen Füßen die Tretkurbeln 8.2, 8.3. Auf den Tretkurbeln 8.2, 8.3 sind die Pedale 8.8 drehbar gelagert. Am Freilauf 8.4 ist eine Synchronscheibe 13 befestigt und an der Achse 6.1 ist die Synchronscheibe 12 befestigt. Diese Synchronscheiben 12, 13 sind über den Synchronriemen 11 miteinander verbunden. Somit ist ein synchroner Lauf der Kurbeln 6.2, 6.3, 8.2, 8.3 gewährleistet. Alternativ ist der Synchronriemen 11 eine Synchronkette 11 und die Synchronscheiben 12, 13 sind Synchronkettenblätter 12, 13. Der Synchronriemen 11 verläuft, aus Fahrersicht, rechts vom Vorbaurahmen 2. Auf der rechten Seite des Vorbaurahmen 2 verläuft die Antriebskette 4. Sie treibt über das Antriebskettenrad 9, welches fest mit der Synchronscheibe 13 verbunden ist, und über das Antriebsritzel 10 das Vorderrad 22 an. Die erfindungsgemäße Variante A verfügt über einen Freilauf 8.4 zwischen der Achse 8.1 und der Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13 und dem Antriebkettenrad 9, wobei die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13 und das Antriebkettenrad 9 fest miteinander verbunden sind. Der Freilauf 8.4 hat einen inneren Ring und einen äußeren Ring welche über Kugellager drehbar zueinander gelagert sind. Der innere Ring ist über ein Gewinde fest mit der Achse 8.1 verschraubt. Der äußere Ring ist über mehrere Schrauben fest mit der Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13 und dem Antriebkettenrad 9 verschraubt. Der äußere Ring und somit die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13 und das Antriebkettenrad 9 sind relativ zum inneren Ring und somit relativ zur Achse 8.1, und somit relativ zu den Tretkurbeln 8.2, 8.3, gegen den Uhrzeigersinn 8.5, in 1 gesehen, frei drehbar, jedoch verhindern Sperrklinken des Freilaufs 8.4, dass der äußere Ring im Uhrzeigersinn relativ zum inneren Ring drehbar ist. Wenn also die Tretkurbeln 8.2, 8.3 gegen den Uhrzeigersinn 8.5, in 1 gesehen, angetrieben werden, so rasten die Sperrklingen des Freilaufes 8.4 ein und die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13 und das Antriebskettenrad 9 werden mit gedreht und dann treibt die Antriebskette 4 über das Antriebsritzel 10 das Vorderrad 22 an. Die Freiläufe 8.4, 6.8, 6.7 ermöglichen es dem Fahrer das erfindungsgemäße Fahrrad entweder mit den Tretkurbeln 8.2, 8.3 anzutreiben und gleichzeitig die Handkurbeln 6.2, 6.3 stillstehen zu lassen oder mit beiden Handkurbeln 6.2, 6.3 anzutreiben und gleichzeitig die Tretkurbeln 8.2, 8.3 stillstehen zu lassen oder mit den Handkurbeln 6.2, 6.3 und Tretkurbeln 8.2, 8.3 gleichzeitig anzutreiben, oder mit nur einer Handkurbeln 6.2 oder 6.3 anzutreiben und alle anderen Kurbeln still stehen zu lassen, oder mit den Tretkurbeln 8.2, 8.3 und mit nur einer Handkurbel 6.2, 6.3 gleichzeitig anzutreiben. Die Lenkachse 2.4 der erfindungsgemäßen Variante A steht in einem Winkel α von 20° bis 70°, vorzugsweise von 30° bis 55°, insbesondere von 35° bis 50° zur Aufstandsfläche B des Fahrrades, von der Aufstandsfläche B ausgehend. In Fahrtrichtung gesehen schneidet die Lenkachse 2.4 die Aufstandfläche B vor dem Lot L von der Achse 39 zur Aufstandsfläche B. Vorzugsweise schneidet die Lenkachse 2.4 die Aufstandfläche B in einem Abstand b größer 90 mm, vom Lot L ausgehend. Insbesondere schneidet die Lenkachse 2.4 die Aufstandfläche B in einem Abstand b größer 110 mm, vom Lot L ausgehend.
8 zeigt die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante AA. 9 zeigt die Ansicht D-D aus 8. Die erfindungsgemäße Variante AA entspricht der erfindungsgemäßen Varianten A. Allerdings sind in der erfindungsgemäßen Variante AA das Kugelgelenk 7.4, das Gummielement 7.51 und deren Stahlflanken 7.52 nicht vorhanden. Stattdessen ist in der erfindungsgemäßen Variante AA die Hinterradschwinge 7.2 fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden (8, 9). Dadurch ist in der erfindungsgemäßen Variante AA die Hinterradschwinge 7.2 nicht gefedert zum Hinterbaurahmen 7 aufgehängt. Indem der Sitz 3 der erfindungsgemäßen Variante AA fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden ist und der Hinterbaurahmen 7 wiederum mittels der Achse 7.6 und der beiden Hinterräder 17, 18 gegenüber der Aufstandsfläche B abgestützt ist, steht der Hinterbaurahmen 7 stabil auf der Aufstandsfläche B. Somit hat auch der Sitz 3 eine stabile Lage zur Aufstandsfläche B. Dies hat den Vorteil, dass sich der Fahrer zum Aufbringen der Lenkkraft gegen den Sitz 3 sehr gut abstützen kann, da der Sitz 3 eine stabile und definierte Lage zur Aufstandsfläche B hat. Somit kann der Fahrer, indem er sich am Sitz 3 abstützt, eine definierte Lenkkraft zum Schwenken des Vorbaurahmens 2 aufbringen und somit das erfindungsgemäße Fahrrad sicher und präzise lenken. Dies macht es für Fahranfänger leicht das Fahren zu erlernen, da der Sitz 3 und der Hinterbaurahmen 7 stabil steht und bei langsamen Geschwindigkeiten nicht seitlich wegkippen kann.
6 zeigt die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante A1. 7 zeigt die Ansicht C-C aus 6.
Die erfindungsgemäße Variante A1 entspricht der erfindungsgemäßen Varianten A. Allerdings ist in der erfindungsgemäßen Variante A1 die Gabel 1 des Vorderrades 22, fest mit dem Vorbaurahmen 2 verbunden und ist nicht als Schwinge ausgeführt. In der erfindungsgemäßen Variante A1 besteht die Gabel 1 aus den Gabelwangen 1.3 (6, 7). Die beiden Gabelwangen 1.3 nehmen die Achse 39 des Vorderrades 22 an ihren Enden auf und sind fest mit dem Vorbaurahmen 2 verbunden. Weiterhin sind in der erfindungsgemäßen Variante A1 einige Geometrien andere als in der erfindungsgemäßen Variante A. So hat das Fahrrad in der erfindungsgemäßen Variante A1 eine tiefere Sitzposition und Lenkachse 2.4 schneidet, in Fahrtrichtung gesehen, die Aufstandfläche B nach dem Lot L (von der Achse 39 zur Aufstandsfläche B). Zudem ist in der erfindungsgemäßen Variante A1 der Hinterbaurahmen 7 nach hinten verlängert und in der erfindungsgemäßen Variante A1 ist die Hinterradschwinge 7.2 nicht vorhanden. Stattdessen ist in der erfindungsgemäßen Variante A1 die Achse 7.6 der beiden Hinterräder 17, 18 fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden. Auch in der erfindungsgemäßen Variante A1 ist der Sitz 3 fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden, jedoch befindet sich der Sitz 3, in der erfindungsgemäßen Variante A1, näher zur Aufstandsfläche B. Die Sitzfläche des Sitzes 3 der erfindungsgemäßen Variante A1 hat einen Abstand e zur Aufstandsfläche B von vorzugsweise von 200 mm bis 450 mm, insbesondere von 230 mm bis 420 mm. Entsprechend der tieferen Sitzposition ist in der erfindungsgemäßen Variante A1 der Vorbaurahmen 2 anders, um das Vorderrad 22 herum, geformt (6). Der Sitz 3 der erfindungsgemäßen Variante A1 ist fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden. Der Hinterbaurahmen 7 ist wiederum mittels der Achse 7.6 und der beiden Hinterräder 17, 18 gegenüber der Aufstandsfläche B abgestützt. Somit hat auch der Sitz 3 eine stabile und definierte Lage zur Aufstandsfläche B. Dies hat den Vorteil, dass sich der Fahrer zum Aufbringen der Lenkkraft gegen den Sitz 3 sehr gut abstützen kann, da der Sitz 3 eine definiert Lage zur Aufstandsfläche B hat. Somit kann der Fahrer, indem er sich am Sitz 3 abstützt, eine definierte Lenkkraft zum Schwenken des Vorbaurahmens 2 aufbringen und somit das erfindungsgemäße Fahrrad sicher und präzise lenken. Zudem steht in der erfindungsgemäßen Variante A1 die Lenkachse 2.4 in einem Winkel c von 35° bis 80°, vorzugsweise von 43° bis 72°, insbesondere von 48° bis 67° zur Aufstandsfläche B des Fahrrades, von der Aufstandsfläche B ausgehend.
Zudem schneidet, in der erfindungsgemäßen Variante A1, die Lenkachse 2.4, in Fahrtrichtung gesehen, die Aufstandfläche B nach dem Lot L von der Achse 39 zur Aufstandsfläche B. Vorzugsweise schneidet die Lenkachse 2.4 die Aufstandfläche B in einem Abstand d größer 80 mm, vom Lot L ausgehend (6). Insbesondere schneidet die Lenkachse 2.4 die Aufstandfläche B in einem Abstand d größer 130 mm, vom Lot L ausgehend. Die Kombination vom Abstand d, Abstand f und Winkel c ist eine vorzugsweise Lenkgeometrie die einem Antriebs-Lenkungspendeln entgegenwirkt bei gleichzeitig guten Lenkeigenschaften. Das Vorderrad 22 der erfindungsgemäßen Variante A1 hat einen Durchmesser d1 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 450 bis 700 mm, insbesondere von 490 bis 630 mm. Die Hinterräder 17, 18 der erfindungsgemäßen Variante A1 haben jeweils einen Durchmesser d2 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 450 bis 750 mm, insbesondere von 490 bis 730 mm. Die relativ tiefe Sitzposition macht das Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante A1 relativ unanfällig gegen ein Umkippen in engen oder schnell gefahrenen Kurven. Indem beim Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante A1 der Arm- und der Beinkurbelantrieb im Vorbaurahmen 2 gelagert ist und sich auch das Antriebsrad im Vorbaurahmen 2 gelagert ist, befindet sich der ganze Antriebsstrang im Vorbaurahmen 2, somit ist das Fahrrad sehr einfach in seiner Rahmenbauweise. Beim Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante A1 lenkt der Fahrer durch schwenken des Vorbaurahmens 2 um die Lenkachse 2.4. Wenn er nach links lenken möchte, dann schwenkt er den Vorbaurahmen 2 nach links, also gegen den Uhrzeigersinn um die Lenkachse 2.4. Wenn er nach rechts lenken möchte, dann schwenkt er den Vorbaurahmen 2 nach rechts, also im Uhrzeigersinn um die Lenkachse 2.4. Zum Schwenken des Vorbaurahmens 2 benutz er seine Beine an den Tretkurbeln oder seine Arme an den Handkurbelgriffen 6.5, oder Arme und Beine zusammen. Diese Lenkung hat den Vorteil, dass sie keine zusätzlichen Lenkbetätigungselemente benötigt.
Die erfindungsgemäße Variante A2 entspricht der erfindungsgemäßen Varianten A1. Allerdings besitzt die erfindungsgemäße Variante A2 (ohne Abbildung) ein im Vorbaurahmen 2 gefedert aufgehängtes Vorderrad 22 und oder im Hinterbaurahmen 7 gefedert aufgehängte Hinterräder 17, 18.
10 zeigt die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante A3. 11 zeigt die Ansicht E-E aus 10.
Die erfindungsgemäße Variante A3 entspricht der erfindungsgemäßen Varianten A1 oder A2. Allerdings besitzt die erfindungsgemäße Variante A3 nur ein Hinterrad 19. Das Hinterrad 19 ist über eine Achse 40 drehbar in einem Hinterbau 37 gelagert (10, 11). Der Hinterbau 37 besitzt zwei Hinterbaurohre 37.2. Der Hinterbau 37 hat eine ähnliche Form, wie der Hinterbau eines gewöhnlichen Fahrrades. Das heißt, die Hinterbaurohre 37.2 des Hinterbaus 37 nehmen die Achse 40 des Hinterrades 19 an ihren Enden auf und verlaufen je rechts und links um das Hinterrad 19 und laufen dann in etwa der Fahrradmittelachse 7.3 zusammen, wo die Hinterbaurohre 37.2 allerdings fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden sind. Das Vorderrad 22 der erfindungsgemäßen Variante A3 hat einen Durchmesser d3 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 450 bis 700 mm, insbesondere von 490 bis 630 mm. Das Hinterrad 18 der erfindungsgemäßen Variante A3 hat einen Durchmesser d4 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 450 bis 750 mm, insbesondere von 490 bis 730 mm.
4 zeigt die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante C. 5 zeigt die Ansicht B-B aus 4. Die erfindungsgemäße Variante C entspricht der erfindungsgemäßen Varianten A. Allerdings besitzt die erfindungsgemäße Variante C nur ein Hinterrad 19. Das Hinterrad 19 ist über eine Achse 40 drehbar in einem Hinterbau 37 gelagert. Der Hinterbau 37 besitzt zwei Hinterbaurohre 37.2. Der Hinterbau 37 hat eine ähnliche Form, wie der Hinterbau eines gewöhnlichen Fahrrades. Das heißt, die Hinterbaurohre 37.2 des Hinterbaus 37 nehmen die Achse 40 des Hinterrades 19 an ihren Enden auf und verlaufen je rechts und links um das Hinterrad 19 und laufen dann in etwa der Fahrradmittelachse 7.3 zusammen, wo die Hinterbaurohre 37.2 allerdings fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden sind. Das Vorderrad 22 der erfindungsgemäßen Variante C hat einen Durchmesser d7 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 500 bis 730 mm, insbesondere von 590 bis 690 mm. Das Hinterrad 19 der erfindungsgemäßen Variante C hat einen Durchmesser d8 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 500 bis 730 mm, insbesondere von 590 bis 690 mm.
Die erfindungsgemäße Variante B entspricht einer der erfindungsgemäßen Varianten A, AA, A1, A2, A3, D oder C. Jedoch verläuft in der erfindungsgemäßen Variante B die Synchronkette bzw. der Synchronriemen 11 in einem Vorbaurahmenrohr 2.1 des Vorbaurahmens 2 (3). 3 zeigt die schematische Darstellung eines Ausschnittes vom Tretlagerbereich der erfindungsgemäßen Variante B. Die erfindungsgemäße Variante B verfügt zudem über eine Welle 14 und über zwei Lager 14.1, 14.3 über welche die Welle 14 auf der Achse 8.1 der Tretkurbeln 8.2, 8.3 drehbar gelagert ist. In der erfindungsgemäße Variante B sind die Tretkurbeln 8.2, 8.3 fest mit der Welle 8.1 verbunden. Die Welle 14 ist über das Lager 2.6 drehbar im Vorbaurahmenrohr 2.1 des Fahrradrahmens gelagert. Die Welle 8.1 ist über die Lagerung 2.5 drehbar zum Vorbaurahmenrohr 2.1 gelagert und über das Lager 14.1 drehbar zur Welle 14 gelagert. Ein Freilauf 14.2 ist ein Klemmrollenfreilauf. Der inner Ring des Freilaufes 14.2 ist fest mit der Achse 8.1 verbunden und der äußere Ring des Freilaufes 14.2 ist fest mit der Welle 14 verbunden. Die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13 und das Antriebskettenblatt 9 sind fest mit der Welle 14 verbunden. Der Freilauf 14.2 ist so angeordnet, dass dessen äußerer Ring und somit die Welle 14 und mit ihr die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13 und das Antriebkettenrad 9, relativ zum inneren Ring des Freilaufes 14.2 und somit relativ zur Achse 8.1 und somit relativ zu den Tretkurbeln 8.2, 8.3, gegen die Antriebsrichtung, frei drehbar sind. Jedoch verhindern die Klemmrollen des Freilaufs 14.2, dass der äußere Ring im Uhrzeigersinn relativ zum inneren Ring drehbar ist. Wenn also die Tretkurbeln 8.2, 8.3 in Antriebsrichtung angetrieben werden, so rasten die Klemmrollen des Freilaufes 14.2 ein und die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 13 und das Antriebskettenrad 9 werden mit gedreht und dann treibt die Antriebskette 4 über das Antriebsritzel 10 das Vorderrad 22 an. Das Vorbaurahmenrohr 2.1 verläuft von der Achse 8.1 aus Richtung Achse 6.1 und umgibt die Synchronkette bzw. Synchronriemen 11 und schütz diese so vor Verschmutzung von außen. Zudem kann das Vorbaurahmenrohr 2.1 aerodynamisch geformt sein und verbessert so den cw-Wert des Fahrrades.
Die erfindungsgemäße Variante D entspricht wenigstens einer der anderen erfindungsgemäßen Varianten. Allerdings sind in der erfindungsgemäßen Variante D die Handkurbeln 6.2, 6.3 fest mit der Armantriebswelle 6.1 verbunden. In dieser Ausführung sind die Handkurbeln 6.2, 6.3 vorzugsweise in einem Winkel von 0° also in einer synchronen Anordnung zueinander oder in einem Winkel von 180°, also in einer asynchronen Anordnung zueinander, fest mit der Armantriebswelle 6.1 verbunden.
Handbikes sind bekannt. Es sind Liegeräder für meist querschnittsgelähmte Fahrer und verfügen nur über ein Armkurbelantrieb und keinen Beinkurbelantrieb.
12 zeigt die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante E. 13 zeigt die Ansicht F-F aus 12. Die erfindungsgemäße Variante E entspricht der erfindungsgemäßen Variante A1, jedoch ist das Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante E eigentlich ein Handbike, da es nur über einen Armkurbelantrieb aber über keinen Beinkurbelantrieb verfügt. Denn das Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante E verfügt nicht über die Tretkurbeln 8.2, 8.3. Die erfindungsgemäße Variante E verfügt auch über keine Synchronkette 11 und über keine Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 12, 13 und über keine Antriebskette 4 und über kein Antriebskettenrad 9. Stattdessen verbindet eine Antriebskette 25 ein Antriebskettenrad 24 direkt mit dem Antriebsritzel 10 des Vorderrades 22. Hierbei ist das Antriebskettenrad 24 fest mit der Armantriebswelle 6.1 verbunden. Beim Antreiben des Armkurbelantriebes mit den Armen treibt somit das Antriebskettenrad 24, über die Antriebskette 25 und über das Antriebsritzel 10, das Vorderrad 22 an. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Variante A1 hat das Vorderrad 22 der erfindungsgemäßen Variante E einen Durchmesser d9 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 490 bis 730 mm, insbesondere von 590 bis 690 mm. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Variante A1 haben die Hinterräder 17, 18 der erfindungsgemäßen Variante E jeweils einen Durchmesser d10 von 400 bis 800 mm, vorzugsweise von 490 bis 730 mm, insbesondere von 590 bis 690 mm. Zudem hat die erfindungsgemäße Variante E Beinauflagen 52, auf denen der Fahrer seine Beine ablegen kann. Die Beinauflagen 52 sind über Träger 53 fest mit jeweils einer Gabelwange 1.3 verbunden. Die Gabelwangen 1.3 sind fest mit dem Vorbaurahmen 2 verbunden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Handbikes, hat das erfindungsgemäße Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante E für den Fahrer den Vorteil, dass er, dank der Freiläufe 6.7, 6.8, während der Fahrt von synchronen auf asynchronen Armantrieb, oder auf Antrieb mit nur einem Arm, wechseln kann und dass beim asynchronen Armantrieb, oder beim Antrieb mit nur einem Arm, aufgrund der Anordnung der Lenkachse 2.4, einem Antriebs-Lenkungspendeln entgegengewirkt wird. Zudem ist der Sitz 3 der erfindungsgemäßen Variante E fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden (12). Der Hinterbaurahmen 7 ist wiederum mittels der Achse 7.6 und der beiden Hinterräder 17, 18 gegenüber der Aufstandsfläche B abgestützt. Somit hat der Sitz 3 eine stabile und definierte Lage zur Aufstandsfläche B. Dies hat den Vorteil, dass sich der Fahrer zum Aufbringen der Lenkkraft gegen den Sitz 3 sehr gut abstützen kann, da der Sitz 3 eine definiert Lage zur Aufstandsfläche B hat. Somit kann der Fahrer, indem er sich am Sitz 3 abstützt, eine definierte Lenkkraft zum Schwenken des Vorbaurahmens 2 aufbringen und somit das erfindungsgemäße Fahrrad sicher und präzise lenken.
14 zeigt die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante F. 15 zeigt die Ansicht G-G aus 14. Die erfindungsgemäße Variante F entspricht der erfindungsgemäßen Variante E, jedoch verfügt die erfindungsgemäßen Variante F über einen Synchronriemen 23 und über eine Synchronscheibe 15 und über eine Synchronscheibe 21 und über eine Antriebskette 20 und über ein Antriebskettenrad 16 und über eine Welle 16.1. Alternativ ist der Synchronriemen 23 eine Synchronkette 23 und die Synchronscheiben 21, 15 sind Synchronkettenblätter 21, 15. Bei der erfindungsgemäßen Variante F ist die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 21 mittels dem Synchronriemen bzw. Synchronkette 23 mit der Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 15 verbunden. Die Welle 16.1 ist drehbar im Vorbaurahmen 2 gelagert. Die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 15 und das Antriebskettenrad 16 sind fest mit der Welle 16.1 verbunden. Die Antriebskette 20 verbindet das Antriebskettenrad 16 mit dem Antriebsritze) 10 des Vorderrades 22. Beim Antreiben des Armkurbelantriebes mit den Armen treibt somit die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 21, über den Synchronriemen bzw. Synchronkette 23, über die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 15, über die Welle 16.1, über das Antriebskettenrad 16, über die Antriebskette 20 und über das Antriebsritze) 10, das Vorderrad 22 an. Im Gegensatz zu herkömmlichen Handbikes, hat das erfindungsgemäße Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante F den Vorteil, dass aufgrund der Zwischenübersetzung von der Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 15 auf das Antriebskettenrad 16 die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 21 mit einem relativ kleinen Außendurchmesser gestaltet werden kann und somit die Sicht der Fahrers nach vorne durch die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 21 weniger eingeschränkt wird, als bei herkömmlichen Handbikes. In einer alternativen Ausführung (ohne Abbildung) der erfindungsgemäßen Variante F verlaufen das Synchronkettenblatt 21, der Synchronriemen bzw. Synchronkette 23 und die Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 15, vor Verschmutzung geschützt, innerhalb eines Vorbaurahmenrohres des Vorbaurahmens 2.
16 zeigt die schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Variante G. 17 zeigt die Ansicht H-H aus 16. Die erfindungsgemäße Variante G entspricht einer der erfindungsgemäßen Varianten A oder AA, jedoch ist das Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante G eigentlich ein Handbike, da es nur über einen Armkurbelantrieb aber über keinen Beinkurbelantrieb verfügt. Denn das Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante G verfügt nicht über die Tretkurbeln 8.2, 8.3. Die erfindungsgemäße Variante G verfügt auch über keine Synchronkette 11 und über keine Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt 12, 13 und über keine Antriebskette 4 und über kein Antriebskettenrad 9. Stattdessen verbindet, wie in der erfindungsgemäßen Variante E, in der erfindungsgemäße Variante G eine Antriebskette 25 ein Antriebskettenrad 24 direkt mit dem Antriebsritzel 10 des Vorderrades 22 (16, 17). Hierbei ist das Antriebskettenrad 24 fest mit der Armantriebswelle 6.1 verbunden. Beim Antreiben des Armkurbelantriebes mit den Armen treibt somit das Antriebskettenrad 24, über die Antriebskette 25 und über das Antriebsritzel 10, das Vorderrad 22 an. Wie die erfindungsgemäße Variante E hat auch die erfindungsgemäße Variante G Beinauflagen 52, auf denen der Fahrer seine Beine ablegen kann. Die Beinauflagen 52 der erfindungsgemäßen Variante G sind über Träger 53 fest mit jeweils einer Gabelwange 1.3 verbunden. Die Gabelwangen 1.3 sind fest mit dem Vorbaurahmen 2 verbunden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Handbikes, hat das erfindungsgemäße Fahrrad der erfindungsgemäßen Variante G für den Fahrer den Vorteil, dass er, dank der Freiläufe 6.7, 6.8, während der Fahrt von synchronen auf asynchronen Armantrieb, oder auf Antrieb mit nur einem Arm, wechseln kann und dass beim asynchronen Armantrieb, oder beim Antrieb mit nur einem Arm, aufgrund der Anordnung der Lenkachse 2.4, einem Antriebs-Lenkungspendeln entgegengewirkt wird. Zudem ist der Sitz 3 der erfindungsgemäßen Variante G fest mit dem Hinterbaurahmen 7 verbunden (16). Der Hinterbaurahmen 7 ist wiederum mittels der Achse 7.6 und der beiden Hinterräder 17, 18 gegenüber der Aufstandsfläche B abgestützt. Somit hat der Sitz 3 eine stabile und definierte Lage zur Aufstandsfläche B. Dies hat den Vorteil, dass sich der Fahrer zum Aufbringen der Lenkkraft gegen den Sitz 3 sehr gut abstützen kann, da der Sitz 3 eine definiert Lage zur Aufstandsfläche B hat. Somit kann der Fahrer, indem er sich am Sitz 3 abstützt, eine definierte Lenkkraft zum Schwenken des Vorbaurahmens 2 aufbringen und somit das erfindungsgemäße Fahrrad sicher und präzise lenken.
Als Alternative für alle erfindungsgemäßen Varianten verfügt das erfindungsgemäße Fahrrad zusätzlich über einen hydraulisch wirkenden Dämpfungszylinder (ohne Abbildung). Dieser Dämpfungszylinder ist zwischen Vorbaurahmen 2 und Hinterbaurahmen 7 angebracht und dämpft die Lenkbewegung um die Lenkachse 2.4.
Als Alternative für alle erfindungsgemäßen Varianten verfügt das erfindungsgemäße Fahrrad zusätzlich über einen elektrischen Hilfsmotor und dem dazugehörigen Speicher für den elektrischen Strom, in der Regel ein Akku. Solche Hilfsmotoren sind bekannt. In der Erfindungsgemäßen Variante befindet sich wenigstens ein Hilfsmotor in der Vorderradnabe und oder in wenigstens einer Hinterradnabe. Alternativ befindet sich der Motor, samt dem dazugehörigen Speicher für den elektrischen Strom, im Sitzrohr des Fahrrades. Dann verbinden Zahnräder den Motor mit der Welle der Tretkurbeln. Über diese Zahnräder überträgt der Motor sein Drehmoment an die Tretkurbeln. Der Motor kann parallel zum manuellen Antrieb durch den Fahrer zugeschaltet werden. Mit Hilfe des Motors kann der Fahrer noch große Steigungen überwinden und beschleunigen, selbst wenn ihm nach einer langen Tour schon die Kraft in seinen Armen und Beinen ausgegangen ist.
Alternativ treiben der Arm- und der Beinkurbelantrieb das erfindungsgemäße Fahrrad nicht über den mechanischen Antrieb mit der Antriebskette an. Sondern der Arm- und der Beinkurbelantrieb treiben je einen Generator an, der den Speicher für elektrischen Strom aufläd. Dieser Speicher für elektrischen Strom liefert den elektrischen Strom für wenigstens einen elektrischen Motor der das erfindungsgemäße Fahrrad antreibt. Hierbei befindet sich der Motor in der Vorderradnabe und treibt das Vorderrad an. Alternativ befindet sich der Motor in wenigstens einer Hinterradnabe und treibt das entsprechende Hinterrad an. Der Generator ist nach bekannter Bauart. Im Generator wird der Rotor (auch Läufer genannt) im Inneren des Generators gegenüber dem feststehenden Stator-Gehäuse (auch Ständer genannt) gedreht. Durch das vom Rotor mit einem Dauermagnet oder einem Elektromagnet (Feldspule oder Erregerwicklung genannt) erzeugte, umlaufende magnetische Gleichfeld wird in den Leitern bzw. Leiterwicklungen des Stators durch die Lorentzkraft elektrische Spannung induziert. Alternativ ist der Generator ein Gleichstromgenerator. Beim diesem Generator wird der Strom im Rotor induziert, die Feldspule bzw. der Dauermagnet ist außen. Der generierte Strom wird mit einem Kommutator gleichgerichtet.
Wird als Generator ein Wechselstromgenerator eingesetzt, dann entspricht das Funktionsprinzip der einer Kraftfahrzeuglichtmaschine. Der vom Generator erzeugte Wechselstrom wird von einem nachgeschalteten Gleichrichter in Gleichspannung umgewandelt.
Die Patentansprüche kennzeichnen den Schutzumfang. Die Beschreibung sind Ausführungsbeispiele des erfinderischen Gedankens. Die Beschreibung ist auch Bestandteil des erfinderischen Gedankens.
Bezugszeichenliste

1: Gabel
1.1: Achse
1.2: Gabelkrone
1.3: Gabelwangen
2: Vorbaurahmen
2.1: Vorbaurahmenrohr
2.2: Federelement
2.21: Gummielement
2.22: Stahlflanke
2.3: Konsole
2.4: Lenkachse
2.5: Lager
2.6: Lager
2.8: Lenkkopflagerrohr
3: Sitz
4: Antriebskette
6.1: Armantriebswelle
6.2: Handkurbel
6.3: Handkurbel
6.5: Handkurbelgriff
6.7: Freilauf
6.8: Freilauf
7: Hinterbaurahmen
7.1: Achse
7.2: Hinterradschwinge
7.3: Fahrradmittelachse
7.4: Kugelgelenk
7.5: Federelement
7.51: Gummielement
7.52: Stahlflanke
7.6: Achse
8.1: Achse
8.2: Tretkurbel
8.3: Tretkurbel
8.4: Freilauf
8.5: gegen den Uhrzeigersinn
8.8: Pedal
9: Antriebskettenrad
10: Antriebsritzel
11: Synchronriemen bzw. Synchronkette
12: Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt
13: Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt
14: Welle
14.1: Lager
14.2: Freilauf
14.3: Lager
15: Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt
16: Antriebskettenrad
17: Hinterrad
18: Hinterrad
19: Hinterrad
20: Antriebskette
21: Synchronscheibe bzw. Synchronkettenblatt
22: Vorderrad
23: Synchronriemen bzw. Synchronkette
24: Antriebskettenrad
25: Antriebskette
37: Hinterbau
37.2: Hinterbaurohre
40: Achse
41: Lenker
52: Beinauflage
53: Träger
60: Kraft
61: Kraft
62: Moment
63: Moment
64: Kraft
65: Kraft
66: Moment

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013016510 A1 [0002]

Claims

Fahrrad mit einem Vorderrad (22) und einem Hinterrad (19), insbesondere mit einem Vorderrad (22) und mit zwei Hinterrädern (17, 18), mit einem Armkurbelantrieb, insbesondere mit einem Arm- und Beinkurbelantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass der Armkurbelantrieb im Vorbaurahmen (2), oder in einem am Vorbaurahmen (2) befestigten Teil, drehbar gelagert ist und dass der Vorbaurahmen (2), um wenigstens eine Lenkachse (2.4), beweglich zu wenigstens einem Hinterbaurahmen (7) gelagert ist.
Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Handkurbeln (6.2, 6.3) über jeweils wenigstens einen Freilauf (6.7, 6.8) verfügen.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beinkurbelantrieb im Vorbaurahmen (2), oder in einem am Vorbaurahmen (2) befestigten Teil, drehbar gelagert ist.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkachse 2.4 in einem Winkel α von 20° bis 70°, vorzugsweise von 30° bis 55°, insbesondere von 35° bis 50° zur Aufstandsfläche B des Fahrrades, von der Aufstandsfläche B ausgehend, steht.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkachse 2.4 in einem Winkel c von 35° bis 80°, vorzugsweise von 43° bis 72°, insbesondere von 48° bis 67° zur Aufstandsfläche B des Fahrrades, von der Aufstandsfläche B ausgehend, steht.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkachse 2.4 die Aufstandfläche B, vorzugsweise in einem Abstand d größer 80 mm, insbesondere in einem Abstand d größer 130 mm, vom Lot L ausgehend, schneidet.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand f von 0 mm bis 300 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 210 mm, insbesondere von 60 mm bis 180 mm, beträgt.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Vorbaurahmen (2), oder an einem am Vorbaurahmen (2) befestigten Teil, wenigstens ein Lenker (41) befestigt ist.
Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sitz (3) nicht mit dem Vorbaurahmen (2) fest verbunden ist.
Verfahren zum Fahren eines Fahrrades mit einem Vorderrad (22) und einem Hinterrad (19), insbesondere mit einem Vorderrad (22) und mit zwei Hinterrädern (17, 18), mit Armkurbelantrieb, insbesondere bei dem der Fahrer das Fahrrad mit Arm- und Beinkurbelbewegungen antreibt, insbesondere zum Fahren eines Fahrrades nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrer das Fahrrad lenkt, indem er den Vorbaurahmen (2) relativ zum Hinterbaurahmen (7) schwenkt.
Verwendung eines Fahrrades nach einem der Ansprüche 1 bis 10.