DE102017000144B3 - Fahrrad mit Armantrieb - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad (10) mit Armantrieb, das in Fahrtrichtung gesehen eine linke und eine rechte Seite hat, umfassend einen Rahmen (26), einer mit diesem drehbar verbundenen Lenksäule (28) mit einem vorderen Laufrad (32) und mit einem Lenkervorbau (34), an dem ein quer zum vorderen Laufrad (32) ausgerichteten Lenker (36) angeordnet ist, einen Pedalantrieb mit einer Kurbelwelle (16) und zwei beiderseitig entgegengesetzt angeordneten Kurbelstangen (18) mit jeweils zugehörigem Pedal (20). Zudem sind Mittel zur kraftschlüssigen Übertragung einer Drehbewegung (22) der Kurbelwelle (16) auf ein mit dem Rahmen (26) verbundenes hinteres Laufrad (12) vorhanden, wobei der Lenkervorbau (34) eine Hebeldrehachse (56) aufweist, die parallel zum Lenker (36) gelegen ist. Auf der linken und rechten Seite ist je eine Hebelstange (50, 66) um die Hebeldrehachse (56) schwenkbar gelagert, wobei ein jeweils erstes Ende der Hebelstangen (50, 66) zur Einleitung einer Antriebskraft dient. Ein jeweils zweites Ende der Hebelstangen (50, 66) ist mittels je eines Gelenkelements (60, 76) mit je einem ersten Ende zweier Schubstangen (62, 78) verbunden, wobei ein jeweils zweites Ende der Schubstangen (62, 78) durch je ein Gelenkbauteil (64, 80) mit je einer Kurbelstange (18) verbunden ist. Die Hebelstangen (50, 66) sind dabei so ausgestaltet, dass eine Antriebskraft, die in das erste Ende von der Hebelstange (50) eingebracht ist, das auf der linken Seite angeordnet ist, auf die Kurbelstange (18) auf der rechten Seite wirkt, und dass eine Kraft, die auf das erste Ende der Hebelstange (66) eingebracht ist, das auf der rechten Seite angeordnet ist, auf die Kurbelstange (18) auf der linken Seite wirkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit Armantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, nämlich ein Fahrrad mit Armantrieb, das in Fahrtrichtung gesehen eine linke und eine rechte Seite hat, umfassend einen Rahmen, eine mit diesem drehbar verbundene Lenksäule mit einem vorderen Laufrad und mit einem Lenkervorbau, an dem ein quer zum vorderen Laufrad ausgerichteter Lenker angeordnet ist, einen Pedalantrieb mit einer Kurbelwelle und zwei beiderseitig entgegengesetzt angeordnete Kurbelstangen mit jeweils zugehörigem Pedal, Mittel zur kraftschlüssigen Übertragung einer Drehbewegung der Kurbelwelle auf ein mit dem Rahmen verbundenes hinteres Laufrad, wobei der Lenkervorbau eine Hebeldrehachse aufweist, die parallel zum Lenker gelegen ist, wobei auf der linken und rechten Seite je eine Hebelstange um die Hebeldrehachse schwenkbar gelagert ist, wobei ein jeweils erstes Ende der Hebelstangen zur Einleitung einer Antriebskraft dient.
  • Es ist allgemein bekannt, dass Fahrradfahren sowohl der Fortbewegung als auch des Trainings und der Gesundheit des Fahrers dient. Fahrräder werden üblicherweise über Pedale, die an Kurbelstangen angebracht sind und ein Kettenrad bewegen, angetrieben. Der Radfahrer bewegt mit seinen Füßen die Pedale, während das Kettenrad über eine Fahrradkette mit einem Ritzel des Hinterrads des Fahrrades verbunden ist und auf diese Weise dafür sorgt, dass durch die Drehbewegung der Pedale ein Vorschub des Fahrrads bewirkt ist. Da bei einem derartigen Fahrrad lediglich die Fußkräfte des Radfahrers zum Einsatz kommen, ist es manchmal gewünscht, auch die Armkräfte des Radfahrers zum Antrieb des Fahrrades zu nutzen, zum Beispiel um die Antriebskräfte und damit den Vorschub insgesamt zu erhöhen.
  • Ein derartiges Fahrrad ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2012 008 497 U1 bekannt, bei dem ein Lenker am Fahrrad seitlich kippbar und in einem Rohr gelagert ist. Am Lenker sind Bowdenzüge angebracht, die die Bewegung vom Lenker auf das Drittlager übertragen und derart der Fußantrieb unterstützt wird. Ein derartiges Fahrrad mit Armantrieb ist auch aus dem Deutschen Patent DE 10 2010 034 035 A1 bekannt geworden. Dort ist es vorgesehen mit einer Hebelanordnung eine Kraft, die durch die Arme eines Radfahrers aufgebracht wird, zusätzlich zum Fußantrieb zum Antrieb des Fahrrades mit zu nutzen. Hierdurch wird die Kraft für den Vorschub des Fahrrades insgesamt vorteilhaft erhöht. Durch den Einsatz der Hebelanordnung wird durch den Radfahrer aber auch ein Drehmoment auf die Lenksäule des Fahrrads in deren Drehrichtung aufgebracht, welches vom Fahrradfahrer während des Fahrens ausgeglichen werden muss. Dazu ist eine entsprechende Übung des Fahrers erforderlich, um das kontinuierliche Einwirken des Drehmoments zu kompensieren. Außerdem treten bei diesem Fahrrad mit Armantrieb, aber auch bei normalen Fahrrädern mit ausschließlichem Fußantrieb, bei einer Umdrehung der Kurbelwelle zwei sogenannte Totpunkte auf. Diese Totpunkte sind dann gegeben, wenn die Krafteinleitung in der Kurbelwelle gerade kein Drehmoment erzeugt, also die Krafteinleitungsrichtung keinen drehmomenterzeugenden Winkel zur Kurbelwelle aufweist. Diese Totpunkte wirken besonders beim Langsamfahren und Bergauffahren für den Radfahrer als nachteilig und störend. Zudem weisen Fahrräder häufig einen sogenannten Freilauf auf, nämlich wenn am Fahrrad keine Rücktrittbremse vorhanden ist. Zum Bremsen stehen dann die Handbremsen an der Lenkstange zur Verfügung. Fährt der Radfahrer gerade mit dem Handantrieb, muss er zum Bremsen die Hand von den Hebelstangen auf die Lenkstange verlagern, ein Bremsen nur mit einer entsprechenden Verzögerung möglich sein, was für die Sicherheit des Radfahrers nachteilig ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fahrrad mit Armantrieb anzugeben, welches die Auswirkungen des durch den Armantrieb verursachten Drehmoments auf die Lenksäule verringert.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Fahrrad mit Armantrieb der eingangs genannten Art. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweils zweites Ende der Hebelstangen mittels je eines Gelenkelements mit je einem ersten Ende zweier Schubstangen verbunden ist, wobei ein jeweils zweites Ende der Schubstangen durch je ein Gelenkbauteil mit je einer Kurbelstange verbunden ist, dass die Hebelstangen so ausgestaltet sind, dass eine Antriebskraft, die in das erste Ende von der Hebelstange eingebracht ist, das auf der linken Seite angeordnet ist, auf die Kurbelstange auf der rechten Seite wirkt, und dass eine Kraft, die auf das erste Ende der Hebelstange eingebracht ist, das auf der rechten Seite angeordnet ist, auf die Kurbelstange auf der linken Seite wirkt.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass die Armkraft des Fahrers, die auf der linken Seite des Fahrrads in den Hebelantrieb eingeleitet wird, auf der rechten Seite des Fußantriebs wirkt, insbesondere in die rechte Kurbelstange des Fußantriebs eingeleitet wird. Entsprechend wird die Armkraft des Fahrers, die auf der rechten Seite des Fahrrads in den Hebelantrieb eingeleitet wird, auf die linke Seite des Fußantriebs wirken und hier entsprechend insbesondere in die linke Kurbelstange des Fußantriebs eingeleitet. Auf diese Weise steht einem Aktionsmoment die Drehachse der Lenksäule durch die Armkraft des Fahrers ein Reaktionsmoment durch die Gegenkräfte bei der Krafteinleitung in den Fußantrieb entgegen, sodass das resultierende Gesamtmoment um die Lenksäule null ist. Das Aufheben von Aktionsmoment und Reaktionsmoment erfolgt in vorteilhafter Weise unabhängig von der Ausgestaltung und Auslegung der Längen der Hebelstangen. Die Aufhebung von Aktionsmoment und Reaktionsmoment erfolgt auch unabhängig davon, ob der Radfahrer die Kräfte durch Ziehen oder Drücken in die Hebelstangen einleitet. Die eingeleitete Armkraft entspricht der durch die Schubstangen in den Fußantrieb eingeleiteten Kräfte, wenn die für die Drehmomente wirksamen Abstände beziehungsweise Längen an jeder Hebelstange gleich sind. Damit ist es dem Radfahrer ermöglicht, vergleichsweise mühelos zu lenken sowie eine sichere und geradlinige Fahrt auch beim Einsatz des Armantriebs zu erreichen. Das sogenannte „Schlangenlinienfahren“ ist vermieden. Zudem kann der Radfahrer auch ohne Trainings- oder Gewöhnungsphase des erfindungsgemäßen Fahrrads mit Armantrieb sofort benutzen.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die beim üblichen Fahrrad mit Fußantrieb oder auch beim Fahrrad mit Armantrieb gemäß DE 10 2010 034 035 A1 vorhandenen Totpunkte beim Treten, die dann erreicht sind, wenn die Kurbelstangen genau senkrecht zur Fahrebene stehen, vermieden sind. Die Kräfte, die durch den Armantrieb in die Kurbelstangen des Fahrrads eingeleitet werden, wirken nämlich immer um einen bestimmten Winkel versetzt zu den Fußkräften, die über die Pedale in die Kurbelstangen eingeleitet werden. In den Totpunkten des Fußantriebs ist dieser Winkel 90°, sodass der Armantrieb genau in diesem Punkt problemlos Antriebskräfte in die Kurbelstangen einleiten kann. Die Totpunkte des Fußantriebs sind durch die Kräfte des Armantriebs in vorteilhafter Weise beseitigt beziehungsweise vermieden. Hierdurch ist ein gleichmäßigerer Fahrbetrieb des Fahrrads möglich, was insbesondere Vorteile bei dem Bergauffahren und bei einer langsamen Fahrt hat. Insgesamt steht mit einem Arm- und Fußantrieb dem Fahrrad eine höhere Antriebsleistung zur Verfügung, was zu einem insgesamt größeren Antriebsmoment für das Fahrrad führt, sodass ein leichteres Fahren, zum Beispiel gegen den Wind und beim Bergauffahren sowie eine bessere Beschleunigung des Fahrrads bewirkt ist. Zudem ist es innerhalb des Erfindungsgedankens wenn ein erfindungsgemäßes Fahrrad mit Armantrieb auch als Heimergometer ausgeführt ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Fahrrads mit Armantrieb ist erreicht, falls die Hebeldrehachse der Lenker ist oder Abschnitte des Lenkers sind.
  • Die Drehachse ist zwar ohne weiteres als eigenes Bauteil an dem Lenkervorbau anbringbar. Um dieses zusätzliche Bauteil jedoch zu vermeiden, wird vorteilhaft die Lenkstange als Drehachse eingesetzt. Dabei wird auf einem geeigneten Stück auf der linken sowie auf der rechten Seite des Fahrrads ein Abschnitt der Lenkstange genutzt, der als Drehachse für die Hebelstangen geeignet ist. Selbst wenn die Lenkstange selbst nicht vollständig gerade in ihrer Längserstreckung ist, und damit nicht jeder Abschnitt genau quer zum vorderen Laufrad orientiert ist, findet sich zumindest auf jeder Seite der Lenkstange ein Abschnitt, der diese Anforderung erfüllt, so dass an diesen Stellen die Drehlager der Hebelstangen besonderes einfach montierbar sind.
  • Eine Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes sieht vor, dass die Drehachse mit dem Lenkervorbau verbunden ist, und dass die Drehachse von der Lenkstange beabstandet ist. Bei dieser Weiterbildung ist die Drehachse ein eigenes Bauteil am Lenkervorbau. Hierdurch kann aber auch die Lage der Drehachse unabhängig vom Lenker gewählt werden. Auf diese Weise sind die konstruktiven Möglichkeiten für die Anbringung der Drehlager und der Hebelstangen in vorteilhafter Weise erhöht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Hebelstange durch ein Distanzstück von der Drehachse beabstandet ist.
  • In dem Fall, dass die Hebelstangen nicht unmittelbar am Drehlager angeordnet, sondern mit einem Distanzstück zu diesem beanstandet sind, erreicht man einen weiteren konstruktiven Freiheitsgrad für die Gestaltung und Anordnung der Hebelstangen. Die konstruktive Herausforderung bei den Hebelstangen ist es nämlich diese so zu gestalten, dass deren Schwenkbewegung so ausführbar ist, dass eine gegenseitige Berührung vermieden ist. Außerdem sind die Hebelstangen so gestaltet, dass auch eine ungewollte Berührung mit anderen Bauteilen des Fahrrads zumindest in einem vorgegebenen Winkelbereich des Lenkens des Fahrrads vermieden ist.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Fahrrads mit Armantrieb sieht vor, dass durch die Wahl von wirksamen Längen zwischen den ersten beziehungsweise zwischen den zweiten Enden der Hebelstangen und der Drehachse ein Übersetzungsverhältnis von Hebelkräften zwischen der Krafteinleitung in die ersten Enden der Hebelstangen und der Kraftausleitung in die Kurbelstangen vorgebbar ist.
  • Auf diese Weise ist vorteilhaft erreicht, dass der Armantrieb auf die Armkräfte des Radfahrers und/oder dessen Trainingszustand anpassbar ist. Zudem ist es auch möglich, die Orientierung der ersten Hebelstangen in Bezug auf die Fahrerposition in einem vergleichsweise großen Bereich anzupassen, sodass der Fahrer die Schwenkbewegung der Hebelstangen aus seiner Sicht durch eine Hin- und Herbewegung seiner Hände/Arme oder eine Auf- und Abbewegung seiner Hände/Arme oder durch eine Kombination beider Bewegungsarten erreichbar ist.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Fahrrads mit Armantrieb ist dadurch gekennzeichnet, dass das jeweils zweite Ende der Schubstangen mit einem Pedalzapfen verbunden ist, dass die Pedalzapfen an den Pedalen befestigt, insbesondere lösbar befestigt, sind, dass die Pedale an den Kurbelstangen drehbar gelagert sind, und dass Pedalfußauflagen der Pedale oberhalb der Schubstangen angeordnet sind.
  • Bei dieser Ausgestaltung ist eine besonders einfache Krafteinleitung der Kräfte des Armantriebs unter Zwischenschaltung von Kurbelzapfen und Pedalen in die Kurbelstangen erreicht. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Pedalzapfen in der gedachten Verlängerung einer Lagerachse eines Drehlagers der Pedale angeordnet sind, durch welche Drehlager die Pedale und die Kurbelstangen drehbar verbunden sind.
  • Auf diese Weise ist erreicht, dass der Fuß des Radfahrers, der auf dem Pedal steht, oberhalb der Schubstange positioniert ist. Da die Länge eines Pedals in Fahrtrichtung betrachtet üblicherweise kürzer ist als die Länge des Fußes, der darauf steht, ist die Schubstange in besonders vorteilhafter Weise unterhalb des Fußes gelegen und gibt dem Radfahrer den notwendigen Freiraum für das kollisionsfreie Treten der Pedale. Erst außerhalb des Bereichs, den die Füße des Radfahrers benötigen, sind die Schubstangen dann zudem so geformt, dass diese nicht mit dem vorderen Laufrad in Berührung kommen, wenn dieses beim Lenken nach links oder rechts gedreht wird.
  • Eine Weiterbildung des Fahrrads mit Armantrieb sieht vor, dass die Pedalzapfen kürzer als die Breiten der Pedale beziehungsweise die Breiten der Pedalfußauflagen sind, und dass die Schubstangen mit den Pedalzapfen an deren freien Enden verbunden sind. Auf diese Weise ist der Anschlagpunkt für die jeweils zweiten Enden der Schubstangen weiter optimiert.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes besteht darin, dass die Hebelstangen mit den Schubstangen und/oder die Schubstangen mit den Pedalzapfen durch Kugelgelenke oder andere Gelenkelemente mit mehreren Freiheitsgraden miteinander verbunden sind. Damit sind die Relativbewegungen von Kurbelstangen zu den Schubstangen beziehungsweise der Schubstangen zu den Pedalen oder den Pedalzapfen technisch besonders günstig ausgleichbar.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstangen so ausgestaltet sind, dass eine Berührung mit dem vorderen Laufrad oder dessen Schutzabdeckung oder mit einem auf einem Pedal stehenden Fußes eines Fahrers vermieden ist.
  • Ein weiterer Vorteil der Schubstangen besteht darin, dass diese weitestgehend frei gestaltbar sind. So ist auch eine Formgebung ermöglicht, die es zulässt, das zweite Ende der Schubstangen zum Beispiel an den Kurbelstangen, den Pedalen oder an den Pedalzapfen anzubringen und derart sicherzustellen, dass die Füße des Radfahrers auf den Pedalen sein können, ohne dass die Kurbelstangen die Füße beim Radfahren berühren. Des Weiteren nimmt das vordere Laufrad bei Lenkbewegungen des Fahrrads nach links und rechts einen bestimmten Raum ein. Auch hier ist es vorteilhaft, wenn die Schubstangen durch entsprechende Formgebung gar nicht erst in diesen Raumbereich hinein gelangen können. Eine mögliche Kollision ist auf diese Art sicher vermieden.
  • Ein weiterer Vorteil der durch das erfindungsgemäße Fahrrad mit Armantrieb entsteht, ist dadurch erreicht, dass eine Begrenzungsvorrichtung die Drehung des Vorderrades um die Lenksäule auf einen vorgebbaren Winkelbereich begrenzt.
  • Wie vorstehend bereits beschrieben kann eine mögliche Kollision zwischen der Schubstange und dem vorderen Laufrad durch die Formgebung der Schubstangen bereits vermieden werden. In manchen Fällen kann es darüber hinaus vorteilhaft sein, den Winkelbereich bei Drehung des Vorderrades die Lenksäule durch ein Begrenzungselement zu beschränken. Das ist zum Beispiel der Fall wenn die Gelenkselemente oder Drehgelenke aus konstruktiven Gründen nur eine bestimmte Auslenkung und damit nur einen bestimmten Winkelbereich für die Drehung des vorderen Laufrades zulassen. Eine solche Begrenzungsvorrichtung weist zum Beispiel in einer einfachen Ausgestaltung zwei Ösen auf, bei der die eine an einer geeigneten Stelle im Bereich der Lenksäule oder der Schutzabdeckung des vorderen Laufrades angebracht ist, eine zweite Öse mit dem Fahrradrahmen verbunden ist und diese untereinander mit einem Verbindungselement, zum Beispiel einem Seil, einer Kette, einem flexiblen Band oder ähnlichem verbunden sind. Die Länge des Verbindungselements bestimmt dann den maximalen Winkel zur rechten oder zur linken Seite, den das vordere Laufrad maximal zur Lenkung erreichen kann.
  • Eine Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes sieht vor, dass wenigstens ein Bremshebel einer Handbremse an wenigstens einem ersten Ende der Hebelstangen angebracht ist.
  • Auf diese Weise ist dem Radfahrer ermöglicht, die Handbremse direkt von einem ersten Ende eine Hebelstange zu betätigen. Es kann aber auch an beiden ersten Enden der Hebelstangen jeweils ein Bremshebel einer Handbremse angebracht sein. In vorteilhafter Weise ist hierdurch vermieden, dass der Radfahrer beim Betätigen der Handbremse zunächst auf den Lenker beziehungsweise den Lenkerbügel umgreifen muss, um einen Bremshebel der Handbremse zu erreichen. Das kostet zum Beispiel im Gefahrenfall wertvolle Zeit bis eine Bremswirkung erzielbar ist, was durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vermeidbar ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
  • Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sollen der Erfindung, weitere Ausführungsformen und weitere Vorteile näher beschrieben werden.
  • Es zeigen
    • 1 ein Beispiel eines Fahrrades mit Armantrieb in einer Seitenansicht sowie
    • 2 das Beispiel des Fahrrades mit Armantrieb in einer Draufsicht.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines Fahrrades 10 mit einem Armantrieb, der zusätzlich zu einem Fußantrieb auf dessen hinteres Laufrad 12 wirkt. Der Fußantrieb weist ein Kettenrad 14 auf, das an einer Kurbelwelle 16 angebracht ist. An den beiden Enden der Kurbelwelle 16 sind Kurbelstangen 18 angebracht. Von der Kurbelwelle 16 beabstandet ist an jeder Kurbelstange 18 ein Pedal 20 angeordnet, dass dafür vorgesehen ist, eine Antriebskraft durch einen Fuß eines Fahrradfahrers aufzunehmen, diese über die entsprechende Kurbelstange 18 in die Kurbelwelle 16 zu leiten und diese zusammen mit dem Kettenrad 14 in eine Drehbewegung zu versetzen. Das Kettenrad 14 ist im gezeigten Beispiel durch eine Kette 22 mit einem Ritzel 24 des hinteren Laufrads 12 kraftschlüssig verbunden, sodass durch die Drehbewegung der Kurbelwelle 16 letztlich das hintere Laufrad 12 des Fahrrads 10 angetrieben wird.
  • An einem Fahrradrahmen 26, welcher vorzugsweise aus Rohren zusammengefügt ist, ist im vorderen Bereich eine Lenksäule 28 vorgesehen, welche im Fahrradrahmen 26 um ihre Drehachse 30 drehbar gelagert ist. Die Drehachse 30 steht dabei in etwa senkrecht zu der Ebene, auf der das Fahrrad 10 steht oder sich bewegt, wobei im gezeigten Beispiel ein spitzer Winkel zur Senkrechten zu der Ebene erkennbar ist. Am unteren Ende der Lenksäule 28 ist ein vorderes Laufrad 32 montiert, welches zusammen mit der Lenksäule 28 und einem oberen Ende der Lenksäule 28 angebrachten Lenkervorbau 34 drehbar ist. Der Lenkervorbau 34 trägt einen Lenker 36, der in etwa quer zum vorderen Laufrad 32 orientiert ist. Dies ermöglicht eine gute Zugänglichkeit für die Hände eines Fahrers, dessen Sitzposition 38 auf einem Sattel 39 ist, zu den Handgriffen 40 am Lenker 36. Im unteren Bereich der Lenksäule 28, im gewählten Beispiel zwischen dem Fahrradrahmen 26 und dem vorderen Laufrad 32 angeordnet, ist eine erste Öse 42 an dieser angebracht, die mit einem Seil 44 an einer zweiten Öse 46 verbunden ist, die am Fahrradrahmen 26 angebracht ist. Auf diese Weise ist die Drehbewegung der Lenksäule 28 durch die Länge des Seils 44 beschränkbar. Anstatt eines Seils wie in der Figur gezeigt, ist es ohne weiteres denkbar andere Verbindungselemente zur Verbindung der beiden Ösen 42, 46 einzusetzen, beispielsweise einen Draht, eine Kette, ein flexibles Band, Gelenke oder andere bewegliche Verbindungselemente.
  • Für die nähere Beschreibung des Armantriebes des Fahrrads 10 sei zunächst darauf hingewiesen, dass ein Fahrrad in Fahrtrichtung gesehen eine linke und eine rechte Seite hat, wobei der Fahrradrahmen 26 in der dritten Ebene zwischen der linken und der rechten Seite liegt. Der Armantrieb weist eine erste Hebelstange 50 auf, die unter Zwischenverfügung eines ersten Distanzstücks 52 mit einem ersten Drehlager 54 auf dem Lenker 36 verbunden und um eine Hebeldrehachse 56 dreh- oder schwenkbar ist, wobei das erste Drehlager 54 auf der linken Seite des Fahrrads liegt. Die Hebeldrehachse 56 liegt im gezeigten Beispiel genau senkrecht zur Bildebene, sodass diese in der 1 nicht dargestellt ist. Die erste Hebelstange 50 weist auf einer ersten Hebelseite ein erstes Ende auf, das in etwa in Richtung der Sitzposition 38 orientiert ist und an seinem äußeren Ende ein erstes Handgriffstück 58 aufweist. Das erste Ende der ersten Hebelstange 50 sowie das erste Handgriffstück 58 sind auf der linken Seite des Fahrrads 10 gelegen. Ein zweites Ende der ersten Hebelstange 50 ist mit einem ersten Gelenkelement 60 mit einem Ende einer ersten Schubstange 62 so verbunden, dass eine Kraft, die durch das Hin- und Herbewegen des ersten Endes der ersten Hebelstange 50 auf die erste Schubstange 62 übertragen ist. Dabei ist die erste Schubstange 62 auf der rechten Seite des Fahrrads angeordnet und ein anderes Ende der ersten Schubstange 62 ist mittels eines ersten Drehgelenks 64 mit einem der Pedalzapfen 21 verbunden. Dieser Pedalzapfen 21 auf der rechten Seite ist am Pedal 20 auf der rechten Seite des Fahrrads 10 befestigt, wobei das betreffende Pedal 20 an der Kurbelstange 18 auf der rechten Seite gelagert ist, sodass die besagte Kraft durch den Armantrieb zusätzlich am Fußantrieb des Fahrrads zur Verfügung steht.
  • Eine zweite Hebelstange 66 ist mit einem zweiten Distanzstück 68 mit einem zweiten Drehlager 70 verbunden, welches ebenfalls auf der Hebeldrehachse 56 gelagert ist, jedoch auf der rechten Seite des Fahrrads 10 angeordnet ist, sodass das Drehlager in der 1 nicht sichtbar ist. Ein erstes Ende der zweiten Hebelstange 66 weist ein zweites Handgriffstück 72 auf und zusätzlich einen Hebelträger mit Handbremsenhebel einer Handbremse 74, die durch ein mechanisches, zum Beispiel über einen Bowdenzug, oder ein hydraulisch wirkendes Kraftübertragungssystem, beispielsweise einem Hydraulikschlauch, auf eine Vorderradbremse wirkt, das jedoch in den 1 oder 2 nicht dargestellt ist. Das erste Ende der zweiten Hebelstange 66, das zweite Handgriffstück 72 sowie die Handbremse 74 sind auf der rechten Seite des Fahrrads 10 gelegen. Ein zweites Ende der zweiten Hebelstange ist auf der linken Seite des Fahrrads 10 angeordnet und mit einem zweiten Gelenkelement 76 mit einem Ende einer zweiten Schubstange 78 verbunden. Ein anderes Ende der zweiten Schubstange 78 ist mittels eines zweiten Drehgelenks 80 mit dem Pedalzapfen 21 der linken Seite des Fahrrads 10 verbunden, wobei auch auf dieser Seite des Fahrrads der entsprechende Pedalzapfen 21 an dem entsprechenden Pedal 20 befestigt ist und dieses wiederum in der Kurbelstange 18 beweglich gelagert ist. In dieser Ansicht ist gut zu erkennen, dass eine Pedalfußauflage der Pedale 20 als Pedalplatten ausgestaltet ist, die am vorderen beziehungsweise hinteren Ende abgekantet sind und in etwa u-förmig sind. Zudem liegen diese Pedalplatten oberhalb der Pedalzapfen 21, sodass die Schubstangen 62, 78 besonders günstig zu den Pedalzapfen 21 führbar sind, ohne dass die Gefahr einer Kollision mit dem Pedal 20 beim Fahrradfahren besteht. Gegebenenfalls sind in den zu den Schubstangen 62, 78 weisenden abgekanteten Bereichen der Pedalplatten Ausnehmungen vorhanden, durch die die Schubstangen 62, 78 durchgreifen. Als Gelenkelemente 60, 76 oder Drehgelenke 64, 80 sind vorteilhafterweise Kugelgelenke oder andere Gelenke mit räumlicher Bewegungsfreiheit, insbesondere in wartungsfreier Ausführung, als Verbindungsbauteile zwischen den Hebelstangen 50, 66 und den Schubstangen 62, 78 beziehungsweise zwischen den Schubstangen 62, 78 und dem Fußantrieb einsetzbar. Die Kraftübertragung vom ersten Ende der zweiten Hebelstange 66 über die zweite Schubstange 78 in die Kurbelstange 18 der linken Seite des Fahrrads 10 erfolgt in vergleichbarer Weise wie dies für die erste Hebelstange 50 beschrieben wurde. Auf diese Weise stehen dem Fußantrieb des Fahrrads 10, der auf das hintere Laufrad 12 wirkt, die zusätzlichen Armkräfte des Radfahrers zur Verfügung. In der 1 ist gut erkennbar, dass die Schubstangen 62, 78 in einem Bereich ihrer Längserstreckung etwa in Form eines Viertelkreises ausgestaltet sind. Diese Viertelkreisformen entsprechen in etwa der Form des vorderen Laufrades in diesem Bereich, jedoch mit einem größeren Radius, wobei die Schubstangen 62, 78 einen entsprechenden gleich großen Abstand zum vorderen Laufrad 32 aufweisen. Auf diese Weise ist eine Kollision zwischen dem vorderen Laufrad 32 und den Schubstangen 62, 78 auch beim Lenken des Fahrrads vermieden.
  • 2 zeigt das Beispiel des Fahrrades 10 mit Armantrieb in einer Draufsicht. Daher sind diejenigen Bauteile, die auch in 1 zu sehen sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In der Figur ist gut zu erkennen, dass das erste Handgriffstück 58, dass eine Armkraft der linken Hand des Fahrers in das äußere erste Ende der ersten Hebelstange 50 einleitet, auf der linken Seite des Fahrrads 10 angeordnet ist. Die erste Hebelstange 50 ist nun so ausgestaltet, dass ihr zweites Ende, an dem das erste Gelenkelement 60 angebracht ist, auf der rechten Seite des Fahrrads 10 angeordnet ist. Entsprechend ist das zweite Handgriffstück 72, dass eine Armkraft der rechten Hand des Fahrers in das äußere erste Ende der zweiten Hebelstange 66 einleitet, auf der rechten Seite des Fahrrads 10 angeordnet. Die zweite Hebelstange 66 ist derart ausgestaltet, dass ihr zweites Ende, an dem das zweite Gelenkelement 76 angebracht ist, auf der linken Seite des Fahrrads 10 angeordnet ist. Auf diese Weise ist erreicht, dass die durch die Armkräfte entstehenden Drehmomente um die Drehachse 30 der Lenksäule 28 sich mit den Gegenmomenten der Kraftausleitung die Schubstangen 62, 78 aufheben. Der Fahrradfahrer wird also keine Auswirkungen eines Drehmoments durch den Armantrieb auf die Lenksäule spüren. Eine Gefahr des sogenannten Schlangenlinienfahrens des Fahrrads ist somit vermieden.
  • Für die Gestaltung der Hebelstangen 50, 66 ist des Weiteren noch die Schwenkbewegung um die Hebeldrehachse 56 beachtenswert. Die Hebeldrehachse 56 ist im gezeigten Beispiel durch den Lenker 36 beziehungsweise bestimmte Abschnitte des Lenkers 36 realisiert. Es ist aber ohne weiteres denkbar dass die Hebeldrehachse ein separates Bauteil ist, welches zum Beispiel ähnlich wie der Lenker 36 am Lenkervorbau 34 angebracht ist, sodass dessen Position relativ zum Lenker 36 frei einstellbar ist, zum Beispiel in Fahrtrichtung vor, hinter, über oder unter dem Lenker liegt. Als Drehlager 54, 70 für die Hebelstangen 50, 66 werden vorteilhaft wartungsfreie Kugellager oder andere Drehlager verwendet. Für das Verhältnis der Hebelkräfte der Krafteinleitung durch die Armkraft des Fahrers zu der Kraftausleitung in die Schubstangen 62, 78 sind die für die entsprechenden Hebel wirksamen Abstände zwischen den Krafteinleitungspunkten der Handgriffstücke 58, 72 und der Hebeldrehachse 56 relevant. Sind diese Abstände für jede Hebelstangen 50, 66 gleich groß, wird die Armkraft des Fahrers im Verhältnis 1:1 in die jeweilige Schubstange 62, 78 eingebracht. Durch Veränderung dieses Verhältnisses ist es möglich, die Kraft bei der Kraftausleitung aus den Hebelstangen 50, 66 zu erhöhen oder zu verringern. Bei einer Optimierung der Länge der Hebelstangen 50, 66 sowie deren wirksamen Abständen, also den wirksamen Hebellängen für die Krafteinleitung beziehungsweise die Kraftausleitung, ist es möglich auch die Sitzposition des Radfahrers zu beeinflussen. Eine besonders vorteilhafte Optimierung ist erreicht, wenn der Radfahrer beim Fahrradfahren eine aufrechte Sitzposition hat.
  • Weiterhin ist in beiden Figuren erkennbar, dass die Schubstangen 62, 78 an den Pedalzapfen 21 durch die Drehgelenke 64, 80 verbunden sind. Im gezeigten Beispiel sind die Pedalzapfen 21 kürzer als die Breite der Pedale 20. Das hat den Vorteil, dass die Drehgelenke 64, 80 besonders einfach an einem freien Ende der Pedalzapfen 21 anbringbar sind, während das andere Ende der Pedalzapfen 21 mit dem entsprechenden Pedal 20 lösbar verbunden ist.
  • Die vorstehend beschriebene Erfindung eines Fahrrads mit Armantrieb ist ohne weiteres auf alle Standard-Fahrräder mit Fußantrieb anwendbar. Auch das Nachrüsten eines solchen Standard-Fahrrads mit einem Armantrieb, zum Beispiel als Armantrieb-Bausatz oder Bausatz zum entsprechenden Umrüsten eines Fahrrads, ist ebenfalls in einfacher Weise möglich. Zudem ist der erfindungsgemäße Armantrieb auch bei Heimtrainern, Ergometern, Tretbooten oder Fitnessgeräten einsetzbar und damit auch im Fitness- oder im gesundheitlichen Rehabilitationsbereich besonders vorteilhaft einsetzbar.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Fahrrad
    12
    hinteres Laufrad
    14
    Kettenrad
    16
    Kurbelwelle
    18
    Kurbelstangen
    20
    Pedale
    21
    Pedalzapfen
    22
    Kette
    24
    Ritzel
    26
    Fahrradrahmen
    28
    Lenksäule
    30
    Drehachse
    32
    vorderes Laufrad
    34
    Lenkervorbau
    36
    Lenker
    38
    Sitzposition
    39
    Sattel
    40
    Handgriffe
    42
    erste Öse
    44
    Seil
    46
    zweite Öse
    50
    erste Hebelstange
    52
    erstes Distanzstück
    54
    erstes Drehlager
    56
    Hebeldrehachse
    58
    erstes Handgriffstück
    60
    erstes Gelenkelement
    62
    erste Schubstange
    64
    erstes Drehgelenk
    66
    zweite Hebelstange
    68
    zweites Distanzstück
    70
    zweites Drehlager
    72
    zweites Handgriffstück
    74
    Handbremse
    76
    zweites Gelenkselement
    78
    zweite Schubstange
    80
    zweites Drehgelenk

Claims (10)

  1. Fahrrad (10) mit Armantrieb, das in Fahrtrichtung gesehen eine linke und eine rechte Seite hat, umfassend einen Rahmen (26), eine mit diesem drehbar verbundene Lenksäule (28) mit einem vorderen Laufrad (32) und mit einem Lenkervorbau (34), an dem ein quer zum vorderen Laufrad (32) ausgerichteter Lenker (36) angeordnet ist, einen Pedalantrieb mit einer Kurbelwelle (16) und zwei beiderseitig entgegengesetzt angeordnete Kurbelstangen (18) mit jeweils zugehörigem Pedal (20), Mittel zur kraftschlüssigen Übertragung einer Drehbewegung der Kurbelwelle (16) auf ein mit dem Rahmen (26) verbundenes hinteres Laufrad (12), wobei der Lenkervorbau (34) eine Hebeldrehachse (56) aufweist, die parallel zum Lenker (36) gelegen ist, wobei auf der linken und rechten Seite je eine Hebelstange (50, 66) um die Hebeldrehachse (56) schwenkbar gelagert ist, wobei ein jeweils erstes Ende der Hebelstangen (50, 66) zur Einleitung einer Antriebskraft dient, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweils zweites Ende der Hebelstangen (50, 66) mittels je eines Gelenkelements (60, 76) mit je einem ersten Ende zweier Schubstangen (62, 78) verbunden ist, wobei ein jeweils zweites Ende der Schubstangen (62, 78) durch je ein Gelenkbauteil mit je einer Kurbelstange (18) verbunden ist, dass die Hebelstangen (50, 66) so ausgestaltet sind, dass eine Antriebskraft, die in das erste Ende von der Hebelstange (50) eingebracht ist, das auf der linken Seite angeordnet ist, auf die Kurbelstange (18) auf der rechten Seite wirkt, und dass eine Kraft, die auf das erste Ende der Hebelstange (66) eingebracht ist, das auf der rechten Seite angeordnet ist, auf die Kurbelstange (18) auf der linken Seite wirkt.
  2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebeldrehachse (56) der Lenker (36) ist oder Abschnitte des Lenkers (36) sind.
  3. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebeldrehachse (56) mit dem Lenkervorbau (34) verbunden ist, und dass die Hebeldrehachse (56) vom Lenker (36) beabstandet ist.
  4. Fahrrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Hebelstange (50, 66) durch ein Distanzstück (52, 68) von der Hebeldrehachse (56) beabstandet ist.
  5. Fahrrad nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweils zweite Ende der Schubstangen (62, 78) mit einem Pedalzapfen (21) verbunden ist, dass die Pedalzapfen (21) an den Pedalen (20) befestigt, insbesondere lösbar befestigt, sind, dass die Pedale (20) an den Kurbelstangen (18) drehbar gelagert sind, und dass Pedalfußauflagen der Pedale (20) oberhalb der Schubstangen (62, 78) angeordnet sind.
  6. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalzapfen (21) kürzer als die Breiten der Pedale (20) beziehungsweise die Breiten der Pedalfußauflagen sind, und dass die Schubstangen (62, 78) mit den Pedalzapfen (21) an deren freien Enden verbunden sind.
  7. Fahrrad nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelstangen (50, 66) mit den Schubstangen (62, 78) und/oder die Schubstangen (62, 78) mit den Pedalzapfen (21) durch Kugelgelenke oder andere Gelenkelemente mit mehreren Freiheitsgraden miteinander verbunden sind.
  8. Fahrrad nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstangen (62, 78) so ausgestaltet sind, dass eine Berührung mit dem vorderen Laufrad (32) oder dessen Schutzabdeckung oder mit einem auf einem Pedal (20) stehenden Fuß eines Radfahrers vermieden ist.
  9. Fahrrad nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Begrenzungsvorrichtung die Drehung des vorderen Laufrades (32) um eine Drehachse (30) der Lenksäule (28) auf einen vorgebbaren Winkelbereich begrenzt ist.
  10. Fahrrad nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bremshebel einer Handbremse (74) an wenigstens einem ersten Ende der Hebelstangen (50, 66) angebracht ist.
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