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Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Fortbewegungsmittel, insbesondere für ein Fahrrad, mit einer Antriebseinheit, die eine kipp- oder drehbar gelagerte Antriebseinrichtung aufweist, sowie einer zusätzlichen verstärkenden Antriebsvorrichtung.
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Stand der Technik
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Bekannt sind Antriebsvorrichtungen für Fahrräder beispielsweise als Kettenantrieb. Antriebsvorrichtungen mit Hebelmechanismen statt den üblichen Kettenantrieben sind aus dem Stand der Technik bekannt.
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Die
WO 2010 / 084 363 A1 offenbart einen Schwenkantrieb bzw. oszillierenden Antrieb für Fahrräder, wobei je eine Pedalkurbel Schwungarme antreibt, die wiederum über ein Seil eine auf der Hinterradnabe montierte Seilrolle antreiben. Die Kurbel ist dem ihr zugeordneten Schwungarm entlang einer Kulissenführungsgeometrie relativ zu dieser verschiebbar gelagert, welche Lagerstelle beim Abfahren der Kulissenführung die Schwungarme und damit das Seil sowie das Hinterrad antreibt.
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Die
WO 2012 / 001 436 A1 offenbart eine Hinterradnabe, deren Seilrolle zur Aufnahme eines Seilbandabschnittes geeignet ist.
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Zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung werden Kurbelschwingen bzw. Schwungarme am Antrieb verwendet. Die Schwungarme führen hin- und hergehende Bewegungen aus, wodurch jedoch ein relativ hohes Verletzungsrisiko verursacht wird, da Körperteile zwischen diesen Schwingen und dem Rahmen eingeklemmt werden können.
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Die
DE 101 52 190 A1 offenbart ein „Kompakt-Liegerad mit Frontantrieb und Hecklenkung“. Der Vorderradantrieb kann mit einer Tretkurbel direkt an der Vorderradwelle in Kombination mit einer gängigen Nabenschaltung oder mit vor- und zurückbewegten Pedalen mittels Zahnstangen-, Zahnradsektoren oder Trethebelantrieb erfolgen.
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Die
EP 1 281 608 A2 offenbart ein „Durch Tretbewegung angetriebenes Fahrzeug“. Die Bewegung entsteht durch lange Hebel, die abwechselnd niedergetreten werden können und über die Flaschenzüge das Hinterrad antreiben. Dadurch wird eine fast gradlinige Kraftübertragung möglich. In jeder Winkelstellung bringt der Trethebel das ganze Körpergewicht zum Einsatz und überträgt die höchst mögliche Leistung auf das angetriebene Rad.
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Nachteilig an den bekannten Antriebsvorrichtungen ist, dass durch die kurzen Hubwege kein effektiv besserer Antrieb erfolgen kann. Die Trittbewegung müsste eine viel höhere Schlagzahl aufweisen, die für eine merkbare Verbesserung des Antriebs nicht erreichbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Antriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Antriebsleistung mit einem minimalen Kraftaufwand zum Antrieb insbesondere eines Fahrrads ermöglicht.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs offenbart. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der sich an den Hauptanspruch anschließenden weiteren Ansprüche.
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Es wird eine Antriebsvorrichtung für ein Fortbewegungsmittel, insbesondere für ein Fahrrad, mit einem ersten Antrieb, der eine bewegliche kipp- oder drehbar gelagerte Antriebseinrichtung aufweist, sowie einem zusätzlichen verstärkenden zweiten Antrieb offenbart. Die Antriebsvorrichtung insbesondere für das Fahrrad weist einen ersten Antrieb durch Körperkraft und einen zusätzlichen zweiten Antrieb, den ersten Antrieb verstärkende Anordnung, die als Flaschenzug ausgebildet ist, auf. Die zusätzliche Hebelwirkung der Kombination aus dem ersten und dem zweiten Antrieb auf das Antriebsrad ermöglicht eine schnellere und krafteinsparende Fortbewegung. Dadurch wird ein Hochgeschwindigkeitsantrieb erzielt.
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Durch den ersten Antrieb über eine in eine Richtung erfolgende Bewegung eines Hebels werden Riemen bzw. Seile des zweiten Antriebs in der Ausbildung eines Flaschenzugs in Kraft gesetzt, die insbesondere an der Hinterradnabe bzw. an mindestens einem Zahnrad, das das Hinterrad bewegt, angreift und dadurch eine Verstärkung der Bewegung des angetriebenen Fahrzeugs erzeugt. Der erste Antrieb kann eine Tret- oder eine Drehbewegung sein, die mechanisch oder elektrisch oder beides ausgeübt wird. Die Kraft kann durch Druck und/oder Zug ausgeübt werden. Dabei kann eine Bewegung des ersten Antriebs durch die Wirkung des zweiten Antriebs beispielsweise um das vierfache gesteigert werden. Die Bewegungshöhe des Hebels des ersten Antriebs beispielsweise beim Treten ist geringer als die Länge des Flaschenzugs des zweiten Antriebs. Das heißt, dass eine vergleichsweise kleine Bewegung durch Betätigen des ersten Antriebs durch Treten einen Hub eines vergleichsweise langen Hebels des ersten Antriebs bewirkt, dessen Wirkung auf das bzw. die Zugseile des Flaschenzugs durch dessen Funktion eine verstärkte Kraft auf den Antrieb des Hinterrads bzw. Antriebsrad aufbringt. Am Flaschenzug ist eine zusätzliche Spannrolle angeordnet, durch die die Spannung der Seile des Flaschenzugs erhalten wird. Die Spannrolle kann auch durch einen zusätzlich angebrachten Griff, beispielsweise bei einer Ausführung des Fahrzeugs als Liegerad, aufweisen und durch Ziehen an diesem Griff betätigt werden. Die Umlenkrollen des Flaschenzugs sind als Fest- oder Loserollen ausgebildet.
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Erfolgt keine Kraftausübung auf den ersten Antrieb, geht der Flaschenzug des zweiten Antriebs wieder in eine Ausgangslage zurück. Dies erfolgt durch die Wirkung einer Zugfeder, eine Spiral- oder Trommelfeder, die die Riemen bzw. Zugseile des Flaschenzugs wieder in ihre Ausgangslage zurückzieht. Der Flaschenzug kann eine unterschiedliche Anzahl an Umlenkrollen aufweisen. Es können insbesondere drei Umlenkrollen angeordnet werden, als wirksam hat sich die Anwendung von vier Umlenkrollen erwiesen. Der Flaschenzug des zweiten Antriebs kann einseitig oder zweiseitig der Nabe des Antriebsrads bzw. des Hinterrads angeordnet werden, d.h. dass der zweite Antrieb auch zweiseitig erfolgen kann. Die beiden dann angeordneten Flaschenzüge arbeiten unabhängig voneinander autark und können beide durch unterschiedlich angreifende Zahnräder auf die Nabe des Antriebsrads einwirken.
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Am Antriebsrad selbst kann eine unterschiedliche Anzahl von Zahnrädern bzw. Nabenrädern ausgebildet sein, an denen jeweils ein- oder beidseitig die Zugseile des Flaschenzuges angreifen. Die Zugseile des Flaschenzugs des zweiten Antriebs können eine Führung für die Zugseile aufweisen. Das Zugseil kann beispielsweise am Ende des Seils in einen Ring eingehängt werden.
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Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung hat dabei den Vorteil, dass durch die Anordnung zweier Antriebe, wobei ein zweiter Antrieb die Funktion eines Flaschenzugs hat, eine große Umsetzung einer kleinen Bewegung des ersten Antriebs erfolgt.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbeschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 zeigt eine Seitenansicht eines Fortbewegungsmittels mit zwei kombinierten Antrieben mit einer Sicht auf Zahnräder des Antriebsrads,
- 2 zeigt eine Seitenansicht des Fortbewegungsmittels nach 1,
- 3 stellt einen Ausschnitt des Fortbewegungsmittels mit der Ausbildung des zweiten Antriebs mit einer feststehenden Feder dar,
- 4 zeigt den zweiten Antrieb als Ausschnittskizze,
- 5 zeigt die Anordnung mehrerer Zahnräder,
- 6 zeigt den zweiten Antrieb mit einer abweichenden Umlenkung dar und
- 7 stellt das Fortbewegungsmittel mit einem geführten Flaschenzug in der Seitenansicht dar.
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In 1 ist eine Antriebsvorrichtung 100 für ein Fortbewegungsmittel 200, insbesondere für ein Fahrrad, mit einem ersten Antrieb 10, der als Tretantrieb ausgebildet ist, sowie einem zusätzlichen verstärkenden Antrieb 12 offenbart. Die Antriebsvorrichtung 100 insbesondere für das Fahrrad 200 weist somit den ersten Antrieb 10 durch Körperkraft und den zusätzlichen zweiten Antrieb 12, den ersten Antrieb 10 verstärkende Anordnung 12, die als Flaschenzug ausgebildet ist, auf. Des Weiteren umfasst das Fortbewegungsmittel 200 einen Rahmen 14 sowie mindestens zwei Räder, das erste Rad 16 und ein als Antriebsrad ausgebildetes zweites Rad 18. Das zweite Rad 18 weist eine Nabe bzw. Hinterradnabe 26 und mehrere Zahnräder für die Übersetzung der Bewegung auf.
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Der zweite Antrieb 12 weist Zugseile 20 bzw. Riemen auf, die jeweils um Umlenkrollen angeordnet sind. Es sind feste Umlenkrollen 22' und lose Umlenkrollen 22" ausgebildet. Der erste Antrieb 10 weist eine Tretvorrichtung an einem kurzen Teil des Hebels 24 auf. Nach einem Drehpunkt ist ein längerer Teil des Hebels 24 ausgebildet. „Lang“ bzw. „länger“ heißt in diesem Fall, dass der „lange“ Hebel 24 in etwa der Länge des Rahmens 14 von einem Lenker im vorderen Bereich des Fortbewegungsmittels 200, der oberhalb des ersten Rads 16 angeordnet ist, bis hin zu einem Sattel, der am Rahmen 14 angeordnet ist, entspricht. Der obere Teil des zweiten Antriebs 12 mit den beiden festen Umlenkrollen 22' ist unterhalb dieses Sattels am Rahmen 14 angeordnet. Der zweite Antrieb 12 erstreckt sich mit einer Neigung in Richtung des Fortbewegungsmittels 200 schräg nach hinten bzw. unten bis in etwa der Höhe der Hinterradnabe 26 bzw. der Antriebsnabe, oberhalb derer die losen Rollen 22" des zweiten Antriebs 12 angeordnet sind. Durch den ersten Antrieb 10 über eine in eine Richtung erfolgende Bewegung des langen Hebels 24 werden Riemen 20 bzw. Seile oder Zugseile des zweiten Antriebs12 in der Ausbildung eines Flaschenzugs in Kraft gesetzt, die insbesondere an der Hinterradnabe 26 bzw. in dieser Darstellung an einem Zahnrad 27, das die Hinterradnabe 26 durch die Übersetzung antreibt, angreift und dadurch eine Verstärkung der Bewegung des angetriebenen Fortbewegungsmittels 200 erzeugt. Durch die Bedienung des ersten Antriebs 10 wird eine vertikale Bewegung in eine beschleunigende Drehbewegung von Zahnrädern 27 an der Hinterradnabe 26 umgewandelt. Das Zugseil bzw. der Riemen 20 wird vom Ende des langen Hebels 24 immer um eine Spannrolle 32 geführt und dann durch den zweiten Antrieb 12 geführt.
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2 zeigt das Fortbewegungsmittel 200 nach 1. Es ist eine Trommel 28 mit einer Spiralfeder ausgebildet. Durch die Wirkung der Spiralfeder der Trommel 28 geht der zweite Antrieb 12 wieder in seine Ausgangslage zurück. Des Weiteren ist der Drehpunkt 30 für den ersten Antrieb 10, den Tretantrieb, angegeben. Dadurch wird der Teil des ersten Antriebs 10, der als langer Hebel 24 ausgebildet ist, durch Zug und/oder Druck wie bei einem Stepper bewegt und übt seine Zugkraft auf den Riemen 20 aus, der durch seine Anordnung um die Umlenkrollen 22 um ein Vielfaches seine Kraft verstärkt und somit eine erhöhte Antriebsleistung des Antriebsrads 18 über die Hinterradnabe 26 erzielt.
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3 zeigt die Anordnung einer Feder 34 an einer Befestigung 36. Es sind feste Umlenkrollen 22' und lose Umlenkrollen 22" dargestellt. Die losen Umlenkrollen 22" werden durch den Zug des langen Hebels 24 des ersten Antriebs 10 über die Spannrolle 32 in Richtung der festen Umlenkrollen 22' hinauf und durch die Kraft der Feder 34 wieder in Richtung auf die Hinterradnabe 26 zurückgezogen.
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4 stellt eine weitere Möglichkeit zum Spannen des Flaschenzugs 12 dar. Dazu ist ein Griff 38 angeordnet, beispielsweise bei der Ausbildung des Fortbewegungsmittels 100 als Liegerad, der durch Ziehen bewegt werden kann. In dieser Darstellung ist ein Direktantrieb dargestellt, es ist ein Hebel weniger vorhanden. Der ausgeübte Zug durch die Betätigung des Griffs 38 erfolgt in etwa in Horizontalrichtung bzw. leicht geneigt auf den Flaschenzug 12.
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5 zeigt die Anordnung von sechs Zahnrädern 27.
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6 stellt dar, dass durch den Druck oder den Zug, der auf den ersten Antrieb 10, der als Tretantrieb ausgebildet ist, ausgeübt wird, der als Hebel 24 ausgebildete Teil auf den zweiten Antrieb 12 über die Bewegung von Riemen 20 über eine Spannrolle 32 und die Führung von Umlenkrollen 22', 22" verstärkt und die vervielfachte Kraft auf die Hinterradnabe 26 des Antriebsrads 18 überträgt.
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7 zeigt die Ausbildung einer Führung 40, innerhalb derer die losen Umlenkrollen 22" hinauf- und hinunter bewegt werden. Der Riemen 20 bzw. das Zugseil ist um eine Rolle 42 gelegt und dessen Ende in einer Festhaltevorrichtung 44, die als Ring ausgebildet ist, eingehängt.
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Alle dargestellten Ausführungen haben gemeinsam, dass an dem zum Hinterende des Fortbewegungsmittels 200 zeigende Ende des langen Hebels 24 ein Zugseil bzw. ein Riemen 20 befestigt ist, das bzw. der jeweils um eine Spannrolle 32 geführt ist und dann in den Flaschenzug, d.h. den zweiten Antrieb 12 geführt wird. Der zweite Antrieb 12 ist zwischen dem Rahmen 14 in etwa der Position eines Sattels des Fortbewegungsmittels 200 und in etwa bis zur Höhe der Hinterradnabe 26 in einer leichten Schrägstellung ausgebildet.
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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erster Antrieb
- 12
- zweiter Antrieb [Flaschenzug]
- 14
- Rahmen
- 16
- erstes Rad
- 18
- zweites Rad [Antriebsrad]
- 20
- Seil / Riemen
- 22'
- feste Umlenkrolle
- 22"
- lose Umlenkrolle
- 24
- Hebel
- 26
- Hinterradnabe
- 27
- Zahnrad
- 28
- Trommel
- 30
- Drehpunkt
- 32
- Spannrolle
- 34
- Feder
- 36
- Befestigung
- 38
- Griff
- 40
- Führung
- 42
- Rolle
- 44
- Festhaltevorrichtung
- 100
- Antriebsvorrichtung
- 200
- Fortbewegungsmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010084363 A1 [0003]
- WO 2012001436 A1 [0004]
- DE 10152190 A1 [0006]
- EP 1281608 A2 [0007]
