DE10224988A1

DE10224988A1 - Bicycle chain wheel has an oval shape, to give a variable reduction ratio during rotation to optimize the power transmitted to the driving wheel from the pedals

Info

Publication number: DE10224988A1
Application number: DE2002124988
Authority: DE
Inventors: Uwe Fleischmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2003-12-18

Abstract

To increase the drive power of a bicycle or other pedal vehicle, with or without gear selection, the reduction ratio is varied according to the pedal position using an oval chain wheel. When the pedal is pushed in the driving direction, in a downwards movement from the vertical of 0degrees, a higher rotation is transmitted to the driving wheel between the 45degrees and 135degrees positions than the sum of both pedal movements between 0degrees and 45degrees and between 135degrees and 180degrees. The angles are all related to the downwards pedal propulsion movements, without regard to any freewheel.

Description

Die Erfindung betrifft das Fachgebiet Mechanik und Maschinenbau. The invention relates to the field of mechanics and mechanical engineering.

Bei Fahrrädern werden Pedale durch Muskelkraft kreisförmig bewegt. Die an den Pedalen wirkenden Kräfte werden über das kreisförmige Kettenblatt an die Kette weitergegeben. Die Kette wiederum überträgt die Kraft auf das Ritzel des Hinterrades und somit auf das Hinterrad selbst. Bei dieser Kraftübertragung gilt das Hebelgesetz. Die Kräfte erzeugen eine Bewegung. Es bewegen sich die Pedale, das Kettenblatt, die Kette, das Ritzel, das Hinterrad und dadurch das gesamte Fahrrad. Eine andauernde Kraft ist notwendig um bei einer bestimmten Geschwindigkeit z. B. die Reibungskräfte und den Luftwiderstand zu überwinden. Die mechanische Leistung berechnet sich nach der Formel P = F.v (Das Zeichen . wird im weiteren Text für die Multiplikation verwendet). Hierbei steht F für die Kraft und v für die Geschwindigkeit (Härter C. 1994) In bicycles, pedals are moved in a circular motion using muscle power. The on The forces acting on the pedals are transmitted to the Chain passed. The chain in turn transfers the power to the sprocket of the Rear wheel and thus on the rear wheel itself. With this power transmission applies the lever law. The forces create a movement. They are moving Pedals, the chainring, the chain, the sprocket, the rear wheel and therefore that entire bike. A persistent force is necessary to work with a particular one Speed z. B. to overcome the frictional forces and air resistance. The mechanical power is calculated using the formula P = F.v (Das Character . will be used for the multiplication in the following text). Here stands F for the force and v for the speed (Härter C. 1994)

Diese Formel gilt auch für die Leistung die vom Muskel abgegeben wird; d. h. P = Muskelkraft.Verkürzungsgeschwindigkeit (Schmidt Thews, 1995). Allerdings hängen diese beiden Werte, Kraft und Verkürzungsgeschwindigkeit in charakteristischer Weise voneinander ab. Die Hillsche Kraft- Geschwindigkeitsrelation beschreibt diese Abhängigkeit. Die maximal mögliche Kontraktionsgeschwindigkeit nimmt mit steigender Belastung in hyperbolischer Weise ab (Schmidt Robert F. 1998). Das Produkt beider Werte stellt die abgegebene Leistung dar. Sie ist weder bei maximaler Kraft, noch bei maximaler Verkürzungsgeschwindigkeit, sondern bei mittlerer Belastung, genauer gesagt bei ungefähr 1/3 der Maximalkraft, am größten. (Schmidt Robert F. 1998). Diesem Sachverhalt Rechnung tragend wurden für Fahrräder Gangschaltungen entwickelt. Wird zum Beispiel beim Bergauffahren die aufzuwendende Kraft höher, so kommt es aufgrund der Hill-Gleichung zu einer Abnahme der Verkürzungsgeschwindigkeit des Muskels, also der Tretgeschwindigkeit. Befand sich der Muskel vorher im Optimum der Leistungsabgabe, so wird nun die Leistungsabgabe, gerade wegen der Steigerung der aufzubringenden Kraft, kleiner. d. h. trotz subjektiven Empfindens stärkerer Anstrengung, ist die tatsächlich abgegebene Leistung geringer. Durch Herunterschalten des Ganges reduziert man die aufzuwendende Kraft, erhöht dadurch die mögliche Tretgeschwindigkeit und bringt den Muskel so bei optimaler Verkürzungsgeschwindigkeit zu einer maximalen Leistungsabgabe. Das Resultat des Gangwechsels wird als Geschwindigkeitssteigerung erkennbar. This formula also applies to the power delivered by the muscle; d. H. P = muscle strength, rate of shortening (Schmidt Thews, 1995). Indeed depend on these two values, force and rate of shortening characteristic of each other. The Hill Force Speed relation describes this dependency. The maximum possible Contraction speed increases with increasing stress in hyperbolic Rejects (Schmidt Robert F. 1998). The product of both values represents the power output. It is neither at maximum force, nor at maximum Shortening speed, but with medium load, more precisely at about 1/3 of the maximum force, greatest. (Schmidt Robert F. 1998). Gear shifts were taken into account for this fact developed. For example, when driving uphill, the force to be used higher, the Hill equation leads to a decrease in the Shortening speed of the muscle, i.e. the pedaling speed. was If the muscle is previously at the optimum of the power output, then the Power output, precisely because of the increase in the force to be exerted, smaller. d. H. despite the subjective feeling of greater effort, it is actually output less. By shifting down the gear if you reduce the force to be used, the potential is increased Pedaling speed and brings the muscle at optimal Shortening speed to a maximum power output. The result the gear change is recognizable as an increase in speed.

Um eine Kritik am Stand der Technik zu formulieren, soll zunächst der Winkel der Pedalstellung definiert werden. Die Begriffe Pedalstellung und Tretkurbelstellung werden synonym verwendet. Bei 0° zeigt die Tretkurbel nach oben, bei 90° ist die Tretkurbel waagrecht und bei 180° zeigt die Tretkurbel senkrecht nach unten. Das linke Pedal ist um 180° versetzt angeordnet. In der Pedalstellung 0° bis 180° wirken die Muskeln der jeweiligen Hüftseite und des jeweiligen Beines auf das Pedal der jeweiligen Seite. In der Pedalstellung 180° befindet sich dann das Pedal der Gegenseite in der 0° Position und die Muskeln auf dieser Seite kontrahieren sich um das Pedal im Fahrtrichtung nach unten zu drücken. Es genügt also die Pedalstellung 0°-180° zu betrachten. Eine Tretkurbel mit Kettenrad ist ein Kraftwandler und es gilt das Hebelgesetz. (Hörter C. 1994)

Drehmoment M = F.a

wobei F die Kraft ist und α die Länge des Hebelarmes ist. Allerdings wirkt hier nicht der gesamte Betrag der Kraft, sondern nur die Kraftkomponente die senkrecht zur Tretkurbel wirkt. Es gilt also:

M = F_Mu.(sinus α).a

F_Mu ist die senkrecht nach unten wirkende Muskelkraft und α ist der oben erwähnte Winkel zwischen Tretkurbel und der durch den Tretkurbeldrehpunkt ziehenden senkrecht nach oben verlaufenden Achse. Bei 0° zeigt die Tretkurbel senkrecht nach oben. Rein rechnerisch ist das Drehmoment in der Pedalstellung 0° und 180° gleich 0, da in diesem Fall keine Kraftkomponente senkrecht zur Tretkurbel steht. Natürlich kommt es auch in der Pedalstellung 0° zu einem Weiterdrehen des Pedals, welches unter anderem auch durch Muskelkräfte hervorgerufen wird. Im Vergleich zum kräftigen Pedaltreten nach unten ist diese Kraft aber vernachlässigbar klein. In order to formulate a criticism of the prior art, the angle of the pedal position should first be defined. The terms pedal position and pedal crank position are used synonymously. At 0 ° the pedal crank points up, at 90 ° the pedal crank is horizontal and at 180 ° the pedal crank points vertically down. The left pedal is offset by 180 °. In the pedal position 0 ° to 180 °, the muscles on the respective hip side and the respective leg act on the pedal on the respective side. In the 180 ° pedal position, the pedal on the opposite side is in the 0 ° position and the muscles on this side contract to push the pedal down in the direction of travel. It is therefore sufficient to consider the pedal position 0 ° -180 °. A pedal crank with a sprocket is a force converter and the lever law applies. (Hölker C. 1994)

Torque M = Fa

where F is the force and α is the length of the lever arm. However, not the entire amount of force acts here, but only the force component that acts perpendicular to the pedal crank. So the following applies:

M = F _Mu . (Sinus α) .a

F _Mu is the muscle force acting vertically downwards and α is the above-mentioned angle between the pedal crank and the axis extending vertically upwards through the pedal crank pivot point. At 0 ° the pedal crank points vertically upwards. From a purely mathematical point of view, the torque in the pedal position 0 ° and 180 ° is 0, since in this case no force component is perpendicular to the pedal crank. Of course, the pedal continues to turn in the 0 ° pedal position, which is also caused by muscle strength, among other things. Compared to powerful pedaling down, this force is negligibly small.

Mit zunehmend waagrechter Pedalstellung nimmt das Drehmoment gemäß der Formel sinusförmig zu. Firmen die Wirkungsgradmessungen an Fahrrädern durchführen berichten von gemessenen Drehmomentschwankungen von über 90% pro Pedalumdrehung (Fa. Rohloff 2002). Die Drehmomentschwankungen an der Tretkurbel sind nicht veränderbar. Sie liegen in der Natur des Tretkurbelantriebes. Die Fahrradtechnik hat die Kraftübertragung aber bisher noch nicht auf diese pedalstellungsabhängigen Drehmomentunterschiede angepaßt. With an increasingly horizontal pedal position, the torque increases according to the Formula sinusoidal. Companies to measure the efficiency of bicycles perform reports of measured torque fluctuations of 90% per pedal turn (Rohloff 2002). The torque fluctuations cannot be changed on the crank. They are in the nature of the Pedal crank. So far, bicycle technology has had power transmission not yet on these pedal position-dependent torque differences customized.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde gerade im Bereich der unteren Pedalstellung und der oberen Pedalstellung bei der die senkrecht auf das Pedal wirkende Kraft wesentlich niedriger ist, das Übersetzungsverhältnis so zu verändern, dass in den gerade erwähnten Bereichen von 0° und von 180° das Übersetzungsverhältnis, wie bei der Wahl eines niedrigeren Ganges, kleiner wird. Umgekehrt soll bei zunehmend waagrechter Pedalstellung das Übersetzungsverhältnis zunehmen, wie bei Wahl eines höheren Ganges. Es ist natürlich augenscheinlich, dass es bei einer Tretzahl von z. B. 60 min^-1 nicht möglich ist den Gang in einer Minute 60 mal hoch- und herunter zu schalten. The invention has for its object precisely in the area of the lower pedal position and the upper pedal position in which the force acting perpendicularly on the pedal is substantially lower, to change the transmission ratio so that in the ranges of 0 ° and 180 ° just mentioned, the transmission ratio , like when choosing a lower gear, becomes smaller. Conversely, with an increasingly horizontal pedal position, the gear ratio should increase, as when choosing a higher gear. It is of course evident that with a tretz number of z. B. 60 min ^{-1 is} not possible to shift the gear up and down 60 times in one minute.

Um die Lösung des Problems aufzuzeigen soll an dieser Stelle ein neuer Begriff definiert werden:
Das momentane Übersetzungsverhältnis. To show the solution to the problem, a new term should be defined here:
The current gear ratio.

Allgemein ist das Übersetzungsverhältnis definiert als Quotient der Zahnanzahl im Kettenblatt und der Zahnanzahl im Ritzel. Dieser Wert ist nicht abhängig von der Pedalstellung. Bei Verwendung einer Gangschaltung verändert sich der Wert beim Wechsel des Ganges. Bei Wahl eines höheren Ganges wird der Wert größer, da nun ein größeres Kettenblatt oder ein kleineres Ritzel zur Verfügung steht. Da es ja gerade die Aufgabe dieser Erfindung ist das Übersetzungsverhältnis pedalabhängig zu variieren, sei das momentane Übersetzungsverhältnis folgendermaßen definiert: Ausgehend von einer Pedalstellung α zählt man die Anzahl der Zähne, die beim Vorwärtsdrehen des Pedals um 20° die Kette aufnehmen. Dieser Wert wird mit dem Faktor 18 multipliziert, da 20° ja der achtzehnte Teil von 360° ist. Das Ergebnis wird wieder durch die konstante Anzahl der Zähne im Ritzel dividiert. Da die Anzahl der Zähne ja direkt proportional zum Zahnradumfang ist, kann man vereinfachend auch direkt die Zahnradumfänge in Relation zueinander setzen. Das hat den Vorteil, dass man beim Bewegen des Pedals um 20° nur den Teilumfang des Kettenblattumfanges angeben muß, der während dieser Drehung um 20° die Kette aufnimmt. In general, the gear ratio is defined as the quotient of the number of teeth in the chainring and the number of teeth in the pinion. This value is not dependent on the pedal position. When using a gear shift, the Value when changing gears. When choosing a higher gear, the value larger, because a larger chainring or a smaller sprocket is now available stands. Since this is precisely the task of this invention Varying the gear ratio depending on the pedal is the moment Gear ratio defined as follows: Starting from a Pedal position α counts the number of teeth, which when turning the Pick up the chain by 20 °. This value is a factor of 18 multiplied, since 20 ° is the eighteenth part of 360 °. The result will be back divided by the constant number of teeth in the pinion. Because the number of Teeth is directly proportional to the gear circumference, can be simplified also put the gear circumferences directly in relation to each other. That has the Advantage that when moving the pedal by 20 ° only the partial circumference of the Chainring circumference must indicate the 20 ° during this rotation Chain takes up.

Wenn Kα definiert ist als Kettenblattteilumfang der in der Pedalstellung α bis α + 20° die Kette aufnimmt, dann gilt:

Üα = (Kα.18) ÷ Ritzelumfang.

wobei Üα das momentanes Übersetzungsverhältnis α ist. Bei kreisförmigen Kettenblättern ist das momentane Übersetzungsverhältnis immer konstant. If Kα is defined as the circumference of the chainring that picks up the chain in pedal position α to α + 20 °, the following applies:

Üα = (Kα.18) ÷ sprocket circumference.

where Üα is the current gear ratio α. With circular chainrings, the current transmission ratio is always constant.

Bei Verwendung einer Kettengangschaltung bei der auch am Kettenblatt mehrere Zahnräder sitzen kann der Gang und somit auch das Übersetzungsverhältnis, durch Verwendung des nächstgrößeren Kettenblattes erhöht werden. Diese Technik versagt allerdings bei dem Versuch eine pedalstellungsabhängige Änderung des momentanen Übersetzungsverhältnisses herbeizuführen. When using a chain gear shift on the chainring multiple gears can sit the gear and thus that too Gear ratio, by using the next largest chainring increase. However, this technique fails when attempting one Change in the current position depending on the pedal position To bring about a translation ratio.

Verwendet man nun kein kreisförmiges, sondern ein elliptisches Kettenblatt mit den Radien a₁ und a₂, und befestigt man dieses Kettenblatt so, daß bei Pedalstellung 0° der kleinere Radius a₁, der der Hälfte der Nebenachse entspricht, senkrecht nach oben zeigt und bei Pedalstellung 90° der größere Radius a₂, der der Hälfte der Hauptachse entspricht, so wird das momentane Übersetzungsverhältnis bei zunehmend waagrechter Pedalstellung größer, um dann bei zunehmend senkrechter Pedalstellung, also 90° bis 180°, wieder abzufallen. Die Radien a₁ und a₂ dürfen sich allerdings nicht zu stark voneinander unterscheiden, damit keine zu starken Krümmungen entstehen die ein ruckfreies Aufnehmen der Kette gefährden könnten. If you do not use a circular, but an elliptical chainring with the radii a ₁ and a ₂ , and fix this chainring so that when the pedal position is 0 °, the smaller radius a ₁ , which corresponds to half the minor axis, points vertically upwards and at Pedal position 90 ° the larger radius a ₂ , which corresponds to half of the main axis, the instantaneous gear ratio becomes greater with an increasingly horizontal pedal position, and then falls again with an increasingly vertical pedal position, that is, 90 ° to 180 °. However, the radii a ₁ and a ₂ must not differ too much from one another, so that there are no excessive curvatures that could jeopardize the chain being picked up smoothly.

Zum einen ist es bereits augenscheinlich, dass bei dem Vordrehen des Pedals von 0° auf 20° der kleinere Ellipsenradius die Kette aufnimmt, genauso wie bei einem kleineren Kettenblatt. Umgekehrt nimmt beim Vordrehen des Pedals von 70° auf 90° der größere Ellipsenradius die Kette auf, genauso wie bei einem größeren Kettenblatt. For one thing, it is already evident that when the pedal is turned from 0 ° to 20 ° the smaller ellipse radius takes up the chain, just like with a smaller chainring. Conversely, when the pedal is turned forward, 70 ° to 90 ° the larger ellipse radius the chain, just like one larger chainring.

Vereinfacht läßt sich dieser Sachverhalt auch folgendermaßen berechnen. Angabe der elliptischen Form des Kettenblatts mit den Radien a₁ und a₂ durch die mathematische Funktion für die Ellipse: Simplified, this fact can also be calculated as follows. Specification of the elliptical shape of the chainring with the radii a ₁ and a ₂ by the mathematical function for the ellipse:

Da der Winkel α ja von der positiven y-Achse aus nach rechts gemessen wird gilt:

y = a₁.cosα

x = .a₂.sinα
Since the angle α yes is measured from the positive y axis to the right:

y = a ₁ .cosα

x = .a ₂ .sinα

Der nach oben weisende Radius aα, der sich ja winkelabhängig ändert, kann leicht angegeben werden, wenn man gedanklich nicht das elliptische Kettenblatt, sondern aα rotieren läßt. The upward-pointing radius aα, which changes depending on the angle, can be easily specified if you don’t mentally think of the elliptical chainring, but rotates aα.

Zur besseren Lesbarkeit wird aα im weiteren Verlauf auch mit der Indexschreibweise a_α angegeben. For better readability, aα is also given in the further course with the index notation a _α .

Nach dem Satz des Pythagoras gilt für rechtwinklige Dreiecke hier: x² + y² = a_α ². Wobei aα, der in der Pedalstellung α nach oben weisende Hebelarm des Kettenblattes ist. Er nimmt in der Pedalstellung α das als nächstes kommende Kettenglied auf. Winkelabhängig variiert dieser Wert ja zwischen den Ellipsenradien a₁ und α₂. According to the Pythagorean Theorem for right triangles: x ² + y ² = a _α ² . Where aα, the lever arm of the chainring pointing upwards in the pedal position α. In pedal position α, it picks up the next chain link to come. Depending on the angle, this value varies between the ellipse radii a ₁ and α ₂ .

Die Werte x und y können ja wie bereits oben erwähnt als Funktion der Ellipsenradien und des Winkels angegeben werden. Durch Auflösen nach aα, ergibt sich:

a_α = Quadratwurzel aus: (a₁.cosα)² + (a₂.sinα)²
As already mentioned above, the values x and y can be specified as a function of the ellipse radii and the angle. Solving for aα results in:

a _α = square root of: (a ₁ .cosα) ² + (a ₂ .sinα) ²

Der zwischen α und α + 20° abgerollte Ellipsenumfang kann näherungsweise folgendermaßen ermittelt werden. Man nimmt den Mittelwert aus aα und αα + 20° und wendet für diese 20° Drehung die Formel für den Kreisumfang U = 2 r π an. Also: abgerollter Ellipsenumfang zwischen Pedalstellung α und Pedalstellung α + 20° = = (((a_α + a_α _+20°)/2).2.π)/18 The ellipse circumference rolled between α and α + 20 ° can be determined approximately as follows. Take the mean of aα and αα + 20 ° and use the formula for the circumference U = 2 r π for this 20 ° rotation. So: rolled circumference of the ellipse between pedal position α and pedal position α + 20 ° = = (((a _α + a _α _{+ 20 °} ) / 2) .2.π) / 18

Man erkennt, dass der abgerollte Ellipsenteilumfang wie aα selbst bei 0° am kleinsten ist und dann bis 90° ansteigt. Von 90°-180° fällt er wieder ab. Das momentane Übersetzungsverhältnis verändert sich also im gleichen Maße wie aα. Bei 0° hat es den kleinsten Wert um dann bis 90° anzusteigen. Danach fällt es bis 180° auf den Wert von 0° ab. It can be seen that the rolled-off part of the ellipse, like aα, even at 0 ° am is smallest and then rises to 90 °. It drops again from 90 ° -180 °. The The current gear ratio changes to the same extent as aα. At 0 ° it has the smallest value and then increases to 90 °. After that falls it down to 180 ° to the value of 0 °.

Natürlich führen auch andere Kettenblattformen, die sich von der kreisförmigen Grundform unterscheiden zum gleichen Ergebnis. Ziel aller geometrischen Formen wird aber immer sein, dass bei gleichem Drehwinkel im Bereich von 0° und von 180° ein kleinerer Teilumfang abgerollt wird, als im Bereich von 90°. Of course, other chainring shapes that differ from the circular Basic form differ to the same result. Goal of all geometric Shaping will always be that with the same angle of rotation in the range of 0 ° and a smaller partial circumference of 180 ° is unrolled than in the range of 90 °.

benefits

Das kleinere momentane Übersetzungsverhältnis im Bereich von 0° und von 180° führt zu einer Anpassung des Übersetzungsverhältnisses an das verringerte Drehmoment in dieser Winkelstellung. Im Bereich der Winkelstellung 90° steht aber wieder das größere Übersetzungsverhältnis zur Verfügung das zum starken Drehmoment besser paßt. Dadurch ist speziell im Bereich der maximalen Muskelleistung ein ökonomischeres, leichteres bzw. schnelleres Fahren möglich, als bei einem herkömmlichen pedalstellungsunabhängigen constanten Übersetzungsverhältnis. Durch die Verringerung der aufzuwendenden Kraft im Bereich der oberen und der unteren Pedalstellung verändert sich die Arbeitsweise des Muskels gemäß der Hill-Gleichung in Richtung zum Leistungsoptimum hin. The smaller momentary gear ratio in the range of 0 ° and 180 ° leads to an adaptation of the gear ratio to the reduced torque in this angular position. In the area of the angular position 90 °, however, the larger gear ratio is available again suits the strong torque better. This is especially in the area of maximum muscle performance a more economical, lighter or faster Driving possible than with a conventional pedal position independent constant gear ratio. By reducing the force to be applied in the area of the upper and lower pedal position the way the muscle works changes according to the Hill equation in Direction towards optimal performance.

Beschreibungdescription

Die Herstellung des Kettenblattes erfolgt in prinzipiell bekannter Weise., d. h. sie ist nicht erfinderisch. Daher gibt es in dieser Anmeldung auch keine auf die Herstellung gerichteten Ansprüche. Erfinderisch ist die nicht kreisförmige Grundform des Kettenblattes. Das Kettenblatt hat keine kreisförmige sondern eine elliptische Form. Die Radien betragen beispielsweise 11 cm und 10 cm. Die äußere Form des Kettenblattes läßt sich durch die mathematische Gleichung für Ellipsen beschreiben.

y = 10 cm.cosα

x = 11 cm.sinα
The chainring is manufactured in a manner known in principle, ie it is not inventive. Therefore, there are no claims for production in this application. The non-circular basic shape of the chainring is inventive. The chainring does not have a circular but an elliptical shape. The radii are, for example, 11 cm and 10 cm. The outer shape of the chainring can be described by the mathematical equation for ellipses.

y = 10 cm.cosα

x = 11 cm.sinα

Der Punkt mit den Koordinaten (0; 0), der Mittelpunkt der Ellipse, ist gleichzeitig der Drehpunkt des Kettenblattes. Das Kettenblatt ist so befestigt dass der Radius bei Pedalstellung 0° senkrecht nach oben weist. Abb. 1 zeigt die elliptische Grundform des Kettenblattes. Die Einheit ist in cm angegeben. The point with the coordinates (0; 0), the center of the ellipse, is also the fulcrum of the chainring. The chainring is attached so that the radius points vertically upwards when the pedal is at 0 °. Fig. 1 shows the basic elliptical shape of the chainring. The unit is given in cm.

Eingezeichnet ist nur die äußere Begrenzung des Kettenblattes ohne die Metallverstärkung im Inneren. Der metallische Grundaufbau des Kettenblattes erfolgt in bekannter Weise. Auf der elliptischen Grundform befinden sich in gleichmäßigen Abständen die Zähne des Kettenblattes. Sie sind nicht eingezeichnet. Abb. 2 zeigt noch einmal die elliptische Grundform des Kettenblattes ohne Kettenzähne. Gleichzeitig ist in dieser Zeichnung auch die entsprechende Stellung der Tretkurbel und das Pedal schematisch verkleinert dargestellt. Man erkennt, dass in der abgebildeten Tretkurbelstellung 0° der kleinere Kettenblattradius von 10 cm senkrecht nach oben weist. Die gleichzeitige Verwendung einer Gangschaltung ist möglich. Ganz egal ob es sich um eine Naben- oder eine Kettenschaltung handelt. Verwendet man eine Kettenschaltung mit mehreren nebeneinanderliegenden Kettenblättern, so haben alle Kettenblätter eine elliptische Form und sind alle so angeordnet, dass der kleinere Radius bei der Pedalstellung 0° senkrecht nach oben weist. im angegebenen Beispiel ist der kleinere Radius 10/11 also 90.9% des größeren Radius. In gleicher Weise soll bei der Verwendung mehrerer Kettenblätter dieser Quotient eingehalten werden. Die Kettenblätter sind so geformt, dass ein gutes Aufnehmen und Abrollen der Kette ermöglicht wird. Je nach Pedalstellung variiert die Länge des vom Kettenblatt umschlossen Kettenabschnittes. Durch einen Kettenspanner am Hinterrad, der ja für eine Kettenschaltung sowieso benötigt wird, wird die Kette unter gleichmäßiger Spannung gehalten. Anstelle eines elliptischen Kettenblattes kann auch ein ellipsenförmiges Ritzel verwendet werden. Da die Übersetzung durch die Verwendung eines größeren Ritzels abnimmt, muß das Ritzel so angeordnet sein, dass bei Pedalstellung 0° der größere Ritzelradius senkrecht nach oben weist und bei Pedalstellung 90° der kleinere Ritzelradius nach oben weist, wobei der größere und der kleinere Radius sich nur soweit voneinander unterscheiden dürfen, dass ein einwandfreies Bewegen der Kette noch möglich ist. Durch eine Markierung an der Kette ist sicherzustellen, dass auch nach einem eventuell auftretendem Herausspringen der Kette die Markierung wieder an den gleichen Kettenzahn wie vorher plaziert werden kann, damit eine bestimmte Tretkurbelstellung der gewünschten Ritzelstellung entspricht. Only the outer boundary of the chainring is shown without the metal reinforcement inside. The basic metallic construction of the chainring is carried out in a known manner. The teeth of the chainring are evenly spaced on the elliptical basic shape. They are not shown. Fig. 2 shows the basic elliptical shape of the chainring without chain teeth. At the same time, the corresponding position of the pedal crank and the pedal are shown schematically reduced in this drawing. It can be seen that in the pedal crank position shown 0 ° the smaller chainring radius of 10 cm points vertically upwards. The simultaneous use of a gear shift is possible. No matter if it is a hub or a derailleur. If you use a derailleur system with several adjacent chainrings, all chainrings have an elliptical shape and are all arranged so that the smaller radius at the pedal position is 0 ° vertically upwards. in the given example the smaller radius 10/11 is 90.9% of the larger radius. In the same way, this quotient should be observed when using multiple chainrings. The chainrings are shaped so that the chain can be picked up and rolled off easily. Depending on the pedal position, the length of the chain section enclosed by the chainring varies. A chain tensioner on the rear wheel, which is required for a derailleur anyway, keeps the chain under even tension. Instead of an elliptical chainring, an elliptical sprocket can also be used. Since the ratio decreases due to the use of a larger sprocket, the sprocket must be arranged in such a way that when the pedal position is 0 ° the larger sprocket radius points vertically upwards and when the pedal position is 90 ° the smaller sprocket radius points upwards, the larger and the smaller radius may only differ from one another to the extent that the chain can still be moved properly. A marking on the chain ensures that the marking can be placed on the same chain tooth as before, even if the chain jumps out, so that a certain pedal crank position corresponds to the desired sprocket position.

Neben der Ellipsenform sind natürlich auch eine Vielzahl weiterer Kettenblatt- bzw. -Ritzelformen möglich, die auch miteinander kombiniert werden können. Auch der direkte Einbau ider Vorrichtung in eine Nabenschaltung wäre denkbar. Auch pedalgetriebene Fahrzeuge mit einem Riemenantrieb können mit dieser Technik ausgerüstet werden. Grundlage aller Modifikationen wäre aber immer die pedalstellungsabhängige Änderung des momentanen Übersetzungverhältnisses. Verwendete Nichtpatentliteratur Fa Rohloff Herausgeber, Wirkungsgradmessungen von Fahrradgetrieben-eine unendliche Geschichte?!, Kassel 2002, Seite 1-2
Hörter Christian, Physik für bayerische Realschulen, 1. Auflage 1994, Cornelson Verlag Berlin, Seite 96 und 119
Schmidt Robert F. Hrsg. Neuro- und Sinesphysiologie, 3. Auflage 1998, Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, Seite 102-104
Schmidt Thews, Physiologie des Menschen, 26. Auflage 1995, Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, Seite 79-81 In addition to the ellipse shape, a large number of other chainring or sprocket shapes are of course also possible, which can also be combined with one another. The direct installation of the device in a hub gear would also be conceivable. Pedal-driven vehicles with a belt drive can also be equipped with this technology. The basis of all modifications would always be the change in the current gear ratio depending on the pedal position. Non-patent literature used by Rohloff publisher, efficiency measurements of bicycle transmissions - an endless story?!, Kassel 2002, page 1-2
Listener Christian, physics for Bavarian secondary schools, 1st edition 1994, Cornelson Verlag Berlin, pages 96 and 119
Schmidt Robert F. Ed. Neuro- and Sinesphysiology, 3rd edition 1998, Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, pages 102-104
Schmidt Thews, Physiology of Humans, 26th edition 1995, Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, pages 79-81

Claims

1.Device for optimizing the performance of bicycles and other pedal-driven vehicles with simultaneous use of a gear shift or also without the use of a gear shift, characterized in that, without changing the gear, referred to the pedal position vertically upwards, is 0 °, the movement of the pedal crank in the direction of travel down from the crank position 45 ° to the crank position 135 ° causes a greater rotation of the drive wheel than the sum of the two pedal crank movements from 0 ° to 45 ° and from 135 ° to 180 °, although in both cases the same total angle of 90 ° is rotated further , The rotation of the drive wheel is understood here to mean the development after the pedal has been rotated by the specified angle, that is to say completely without taking the freewheel into account. All angle specifications refer to the angles 0 ° -180 ° at which pressing the pedal leads to the movement of the driving wheel.

2. chainring characterized by an elliptical basic shape and attached so that at 0 ° pedal position the smaller radius is vertically upwards and at Pedal position 90 ° the larger radius faces upwards, The larger and the smaller radius may differ from each other only to the extent that a perfect movement of the chain is still possible.

3. pinion characterized by the elliptical shape and attached so that at Pedal position 0 ° the larger radius faces vertically upwards and at Pedal position 90 ° the smaller radius points upwards, the larger and the smaller radius may differ from each other only to the extent that a perfect movement of the chain is still possible. By marking it The chain must be ensured that even after a possible Jump out of the chain the mark on the same sprocket as can be placed beforehand.