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Vorbemerkung
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Es werden hier einige weitere Modelle
eines Fahrzeugs vorgestellt, das früher bereits in drei anderen
Versionen zum Patent angemeldet wurde (AZ 101 41 623.7; Stichtag
24.8.01). Die neuen Modelle lassen sich als Weiterentwicklung des
dort geschilderten zweiten Modells verstehen; es handelt sich um
reine Kettensysteme. Modell 4A liefert das Grundmodell
und die einfachste Version des erfindungsgemäßen Geräts. Modell 4B hat
im Unterschied zu 4A durchlaufende Kettenzüge, was neben dem Permanent-Antrieb
eine neue Art der Schaltung ermöglicht
bzw. erfordert. Modell 4C fügt ein System der Kettenlenkung
hinzu, das Antrieb, Steuerung und Bremsung weit besser zu integrieren
erlaubt. Die genannten Ionovationen bedingen, daß die letztgenannten Modelle
nur mit zwei Hinterrädern
zu realisieren sind, während
Modell 4A primär
für die
Variante mit zwei Vorderrädern
konzipiert ist. Modell 4D fußt gleichfalls auf 4B und
unterscheidet sich von ihm nur durch zwei zusätzliche unabhängige Kettenkreisläufe am Hinterbau
des Geräts.
Die allen Modellen gemeinsamen (oder vom einen zum anderen nur geringfüngig modifizierten)
Bestandteile werden unter 4A dargestellt.
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Modell 4A
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1 Gesamtanlage und Antriebssystem
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Im Unterschied zu einem früheren, verwandten
Konzept wird hier die Kombination zweier selbständiger, wenn auch aneinander
angeschlossener Kettenkreisläufe – je gesondert
für Arm-
und Beinbewegung -, aufgegeben und auf jede Schienen-Führung der
Bedienungsapparate (Griff- und Pedalstange) von vornherein verzichtet.
Letztere brächte
sowohl Reibungsverluste wie auch einen gewissen Geräuschpegel
mit sich. Im erfindungsmäßen Gerät werden
die Antriebsbewegungen von Armen und Beinen in einem durchgehenden,
wenn auch doppelt geführten
Kettenkreislauf integriert, der die frei schwebenden Zugapparate
trägt.
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Es gibt hier nur noch ein durchlaufendes
(unteres) Längsrohr
(L), vorne verschweißt
mit dem Querrohr (q), an dem sich beidseits die Radträger der Vorderräder (vrt)
befinden.
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(Vgl. 1/1)
Knapp hinter (q) sowie knapp vor der hinteren Verzweigung (V) von
(L) sitzen auf beiden Seiten die vorderen und hinteren Führungsräder (vfr/hfr),
zwischen denen die beiden parallelen Ketten laufen. Nur eine der
beiden dient direkt zum Antrieb (hier k1),
die mitlaufende (k2) lediglich zur Stabilisierung
der Pedal- bziv. Griff-Träger.
Besagte Führungsräder haben
zwecks strikter Parallelführung
der Ketten bzw. der Pedal- und
Griff-Apparate gemeinsame Achsen, mit denen sie fix verbunden sind.
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Der Antrieb erfolgt durch gleichzeitiges
Zurückziehen
des Griff Apparats und Vorwärtsschieben des
Pedal-Apparats. Dabei laufen die Ketten (k1 und k2) rückwärts. Auf
dem antriebsseitigen hinteren Führungsrad
(hfr) ist eine schmale Zahnradwalze (w) aufgesetzt, die das kleinste
Kettenblatt des davor sitzenden Tripels (Tr) antreibt. Das kleine
Kettenblatt muß natürlich größeren Durchmesser
haben als die Walze (w), damit die zu den Ritzeln am Hinterrad führende Kette
(hk) nicht ggf. an der Walze entlangschrammt. (Vgl. 1/6) – Aufgrund
der geschilderten Anordnung dreht sich der Tripel mit dieser dritten,
der eigentlichen Antriebskette vorwärts.
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2. Gestaltung
der Führungselemente
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Die Griffstange muß hoch genug
liegen, damit sie nicht mit der Beinbewegung bzw. mit den Knien
in Konflikt kommt. Auch sollte vermieden werden, daß sich das
ganze Element – v.a.
beim Ziehen nach hinten – schräg stellt,
wodurch die Bremsfunktion beeinträchtigt werden könnte. Dem
entspricht die Gestaltung des Griffapparats: Die beiden Arme (a),
die die Kettenhalter tragen, laufen zusammen in ein kurz gehaltenes
Steilstück
(c); das anschließende
längere Teilstück (d) zieht
sich flach (mit oder ohne Zwischengelenk) nach hinten/oben, (Vgl. 1/3) Dort setzt eine Halterung an, bestehend
aus zwei Stäben
(f), die schräg
abfallen und in zwei auf den Ketten ruhende 'Dächer' münden. (Eine
Fixierung derselben an den Ketten dürfte überflüssig sein.) Ungefähr von derselben
Stelle aus zweigt per Gelenk ein weiteres kurzes Rohr (e) ab, das
die gleichfalls kurze, durch das Gelenk höhenverstellbare Griffstange
(g) mit den schräg
nach oben/innen gestellten Griffen trägt. Im übrigen empfiehlt sich für dieses
Modell wie für
alle weiteren ein durchlaufender Kettenschutz am Oberteil der Ketten.
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Eine angemessene Laufhöhe des Griffelements
wäre auch
durch eine alternative Gestaltung der beiden Kettenkreisläufe zu erreichen.
So könnte man
etwa sehr große
Führungsräder verwenden. Stattdessen
kann man auch auf (L) vorn und hinten Streben nach oben errichten,
die je ein zusätzliches Führungsräderpaar
tragen; so entsteht ein quasi rechteckiger oder trapezförmiger Kettenverlauf.
Das Griffelement kann dann gegenüber
der geschilderten Konstruktion erheblich vereinfacht, der ganze
hintere Teil derselben weggelassen oder durch eine vertikal bewegliche
Führungsstange
ersetzt werden. (S. zum Näheren
Modell 4C, v.a. 3/1)
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Zur Fixierung der Antriebsketten
an den Griffelementen ist ein Mechanismus an den Kettenhaltern (kh)
vorgesehen, der zugleich deren Freigabe gestattet. So kann der Griff
apparat als ganzer jederzeit auf den Ketten verschoben werden, wodurch
verschiedene Gang- bzw. Zugarten möglich werden: eher gemächlich in
der Nähe
zum Fahrersitz oder energisch mit ausgestreckten Armen und unter
Einsatz des Oberkörpers.
Schließlich
kann man den Griffapparat auch jederzeit aushängen, um zum reinen Beinbetrieb überzugehen.
Er wäre
dann abzustellen in einer geeigneten Halterung, am ehesten wohl
am Hinterbau des Geräts,
wo ohnehin ein Gestell für
Gepäck
montiert werden sollte. (S.u. Modell 4D) Besagter Mechanismus
kann folgendermaßen
aussehen (1/5): Am unteren Ende der
beiden Ärmchen
(a) wird je eine zu den Ketten parallele Achse (von ca. 5 cm Länge) befestigt;
um diese drehbar gleich langes Element mit nach oben gerichteten
Zähnen
(ψ), die
in Normalstellung in die Zwischenräume zwischen den Kettengliedern
eingreifen bzw. von einer um die Achse gewickelten kräftigen Feder
von unten her in sie hineingedrückt
werden. Als Gegenhalt fungiert eine Art längliches, halbrundes 'Dach' (δ), das direkt
an den Ärmchen
(a) fixiert ist und auf den Ketten liegt. Zum Ausklinken der beiden
Zahntäger
(ψ) dient
je ein Zugseil, das nahe bei den Ärmchen (a) von außen um deren
Achsen herumgeführt
wird; bei Zug drehen sich also die Zahnträger (ψ) nach unten/außen und die
Zähne werden
aus der Kette herausgezogen. Die beiden Seilstücke laufen oberhalb der Verzweigung der
Seitenarme (a) in der Mitte zusammen; der vom oberen Ende von (c)
ausgehende Bowdenzug führt dann
zu einem Funktionshebel an der Griffstange (g). – Notfalls wäre diese
Konstruktion durch einfache Schnallenverschlüsse zwischen (ψ) und (δ) zu ersetzen.
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Zum Pedal-Apparat (1/4):
Das Kernstück
bildet eine durchgehende, in der Mitte nach unten ausgebuchtete
Pedalstange (ps), die am unteren Teil der Zugketten (k1/k2) mit zwei Kettenhaltern (kh) aufgehängt ist.
Letztere sind genau wie diejenigen für die Griffelemente gestaltet;
doch kommen hier nur Schnallen- oder Schraubverschlüsse in Betracht.
Die Pedale müssen
mit Riemen oder Ähnlichem
ausgestattet sein, um das Zurückziehen
der ganzen Pedalstange zu ermöglichen.
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Die übrige Konstruktion der Bedienungsapparate
ist hauptsächlich
durch den Bremsmechanismus bedingt und wird im Folgenden näher erläutert.
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2. Bremsung
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Zum Bremsen werden die schon früher vorgeschlagenen
Bremsketten (bk) verwendet. Sie sind in der Mitte zwischen den beiden
Antriebsketten plaziert und erstrecken sich über die ganze Länge des Längsrohrs
(L). Sie werden durch Federn gespannt gehalten, die an der jeweiligen
Halterung angebracht sind. Am jeweils entgegengesetzten Ende (oben
hinten, unten vorn) sind die Ketten (bk) einige cm vor der gegenüberliegenden
Halterung mit Bremsseilen verknüpft,
die hinter dieser Halterung in den Bowdenzug eintreten, der zum
jeweiligen Bremsmechanismus an Vorder- oder Hinterrad (bzw. -rädern) weiterläuft. Die obere
Bremskette wird also bei Schub nach vorn mit den Armen, die untere
beim Zurückziehen
der Beine betätigt.
Dabei werden jeweils zwei längliche
Plättchen
(π) zusammengedrückt, welche
die zugehörige Kette
packen und ziehen können – und zwar
in der Leerlaufrichtung der Antriebsketten. Ein Ausknppeln der Kettenhalter
während
des Bremsvorgangs wird so überflüssig.
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Entsprechend einfach gerät die Bremsvorrichtung
selber: Beim Griffapparat (1/3 und 1/5) sitzen die Bremsplättchen (π) auf einer nach hinten weisenden
Achse (ba), die am Unterende des Steilstücks (c) in der Mitte zwischen
den beiden Armen (a) stabil verankert ist. Zwischen der Verankerung
und dem Beginn der Plättchen
(n) befinden sich nebeneinander zwei kurze Ösen, in die die beiden Plättchen münden und
die sich mit ihnen um die Achse (ba) drehen; um diese Ösen läuft jeweils
ein kurzes Seilstück
herum. Beide Stücke
werden knapp oberhalb der Vorrichtung zu einem Seil verknüpft, das
nach einer Halterung in einen Bowdenzug eintritt und dann weitergeführt wird
zum Bremshe bel an der Griffstange. Gespreizt werden die Plättchen (π) im Normalzustand
duch eine um das hintere (äußere) Ende
der Achse (ba) geringelte Feder (ϕ).
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Ihre Form hängt von derjenigen der Bremskette
ab. Geeignet wäre
wohl eine aus Kugeln bestehende Kette (ähnlich denen, die man bei Badewannen
und Waschbecken verwendet, aber mit etwas größeren Kugeln), da Kugeln von
allen Seiten her gleich gut zu fassen sind. Die Innenfläche der
Plättchen
(π) kann
dann bestehen aus einer Reihe von senkrechten Rillen oder aus kugelsegmentförmigen Einbuchtungen,
jeweils in Entsprechung zu Größe und gegenseitigem
Abstand der Ketten-Kugeln.
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Die Fußbremsung beruht in ihrer einfachsten Variante
auf folgender Anordnung (1/4):
Die Pedalträger
(pt) an beiden Außenseiten
bilden eine Art Überrohr über der
Querstange (ps) und können sich über den
daneben liegenden Teil derselben schieben, wenn man sie mithilfe
der mit ihnen fix verbundnen Zwischenwände (ζ) nach innen drückt. Dabei
wird beidseits eine Feder (ϕ) zusammengepreßt, die
sich neben den (pt) nach innen zu um (ps) windet; sie ist zwischen
besagter Zwischenwand (ζ)
und den Kettenhaltern (kh) plaziert, An den Pedalträgern setzen
zwei kleinere Querstangen (θ)
an, die unterhalb der Hauptstange (ps) und parallel zu derselben
nach der Mitte hin sich Strecken und die Bremsplättchen (π) tragen. Diese haben im Normalzustand
einige cm Abstand zu der über
der Ausbuchtung von (ps) verlaufenden Bremskette (bk). Durch das
Zusammendrücken
der Pedalträger
(pt) wird die Kette eingeklemmt und anschließend zwecks Betätigung der Vorderradbremse(n)
nach hinten gezogen.
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Um diese Vorrichtung in sich möglichst
stabil zu gestalten, müssen
die Teilstücke
der Pedalstange (ps), über
denen die beiden Pedalträger
(pt) rangieren, sowie entsprechend die Innenseite der Pedalträger entweder
eine nicht-runde – z.B.
sechseckige – Form
haben oder mit Längsrillen
ausgestattet sein. Die Pedale selber können in schräger Position
fix auf die Pedalträger
montiert werden; ihre volle Drehbarkeit wäre nur bei einem Kurbelantrieb
vonnöten.
Man könnte
die Pedale auch auf drehbare Ösen
setzen und um (pt) unten herum Federn spannen, die jene in ihrer
jeweiligen Position festhalten.
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Erwähnt sei noch eine ergänzende Vorrichtung,
die für
das Funktionieren des Bremsmechanismus zwar nicht unentbehrlich
ist, dessen Präzision aber
steigern könnte.
(Vgl. dazu 2/5, wo diese Vorrichtung
mit einem Mechanismus zur Entkoppelung der Ketten kombiniert ist.)
Von der Ausbuchtung in der Mitte der Pedalstange (ps) aus ist ein
Zapfen von einigen cm Länge
senkrecht nach unten gerichtet; auf ihm kann eine kurze Öse auf-
und abfahren, die per Achse zwei in dieser zusammenlaufende Gliederchen
mitzieht; letztere sind durch seitliche Gelenke mit den verlängerten
Endstücken
der Bremsplättchen
(n) verbunden, welche in einer Achse in der Mitte der Einbuchtung
von (ps) überkreuzt
sind, und bilden zusammen mit jenen eine kleine Raute. An deren
seitlichen Gelenken setzen die Verbindungsstäbe (θ) zum Pedalträger (pt)
bzw. zur Zwischenwand (ζ)
an. Aufgrund dieser Anordnung können
die Pedalträger
nur noch gleichzeitig und gleichmäßig gegeneinander geführt werden;
die Bremsplättchen
müssen
so immer genau in der Mitte zusammentreffen, Außerdem werden unfreiwillige Bremsmanöver weitgehend
ausgeschlossen.
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3. Steuerung
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Die seitliche Drehung der Räder kann
mit einer Schrägstellung
derselben kombinier werden. (Vgl. 1/1)
Bei dieser Anordnung müssen
die Radträger
(vrt) schräg
auf den Außenenden
der Querstange (q) sitzen. Sie werden bewegt von der parallelen
Lenkstange (p), die dabei nicht nur vor-, sondern auch etwas oherhalb
von (q) rangiert. Die Lenkung selbst erfolgt durch seitliche Neigung
des Fahrersitzes (auf dem der Fahrer stets angeschnallt sein sollte).
Der Fuß desselben
ruht auf einer Achse, die in dem an dieser Stelle etwas verbreiterten
und nach oben hin geöffneten
großen
Längsrohr
(L) sich seitwärts
drehen kann. Besagte Achse verlängert sich
in das kleinere Rohr (1), das sich innen durch das Längsrohr
(L) hindurchzieht, um an dessen Vorderende aus ihm auszutreten und
in ein kleines Zahnrad (lr) zu münden.
Dieses Zahnrad muß nun
in eine Querreihe von Zähnen
eingreifen; dabei ist zu berücksichtigen,
daß die 'Lenkstange' (p) sich nicht nur
seitwärts
bewegt – wobei
sich der Abstand zu (q) verkürzt!
-, sondern dabei auch ein wenig absenkt. Deshalb ist die Lenkstange
an dem höher
gestellten und mit Zähnen
versehenen Stück
in der Mitte leicht durchgebogen. Je höher die Zahnreihe steht, umso größer kann
das Lenkrädchen
(lr), desto ausgeprägter
der Lenkeffekt der Schräglage
werden.
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Die Lenkung allein durch Schräglage (bzw. Gewichtsverlagerung
des Fahrers) mag als schwer kontrollierbar erscheinen – der TÜV würde wohl
Einwände
erheben. Deshalb werden bei dem erfindungsgemäßen Gefährt zwei Kontrollmöglichkeiten bereitgestellt.
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- a) Zunächst
erlauben die Zugapparate eine indirekte Steuerung. Ihr kommt der
Umstand zugute, daß die
beiden Ketten – durch
die gemeinsamen Achsen der sie führenden
Zahnräder
(rv/rh) – stets
unverrückbar
parellellaufen. Weder Griff noch Pedalstange können daher seitlich gedreht werden.
Man kann aber gleichsam so tun, als ob man sie jeweils in der Gegenrichtung
zur gewünschten
Schräglage
drehen wollte und findet dadurch – an jeder Stelle der Arm-
und/oder Beinbewegung – einen
Gegenhalt. Allerdings wird sich wohl nicht vermeiden lassen, daß der Gegendruck
der Schräglage
auf die Führungsapparate die
beiden Ketten etwas in der jeweiligen Gegenrichtung verzieht. Nötigenfalls
kann man an den beiden Armen (a) des Griffelements knapp oberhalb
der Verbindung zu den Ketten zwei nach innen gewendete, auf kleinen
Trägern
sitzende Rädchen
anbringen, die normalerweise einige cm Abstand zu (L) haben, aber
bei seitlichem Druck an (L) mit entlangfahren können. (Beim Griffapparat nicht
figürlich
dargestellt) Desgleichen können am
Pedalelement zwei entsprechende Rädchen (ρ) angebracht werden; die inneren
Begrenzungswände
der Federn (?) neben den Kettenhaltern (kh) werden in zwei nach
oben innen gebogene Ärmchen
verlängert,
auf denen besagte Rädchen (ρ) dann sitzen.
(Vgl. 2/5) Das Längsrohr (L) muß zu diesem
Zweck entweder eine sechseckige Form erhalten (wenn die Rädchen leicht schräg nach oben
bzw. unten gekehrt sind), oder aber oben und unten senkrechte Leisten
tragen (bei horizontaler Stellung der Rädchen). Schließlich kann
man, um ein allfälliges
Ausspringen der Ketten zu verhindern, die Führungsräder (vfr/hfr) mit Kettenfängern (kf)
ausstatten, d.h. mit zwei steilen Seitenwänden, deren jede sich wie ein hochgestellter
Kragen um den Zahnkranz herumzieht. (Vgl. Fig. 1/2)
- b) Eine zweite, eher ergänzende
Möglichkeit
der kontrollierten Steuerung ergibt sich daraus, daß man in
Nähe des
Fahrersitzes am Längsrohr
(L) zwei nach außen/oben
gebogene – evtl.
in ihrer Neigung verstellbare – Stangen
(gs) anbringt, an deren Enden (am besten nach oben innen gerichtete)
Griffe sitzen. (1/1) Bei schwierigeren Lenkmanövern kann
der Fahrer diese Griffe benutzen, um die Schräglage zu regulieren; und sich zeitweise
auf den Beinantrieb beschränken.
In der Nähe
besagter Griffe sollten auch die Schalthebel sitzen; außerdem noch
ein weiterer Hebel, der in der Art einer Handbremse funktioniert.
Von ihm aus läuft
ein zusätzlicher
Bremszug zu der Halterung am Fuß des
Fahrersitzes, an der die Bremskette mit dem zum Hinterrad führenden
Bremszug verknüpft
ist; sofern sie nicht eine zweite, unabhängige Bremsapparatur (etwa
Trommelbremse) zu betätigen
erlaubt. Eine solche Handbremse (mit Feststellapparat) dürfte bei
längeren
Abfahrten hilfreich sein.
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4. Stabilisierung des
Gleichgewichts
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Die in früheren Anmeldungen vorgeschlagene,
etwas umständliche
Vorrichtung, die den Fahrersitz in Normalposition hält, kann
durch eine etwas einfachere ersetzt werden. Die beiden Radträger (vrt) werden über die
Achsen hinaus ein gutes Stück
nach hinten verlängert.
(1/1) Gegen ihr Ende zu werden zwischen
ihnen zwei oder drei untereinander angeordnete Federn (fl) gespannt,
deren Druck evtl. durch eine nach innen bewegliche (Zusatz-) Halterung
entsprechend dem Gewicht des Fahrers reguliert werden kann. Ausgehend
vom verlängerten
Hinterende der Radträger
(vrt) erstrecken sich zwei als Federspanner (fsp) fungierende Streben
nach innen, parallel zu den Federn und ungefähr bis zu einem Viertel von
deren Gesamtlänge.
Mit ihren steilgestellten doppelten Enden umfassen sie – wie mit
zwei Fingern – die
Federzüge
von beiden Seiten. Bei jeder Lenkbewegung wird also eine dieser
Streben gegen die Federzüge
gedrückt
und dehnt sie nach vorne durch, die andere dagegen zieht sie nach
hinten. Die Tendenz zur Rückkehr
in die Gleichgewichtslage wird dadurch effektiv gesichert. Außerdem verhindert
diese Anordnung (im Unterschied zu einer solchen mit getrennten
Federzügen
auf beiden Seiten), daß ein allfälliges Reißen eines
Federzugs die sofortige Destabilisierung des Geräts nach einer Seite hin, somit eine
kaum noch zu kontrollierende Schräglage plus Lenkbewegung nach
sich zieht.
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Modell 4B
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1 Veränderte Gesamtanlage
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Die Antriebsketten werden hier (zunächst) durchgehend
gestaltet, d.h. bis zu den Zahnrädern (rh)
einer (Antriebs-)Achse (h) am Hinterbau geführt, welche in kurzem Abstand
parallel zur eigentlichen, die beiden Hinterräder tragenden und bewegenden Hinterachse
(H) gelagert: ist. (Vgl. 2/1) Die
hinteren Führungsräder (hfr)
werden dennoch wegen des Kettenverlaufs beibehalten. Die Größe der Führungsräder kann
generell beliebig gewählt,
d.h. sonstigen funktionalen und räumlichen Erfordernissen (insbesondere
der Führungselemente)
angepaßt werden.
Sie hat nämlich
(im Unterschied etwa zu den Verhältnissen
beim Kurbelantrieb) keinen Einfluß auf die Übertragung von Arm- bzw. Beinbewegung
auf die Drehgeschwindigkeit der Antriebsachse (h) – also keinen Übersetzungs
Effekt. Wichtig ist hier nur die Größe der auf jener sitzenden
Zahnräder
(rh). Sie sollten eher klein sein, um eine möglichst große Ausgangs-Drehgewindigkeit
zu sichern; dies vor allem wegen der Funktion weise der (unten beschriebenen) Schaltung;
daneben auch, damit man nicht allzu große Hinterräder braucht.
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2. Lenkung und
Bremsen
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Die veränderte Gesamtanlage erfordert
eine Modifikation des Lenkmechanismus. (Vgl. 2/4) Das
Innenrohr (1), das den seitlich schwenkbaren Fahrersitz
mit dem Vorderbau verbindet, tritt hier nicht mehr aus dem großen Längsrohr
(L) aus, sondern mündet
innen in einen kleinen 'Kopf' (rtk) am Vorderende
von (L), der als Halterung des Vorderradträgers (vrt) dient. Am Vorderende
trägt (1)
ein kleines, senkrecht stehendes Kardanrad (lr), das in ein waagrecht
stehendes, knapp unterhalb auf dem Radträger sitzendes weiteres Kardanrad
(lrt) eingreift und das Vorderrad in Richtung der jeweiligen Neigung des
Fahrersitzes dreht. Um das Fahrzeug kürzer und wendiger gestalten,
könnte
man das Vorderrad nach hinten kehren statt nach vorn. (S. 4/2) Dann müßte (lrt) jedoch über statt
unter (lr) rangieren.
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Was die Bremsung angeht, so wäre bei der hier
allein möglichen
Bauweise mit zwei Hinterrädern eine
spezielle Vorderradbremse fast überflüssig; da aber
die StVO nun einmal zwei voneinander unabhängige Bremsen vorschreibt,
würde auch
eine zusätzliche
Handbremse an den Griffstangen (gs) nicht ausreichen, wenn sie dieselben
Bremszüge
betätigte wie
die Bremskette. Verknüpfte
man die Handbremse dagegen mit einem gesonderten Bremsmechanismus – etwa zusätzlichen
Trommelbremsen an den Hinterrädern
-, so könnte
man sich mit einer einzigen von oben/hinten bis unten hinten durchlaufenden Bremskette
begnügen,
die dann zu Felgenbremsen ebenfalls an den Hinterrädern führen müßte und
von beiden Führungsapparaten
aus gleichermaßen
zu betätigen
wäre.
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Wird allerdings der unten (5)
geschilderte Permanentantrieb eingeführt, so gibt es keine Leerlaufrichtung
mehr, in der vorzugsweise gebremst werden könnte. Insofern könnte es
vorteilhaft sein, den Bremsmechanismus mit einer gleichzeitigen Auskopplung
der Kettenhalter zu verbinden. (Eine entsprechende Vorrichtung für das Pedalelement zeigt
die bereits kommentierte 2/5.) Wird
mit dem Griffapparat gebremst, so besteht ggf. die Möglichkeit
einer Entkoppelung durch einen zweiten Griffhebel. (S. Modell 4A)
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3. Stabilisierung
des Gleichgewichts
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Eine Schräglage der Hinterräder ist
bei diesem Modell nicht erforderlich. Auf jeden Fall aber muß der Fahrersitz
seitlich schwenkbar bleiben. Zur Stabilisierung des letzteren in
vertikaler Normallage wird hier ein weiterer Mechanismus vorgeschlagen. (Vgl. 2/9) Nahe der Verzweigung (V) des Hinterbaus
wird an dessen beiden Armen (v) ein nach unten gerichtetes Gestell
angebracht, an dem waagerecht zwei nach innen gegeneinander gerichtete
Luftfedern (λ)
befestigt werden. Zwischen diesen befindet sich ein kräftiger,
vom Fuß des
Fahrerssitzes aus nach unten gerichteter Zapfen (ζ), der bei
Schräglage je
eine der beiden Luftfedern zusammendrückt. Der Druck der Luftfedern
sollte veränderbar
und so auf das jeweilige Gewicht des Fahrers einstellbar sein. Am
einfachsten wäre,
die beiden Außenhalterungen der
Luftfedern beweglich auf kurze Laufleisten setzen und sie durch
eine lange Schraube plus Mutter miteinander zu verbinden. Durch
Drehung der Schraube oder Mutter mithilfe eines geeigneten Knopfs
wären dann
die Luftfedern stärker
zusammenzupressen oder zu lockern.
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4. Schaltung
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Für
dieses Modell und für
die weiteren hier beschriebenen wurde ein spezielles Schaltsystem entwickelt,
das sich in seiner ersten Version als Abwandlung der Kettenschaltung
verstehen läßt. (Vgl. zum
Folgenden 2/2, 2/6 und 2/8)
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1. Statt einen Ritzelkranz durch
einen Tripel zu ergänzen,
kann man jenen auch einfach verdoppeln. Man stellt zwei gleiche
Ritzelkränze
(rk) auf den beiden Achsen (h/H) einander gegenüber und zwar in umgekehrter
Reihenfolge: Das kleinste Kitzel des einen Kranzes wird mit dem
größten des
anderen kombiniert usw. bis hin zum entgegengesetzten Verhältnis. Verbindet
man beide Kränze
durch einen gesonderten kleinen Kettenkreislauf (ks), so gewinnt
man bereits eine (je nach Anzahl der Ritzel) fast beliebig differenzierbare
Schaltung beträchtlichen
Umfangs.
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Nun bedarf es noch eines geeigneten
Umwerfers für
besagte Kette (ks). Dieser muß unterschiedlich
ausfallen, je nachdem, ob die beiden Ritzelkränze gleiche oder entgegengesetzte
Drehrichtung haben sollen. Beide Möglichkeiten lassen sich ungefähr gleich
gut realisieren; welche man wählt, hängt also
nur davon ab, ob man an dieser Stelle eine Umkehrung der Antriebsrichtung
braucht.
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- a) Sollen sich die Ritzelkränze gleichgerichtet drehen,
so plaziert man die Führungsrädchen (ufr) am
besten zwischen beiden. Ein einziges Umwerferrädchen (ufr) könnte hier
evtl. genügen. (2/2) Jedoch dürften zwei Führungsrädchen, auf
entsprechend längerer
Halterung (uh) untereinander gestellt, der Schaltung größere Präzision verleihen.
(2/6) Besagte Halterung (uh) hängt an einer
Führungsschiene
(us), die gleichfalls zwischen den Ritzelkränzen plaziert ist und sich
aus Gründen
der Stabilität
vom einen Hinterbauarm (v) zum anderen spannt. Zwischen den Kitzeln muß die Schiene
(us) schräg
verlaufen, damit immer die gleiche kurze Distanz zu diesen gewahrt bleibt.
Ein in Längsrichtung
bewegliches Umwerferelement ist hier wohl nicht vonnöten, da
die benötigte
Kettenlänge
aufgrund gegebener Anordnung allenfalls geringfügig schwankt. Es sollte genügen, wenn
ein Führungsrädchen (ufr)
mit seiner Achse federgestützt
in schlitzförmig
erweiterten Ösen
sitzt, nicht zuletzt um das Umspringen der Kette zu erleichtern.
Nötigenfalls
kann man die starr vertikale Halterung (uh) zweiteilig bauen und zwischen
das innere und das äußere Röhrchen eine
Feder setzen, so daß der
untere Teil und mit ihm das untere (ufr) gegen das obere sich verschieben
kann.
- b) Bei Ritzelkränzen
mit entgegengesetzter Drehrichtung muß die Kette (ks) zwischen ihnen
hindurch und sodann außen
herum geführt
werden. (Vgl. 2/7-8) Das bedingt einen
etwas umfänglicheren,
von der Außenseite
eures Kranzes her operierenden Umwerfer, bestehend aus zwei ungefähr senkrecht
zueinander stehenden Stäben (ust'), die an ihren Enden
sowie an der gemeinsamen Achse (bzw. in deren Nähe) insgesamt drei Führungsrädchen (ufr)
tragen. Einer der beiden Stäbe
(ust), am besten wohl der senkrecht stehende (ust2), muß beweglich
sein und durch eine Feder im Gelenk nach vorn gedrückt werden,
zumindest wenn die – an
den Armen (v) angebrachte – Umwerferschiene
(us) parallel zu den Achsen der Ritzelkränze (rk) steht. (Denkbar wäre auch, sie
parallel zu der hinteren Außenlinie
des hinteren Ritzelkranzes [rk2] zu stellen, um so geringere Schwankungen
der erforderlichen Kettenlänge
zu erzielen.)
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Zum Verschieben des Umwerfers auf
der Führungsschiene
(us) wird in beiden Anordnungen das früher vorgeschlagene Doppel-Zugsystem
verwendet (vgl. 2/7): Nach beiden
Seiten der Schiene (us) spannt sich von der Halterung (uh) aus ein Zugseil
(sz), dessen eine Hälfte
an der Außenseite von
(us) um ein dort sitzendes Führungsrädchen (sfr) herumläuft. (Man
kann den hier permanent rangierenden – und daher stark beanspruchten – Teil des Seils
evtl. durch eine schmale kleingliedrige Kette ersetzen.) Beide Teilstücke des
(sz) treten dann durch Halterungen, die auf der Innenseite von (us)
sitzen, in die Ummantelung von Bowdenzügen ein und werden so weitergeleitet
zu einer Spule am Fahrersitz bzw. an den Griffstangen (gs), um die
sie je 1-2 mal in gegenläufiger
Richtung gewickelt werden. Ist die Spule groß genug und sind die Ritzelkränze eher
kurz, so genügt
ein Hebel an der Spule zur Betätigung
der Schaltung. Andernfalls versieht man die Spule seitlich mit einem
kleinen Zahnrad, in das ein auf eigener Achse darübersitzendes
größeres eingreift,
und verbindet letzteres mit dem Schalthebel.
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2. Die Anordnung zweier Ritzelkränze in umgekehrter
Reihenfolge suggeriert schon das Bild von zwei ebenso gruppierten
Kegeln. (S. bes. 2/7) Diese könnten gewisse
Vorteile bieten: Die Schaltung ließe sich sowohl miniaturieren
wie auch fast beliebig differenzieren. Die beiden Varianten der
Kettenführung – ebenso
wie der Umwerferapparat und die Führung der Seilzüge – wären dabei
mit geringen Modifikationen beizubehalten. (Daher können auch hier
die 2/2 und 2/6 – 8 zur Illustration dienen.) An die Stelle
der Ritzel treten Gürtel
von Vertiefungen in den Kegeln, die der speziellen Gestalt der Kettenglieder
entsprechen. Letztere sollten vorzugsweise konische Form sowie ebene
oder auch leicht eingedellte Seitenflächen haben. (2/3)
Diese Form dürfte
besonders 'griffig' sein, da entsprechende
Kettenglieder leicht in halbkegelige Vertiefungen auf den Kegeln
einschnappen und sich bei Druck in ihnen festsetzen. Außerdem dürften solche
Rund-Ketten das Umspringen zwischen den Rillen der beiden Kegel
begünstigen.
Kleine Wülste
zwischen den einzelnen Gürteln
könnten
sie gegen ein unkontrolliertes Umspringen sichern. Außerdem wirkt
schon das System der umgekehrt einander gegenübergestellten Kegel einer Instabilität des Kettenlaufs
entgegen: Die 'absteigende' Tendenz an jedem
Kegel wird durch die 'aufsteigende' an seinem jeweiligen
Gegenüber
in Schach gehalten.
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5. Doppelte Antriebsrichtung
(Permanentantrieb); spezielle Gestaltung der Freiläufe
-
Ein wichtiger Vorzug des Zweikettensystems besteht
darin, daß es
einen ununterbrochenen Antrieb zu realisieren erlaubt – im Unterschied
zu dem stoßweisen
Ablauf bei allen bislang vorgestellten Modellen einschließlich 4A.
Man braucht nur dafür
zu sorgen, daß die
ursprüngliche
Antriebsrichtung der Parallelketten auf einer der beiden Seiten
umgekehrt wird. Dazu genügt
es, die obere und die untere Kettenhälfte auf ihrem Weg von den
hinteren Führungsrädern (hfr)
zur Antriebsachse (h) zu überkreuzen; am
besten mithilfe zweier kleiner Führungsrädchen, die
leicht gegeneinander versetzt untereinander auf einem der beiden
Hinterbauarme (v) knapp neben deren Verzweigung (V) plaziert werden.
Die leichte Verwindung der Ketten, wie diese Anordnung sie bedingt,
wird von jenen, selbst auf knappe Distanz, bekanntlich durchaus
toleriert. Evtl. kann man auch die bereits erwähnten Kettenfänger (1/2) verwenden.
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Ein zweiter Kettenzug auf der Seite
der Überkreuzung
(wie in der figürlichen
Darstellung) ist für diese
als solche nicht erforderlich. Der erzielte Effekt ergibt sich daraus,
daß allein
die beiden Freiläufe,
auf denen die Antriebsräder
(rh) sitzen müssen,
die Drehrichtung der Antriebsachse (h) bestimmen, die Zugrichtung
der Antriebsbewegung somit keinen Einfluß auf jene haben kann. Selbstredend 'zieht' dann stets nur – abwechselnd – je eine
der beiden parallelen Ketten; gleichwohl verteilt sich die Antriebslast auf
beide – infolge
der Parallelführung
durch Achsverbindung der Führungsrädchen.
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Die genannten Freiläufe sind
ein etwas heikler Punkt der Konstruktion. Es gibt für sie grundsätzlich zwei
Möglichkeiten:
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- a) Zunächst
kommt die Verwendung des üblichen Freilaufs
in Betracht, wenn (h) eine starre (nicht um sich selbst drehbare)
Achse ist und der Ritzelkranz (rk1) bzw. der Schaltkegel (sk1) zwischen den
beiden (rh) sitzt. Der Zylinder, den (rk1/sk1) inwendig zur Achse
hin bildet, fungiert dann als Nabenhülse. Bei doppelter Antriebsrichtung
muß dieselbe
mit zwei getrennten 'Antreibern' von beiden (rh)
abwechselnd bewegt werden. Das sollte machbar sein. Der Nachteil
wäre jedoch,
daß bei dieser
Position der Schaltung deren möglicher Umfang – und damit
auch ihre Differenziertheit – durch
den Platz zwischen den Antriebsrädern
(rh) begrenzt und wohl auch die Plazierung der Umwerferschiene (us)
schwierig wäre.
- b) Besser wäre
eine Umkehrung des normalen Freilaufs. Das würde bedeuten, daß bei einem Walzenantrieb
die Nabenhülse,
auf der in diesem Fall die Antriebsräder (rh) sitzen, zum 'Antreiber' umgestaltet wird,
der in Antriebsstellung die (Klemm-) Rollen gegen die Achse (h)
drückt,
welche ihrerseits die übliche
Funktion der Nabenhülse übernimmt.
Auch das sollte machbar sein, wenn die Achse selber ausreichenden
Durchmesser hat. Für
den Sperrklinkenantrieb wäre
die entsprechende Umkehrung wohl noch leichter zu bewerkstelligen.
In jedem Fall ermöglicht
sie, daß die
Antriebsräder
(rh) eine sich drehende Antriebsachse (h) und diese den fix mit
ihr verbundenen (seitlich postierten) Ritzelkranz bzw. Schaltkegel
bewegen.
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Im übrigen wird bei diesem wie
bei dem folgenden Modell unterstellt, daß die beiden Hinterräder mit
Freilauf auf der von der Schaltkette getriebenen Hinterachse (H)
sitzen, so daß die
Achse selber als Antreiber fungiert. In Kurven übernimmt dann stets das an
der engen Innenseite derselben laufende Rad den Antrieb.
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Modell 4C
-
Dieses Modell beruht zwar weitgehend
auf 4B, doch werden durch eine spezielle Kettenführung die
in dem Doppelketten-System steckenden Möglichkeiten auf weitaus konsequentere
Weise genutzt. Dadurch erübrigt
sich die Kombination der Steuerung mit der Schräglage. Sowohl Antrieb wie auch
Lenkung und Bremsung können
mit ganz einfachen Bewegungen gleichermaßen vom Griff- wie vom Pedalapparat
aus erfolgen.
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1. Lenkung mithilfe
der Kettenzüge
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Die Grundidee zu einem neuen Lenksystem ergibt
sich aus der früher
getroffenen Festellung, daß sich
die Zugapparate nicht seitlich drehen lassen, wenn die beiden Ketten
auf paarig angeordneten Führungsrädern (fr)
mit gemeinsamen Achsen laufen. Diese Feststellung gilt aber nur
solange, wie besagte Achsen starr (im Sinne von: nicht seitlich drehbar)
bleiben. Kann man eine solche Achse seitlich drehbar gestalten,
ohne die Antriebsfunktion der Kettenzüge zu gefährden, so gewinnt man das Prinzip einer
Lenkung mithilfe der Ketten: Wegen der durch die Achse garantierten
strikten Parallelität
der Ketten können
die Zugapparate – bei
geeigneter Gestaltung – zur
Drehung eben dieser Achse und somit als Instrumente der direkten
Steuerung benutzt werden; und zwar auch während der Antriebsbewegung.
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Selbstredend muß besagte Achse bei dem erfindungsgemäßen Modell
den Radträger
(vrt) des Vorderrades drehen. Die an ihr sitzenden vorderen Führungsrädchen (vfr)
dürfen
aber die Drehung nicht mitmachen, sich vielmehr nur mit den Ketten
parallel gegeneinander verschieben. Deshalb muß die Halterung von Achse (a)
sowie der (vfr) die Gestalt eines Parallelogramms annehmen, dessen
Verformung durch zwei senkrechte Mittel-Achsen kontrolliert wird. (Vgl. 3/2) Der vordere der beiden Querbalken (qb)
muß sich
exakt um den Mittelpunkt der Radträgerachse drehen; der hintere
(qb) um eine zusätzliche
auf dem Längsrohr
(L) errichtete (Neben-) Achse (na). Da im Hinblick auf die weitere
Kettenführung
der untere und der obere Kettenteil einen gewissen Abstand zueinander
haben müssen,
wird die geschilderte Anordnung um eine weitere derselben Art ergänzt, die
knapp unterhalb des Längsrohrs
(L) rangiert. (Vgl. dazu die Gesamtdarstellung 3/1) Deshalb wird
im Folgenden zwischen oberen und unteren vorderen Führungsrädern (ovfr
und uvfr) unterschieden.
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Die Achse (a) kann die Parallelverschiebung nur
garantieren, wenn sie an beiden Seiten mit den kurzen Achsstümpfen, auf
denen die (ovfr) sitzen, durch Kardangelenk verbunden ist. Außerdem müssen die
Gelenke zwischen den Quer- und Längsbalken
des 'Parallelogramms' auf genau denselben (Längs-) Linien
liegen wie die beiden Kardangelenke. (S. 3/2)
Eine solche Anordnung ist für
die beiden (uvfr) nicht erforderlich, da ja eine einzige durchgehende
Achse für
die Parallelführung
der Ketten genügt.
Gleichwohl könnte
eine zweite solche Achse helfen, den auf (a) lastenden Druck zu
mildern und die Parallelführung
besser abzusichern. In diesem Fall kann man beim untern wie beim
oberen Teil der Vorrichtung den hinteren Querbalken sowie die Hälfte der
Längsbalken
einsparen, wenn man die Nebenachse (na) drehbar gestaltet und die
beiden radführenden
Achsen mit geeigneter Öse
direkt auf sie setzt; oder aber die Ösen selber mit einem drehbaren Kopf
auf die dann starre (na). Evtl. kann man sogar ohne die Nebenachse
(na) auskommen, da schon die Kettenspannung für die parallele Ausrichtung
der Führungsrädchen sorgen
dürfte.
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2. Der Ausgleichsmechanismus
(AM)
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Die Verschiebung der Kettenzüge gegeneinander
am 'Vorbau' erfordert einen
Ausgleich an anderer Stelle. Dafür
kommt die Region der hinteren Führungsräder in Betracht,
wo sich die beiden vorderen Kettenkreisläufe schließen. (Es wird also hier analog Modell 4A mit
einer Fortführung
derselben durch separate Kettenzüge
in Richtung Hinterbau gerechnet; s. das Nähere u. 4.)
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Folgende Vorrichtung empfiehlt sich
nicht zuletzt deshalb, weil sie auch anderen funktionalen Erfordernissen
entgegenkommt. (Vgl. 4/1) Knapp vor
dem Fahrersitz wird über
(L) ein Gestell (T) – in der
Form eines doppelten 'T' – errichtet, dessen vertikaler
Balken (t) zum größten Teil über (L)
steht. Die beiden Querbalken (ot/ut) tragen die oberen und die unteren
hinteren Führungsrädchen (ohfr/uhfr),
und zwar beidseits auf je gesonderter Achse. Um sie werden die von
vorn kommenden Kettenzüge
(k1/k2) jeweils herum- und anschließend zurückgeführt zu den Zahnrädern (ar),
die samt ihrer Halterung den eigentlichen Ausgleichsmechanismus
(AM) darstellen. Sie können
sich gegeneinander verschieben durch ihre Stellung in einem weiteren
Parallelogramm, das analog dem geschilderten am (vrt) funktioniert
und ein gut Stück
vor dem 7-Gestell rangiert. Die beiden Querbalken (qb) des Parallelogramms
sitzen mit massiven Mittel-Achsen auf einem Zylinder (az), der sich
um (L) schließt
und in seiner Stellung stabilisiert wird etwa durch kleine Rollen
in seinem Inneren sowie durch entsprechende Schienen an (L).
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Die Zahnräder (ar) laufen separat auf
je einer kurzen Achse, die dadurch stabilisiert wird, daß die sie
tragenden Längsbalken
(lb) nach innen zu eine Ausstülpung
mit einer zweiten Öse
haben. Die (relative) Größe dieser
Zahnräder
ist hier funktional bedeutsam: Ihr Durchmesser muß möglichst
genau dem Abstand zwischen den einander zugekehrten Rändern der
(ohfr) und der (uhfr) entsprechen; nur so wird eine strikt parallele
Kettenführung
innerhalb des AM garantiert. Andernfalls würden sich bei jeder Lenkbewegung,
d.h. bei jeder Verschiebung des Parallelogramms die Ketten zwischen
den (hfr) und (ar) auf beiden Seiten unterschiedliche Winkel bilden
mit der Folge, daß an
einer Seite die Ketten durchhingen.
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Die Funktionsweise des AM ist evident:
Werden die beiden vorderen Kettenzüge durch Lenkbewegung gegeneinander
verschoben, so vollführt
das Parallelogramm am AM die genaue Gegenbewegung: Der nach vorne
zu 'verlängerte' Zug wird also hinten 'verkürzt' und die so bewirkte
Drehung der (qb) bedingt die umgekehrte Kompensation beim anderen Zug.
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Die geringfügige Verwindung beider Ketten nach
innen im Verhältnis
zu der fixen Stellung sämtlicher
Führungsräder (hfr)
am T-Gestell sollte kaum ins Gewicht fallen. Immerhin könnte man
auch diese Verwindung leicht minimieren: Die drehbaren Teile der Querarme
('qb) sämtlicher 'Parallelogramme' lassen sich nämlich beliebig
kurz halten, wenn man die von den Längsbalken (lb) abzweigenden – außerhalb
der Gelenke liegenden – Teile
der (qb) (bzw. die Achsansätze
bei [α])
entsprechend verlängert.
(S. auch dazu 4/1) Allerdings minimiert
sich damit auch das Ausmaß der
Vorwärts-
bzw. Rückwärtsbewegung
der (lb) bzw. der (fr), somit das Ausmaß der erforderlichen Lenkbewegung;
das müßte dann
durch eine entsprechend größere Über- bzw.
Untersetzung an den Bedienungsapparaten kompensiert werden (vgl. dazu
u. 5.)
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3. Der Bremsmechanismus
(BM)
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Er ist der Hauptgrund dafür, daß das 'Parallelogramm' des (AM) nicht direkt
auf (L) gesetzt wird, sondern auf den Zylinder (az). Dieser wird
in seiner Normalposition gehalten durch die Länge der Kettenzüge einerseits
sowie der zwischen ihm und dem T-Gestell um (L) gewundenen kräftigen Feder
(bf) andererseits. Der Zylinder (az) kann nur dann nach hinten gegen
(T) rutschen, wenn die beiden vorderen Kettenzüge zwischen den (vfr) und den
(hfr) gleichzeitig 'gedehnt' (bzw. durchgedrückt) werden.
Genau dann funktioniert der (AM) mithilfe einer einfachen Bewegungsübertragung
als Bremsmechanismus (BM). Die Verschiebung des Zylinders nach hinten wird
durch zwei Stäbchen
(γ), die
gemeinsam mit Ösen
an der nach oben verlängerten
Mittelachse des hinteren Querbalkens (qb) ansetzen, waagrecht in Richtung
des T-Gestells weitergeleitet. Dort sind die beiden (γ) durch Gelenk
verbunden mit zwei weiteren, schräg nach unten weisenden Stäbchen (bh),
die etwas unterhalb mit zwei weiteren Achsen seitlich am Mittelbalken
(t) des T-Gestells befestigt sind. Diese Bremshebelchen (bh) drehen
ihre untere Hälfte
also nach vorn, wenn die Stäbchen
(γ) nach
hinten gedrückt
werden. Man braucht nur noch die Bremsseile an sie anzuknüpfen und
eine kleine Halterung für
die anschließenden
Bowdenzüge
auf (L) zu setzen, und die Bremse ist fertig. – Die Öse für die beiden Achsen, die (bh)
mit (t) verbinden, sollte an (bh) die Form eines länglichen
Schlitzes haben, in dem die Hebelchen mithilfe von Stellschrauben
unterschiedlich positioniert werden können. Durch die variable Hebelstellung
kann man dann regulieren, wie schnell die Bremsen ansprechen sollen.
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4. Die Kettenführung
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Die Integration des BM in den AM
zwingt zu einer besonderen Kettenführung für dieses Modell. Sie muß darauf
abzielen, daß die
normale Antriebsarbeit weder den BM anspricht noch die Lenkung beeinträchtigt.
In beider Hinsicht dürfte
es vorteilhaft sein, wenn die vorderen Kettenzüge von den (ohfr) über die
(ar) zu den (uhfr) durchlaufen und somit einen hier abgeschlossenen
Kreislauf bilden; die Verbindung zur Antriebsachse (h) muß also durch
gesonderte Kettenzüge
(hk) hergestellt werden. Diese setzen am besten bei den (uhfr) an,
und zwar mit zusätzlichen
Zahnrädern
(mr), die auf beiden Seiten mit je einem der (uhfr) achsverbunden
sind. Dabei kann man als (mr) Räder
wählen,
die größer sind
als die (hfr), um hier schon einen Übersetzungseffekt einzubauen
und so die Grund-Drehgeschwindigkeit der Antriebsachse (h) bzw.
der (rh) zu steigern. (S. dazu 4/1)
-
Die Gefahr unfreiwilliger Bremsungen
sollte bei der geschilderten Anordnung weitgehend ausgeschlossen
sein, da die Antriebsspannung gleichsam am AM vorbeiläuft und
sich innerhalb der Vorderketten permanent ausgleicht. Dagegen scheint äußerst fraglich,
ob bei diesem Modell eine Überkreuzung
einer der beiden (hk) – also
ein Permanentantrieb – realisierbar
ist. Dabei wäre
nämlich
jeweils abwechselnd eine der beiden Vorderketten (k') von der entsprechenden
(hk') her einseitig
belastet, die andere befände
sich gleichsam im Leerlauf; der AM würde auf der belasteten Seite
nach hinten gezogen und die Lenkung wäre kaum noch zu beherrschen.
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5. Die Führungsapparate
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Die Kombination von Antrieb, Lenkung
und Bremsung erfordert eine spezielle Gestaltung der Bedienungsapparate.
Was die Lenkung anlangt, so resultiert die Hauptschwierigkeit daraus,
daß die
erforderliche Verschiebung der Kettenzüge gegeneinander minimal ist:
Bei 10 cm Abstand der Vorderketten voneinander – der Abstand sollte aus ergonomischen Gründen eher
geringer sein als größer! – und einem Lenkwinkel
von 20° – höhere sind
in der Praxis selten – sind
es gerade einmal 2 cm in beiden Richtungen. (Wenn man, wie oben
ventiliert, die drehbaren Teilstücke
der kettenführenden
Parallelogramme zudem noch möglichst
kurz gestaltet, kann sich der Spielraum noch erheblich verringern.)
Zwar erleichtert der 'Vorlauf' (oder Nachlauf)
des Vorderrades, die gerade Fahrtrichtung zu halten; doch wären kontrollierte Lenkbewegungen
schwer auszuführen,
wenn man sie nicht gleichsam technisch 'multiplizierte'.
-
- a) Beim Griffapparat liegt der Fall einfach: Hier besorgt
die Griffstange (g) schon einen gewissen Multiplikator-Effekt, vorausgesetzt,
daß ihre
Drehung sinnvoll mit einem Verschiebungsmechanismus an den beiden
Kettenhaltern (kh) kombiniert wird. Besagter Mechanismus kann folgendermaßen aussehen
(vgl. 4/3): Die Kettenhalter (kh)
werden – durch
seitlich drehbare Gelenke – mit
zwei parallelen Querstreben (vq/hq) vorn und hinten verbunden. An deren
Unterseite wird in der Mitte zwischen den (kh) und parallel zu ihnen
eine Längsstange
wiederum mit zwei Achsen befestigt. Diese Mittel-Stange (ms) spielt eine 'vermittelnde' Rolle, weil sie
an keiner Verschiebung partizipiert und gerade darum eine jede von
ihr ausgehen kann. Unter dem vorderen der beiden Querbalken (vq)
und fix mit ihm verbunden wird eine kleine Drehscheibe (ds) mit
spulenförmigem Rand
angebracht, deren Achse in einer Öse in der Mittelstange (ms}
sitzt. Nach hinten zu verzweigt sich letztere in einen leicht schräg abfallenden
Halterungsring (lhr), in den per Gelenk an beiden Seiten ein zweiter,
kleinerer Ring (kr) eingefügt
ist. In diesem wiederum steckt die drehbare Führungsstange (fs), deren oberes
Ende in die Griffstange (g) mündet.
Der
kleine Führungsring
(kr) liefert den Ansatzpunkt für
die Transmission der Lenkbewegungen (vgl. dazu 4/4).
Er trägt
knapp oberhalb der beiden Achsen zwischen (lhr) und (kr) an beiden
Seiten je zwei kurze und dicht nebeneinander stehende, nach oben
gerichtete Zapfen. Auf dem hinteren befindet sich je ein kleines
Führungsrädchen (lfr),
der vordere dient als Halterung für die von hier abgehenden Bowdenzüge. Genau
unterhalb der beiden (lfr) wird je ein Drahtseil (ls) an der Unterseite
der Führungsstange
(fs) befestigt; beide werden dann zu den (lfr) seitlich hochgezogen,
treten in die Bowdenzüge
ein und laufen in deren Ummantelung weiter bis zum Austritt bei
zwei kleinen Halterungen (lh) knapp vor der Drehscheibe (ds). Um
diese werden die Seilenden beiderseits (in entgegengesetzter Richtung)
herumgeschlungen und mit ihrem Verknüpfungspunkt an ihr befestigt.
Diese
Anordnung garantiert, daß jede
Drehung des Führungsstabes
(fs) durch eine solche der Drehscheibe (ds) genau abgebildet und
eine entsprechende Lenkbewegung herbeigeführt wird – vorausgesetzt, daß (ds) und
(fs) gleichen Umfang haben. Durch eine Vergrößerung von (ds) kann man eine Untersetzung
einbauen, die in Richtung Griffstange als zusätzlicher Multiplikator für die Drehbewegung fungiert.
Natürlich
darf dieser Effekt nicht so stark werden, daß der Fahrer bei jedem Lenkmanöver zu Verrenkungen
(oder doch zu kontraintuitivem Verhalten) gezwungen wird.
Die
Führungsstange
(fs) sollte – nach
Art einer Teleskopstange – aus
zwei ineinander gefügten
Teilstangen bestehen, um unterschiedliche Gang- bzw. Zugarten zu
ermöglichen.
Die Kombination als solche – bzw.
die Längenverstellung – wäre am einfachsten durch
eine schlichte Klemmschraube zu bewerkstelligen.
- b) Bleibt noch die Frage nach der Betätigung der Ketten-Bremsung
von der Griffstange aus. Sie könnte kaum
in wirksamer Form erfolgen, solange die Verbindung zwischen der
Führungsstange
(fs) und dem übrigen
Lenkapparat so flexibel bleibt, wie es für die normale Antriebsarbeit
gewiß günstig ist.
Die erforderliche zeitweilige Fixierung ist mit einer simplen Vorrichtung
zu erreichen. An der Unterseite von (fs) wird einige cm oberhalb
des kleinen Rings (kr) ein nach unten weisendes und leicht nach
vorn gebogenes Stäbchen
(zb) per Achse angebracht, das eine Feder im Gelenk in Normalstellung
knapp hinter dem Halterungsring (lhr) hält. Das Stäbchen (zb) trägt auf seiner
Vorderseite eine Reihe von Zähnen,
so geformt, daß die
Lücken
zwischen ihnen den hinteren Teil des Halterungsringes fassen können. (Natürlich kann
man die Abstufung der möglichen
Bremsstellungen der [fs] noch verfeinern, indem man die Zähne und
Zahnlücken
des [zb] verkleinert und dem hinteren Teil des [lhr] die entsprechende
Form gibt.). Um die Trä ger-Ösen von
(zb) sind beiderseits Drahtseile gewunden, die in knapp darüber ansetzende
Bowdenzüge
eintreten (bz) und so zu einem – oder
zwei getrennten – 'Bremshebeln' an der Griffstange
weiterlaufen.
Dank dieser Anordnung kann bei jeder (flacheren oder
steileren) Stellung der Führungsstange
(fs) deren Verklemmung mit dem Halterungsring (lhr) herbeigeführt und
anschließend
durch Schrägstellung des
restlichen (Zug- und) Lenkapparats gebremst werden. Die Hebelwirkung
dürfte
allemal ausreichen, um auch eine sehr starke Feder (fb) am (AM)
zu bezwingen. Eine solche ist allerdings auch nötig, um unfreiwillige Bremsungen
zu unterbinden. Diese Gefahr läßt sich
zusätzlich
durch die Einstellung der beiden Bremshebelchen (bh) am (AM) verringern:
Je tiefer sie stehen, desto größer der
Spielraum bis zum Zupacken der Bremsbacken. Diese müssen also
hier nicht – wie
beim Fahrrad – möglichst
nah an der Felge sitzen, größerer Abstand
ist vielmehr vorteilhaft.
- c) Beim Pedalapparat bedarf es keiner besonderen Bremsvorrichtung.
Die Fußlenkung
wird durch eine Vorrichtung analog derjenigen beim oberen Zugapparat
ermöglicht.
(Vgl. 3/3) Auch hier werden die beiden
Kettenhalter (kh) vorn und hinten durch Querstreben (vq/hq) gelenkig
verbunden, so daß das
bekannte Parallelogramm entsteht. Zwischen (vq) und (hq) wird wiederum
mit Achsen an beiden eine parallele Mittelstange (ms) befestigt,
die in diesem Fall nach vorn und hinten ein Stück weit über die genannten (inneren)
Querbalken hinausragt. An beiden Enden von (ms) wird ein weiteres,
größeres Parallelogramm
ebenfalls mit seitlich drehbaren Achsen aufgehängt. Das äußere, größere 'Geviert' rangiert unterhalb, das innere und
kleinere oberhalb von (ms). Unter dem Vorderbalken des äußeren (vp)
befindet sich ein Zahnrad (dr), das sich mit (vp) zusammen um die
Achse (vp/ms) dreht. Ein zweites, erheblich größeres Zahnrad (ds) wird in
gleicher Weise am Hinterbalken (hq) des inneren Parallelogramms
angebracht und durch die Kette (ls) mit (dr) verbunden. (Anstelle
zweier Zahnräder
kann man ebenso gut zwei Spulen nehmen, an denen man das sie verbindende
Seil (ls) befestigt.) Diese Vorrichtung überträgt jede gegenseitige Verschiebung
der äußeren Längsstangen
(ts), an denen auch die Pedalträger
(pt) sitzen, in kleinerem Maßstab
auf die Kettenhalter (kh).
Für den Normalbetrieb könnte man
auf die eben geschilderte Vorrichtung verzichten; unentbehrlich
ist die Fußlenkung
ja nur für
Arminvalide. Um sie gleichsam auszuschalten, genügt es, wenn die Drehscheibe
(ds) am Pedalapparat durch eine Schraube mit kleinem Griff von (hq)
gelöst
werden kann; dann braucht man noch an einer oder zwei Ecken des äußeren Parallelogramms
einen Winkelhalter aufzustecken, um jenes in Gestalt eines Rechtecks
zu fixieren. – Umgekehrt
wird man im Normalbetrieb die Bremsung mit dem Griffapparat kaum
in Anspruch nehmen, da das Durchdrücken der Pedalstange wesentlich
einfacher ist. Durch die Kombination von Handlenkung und Fußbremsung
kommt das Fahrzeug in der Bedienung den herkömmlichen ziemlich nahe und
unterscheidet sich von ihnen nur noch durch die vermutlich effektivere
und zugleich bequemere Antriebsart.
-
Modell 4D
-
Dieses letzte Modell baut nicht auf 4C,
sondern primär
auf 4B auf. Es wird hier lediglich ein weiterer (doppelter) Kettenkreislauf
(K) eingeführt,
der eine andere Form des Armeinsatzes erlaubt: eine Auf- und Abbewegung
seitlich vom Fahrersitz. Die zusätzliche
Ketten stehen schräg
nach oben gerichtet hinter dem Fahrersitz und sind mit den Vorderketten
nur indirekt verbunden, nämlich
durch zusätzliche Rädchen (ri)
auf der gemeinsamen Antriebsachse (h). Der 'umgekehrte' Freilauf ist dabei unerläßlich. (Vgl.
dazu und zum Folgenden 4/5)
-
Die erforderlichen (zusätzlichen)
Griffstangen (G) werden von oben her durch lange Ausläufer an
den beiden Ketten aufgehängt
und in horizontaler Lage durch deren Parallelführung stabilisiert. An ihren äußeren Enden
sind sie zuerst nach unten gebogen und dann wieder nach vorn zu
hochgezogen; so sind sie wohl am bequemsten zu handhaben. Auch wird
der Spielraum der Antriebsbewegung mach unten so groß wie möglich (bis
knapp unterhalb der Sitzebene des Fahrers). Bei Nichtbenutzung können diese
Griffstangen in der untersten Position stehenbleiben.
-
1. Gestaltung
und Funktionsweise des zusätzlichen Kettenkreislaufs
-
Das erforderliche Gestell auf dem
Hinterbau besteht aus zwei parallelen Stangen (i), die auf den beiden
zu den Hinterrädern
führenden
Hauptarmen (v')
stehen – und
zwar ungefähr
bei der Achse (h); sie erstrecken sich bis über Kopfhöhe des Fahrers und können zudem
als Halterung für
einen Gepäckträger genutzt
werden. An ihrer Spitze werden sie mit einer Querstange (oq) verbunden,
die ggf. die früher
geschilderte markisenartige Vorrichtung zur Überdachung des ganzen Fahrzeugs
tragen kann. Knapp darunter tragen die Stangen (i) die Querachsen
der oberen Führungsräder (ro)
für die
beiden Kettenzüge (K),
während
die unteren Führungsräder (ru)
auf einer zusätzlichen
(dritten) Achse zwischen den Hinterbauarmen (v) knapp hinter deren
Verzweigung sitzen. Der Abstand der Ketten (K) voneinander sollte nur
um weniges größer sein
als derjenige zwischen den von vornher eintreffenden. Nur dann nämlich kann
man diese Ketten mit den auf Freilauf sitzenden Zahnrädern (ri)
auf (h) so verbinden, so man sie gleichsam im Dreieck führt – ohne zusätzliche
Ketten zwischen (ru) und (ri). Die 'enge' Anordnung
ist schon deshalb nötig,
weil auf (h) auch noch die Schaltung Platz finden muß. Ist der
Hinterbau sehr kurz gehalten (s. z.B. in 4/2),
so können
u.U. die unteren Führungsräder (ru)
ganz entfallen und die Ketten (K) direkt von den (ro) zu den (ri)
auf (h) führen.
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Eine Überkreuzung einer der beiden
Ketten zwecks Permanentantrieb wäre
zwar auch hier realisierbar, aber der wenig antriebseffektive Armzug nach
oben würde
den zusätzlichen
technischen Aufwand (einer dritten Hinterkette usw.) kaum rechtfertigen.
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2. Lenkung und
Bremsung mit den zusätzlichen
Doppelketten
-
Grundsätzlich können die Steilketten (K) alle Aufgaben übernehmen,
welche die Vorderketten erfüllen.
Sie ermöglichen
gleichfalls die indirekte Kontrolle der Schräglage; wegen der ständigen Nähe des Griffelements
(G) zum Fahrersitz dürfte
diese Form der Steuerung sogar erleichtert sein. Die Kettenlenkung
und Bremsung aus Modell 4C hier einzubringen, wäre allerdings
nicht ganz einfach – und
nur vertretbar, wenn die Ketten (K) permanent oder gar ausschließlich zum
Antrieb verwendet würden.
Man könnte
dann das 'vordere
Parallelogramm' aus 4C am
unteren Ende der beiden Parallelketten (K) anbringen und die Hauptachse
(analog [α])
zum Vorderradträger
hin verlängern,
wo sie in einen Halterungskopf nach dem Vorbild von Modell 4B eintreten
könnte.
Der Ausgleichsmechanismus müßte auf
einer Verbindungsspange zwischen den Stangen (i) knapp unterhalb
der Spitze der Steilketten sitzen, von wo aus zwei weitere Parallelketten
(analog den beiden [hk]) nach unten zur Antriebsachse (h) bzhw.
zu den (ri) führen müßten. Auch
eine umgekehrte Anordnung wäre
möglich
und – wegen
sehr kurzer Zusatzketten zwischen (ru) und (ri) – vorteilhaft, nur brauchte
man dann eine weitere Kette von der Spitze der Steilketten zu der
Lenkachse.
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Ob man die fixen, für Modell 4A und
B unerläßlichen
Griffstangen (gs) auch bei 4D einsetzt, wird wiederum davon abhängen, ob
man die Steilketten (K) nur zeitweise oder – zusammen mit den Pedalelementen
an den Vorderketten – ständig verwendet. Im
zweiten Fall könnte
man die Züge
für Handbremse und
Schaltung wohl mit genügend
Spielraum ausstatten, um Schaltapparatur und Bremshebel an den beweglichen
Griffstangen (G) anbringen zu können. Arbeitet
man ausschließlich
mit den Hinterketten (also ohne die Beine), so wird zusätzlich eine
Bremskette zwischen jenen erforderlich, die mithilfe eines Mechanismus
analog dem fürs
Griffelement unter Modell 4A geschilderten durch Quasi-Bremshebel
gezogen werden könnte.
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Modellvarianten, speziell
auch für
Behinderte
-
Die bisherige Darstellung legt nahe,
daß die Version 4D weniger
ein eigenständiges
Modell als eine mögliche
Ergänzung
der vorher geschilderten darstellt. Doch kann der zusätzliche
Kettenkreislauf durchaus auch neue Modellvarianten erbringen. So könnte mancher
Beinbehinderte die Auf- und Abbewegung der Arme angenehmer und effektiver
finden als das Hin- und Herziehen des vorderen Griffapparats. In
diesem Fall kann man auf die Vorderketten ganz verzichten. Da das
sonst lange Zentralrohr (L) dann kürzer gehalten werden kann,
bekommt das Gerät
ein verändertes,
eher rollstuhlähnliches
Aussehen – und
bleibt doch ein recht flottes Straßenfahrzeug.
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Demgegenüber können die Modelle 4A-C auch
für den
reinen Fußbetrieb
genutzt werden; übrigens
auch von Nicht-Invaliden, die den Armantrieb bzw. – bei 4C – dessen
Kombination mit der Lenkung unbequem finden. Allenfalls die Steuerung
mit dem Pedalapparat allein wäre
wohl gewöhnungsbedürftig. Wird
aber auf den Armantrieb verzichtet, so kann man irgendeine konventionelle
Form der Handsteuerung einsetzen.
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Für
den Armbehinderten oder -amputierten, der auf die Fußsteuerung
angewiesen ist, kommt wohl am ehesten Modell 4C in Betracht;
allerdings ohne die Seitenstangen (gs) mit ihren Elementen. Für die Schaltung
wären daher
speziell geformte Zugschalter zu entwickeln, die an der anderen
Seite von (L) sitzen und mit den Fußspitzen bzw. mit speziell dafür vorgesehenen
seitlichen Auswüchsen
an den Pedalen vorwärts
und rückwärts geschoben
werden könnten.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß alle Modelle
so kurz und niedrig wie möglich
gebaut, daher auch mit ziemlich kleinen Rädern ausgestattet werden sollten.
Man kann das Fahrgestell zusätzlich
stabilisieren, wenn man den Hinterbau leicht schräg nach unten
richtet und zwischen dessen Armen und der Stange (L) noch zwei Streben
einzieht. (Vgl. 4/2) Insbesondere
sollte der Hinterbau möglichst
schmal ausfallen (im Unterschied zu den gängigen Modellen); nur so läßt sich
vermeiden, daß ein
Dreirad zum Straßenhindernis
wird – und
auf Radwegen gar nicht fahren kann.