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Die
Erfindung betrifft ein Tretschubgetriebe für muskelkraftbetriebene Fahrzeuge
gemäß dem unabhängigen Patentanspruch.
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Bei
muskelkraftbetriebenen Fahrzeugen wie beispielsweise Fahrrädern ist
es von Bedeutung, die Antriebsenergie möglichst gleichförmig in
Bewegungsenergie umzusetzen, damit sich der Fahrer möglichst
angenehm und ermüdungsfrei
fortbewegen kann. Dabei ist es auch wichtig, mit der eingebrachten
Antriebsenergie möglichst
sparsam umzugehen und Energieüberschüsse, wie
beispielsweise beim Bremsen, nicht durch Umwandlung in Reibungswärme für den späteren Antrieb
verloren gehen zu lassen. Als überschüssig wird
dabei beispielsweise die Antriebsenergie angesehen, die das Fahrzeug
noch vorantreiben würde,
wenn das Fahrzeug jedoch abgebremst werden soll.
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Auch
der Aspekt der Verringerung des Luftwiderstands ist gerade bei muskelkraftbetriebenen Fahrzeugen
bei der effektiven Verwertung der eingebrachten Energie von großer Bedeutung.
Doch die durch die bisher verwendeten Kurbeltriebe erforderliche
Bauhöhe
verhindert eine flachere Gestaltung der Fahrzeuge und damit eine
weitere Verringerung des Luftwiderstands, insbesondere bei verkleideten
Fahrzeugen.
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Bei
Fritz Winkler/Siegfried Rauch: "Fahrradtechnik.
Instandsetzung – Konstruktion – Fertigung" BVA Bielefelder
Verlagsanstalt, 10. Auflage 1999 sind verschiedene Lösungen zum
Antrieb muskelkraftbetriebener Fahrzeuge gezeigt, die nachfolgend kurz
diskutiert werden.
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Bei
herkömmlichen
Kurbeltrieben mit kreisförmigem
Kettenrad, wie beispielsweise bei gewöhnlichen Fahrrädern, wird
die Antriebskraft, bedingt durch den veränderlichen wirksamen Hebelarm, über den
Kurbelweg unterschiedlich eingeleitet. Da die Kraftrichtung im Wesentlichen
senkrecht nach unten gerichtet ist, ist beispielsweise im oberen
Totpunkt der wirksame Hebelarm gleich Null. Von dort ausgehend wird
der Hebelarm immer größer, bis
er nach einer Drehung der Kurbel um 90° sein Maximum erreicht, um danach
wieder abzunehmen. Daraus ist ersichtlich, dass das volle Drehmoment
nur kurzzeitig und nur in einem bestimmten Kurbelwinkel erreicht wird.
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Zur Überwindung
dieser Nachteile wurde ein elliptisches Kettenrad vorgeschlagen,
durch das eine bessere Anpassung des Tretkurbelgetriebes an den menschlichen
Körper
verwirklicht werden soll. Insbesondere beim bergauf Fahren soll
dadurch der erforderliche Kraftaufwand verringert werden. Es hat
sich aber gezeigt, dass beim bergab Fahren oder beim Fahren in der
Ebene mit höherer
Geschwindigkeit, also beim schnelleren Treten, wegen der durch das elliptische
Kettenrad bedingten ungleichmäßigen Bewegung
sich für
den Fahrer unangenehme Bewegungsabläufe ergeben.
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Auch
eine bei einem elliptischen Kettenrad zusätzlich vorgeschlagene Speicherfeder,
die beim Tritt auf die eine Kurbel vorgespannt wird und beim Tritt
auf die andere Kurbel ihre gespeicherte Energie wieder abgibt, kann
die oben genannten Nachteile nicht kompensieren. Denn einerseits
muss der Fahrer jedes Mal erst Kraft aufwenden, um die Feder vorzuspannen,
und andererseits beseitigt diese Lösung auch nicht den Nachteil
der durch die Kurbeln erforderlichen Bauhöhe.
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Daher
ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb für muskelkraftbetriebene
Fahrzeuge mit einer verbesserten Antriebskrafteinleitung zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den
Unteransprüchen
sind bevorzugte Ausführungsbeispiele
bzw. Weiterbildungen des Erfindungsgegenstands angegeben.
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Ein
erfindungsgemäßes Tretschubgetriebe für muskelkraftbetriebene
Fahrzeuge enthält
zur stabilen Aufnahme der weiteren Bauteile einen Hauptrahmen, in
dem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist.
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Zum
Antreiben der Antriebswelle des Tretschubgetriebes können mit
der Antriebswelle ein oder mehrere Treibräder drehfest verbunden sein.
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Weiter
kann an dem Hauptrahmen des erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes ein
Schwenkrahmen verschwenkbar angeordnet sein.
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An
dem Schwenkrahmen kann mindestens ein Schlitten, der eine Fußstütze aufweisen
kann, verschiebbar angeordnet sein.
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Ein
Tretschubgetriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung kann mindestens eine Zwischentriebeinrichtung aufweisen,
die durch den Schlitten antreibbar ist. Die Antriebswelle steht
mit der Zwischentriebeinrichtung in Eingriff.
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Weiter
kann bei dem erfindungsgemäßen Tretschubgetriebe
ein Energiespeicher enthalten sein, durch den die in das Tretschubgetriebe
eingebrachte Antriebsenergie speicherbar und wieder abrufbar ist.
Der Energiespeicher speichert überschüssige Antriebsenergie
und macht sie wieder für
den Antrieb nutzbar.
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Die
Zwischentriebeinrichtung kann erfindungsgemäß jeweils ein Zwischenrad,
eine Zwischenwelle und/oder ein Umlenkrad enthalten.
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Bei
zwei in dem erfindungsgemäßen Tretschubgetriebe
vorgesehenen Schlitten können
diese durch eine flexible Verbindungseinrichtung miteinander verbindbar
sein, wobei die flexible Verbindungseinrichtung über mindestens eine an dem
Schwenkrahmen angeordnete Umlenkeinrichtung läuft. Durch diese flexible Verbindungseinrichtung
können die
Schlitten auf einem stufenlos einstellbaren vorbestimmten Abstand
zueinander gehalten werden. Drüber
hinaus wird so der eine Schlitten zwangsweise zurückgezogen,
wenn der andere nach vorne geschoben wird.
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Bei
einem Tretschubgetriebe können
je Schlitten mindestens zwei Zwischentriebeinrichtungen vorgesehen
sein, wobei ein Schlitten mit jeweils mindestens zwei Zwischenrädern zugleich
in Eingriff ist. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Krafteinleitung
und daher ein gleichmäßiger Antrieb
der Antriebswelle sicher gestellt.
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An
der Antriebswelle eines erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes können mehrere
Treibräder vorgesehen
sein, die entlang der Längsachse
der Antriebswelle voneinander beabstandet angeordnet sind. Dabei
ist jeweils ein Treibrad einer Zwischentriebeinrichtung zugeordnet.
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Erfindungsgemäß kann ein
Schlitten des Tretschubgetriebes mit einer Rückzugeinrichtung versehen sein.
Damit ist die sichere Krafteinleitung auch beispielsweise bei Verwendung
eines einzelnen Schlittens gewährleistet.
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Das
Tretschubgetriebe kann erfindungsgemäß einen Energiespeicher aufweisen,
der ein Torsionselement, eine erste Kupplung, eine zweite Kupplung,
eine dritte Kupplung und/oder ein Führungselement enthalten kann.
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Erfindungsgemäß kann das
Torsionselement konzentrisch zur Antriebswelle angeordnet sein.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Tretschubgetriebe
ist durch die Antriebswelle und/oder den Energiespeicher ein Fahrzeug
direkt oder über
ein Getriebe antreibbar.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Tretschubgetriebe
kann sichergestellt werden, dass bei einer Vorwärtsbewegung eines Schlittens
dieser wegen der Schwenkbewegung des Schwenkrahmens nach unten in
Eingriff mit einem oder mehreren Zwischenrädern gebracht und so die Antriebswelle
angetrieben werden kann. Ein anderer Schlitten, sofern vorhanden,
wird dabei zwangsweise aus einer vorderen Position durch den mit
der flexiblen Verbindungseinrichtung miteinander verbundenen Schlitten
zurück
gezogen. Durch die Schwenkbewegung des Schwenkrahmens gelangt der
sich auf dem Rückweg
befindliche Schlitten zwangsweise außer Eingriff mit dem/den zugeordneten
Zwischenrad/Zwischenrädern.
Der Energiespeicher dient dabei zum Speichern von überschüssiger Energie,
beispielsweise beim Bremsen, die je nach Bedarf wieder direkt und/oder über ein
Getriebe an ein Antriebsrad eines Fahrzeugs abgegeben werden kann.
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Weitere
Besonderheiten und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
bzw. Weiterbildungen anhand der beigefügten Zeichnungen.
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In
diesen zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes in der
Draufsicht;
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2 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes gemäß 1 in
der Seitenansicht;
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3 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes gemäß 1 in
der Vorderansicht;
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4 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichers in einer
geschnittenen Seitenansicht; und
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5 schematische
Darstellungen von verschiedenen Zuständen eines erfindungsgemäßen Energiespeichers
zeigt, wobei
Zustand A einen Fahrbetrieb ohne Energiespeicherung
zeigt,
Zustand B einen Bremsbetrieb mit Energiespeicherung
zeigt,
Zustand C einen Zustand gespeicherter Energie zeigt, und
Zustand
D einen Zustand der Energieabgabe zeigt.
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Das
in 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Tretschubgetriebe
für muskelkraftbetriebene
Fahrzeuge, insbesondere für
Fahrräder, weist
einen Hauptrahmen 1 auf, in dem die Bauteile des Tretschubgetriebes
sicher aufgenommen werden können.
Wie in 1 gezeigt, ist der obere Teil des Hauptrahmens 1 als
Abdeckflansch 2 ausgebildet, durch die ein Rand eines Einbauraums
des Tretschubgetriebes abdeckbar ist. Durch diesen Abdeckflansch 2 kann
das Tretschubgetriebe auch an einer Bodenkonstruktion eines Fahrzeugs,
in das es eingebaut ist, befestigt werden.
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In
dem Hauptrahmen 1 ist eine Antriebswelle 11 drehbar
gelagert. Zum Antreiben der Antriebswelle 11 sind hier
zehn Treibräder 12 drehfest
mit der Antriebswelle 11 verbunden. Die als Kegelräder ausgeführten Treibräder 12 sind,
in Achsrichtung der Antriebswelle 11 voneinander beabstandet,
in abwechselnder Ausrichtung auf der Antriebswelle 11 angeordnet.
Die hier beschriebenen Räder
sind als Zahnräder
ausgeführt;
können
jedoch auch als Reibräder oder ähnliches
ausgebildet sein.
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Wie
insbesondere in 3 zu sehen ist, sind zu beiden
Seiten der Antriebswelle 11 Zwischentriebeinrichtungen 13 vorgesehen,
die sich über
Lagerböcke
an dem Hauptrahmen 1 abstützen. Die Zwischentriebeinrichtung 13 enthält ein Zwischenrad 14, eine
Zwischenwelle 15 und ein Umlenkrad 16. Die Zwischenwelle 15 ist
drehbar in dem Lagerbock 17 gelagert und nimmt das Zwischenrad 14 und
das Umlenkrad 16 auf, die jeweils drehfest mit der Zwi schenwelle 15 verbunden
sind. Wie insbesondere aus 1 zu sehen,
ist einem Treibrad 12 jeweils eine Zwischentriebeinrichtung 13 zugeordnet,
wobei sich das Umlenkrad 16 mit dem Treibrad 12 in
Eingriff befindet.
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Wie
in 2 und 3 gezeigt, ist an dem Hauptrahmen 1 ein
Schwenkrahmen 3 um die Achse der Antriebswelle 11 um
etwa 5 bis 10° verschwenkbar
angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel
beträgt
der Schwenkbereich ca. 3°.
Die Lagerstelle des Schwenkrahmens 3 liegt konzentrisch
zur Antriebswelle 11. An dem Schwenkrahmen 3 ist
auf beiden Seiten der Antriebswelle 11 je ein Schlitten 5 mit
einer Fußstütze 6 angeordnet.
Die beiden Schlitten 5 sind so ausgebildet und so an dem
Schwenkrahmen 3 angeordnet, dass sich höchstens einer von beiden mit mindestens
zwei Zwischenrädern
in Eingriff befindet, beispielsweise durch eine Zahnstange oder
einen Reibbelag an der den Zwischenrädern zugewandten Seite des
Schlittens 5. Die Schlittenführung 4 ist so ausgebildet,
dass die Schlitten 5 parallel zur Achsrichtung der Antriebswelle 11 verschiebbar
und gegen ein Abheben von dem Schwenkrahmen 3 gesichert
sind, beispielsweise durch eine Schwalbenschwanzführung. Über eine
flexible Verbindungseinrichtung 10, hier beispielsweise
ein stauch- und zugfestes Stahlseil, sind die Schlitten 5 miteinander
verbunden. Das Stahlseil kann beispielsweise über eine (nicht dargestellte)
Klemmeinrichtung an den Schlitten 5 befestigt werden. Das
Stahlseil läuft über zwei an
den Enden des Schwenkrahmens 3 angeordnete Umlenkeinrichtungen 9,
hier beispielsweise Umlenkrollen 9. Durch die flexible
Verbindung mit den Stahlseilen werden die Schlitten 5 auf
einem stufenlos einstellbaren vorbestimmten Abstand zueinander gehalten.
Darüber
hinaus wird so der eine Schlitten 5 zwangsweise zurückgezogen,
wenn der andere Schlitten 5 aus einer rückwärtigen Stellung nach vorne
geschoben wird. Auf diese Weise ist die Antriebswelle 11 durch
die Schlitten 5 über
die Zwischentriebeinrichtung 13 und die Treibräder 12 antreibbar.
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An
dem Schlitten 5 ist eine Fußstütze 6 vorgesehen,
die zur Krafteinleitung dient. Somit kann ein Fahrer eines muskelgetriebenen
Fahrzeugs, in das das erfindungsgemäße Tretschubgetriebe eingebaut ist,
die Schlitten 5 mit den Füßen abwechselnd nach vorne
schieben und so das Fahrzeug antreiben. Die Schlitten 5 können mit
einer (nicht dargestellten) Rückzugeinrichtung 8 wie
beispielsweise einer Schlaufe versehen sein. Damit ist die sichere
Krafteinleitung, auch bei Verwendung nur eines einzelnen Schlittens 5,
gewährleistet
und es wird grundsätzlich ein
Wegrutschen des Fußes
von der Fußstütze 6 verhindert.
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Im
Verlauf der Antriebswelle 11 ist, wie in 4 und 5 dargestellt,
ein Energiespeicher 18 enthalten, der von der Antriebeswelle
durchdrungen wird. An dem einen Ende eines Gehäuses 37 des Energiespeichers 18 ist
eine erste Kupplung 21 verdrehsicher aufgenommen und mit
einer Feder 33 gegen ein konzentrisch zur Antriebswelle 11 angeordnetes Torsionselement 19 gedrückt und
in Eingriff gehalten. Mit Seilzügen 32 kann
die erste Kupplung 21 entgegen der Federkraft der Feder 33 außer Eingriff
mit dem Torsionselement 19 gebracht werden. Das Torsionselement 19 ist
an dem der ersten Kupplung 21 zugewandten Ende drehbar
in dem Gehäuse 37 gelagert.
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An
dem gegenüberliegenden
Ende des Torsionselements 19 ist konzentrisch zur Antriebswelle 11 ein
Führungsrohr 24 angeordnet,
an dessen Führungsnuten 25 das
Torsionselement 19 mittels in die Führungsnuten 25 eingreifender
Zapfen 20 in die in Achsrichtung der Antriebswelle 11 geführt wird.
Das Führungsrohr 24 weist
einen kleineren Durchmesser auf als das Torsionselement 19 und
ragt teilweise in das Torsionselement 19 hinein. Das Führungsrohr 24 ist
im Gehäuse 37 drehbar
gelagert.
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Im
Anschluss an das Führungsrohr 24 ist konzentrisch
zur Antriebswelle 11 eine zweite Kupplung 22 angeordnet,
die von einer Feder 35 gegen das Führungsrohr 24 gedrückt wird
und so mit dem Führungsrohr 24 in
Eingriff gehalten wird. Die zweite Kupplung 22 ist drehfest
in dem Gehäuse 37 angeordnet
und kann über
Seilzüge 34 entgegen
der Federkraft der Feder 35 außer Eingriff mit dem Führungsrohr 24 gebracht
werden.
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Das
Führungsrohr 24 weist
eine im Durchmesser verringerte Fortführung auf, die die zweite Kupplung 22 durchdringt
und aus dem Gehäuse 37 austritt.
Die Antriebswelle 11 verläuft innerhalb dieser Fortführung weiter
zum (nicht dargestellten) Antriebsrad des Fahrzeugs wie auch die
Fortführung selbst.
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Vom
Antriebsrad führt
eine erste Welle 26 zum Energiespeicher 18. Über eine
dritte Kupplung 23 steht die erste Welle 26 mit
einer zweiten Welle 27 in Eingriff, wobei die zweite Welle 27 über einen
Seilzug 36 außer
Eingriff mit der ersten Welle 26 gebracht werden kann.
An dem der dritten Kupplung 23 gegenüberliegenden Ende der zweiten
Welle 27 ist ein erstes Kegelrad 28 drehfest angebracht und
steht mit einem zweiten Kegelrad 29 in Eingriff. An dem zweiten
Kegelrad 29 ist eine Schneckenwelle 30 drehfest
angebracht oder mit diesem einstückig
ausgebildet, die mit einem an dem Torsionselement 19 drehfest
angeordneten oder einstückig
mit diesem ausgebildeten Schneckenrad 31 in Eingriff ist.
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Nachfolgend
wird die Funktion eines erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes anhand
eines Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Die
Richtungsangaben "rechts" und "links" in der Beschreibung
sind immer in die Fahrtrichtung gesehen, die in 1, 2 und 4 durch
einen Pfeil FR dargestellt ist. In 3 ist die
Fahrtrichtung in die Zeichenebene hinein gerichtet. Die Angabe "unten" meint in Richtung
der Schwerkraft, also in 2, 3 und 4 in
Richtung des unteren Zeichnungsrands und in 1 in die
Zeichenebene hinein. Die Angabe "nach
vorne" meint 'in Fahrtrichtung'.
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Ausgehend
von 1 und 2 sitzt ein (nicht dargestellter)
Fahrer eines mit dem oben beschriebenen Tretschubgetriebe mit Energiespeicher 18 ausgestatteten
Fahrrads rechts von dem Tretschubgetriebe auf einem (nicht dargestellten)
Sitz. Der rechte Fuß des
Fahrers befindet sich dann auf dem in Fahrtrichtung vorne dargestellten
Schlitten 5 an der Fußstütze 6 und
der linke Fuß auf
dem in Fahrtrichtung hinten dargestellten Schlitten 5 an
der Fußstütze 6.
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Um
das Tretschubgetriebe und damit das Fahrrad anzutreiben, drückt der
Fahrer den linken Fuß gegen
die linke Fußstütze 6 und
will den linken Schlitten 5 damit nach vorne schieben.
Dabei schwenkt er den Schwenkrahmen 3 nach links und bringt
den lin ken Schlitten 5 mit dem darunter liegenden Zwischenrad 14 in
Eingriff, wie in 3 dargestellt. Dadurch wird
zwangsweise der rechte Schlitten 5 von dem darunter liegenden
Zwischenrad 14 abgehoben. Durch das nach vorne schieben
des linken Schlittens 5 treibt die Verzahnung 7 an
der Unterseite des Schlittens 5 das Zwischenrad 14 und
damit über die
Zwischenwelle 15 das Umlenkrad 16 an. Das Umlenkrad 16 treibt über das
Treibrad 12 die Antriebswelle 11 an, die durch
den Energiespeicher 18 hindurch direkt oder über ein
Getriebe das Antriebsrad des Fahrrads antreibt.
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Während seiner
Vorwärtsbewegung
treibt der linke Schlitten 5 die Zwischenräder 14 der
linken Zwischentriebeinrichtungen 13 an und zieht über das Stahlseil
und die Umlenkrolle 9 den rechten Schlitten 5 nach
hinten. Ist der linke Schlitten 5 an seiner vorderen Position
angelangt, drückt
der Fahrer den rechten Fuß gegen
die rechte Fußstütze 6 und
will den rechten Schlitten 5 damit nach vorne schieben. Dabei
schwenkt er den Schwenkrahmen 3 nach rechts und bringt
den rechten Schlitten 5 mit dem darunter liegenden Zwischenrad 14 in
Eingriff. Dadurch wird zwangsweise der linke Schlitten 5 von
dem darunter liegenden Zwischenrad 14 abgehoben. Durch das
nach vorne schieben des rechten Schlittens 5 treibt die
Verzahnung 7 an der Unterseite des Schlittens 5 das
Zwischenrad 14 und damit über die Zwischenwelle 15 das
Umlenkrad 16 an. Das Umlenkrad 16 treibt über das
Treibrad 12 die Antriebswelle 11 an, die durch
den Energiespeicher 18 hindurch direkt oder über ein
Getriebe das Antriebsrad des Fahrrads antreibt.
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Während seiner
Vorwärtsbewegung
treibt der rechte Schlitten 5 die Zwischenräder 14 der
rechten Zwischentriebeinrichtungen 13 an und zieht über das
Stahlseil und die Umlenkrolle 9 den linken Schlitten 5 nach
hinten. Ist der rechte Schlitten 5 an seiner vorderen Position
angelangt, drückt
der Fahrer wieder den linken Fuß gegen
die rechte Fußstütze 6.
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Auf
diese Weise wird die Antriebswelle 11 nahezu kontinuierlich
mit gleichmäßiger Kraft
angetrieben, da der wirksame Hebelarm der Krafteinleitung gleich
bleibt.
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Das
schräge
Anbringen der Fußstütze 6 auf dem
Schlitten 5 ist aus ergonomischen Gesichtspunkten vorteilhaft
und unterstützt
zudem mit der nach unten gerichteten Komponente der Schubkraft die
gewollte abwärts
gerichtete Schwenkbewegung des Schlittens 5, um den jeweiligen
Schlitten 5 mit den zugeordneten Zwischenrädern in
Eingriff zu bringen und zu halten.
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Auf
die oben beschriebene Weise kann ein mit dem erfindungsgemäßen Tretschubgetriebe
ausgerüstetes
Fahrrad sehr ähnlich
wie ein Fahrrad mit herkömmlichem
Kurbelgetriebe gefahren werden.
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Der
Energiespeicher 18 in dem Tretschubgetriebe gemäß der vorliegenden
Erfindung dient zum Speichern von überschüssiger Antriebsenergie. Als überschüssig wird
beispielsweise die Antriebsenergie angesehen, die das Fahrrad noch
vorantreiben würde,
wenn das Fahrrad jedoch abgebremst werden soll.
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In 5 ist
Zustand A des Energiespeichers 18 gezeigt, d. h. ein Fahrbetrieb
ohne Energiespeicherung und ohne bereits gespeicherte Energie. Die erste
Kupplung 21 ist in Eingriff mit dem Torsionsele ment 19 und
hält das
Torsionselement 19 verdrehsicher im Gehäuse 37 fest. die dritte
Kupplung 23 ist geöffnet
und hält
die erste Welle 26 außer
Eingriff mit der zweiten Welle 27, die somit von der ersten
Welle 26 nicht angetrieben wird. Die zweite Kupplung 22 ist in
Eingriff mit dem Führungsrohr 24 und
hält das
Führungsrohr 24 somit
verdrehsicher im Gehäuse 37 fest.
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Zustand
B in 5 zeigt einen Energiespeicherbetrieb, beispielsweise
beim Bremsen. die dritte Kupplung 23 ist geschlossen und überträgt die Antriebsenergie
des Antriebsrads von der ersten Welle 26 auf die zweite
Welle 27. Über
das erste Kegelrad, das zweite Kegelrad und die Schneckenwelle 30 wird
das Schneckenrad 31 des Torsionselements 19 angetrieben.
Wegen der geöffneten
ersten Kupplung 21 kann sich das Torsionselement 19 drehen, verdreht
sich aber in sich, da die zweite Kupplung 22 geschlossen
ist und das Führungsrohr 24 drehfest
im Gehäuse 37 hält. Entlang
der Führungsnuten 25 geführt, verkürzt sich
nun das Torsionselement 19 und speichert die Antriebsenergie
als Verformungsenergie.
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Zustand
C in 5 zeigt einen Zustand der in dem Torsionselement 19 gespeicherten
Energie. Das verdrehte Torsionselement 19 wird von den
geschlossenen ersten und zweiten Kupplung 22 verdrehfest
im Gehäuse 37 unter
Spannung gehalten und die dritte Kupplung 23 trennt die
erste Welle 26 von der zweiten Welle 27, um nicht
noch mehr Verformungsenergie in dem Torsionselement 19 zu
speichern, da das Torsionselement 19 nur elastisch verformt
werden darf.
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Soll
nun die in dem Torsionselement 19 gespeicherte Energie
wieder an das Antriebsrad abgegeben werden, so müssen die Kupplungen wie in
Zustand D gezeigt geschalten werden. Bei in dem Torsionselement 19 gespeicherter
Energie wird gegenüber
dem Zustand C die zweite Kupplung 22 geöffnet. Das Führungsrohr 24 kann
sich somit im Gehäuse 37 drehen
und wird von dem Torsionselement 19, das sich wieder entspannt,
angetrieben. Die Fortführung des
Führungsrohrs 24,
die direkt oder über
ein Getriebe mit dem Antriebsrad verbunden ist, treibt somit das
Fahrrad an.
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Bei
Bedarf kann das Fahrrad also direkt oder über ein Getriebe über den
Energiespeicher 18 und/oder das Tretschubgetriebe angetrieben
werden. Dabei kann die in dem Torsionselement 19 gespeicherte
Energie als Anfahrhilfe, als Unterstützung bei bergauf Fahrten oder
auch zur Erzielung höherer
Geschwindigkeiten auf ebener Strecke, etwa für Überholvorgänge, oder sogar bei Gefällstrecken
genutzt werden. Durch ein zwischengeschaltetes Getriebe kann die
gespeicherte Energie noch flexibler der jeweiligen Situation angepasst
abgerufen werden.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen
Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist. Unter Einbeziehung des durchschnittlichen Könnens und Wissens eines Fachmanns
können
sich mit der vorangegangenen Beschreibung weitere Ausführungsbeispiele
ergeben, die, ohne über
den Offenbarungsgehalt der Erfindung hinauszugehen, als zu der Erfindung
gehörig
anzusehen sind.
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Das
oben beschriebene und in den 1 bis 5 dargestellte
erfindungsgemäße Tretschubgetriebe
für muskelkraftbetriebene
Fahr zeuge kann insbesondere bei Fahrrädern eingesetzt werden. Dabei handelt
es sich vorzugsweise um verkleidete Fahrräder mit einer Bodenkonstruktion,
in die das Tretschubgetriebe ingelassen werden kann, und auf der ein
Sitz für
den Fahrer befestigt werden kann, ähnlich einem Sitz in Personenkraftwagen.
Bei einem solchen Fahrrad kommen die Vorteile des erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes
mit Energiespeicher 18 sehr gut zur Geltung.
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Durch
die geringe Bauhöhe
des Tretschubgetriebes ist es beispielsweise möglich, die Fahrzeughöhe gegenüber herkömmlichen
Fahrrädern
mit Kurbeltrieb weiter zu reduzieren und so einen weiter optimierten
Luftwiderstandsbeiwert des Fahrzeugs zu verwirklichen.
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Die
Schwenkbewegung des Schwenkrahmens 3 in Verbindung mit
der Rückzugsschlaufe
an der Fußstütze 6 kann
das Tretschubgetriebe auch mit nur einem Bein wirkungsvoll angetrieben
werden, was insbesondere Fahrern mit nur einem Bein zugute kommt,
aber auch Fahrer mit zwei Beinen nutzen können.
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Durch
den individuell stufenlos einstellbaren Schlittenabstand kann der
Pedalhub eines mit dem erfindungsgemäßen Tretschubgetriebe ausgerüsteten Fahrrads
gleichermaßen
an kleinere wie größere Fahrer
oder an persönliche
Vorlieben des Fahrers angepasst werden.
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Nicht
zuletzt trägt
der Energiespeicher 18 zusammen mit den zuvor genannten
Vorteilen zum entspannten und ermüdungsfreieren Fahren bei, da
die darin gespeicherte Energie jederzeit wieder an das Antriebsrad
abgegeben werden kann, sei es als Anfahrhilfe oder beim bergauf
Fahren. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die ge speicherte Energie
vorher nicht zusätzlich
zur Antriebsenergie aufgebracht werden musste, sondern ein Teil
Antriebsenergie ist, die zuvor ohnehin aufzuwenden war.