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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 Bergauffahren soll dadurch der erforderliche Kraftaufwand verringert werden. Es hat sich aber gezeigt, dass beim Bergabfahren 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 5Kurbel 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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Aus der
US 4 084 836 A ist ein Tretauto bekannt mit zwei Pedalen, dieüber jeweils eine Stange mit je einem Tellerrad-Sektor verbunden sind. Über je eine Einwegkupplung ist ein Tellerrad-Sektor mit der Antriebsachse verbunden, so dass eine wechselseitige Vorwärtsbewegung der Pedale die Antriebsachse in die gleiche Richtung antreibt.
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Die
US 3 939 719 A zeigt einen Antriebsleistungsumwandler, der die Antriebsleistung eines oszillierenden Elements in eine gleichgerichtete Rotation einer Ausgangswelle umwandelt. Eine Koppelwelle wird dabei von einem oszillierenden Element in wechselnde Richtungen angetrieben, wobei nachgeschaltete Zahnräder und Kupplungen die wechselnde Bewegung der Koppelwelle in eine gleichgerichtete Umdrehung der Ausgangswelle umwandeln.
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Die
GB 2 279 918 A beschreibt einen Pedalantrieb, bei dem die Pedale in geschlitzten Rohren linear geführt sind und mittels flexiblen Elementen mit Einwegkupplungen gekoppelt sind, die wiederum ein Antriebsrad in Drehung versetzen.
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Aus keiner der drei letztgenannten Druckschriften ist ein Schwenkrahmen mit mindestens einem verschiebbar daran angeordneten Schlitten bekannt, der wegen der Schwenkbewegung des Schwenkrahmens mit einer Zwischentriebeinrichtung in Eingriff bringbar ist und so die Antriebswelle, die mit der Zwischentriebeinrichtung in Eingriff ist, antreibbar ist.
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Demgegenüber 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 sind mit der Antriebswelle ein oder mehrere Treibräder drehfest verbunden.
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Weiter ist an dem Hauptrahmen des erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes ein Schwenkrahmen verschwenkbar angeordnet.
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An dem Schwenkrahmen ist mindestens ein Schlitten, der eine Fußstütze aufweist, verschiebbar angeordnet.
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Ein Tretschubgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung weist mindestens eine Zwischentriebeinrichtung auf, 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. In diesen zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes in der Draufsicht;
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes gemäß 1 in der Seitenansicht;
- 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Tretschubgetriebes gemäß 1 in der Vorderansicht;
- 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Energiespeichers in einer geschnittenen Seitenansicht; und
- 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 2 gezeigt, ist der obere Teil des Hauptrahmens 1 als Abdeckflansch 2 ausgebildet, durch den 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 17 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 Zwischenwelle 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 Antriebswelle 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 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. 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 linken 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 Torsionselement 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 Bergauffahrten 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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Das oben beschriebene und in den 1 bis 5 dargestellte erfindungsgemäße Tretschubgetriebe für muskelkraftbetriebene Fahrzeuge kann insbesondere bei Fahrrädern eingesetzt werden. Dabei handelt es sich vorzugsweise um verkleidete Fahrräder mit einer Bodenkonstruktion, in die das Tretschubgetriebe eingelassen 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 Bergauffahren.
