DE19517677A1

DE19517677A1 - Kurbel zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt

Info

Publication number: DE19517677A1
Application number: DE1995117677
Authority: DE
Inventors: Christian Seibert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-13
Filing date: 1995-05-13
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2015-05-14
Also published as: WO1996035606A1; DE19517677C2

Description

Die Erfindung betrifft eine zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, vorgesehene Kurbel, die mit ihrem einen Ende drehmomentfest an einer Drehachse befestigt ist, und die ein zweites, von der Drehachse beabstandetes Gelenkende aufweist.

Derartige Kurbeln sind üblicherweise zwischen der Drehachse und dem Gelenkende einfach geradlinig ausgebildet. Desgleichen sind zwischen der Drehachse und dem Gelenkende abgewinkelt ausgebildete Kurbeln beispielsweise aus der FR 2 660 615 A1 oder aus dem DE-GM 78 07 914 bekannt. Die FR-C 2 185 997 und die FR-C 8 87 784 offenbaren Kurbeln, die zwischen der Drehachse und dem davon radial beabstandeten Gelenkende bogenförmig gekrümmt ausgebildet sind.

Aus der DE 34 25 342 A1 ist eine Kurbel bekannt, die zwei Kurbelteile aufweist, die in Bezug zueinander begrenzt verschwenkbar sind, wobei zwischen den beiden Kurbelteilen eine Federeinrichtung vorgesehen ist.

Alle diese bekannten, oben genannten Kurbeln sind derartig ausgebildet, daß sie sich zwischen der Drehachse und dem Gelenkende in einer einzigen radialen Richtung - entsprechend abgewinkelt - erstrecken, so daß ein am Gelenkende in die Kurbel eingeleiteter Impuls direkt auf die Drehachse wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kurbel der eingangs genannten Art zu schaffen, deren auf die Drehachse wirkendes Impulsverhalten und deren Wirkungsgrad zwischen der Drehachse und dem Gelenkende verbessert ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Kurbel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste Ende an einem ersten Kurbelteil und das Gelenkende an einem zweiten Kurbelteil der Kurbel vorgesehen ist, die miteinander an einer gemeinsamen Verbindungsstelle starr verbunden sind, wobei das erste und zweite Kurbelteil derartig dimensioniert und miteinander verbunden sind, daß das erste Kurbelteil an der Drehachse mit der gedachten radialen Verbindungslinie zwischen der Drehachse und Gelenkende einen bestimmten Kurbelwinkel α einschließt, für den gilt: 90° α 270°.

Bei der erfindungsgemäßen Kurbel erstreckt sich also das erste Kurbelteil von der Drehachse nicht zum Gelenkende hin, sondern es schließt mit der gedachten Verbindungsstelle zwischen der Drehachse und dem Gelenkende einen Kurbelwinkel α von mindestens 90° bzw. maximal einen Kurbelwinkel von 270° ein. An den jeweiligen Kurbelwinkel angepaßt ist das zweite Kurbelteil dimensioniert, das einerseits mit dem Gelenkende und andererseits mit dem von der Drehachse entfernten zweiten Ende des ersten Kurbelteiles starr verbunden ist.

Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise ein mit einer solchen Kurbel ausgerüsteter Verbrennungsmotor auf einem Leistungsprüfstand bei sonst gleichen Bedingungen wesentlich drehfreudiger ist, d. h. seine Grenzdrehzahl ist wesentlich größer als die des gleichen Verbrennungsmotors mit herkömmlicher Kurbelstange. Kommen zwei solche erfindungsgemäße Kurbeln bei einem Fahrrad als Pedalkurbeln zur Anwendung, so zeigt sich, daß der Energieaufwand beispielsweise während einer Bergauffahrt erheblich reduziert ist. Ist es mit einem bekanntermaßen ausgebildeten Fahrrad, d. h. mit einem Fahrrad mit zwei herkömmlichen geraden Tretkurbeln während einer Bergfahrt erforderlich, vom Fahrradsattel hochzusteigen, um die entsprechende Kraft und Energie in die Pedalkurbeln einzuleiten, so kann derselbe Berg mit dem gleichen Fahrrad, wenn es mit erfindungsgemäßen Kurbeln ausgerüstet ist, im Sitzen bezwungen werden. Das alles hängt mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Kurbel zusammen.

Bei der erfindungsgemäßen Kurbel kann der radiale Abstand der Verbindungsstelle von der Drehachse und der radiale Abstand des Gelenkendes von der Drehachse mindestens annäherend gleich groß sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, den radialen Abstand zwischen der Drehachse und der gemeinsamen Verbindungsstelle der beiden Kurbelteile kleiner oder größer zu dimensionieren als den radialen Abstand zwischen der Drehachse und dem Gelenkende des zweiten Kurbelteiles. Auf diese Weise ist das entsprechende Übersetzungsverhältnis wunschgemäß einstellbar. Sind die zuletzt genannten radialen Abstände bei der erfindungsgemäßen Kurbel veränderbar, so ist auf diese Weise eine einstellbare Übersetzung realisierbar.

Das erste Kurbelteil der erfindungsgemäßen Kurbel kann geradlinig ausgebildet sein. Selbstverständlich wäre es auch möglich, das erste Kurbelteil mit einer von der geraden Form abweichenden Gestalt auszubilden. Das zweite Kurbelteil kann bei der erfindungsgemäßen Kurbel geradlinig oder bogenförmig gekrümmt ausgebildet sein, wobei die Krümmung dann zweckmäßigerweise in die Drehrichtung der Kurbel orientiert ist. Selbstverständlich kann die Krümmung auch zur Drehrichtung entgegengesetzt orientiert sein.

Das erste und zweite Kurbelteil können bspw. aus Stangenmaterial o. dgl. sein. Desgleichen ist es möglich, das erste und zweite Kurbelteil durch eine geeignete Schlitzung einer Scheibe zu realisieren. Hierbei befindet sich die Drehachse vorzugsweise im Zentrum der Scheibe.

Das erste und/oder zweite Kurbelteil können starr oder abschnittweise federnd ausgebildet sein.

Bei der erfindungsgemäßen Kurbel kann der Kurbelwinkel α - wie ausgeführt worden ist - zwischen 90 und 270° betragen. Zweckmäßig kann es sein, wenn die Verbindungsstelle der beiden Kurbelteile dem Gelenkende in Bezug zur Drehachse in radialer Richtung mindestens annäherend gegenüberliegt, so daß der Kurbelwinkel α mindestens annähernd 180° beträgt. Der Kurbelwinkel kann auch größer als 180° sein.

Erfindungsgemäß kann die erfindungsgemäße Kurbel - wie bereits erwähnt worden ist - als Tretkurbel bei einem Fahrrad, bei einem Verbrennungsmotor oder bei einem Kompressor Anwendung finden. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Kurbel nicht auf diese zuletzt genannten Verwendungen beschränkt, sondern sie kann in vorteilhafter Weise überall dort zur Anwendung gelangen, wo eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, umgewandelt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungen der erfindungsgemäßen Kurbel. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausbildung der Kurbel,

Fig. 2 eine zweite Ausbildungsform der Kurbel,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Kurbel, und

Fig. 4 eine vierte Ausbildung der Kurbel.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kurbel 10, die zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, vorgesehen ist, und die mit ihrem ersten Ende 12 mit einer Drehachse 14 drehmomentfest verbunden ist, und die ein zweites, von der Drehachse 14 radial beabstandetes Gelenkende 16 aufweist. Das mit der Drehachse 14 starr verbundene erste Ende 12 ist an einem ersten Kurbelteil 18 vorgesehen. Das Gelenkende 16 ist an einem zweiten Kurbelteil 20 vorgesehen. Die beiden Kurbelteile 18 und 20 sind miteinander an einer gemeinsamen Verbindungsstelle 22 starr verbunden. Die Verbindungsstelle 22 ist an dem vom ersten Ende 12 des ersten Kurbelteiles 18 und vom Gelenkende 16 des zweiten Kurbelteiles 12 entfernten Ende des ersten und zweiten Kurbelteiles 18 und 20 vorgesehen.

Das erste und das zweite Kurbelteil 18 und 20 sind derartig dimensioniert und miteinander starr verbunden, daß das erste Kurbelteil 18 an seinem ersten Ende 12 bzw. an der Drehachse 14 mit der gedachten radialen Verbindungslinie 24 zwischen der Drehachse 14 und dem Gelenkende 16 einen bestimmten Kurbelwinkel α einschließt. Dieser Kurbelwinkel α liegt im Winkelbereich zwischen 90 und 270°. In Fig. 1 ist eine Kurbel 10 dargestellt, bei welcher der Kurbelwinkel α mindestens annähernd 180° beträgt, so daß die Verbindungsstelle 22 dem Gelenkende 16 diametral gegenüberliegt. Demgegenüber zeigt die Fig. 2 eine Ausbildung der Kurbel 10, bei welcher der Kurbelwinkel α kleiner 180° und die Fig. 3 eine Ausführungsform der Kurbel 10, bei welcher der Kurbelwinkel α größer 180° ist.

Gleiche Einzelheiten sind in den Fig. 2 und 3 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig. 1, so daß es sich erübrigt, in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 alle diese Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.

Das erste Kurbelteil 18 ist bei den Ausbildungen der Kurbel 10 gemäß den Fig. 1, 2 und 3 jeweils geradlinig gestaltet. Bei der Ausbildung gemäß Fig. 2 ist außerdem auch das zweite Kurbelteil 20 geradlinig ausgebildet. Demgegenüber zeigen die Fig. 1 und 3 Ausbildungen der Kurbel 10, bei welchen das zweite Kurbelteil 20 jeweils bogenförmig gekrümmt ausgebildet ist, wobei die Krümmung in die Drehrichtung der Kurbel orientiert ist. Diese Drehrichtung der Kurbel 10 ist in den Fig. 1 bis 3 durch den Pfeil 26 angedeutet.

Während die Fig. 1 bis 3 Ausbildungen der Kurbel 10 verdeutlichen, bei welchen der radiale Abstand zwischen der Drehachse 14 und dem Gelenkende 16 gleich groß ist wie der radiale Abstand zwischen der Drehachse und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 der beiden Kurbelteile 18 und 20, zeigt die Fig. 4 eine Ausbildung der Kurbel 10, bei welcher der radiale Abstand R zwischen der Drehachse 14 und dem Gelenkende 16 größer ist als der radiale Abstand r zwischen der Drehachse 14 und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 der beiden Kurbelteile 18 und 20. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß der Radius r größer ist als der Radius R.

In den Fig. 1 bis 4 sind Kurbeln 10 verdeutlicht, deren Kurbelteile 18 und 20 aus einem Stangenmaterial bestehen. Die Kurbelteile 18 und 20 können jedoch auch durch geeignete Schlitzung einer Scheibe realisiert sein.

Claims

1. Zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, vorgesehene Kurbel (10), die mit ihrem einen Ende (12) drehmomentfest an einer Drehachse (14) befestigt ist, und die ein zweites, von der Drehachse (14) beabstandetes Gelenkende (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Ende (12) an einem ersten Kurbelteil (18) und das Gelenkende (16) an einem zweiten Kurbelteil (20) der Kurbel (10) vorgesehen ist, die miteinander an einer gemeinsamen Verbindungsstelle (22) starr verbunden sind, wobei das erste und zweite Kurbelteil (18, 20) derartig dimensioniert und miteinander verbunden sind, daß das erste Kurbelteil (18) an der Drehachse (14) mit der gedachten radialen Verbindungslinie (24) zwischen der Drehachse (14) und dem Gelenkende (16) einen bestimmten Kurbelwinkel (α) einschließt, für den gilt:
90° α 270°.

2. Kurbel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der radiale Abstand (r) der Verbindungsstelle (22) von der Drehachse (14) und der radiale Abstand (R) des Gelenkendes (16) von der Drehachse (14) mindestens annähernd gleich groß sind.

3. Kurbel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Kurbelteil (18) geradlinig ausgebildet ist.

4. Kurbel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Kurbelteil (20) bogenförmig gekrümmt ausgebildet ist, wobei die Krümmung in Drehrichtung (26) der Kurbel (10) orientiert ist.

5. Kurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsstelle (22) der beiden Kurbelteile (18, 20) dem Gelenkende (16) in Bezug zur Drehachse (14) in radialer Richtung mindestens annähernd gegenüberliegt, so daß der Kurbelwinkel (α) mindestens annähernd 180° beträgt.

6. Kurbel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Kurbelwinkel (α) größer als 180° ist.

7. Kurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die beiden Kurbelteile (18, 20) aus Stangenmaterial bestehen.

8. Kurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kurbelteile (18, 20) durch Schlitzung einer Scheibe ausgebildet sind.

9. Verwendung einer Kurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Tretkurbel bei einem Fahrrad.

10. Verwendung einer Kurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bei einem Verbrennungsmotor.

11. Verwendung einer Kurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bei einem Kompressor.