DE19616511A1

DE19616511A1 - Pendelantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Fahrräder, und/oder ortsfeste Geräte

Info

Publication number: DE19616511A1
Application number: DE1996116511
Authority: DE
Inventors: Olexi Vakulenko
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1997-11-06

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Pendelantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Fahrräder, und/oder ortsfeste Geräte, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Antrieb dieser Art ist in allgemeiner Form beim Pedalantrieb von Fahrrädern bekannt. Bei diesem bekannten Antrieb wird die auf die Pedale ausgeübte Kraft über das Kettenrad und die Kette auf die Nabe des Hinterrades übertragen. Diese Kraft wird dann am Kettenrad in ein Drehmoment umgesetzt, wenn der Pedalhebel einen Winkel mit der Senkrechten bildet. Es wird ein maximales Drehmoment erzeugt, wenn dieser Winkel 90 Grad beträgt. Der erhebliche Nachteil dieses bekannten Antriebes besteht nun darin, daß im Bereich um den oberen und den unteren Umkehrpunkt des Pedalantriebs nur ein sehr geringes oder gar kein Drehmoment erzeugt wird, weil der Winkel entweder sehr gering oder gleich Null ist. So eine Pedalantriebsbewegung ist ein sehr komplizierter Bewegungsablauf, der eine perfekte Pedaliertechnik von dem Radfahrer verlangt. Außerdem ist es bei diesem Antriebssystem unmöglich, eine Hin- und Herbewegung direkt in eine Drehbewegung umzuwandeln.

Der im Patentanspruch 1 angebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen derartigen Antrieb so auszubilden, daß die Antriebseinheit möglichst kompakt aufgebaut ist und daß eine Hin- und Merantriebsbewegung direkt in eine Drehbewegung ohne Totbereiche der Antriebswelle umgewandelt wird.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Pendelantriebsbewegung der Antriebswelle direkt in eine Drehbewegung derselben Antriebswelle umgewandelt wird und daß damit die Totbereiche, die für den üblichen Antrieb bei der Tretkurbelarbeit charakteristisch sind, völlig beseitigt werden. Deshalb verlangt der Pendelantrieb ein einfaches Zusammenspiel der kraftausübenden Muskulatur und ihrer Gegenspieler (Antagonisten) und so kann die Muskelkraft des Radfahrers effektiv für den Antrieb ausgenutzt werden. Außerdem werden die dynamischen Stöße auf belastende Teile des Antriebssystems bei einer Beaufschlagung des antreibenden Abschnitts des endlos laufenden Zugmittels von einem schwenkbar gehalterten federbelasteten Spannrad bzw. einer Spannrolle wesentlich abschwächen, wobei das andere federbelastete Spannrad bzw. die Spannrolle den rücklaufenden Abschnitt drücken und dadurch zugleich die erforderliche Vorspannung der Kette bzw. des Zahnriemens erzeugen. Dadurch kann gegenüber dem Stand der Technik eine wesentlich höhere Gesamtantriebsleistung erbracht werden. Der erfindungsgemäße Pendelantrieb kann bei verschiedenen Land-, Wasser- und Luftfahrzeugen sowie bei ortsfesten Geräten Anwendung finden.

Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Pendelantrieb nach Patentanspruch 2 und 3 läßt eine Vielverwendbarkeit des Pendelantriebs an verschiedenen Fahrrädern zu.

Der Pendelantrieb gemäß Patentanspruch 4 findet seine beste Anwendung im Antrieb eines gesteuerten Vorderrades der Weiterentwicklung sogenannter Hochräder.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipschaltung einer Wirkungsweise des Pendelantriebs (Seitenansicht mit drei Zwischenstellungen),

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Pendelantriebs in schematischer Darstellung mit zwei Zwischenstellungen,

Fig. 3 eine Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels des Pendelantriebs in schematischer Darstellung mit zwei Zwischenstellungen,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Fahrrades (UVI) mit Pendelantrieb des gesteuerten Vorderrades (vorderer und hinterer Totpunkt).

Fig. 1 zeigt das Antriebsprinzip eines Pendelantriebs, bei dem die Antriebswelle (9) der wirkenden Antriebskraft (F_A) an einer Führung entlang (in dieser Fig. nicht gezeigt) versetzt werden kann, die verschiedenartige Formen (3) ermöglicht. Diese Antriebswelle wird bei ihren pendelnden Antriebsbewegung in etwa um das Abtriebsrad (7) herum gleichzeitig von einem relativ unbeweglichen Triebelement (nicht in der Zeichnung aufgeführt) stets nur in die gleichgeltenden Tangentialrichtungen (Tangentialkraft F_t) zu einem Antriebswellenumkreis (10) beaufschlagt. Dieses Zusammenwirken erzeugt ein Drehmoment bei der Antriebswelle, das einer gleichsinnigen ungleichmäßigen impulsartigen Drehbewegung (a) dieser Welle mit befestigten Antriebsrad bewirkt. Das Antriebsrad wird diese Drehbewegung mittels eines endlos laufenden Zugmittels (8) auf ein Abtriebsrad (7) übertragen, bei dem der antreibende (5) und zurücklaufende (2) Abschnitt des Zugmittels (8) an je einem von mindestens einem schwenkbar gehalterten federbelasteten Spannrad bzw. der Spannrolle (1 und 6) beaufschlagt wird. Die Beaufschlagung des antreibenden Abschnittes des Zugmittels führt zu einem stufenlosen Einsatz einer Antriebsstoßbelastung und gleichzeitig erzeugt die Beaufschlagung des zurücklaufenden Abschnittes eine erforderliche Vorspannung des Zugmittels. Außerdem kann man diese Spannelemente durch eine Zugfeder (19) ankuppeln (Fig. 2 und Fig. 3).

Der in Fig. 2 dargestellte Pendelantrieb besteht aus der Antriebswelle mit dem befestigten Antriebsrad, die in einer Lagerung (13) angebracht ist, die mit zwei achsensymmetrisch angeordneten Stangen (20 und 20′) befestigt ist, welche mit dem anderen Ende schwenkbar am Rahmen (17) des Fahrzeuges befestigt sind und die Schwenkachse (18) der Stangen zu einer Drehachse (11) des Abtriebsrades koaxial oder mit einem geringen Abstand achsensymmetrisch angeordnet ist, und aus dem Triebelement, das aus einem Kettenzug (21) und zwei Zahnfreilaufrädern (15 und 15′) besteht, die an der Antriebswelle koaxial drehfest befestigt sind, wobei der Kettenzug (21) von einem Festhaltepunkt (12), der gegenüber dem Abtriebsrad auf der einen Seite am Rahmen liegt, über ein Zahnfreilaufrad (15) um eine schwenkbar gehalterte federbelastete Spannrolle (14) herum und über ein zweites Zahnfreilaufrad (15′) zurück zu dem zweiten Festhaltepunkt (16) verläuft, der gegenüber dem Abtriebsrad auf der anderen Seite am Rahmen liegt. Die Antriebswelle pendelt gemäß Patentanspruch 1 in etwa zwischen den Festhaltepunkten, die verstellbar am Rahmen vorgesehen sind. Diese Anordnung funktioniert derart, daß beide Enden des Kettenzuges bei gleicher Bewegungsrichtung der Antriebswelle das zugehörige Zahnfreilaufrad rechts- bzw. linksdrehend beaufschlagen, wobei jeweils nur ein Zahnfreilaufrad die Antriebswelle mitdreht, während das andere Zahnfreilaufrad in entgegengesetzter Richtung frei durchdreht und zudem die Spannrolle (14) eine erforderliche Vorspannung des Kettenzuges (21) erzeugt. Es ist auch möglich, durch eine Versetzung der Festhaltepunkte (12 und 16) in Richtung der Schwenkachse (18) der Stangen das Drehmoment bei der Antriebswelle zu verändern und die Hauptaufgabe der Fahrradschaltung zu lösen.

Die Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Pendelantriebs bei dem ein relativ unbeweglicher Anlenkpunkt (24) vorgesehen ist, an dem ein aus zwei vorspannenden Kettenzügen (22) bestehendes Koppelelement (23) gelagert ist. Die vorspannenden Kettenzüge stehen je mit einem Zahnfreilaufrad in Eingriff und sind mit der Antriebswelle über diese Zahnfreilaufräder verbunden. Die Wirkungsweise dieses Pendelantriebs ist im Prinzip die gleiche, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 4 zeigt die beste Benutzung des Pendelantriebs als ein Vorderradantrieb des Fahrrades, das im Patentanspruch 4 beschrieben ist (universal vibrierend impulsartig).

Bezugszeichenliste

1 Spannrad für den zurücklaufenden Abschnitt des Zugmittels;
2 Zurücklaufender Abschnitt des Zugmittels;
3 Bewegungsbahn der Antriebswelle;
4 Antriebsrad;
5 Antreibender Abschnitt des Zugmittels;
6 Spannrad für den antreibenden Abschnitt des Zugmittels;
7 Abtriebsrad;
8 Endlos laufendes Zugmittel;
9 Antriebswelle;
10 Antriebswellenumkreis;
11 Drehachse des Abtriebsrades;
12 Erster Festhaltepunkt;
13 Lagerung für die Antriebswelle;
14 Spannrolle;
15 und 15′ Zahnfreilaufräder;
16 Zweiter Festhaltepunkt;
17 Rahmen des Fahrzeuges;
18 Schwenkachse der Stangen;
19 Zugfeder;
20 und 20′ Stangen;
21 Kettenzug;
22 Vorspannende Kettenzüge;
23 Koppelelement;
24 Anlenkpunkt;
25 Federspannwerk;
F_A Antriebskraft;
F_t Tangentialkraft;
a Drehrichtung des Antriebsrades;
CC Knick-(Dreh-)achse des Rahmens.

Claims

1. Pendelantrieb für Fahrzeuge, insbesondere Fahrräder, und/oder ortsfeste Geräte, bei dem eine Antriebsbewegung mittels eines Triebelementes auf eine Antriebswelle mit einem befestigten Antriebsrad und von dieser über ein endlos laufendes Zugmittel, dessen zurücklaufender Abschnitt von mindestens einem schwenkbar gehalterten federbelasteten Spannrad beaufschlagt wird, auf ein Abtriebsrad übertragen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle (9) mit dem befestigten Antriebsrad (4) von einer wirkenden Antriebskraft (F_A) in etwa um das Abtriebsrad (7) herum hin- und herbewegbar ist, daß die Bewegungsbahn (3) der Antriebswelle verschiedenartige Formen ermöglicht,
daß die Antriebswelle bei ihrer Pendelbewegung gleichzeitig von dem relativ unbeweglichen Triebelement stets nur in die gleichgeltenden Tangentialrichtungen (Tangentialkraft F_t) zu einem Antriebswellenumkreis (10) beaufschlagt wird und dieses Zusammenwirken ein Drehmoment bei der Antriebswelle erzeugt, das einer gleichsinnigen ungleichmäßigen impulsartigen Drehbewegung (a) dieser Welle mit dem befestigten Antriebsrad bewirkt,
daß der antreibende (5) Abschnitt des endlos laufenden Zugmittels (8) von mindestens einem schwenkbar gehalterten federbelasteten Spannrad bzw. Spannrolle (6) beaufschlagt wird (Fig. 1).

2. Pendelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle mit dem befestigten Antriebsrad in einer Lagerung (13) angebracht ist, die mit zwei achsensymmetrisch angeordneten Stangen (20 und 20′) befestigt ist, welche mit den anderen Enden schwenkbar am Rahmen (17) befestigt sind, wobei die Schwenkachse (18) der Stangen zu einer Drehachse (11) des Antriebsrades koaxial oder mit einem geringen Abstand achsensymmetrisch angeordnet sind,
daß das Triebelement sich aus einem Zugmittel, das aus einem Kettenzug (21) besteht, und zwei Zahnfreilaufrädern (15 und 15′) zusammensetzt, die an der Antriebswelle koaxial drehfest befestigt sind, und bei dem der Kettenzug (21) von einem Festhaltepunkt (12), der gegenüber dem Abtriebsrad auf der einen Seite liegt, über ein Zahnfreilaufrad (15) um eine schwenkbar gehalterte federbelastete Spannrolle (14) herum und über ein zweites Zahnfreilaufrad (15′) zurück zu dem zweiten Festhaltepunkt (16) verläuft, der gegenüber dem Abtriebsrad auf der anderen Seite liegt, wobei sich die Antriebswelle in etwa zwischen den Festhaltepunkten (12 und 16), die verstellbar am Rahmen (17) des Fahrzeuges vorgesehen sind, versetzt,
daß das endlos laufende Zugmittel (8) aus einer Kette oder einem Zahnriemen besteht und daß das An- und Abtriebsrad jeweils als Zahnrad ausgebildet ist (Fig. 1 und Fig. 2).

3. Pendelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel sich aus zwei achsensymmetrisch angeordneten Kettenzügen (22) mit Vorspannung zusammensetzt, die einerseits an einem relativ unbeweglichen Anlenkpunkt (24) angelenkt sind und mit je einem Zahnfreilaufrad zusammenwirken, wobei der Anlenkpunkt verstellbar am Rahmen des Fahrzeugs vorgesehen ist (Fig. 3).

4. Pendelantrieb nach Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß dieser Antrieb baulich als Vorderradantrieb eines Fahrrades (UVI) vorgesehen ist, dessen Rahmen aus zwei mittels des Schwenkwerkes miteinander verbundenen Teilen besteht, die sich unabhängig voneinander um eine Knick-(Dreh-)achse (CC) drehen, die sich mit einer Neigung zur Bodenoberfläche von ca. 30 bis 65 Grad erstreckt, und an dessen vorderem Teil ein Antriebshebelwerk mit Handgriffen und Fußpedalen angebracht ist, wobei die Bewegungsbahnen der Fußpedalen in etwa achsensymmetrisch zur Knick-(Dreh-)achse verlaufen und mit dieser zu einer schiefen Ebene liegen, die parallel oder mit einer geringen Neigung zur anderen Ebene liegt, die im Mittel durch die Bewegungsbahnen der Handgriffe verläuft, mit einem verstellbaren Fahrersitz, der auf einer geraden Führung, die parallel zur Knick-(Dreh-)achse liegt, am hinteren Rahmenteil angeordnet ist und der in Beckenhöhe des Radfahrers eine Rückenstütze zur Aufnahme des Antriebsdrucks der Beine aufweist und bei dem der Einschlag des Vorderrades zusammen mit dem vorderem Rahmenteil die Lenkung bewirkt, wobei das hintere Rahmenteil zusätzlich mit dem vorderen Rahmenteil mittels eines Federspannwerkes (25) verbunden ist, welches das vordere Rahmenteil mit Vorderrad in die Geradeausstellung zieht und den Geradeauslauf des Fahrrades stabilisiert (Fig. 4).