DE19641241A1 - Drive unit for vehicles and machines, especially bicycles - Google Patents

Drive unit for vehicles and machines, especially bicycles

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M15/00—Transmissions characterised by use of crank shafts and coupling rods

Abstract

The point of force impact (2.1) is located on an auxiliary transmission with an approximate straight line mechanism for guiding of the force impact point and transmission of force. The auxiliary transmission consists of a non-rotating lever (2.2) which carries the force impact point which may be a pedal, a locating bearing (2.3) connected to the frame (1) or wheel axle (1.1) and a connecting pivot (2.4) for a coupling link (3) for the main transmission.

Description

Antriebseinheit für Fahrzeuge und Maschinen, vorwiegend für Fahrräder zur Umwandlung einer vorzugsweise translatorischen Antriebsbewegung in eine rotatorische Abtriebsbe­ wegung.Drive unit for vehicles and machines, mainly for bicycles for conversion a preferably translatory drive movement in a rotary Abtriebsbe movement.

Es ist bekannt, daß gegenwärtig für derartige Antriebe grundsätzlich Kurbelgetriebe ver­ wendet werden.It is known that currently crank drives are basically used for such drives be applied.

Der Stand der Technik wird durch folgende konstruktive Lösungen bestimmt: starre Kurbelgetriebe zur KraftumwandlungThe state of the art is determined by the following constructive solutions: rigid crank gear for power conversion

  • - Verwendung von kreisförmigen und elliptischen Kettenrädern- Use of circular and elliptical sprockets
  • - Einbau von tangential wirkenden Federn im Kurbelgetriebe- Installation of tangentially acting springs in the crank mechanism
  • - Verwendung von schaltbaren Ketten- und Zahnradgetrieben- Use of switchable chain and gear drives
  • - Freie Wahl der Winkel zwischen den Kurbeln- Free choice of angles between the cranks
  • - Anbringung von Freiläufen auf der Kurbelwelle- Installation of freewheels on the crankshaft
  • - Verwendung von Schwing-Kurbelantrieben (nur Musterbau).- Use of oscillating crank drives (only sample construction).

Der Vorgang der Umwandlung der biomechanisch erzeugten Antriebsenergie in die wirk­ same mechanische Antriebsenergie am Abtrieb ist beim Kurbeltrieb dadurch gekennzeich­ net, daß nur der Anteil der Tangentialkraft an der Antriebskraft energetisch verwertet wird. Die zugehörige Radialkraft muß zwar, systembedingt, vom Körper bereitgestellt werden und erfordert dazu eine dementsprechende körperliche Anstrengung, leistet aber keine äußere Arbeit.The process of converting the biomechanically generated drive energy into the active The same mechanical drive energy at the output is characterized by the crank mechanism net that only the share of the tangential force in the driving force is used energetically becomes. The associated radial force must, depending on the system, be provided by the body become and requires a corresponding physical effort, but does no outside work.

Im Extremfall - oberer Totpunkt des Kurbelgetriebes - kann vom Kurbelgetriebe trotz größter körperlicher Anstrengung keine Abtriebskraft (Abtriebsmoment) erzeugt werden.In an extreme case - top dead center of the crank mechanism - despite the crank mechanism greatest physical exertion no downforce (downforce) can be generated.

Getriebetechnisch haben Kurbelgetriebe den Nachteil, daß bei gleichbleibender Antriebs­ kraft ein ungleichförmiges Abtriebsmoment (von Null bis Maximum) entsteht. Dadurch ist ein Anfahren bei der Kurbelstellung nahe der Totpunkte nicht möglich. Zur Überwindung von großen Bewegungswiderständen und von Steigungen sind daher große Untersetzungen erforderlich. In terms of transmission technology, crank transmissions have the disadvantage that with the drive remaining the same This creates a non-uniform output torque (from zero to maximum). This means that starting with the crank position near the dead center is not possible. For Overcoming large movement resistances and gradients are therefore great Reduction required.  

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daßThe advantages that can be achieved with the invention are in particular that

  • - der Anteil der Radialkraft, der von der Antriebskraft erzeugt werden muß, fast voll­ ständig verschwindet, sowie daß- The portion of the radial force that must be generated by the driving force is almost full constantly disappears, as well as that
  • - das Antriebs- bzw. Abtriebsmoment des Getriebes über den gesamten Weg der Antriebs­ kraft praktisch gleich bleibt.- The drive or output torque of the transmission over the entire path of the drive remains practically the same.

Damit entfallen, geometrisch bedingt, die wesentlichen Nachteile des Kurbeltriebes und es wird ein, gegenüber dem Kurbeltrieb wesentlich erhöhter biomechanischer Wirkungsgrad erreicht.Geometrically, this eliminates the essential disadvantages of the crank mechanism and it becomes a biomechanical efficiency that is significantly increased compared to the crank mechanism reached.

Gleichzeitig ist durch den Wegfall der kreisenden Bewegung des Antriebspunktes der Kraft (Pedale) die Möglichkeit gegeben, platzsparende Antriebe zu bauen, wie sie z. B. für Liegefahrräder zweckmäßig sind.At the same time, the omission of the circular movement of the drive point means that Power (pedals) given the opportunity to build space-saving drives, such as z. B. for Recumbent bicycles are useful.

Beim jetzigen Stand der Technik sind die gegenüber dem Kurbeltrieb veränderten und zusätzlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Antriebes ohne grundsätzliche techno­ logische Änderungen herstellbar. Die gesamte weitere Antriebstechnik ist mit den bestehenden Systemen kompatibel.In the current state of the art, the are modified and compared to the crank mechanism additional components of the drive according to the invention without basic techno logical changes can be made. All other drive technology is with the existing systems compatible.

Claims (5)

1. Antriebseinheit für Fahrzeuge und Maschinen, vorwiegend für Fahrräder, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich der Angriffspunkt der Kraft F, (2.1) Bild 1, an einem Hilfsgetriebe (2) mit angenäherter Geradführung für die Führung des Kraftangriffspunktes (2.1) sowie für die Weiterleitung der Kraft, bestehend aus einem nicht umlaufenden Hebel (2.2) mit dem Kraft­ angriffspunkt (2.1) (z. B. Pedale), dessen Festlager (2.3) mit dem Rahmen (1) oder mit der Radachse (1.1) verbunden ist und einem Koppelgelenk (2.4) für ein Koppelglied (3) zum Hauptgetriebe (4), bzw. bestehend aus einem Führungsgetriebe wie Mehrgelenkgetriebe mit angenäherter Geradführung des Kraftangriffspunktes oder einer Geradführung, befindet, einem Koppelglied (3) zum Hauptgetriebe (4) wie z. B. bestehend aus Kette, Seil, Riemen, Zahnstange, wobei sich ein Befestigungspunkt (2.4) am Hilfsgetriebe (2) befindet und ver­ schieblich sein kann und sich ein Befestigungspunkt (4.3) am Hauptgetriebe (4) befindet, sowie dem Hauptgetriebe (4) zur Umwandlung der Bewegung des Hilfsgetriebes (2) in eine Drehbewegung sowie zur Kraftübertragung, bei Variante 1, Bild 2, bestehend aus einer im Rahmen (1) gelagerten Hauptwelle (4.1), einem oder mehreren Übertragungselementen (4.2) wie Zahnkränze, Riemenscheiben, Seilrollen, die eine beliebige Form haben können und auf denen sich die Koppelglieder (3) abwälzen können, einer form- oder kraftschlüssigen Verbindung (4.3) mit dem Koppelglied (3), die auf der Hauptwelle (4.1) gelagert sind und in Richtung des Antriebsmomentes kraft- oder formschlüssig mittels eingebauten Freiläufen oder Gesperren (4.4) mit der Hauptwelle (4.1) verbunden werden oder bei der Variante 2, bestehend aus einer im Übertragungselement (4.2) gelagerten Hauptwelle (4.1) mit fest verbundenem Antriebsrad (4.5), wobei das Übertragungselement (4.2) im Rahmen (1) gelagert ist (Bild 3).1. Drive unit for vehicles and machines, mainly for bicycles, characterized in that the point of application of the force F, ( 2.1 ) Figure 1, on an auxiliary transmission ( 2 ) with approximate straight line for guiding the point of application of force ( 2.1 ) and for Transmission of the force, consisting of a non-rotating lever ( 2.2 ) with the force application point ( 2.1 ) (e.g. pedals), the fixed bearing ( 2.3 ) of which is connected to the frame ( 1 ) or to the wheel axle ( 1.1 ) and one Coupling joint ( 2.4 ) for a coupling member ( 3 ) to the main transmission ( 4 ), or consisting of a guide gear such as a multi-joint transmission with approximate straight line of the force application point or a straight line, is a coupling member ( 3 ) to the main transmission ( 4 ) such. B. consisting of chain, rope, belt, rack, with a fastening point ( 2.4 ) on the auxiliary gear ( 2 ) and can be slid ver and a fastening point ( 4.3 ) on the main gear ( 4 ), and the main gear ( 4 ) for converting the movement of the auxiliary gear ( 2 ) into a rotary movement and for power transmission, in variant 1, Figure 2, consisting of a main shaft ( 4.1 ) mounted in the frame ( 1 ), one or more transmission elements ( 4.2 ) such as sprockets, pulleys, rope pulleys , which can have any shape and on which the coupling links ( 3 ) can roll, a positive or non-positive connection ( 4.3 ) with the coupling link ( 3 ), which are mounted on the main shaft ( 4.1 ) and force in the direction of the drive torque - or positively connected to the main shaft ( 4.1 ) by means of built-in freewheels or locking mechanisms ( 4.4 ) or in variant 2, consisting of one in the transmission element t ( 4.2 ) mounted main shaft ( 4.1 ) with firmly connected drive wheel ( 4.5 ), the transmission element ( 4.2 ) being mounted in the frame ( 1 ) ( Fig. 3). 2. Antriebselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Festpunkt (2.3) des Hebels (2.2) des Hilfsgetriebes (2) in der Achse (5.5) des angetriebenen Rades (5) befindet. 2. Drive elements according to claim 1, characterized in that the fixed point ( 2.3 ) of the lever ( 2.2 ) of the auxiliary transmission ( 2 ) in the axis ( 5.5 ) of the driven wheel ( 5 ). 3. Antriebselemente nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß sich der Befestigungs­ punkt (4.3) des Koppelgliedes (3) nach Beendigung des Arbeitshubes auf oder nahe der Ver­ bindungslinie des Mittelpunktes der Achse der Hauptwelle (4.1) des Hauptgetriebes (4) zum Befestigungspunkt (2.4) des Koppelgliedes (3) am Hilfsgetriebe (2) befindet (Endbegrenzung für die Arbeitsbewegung des Hilfsgetriebes (2)).3. Drive elements according to claim 1, characterized in that the fastening point ( 4.3 ) of the coupling member ( 3 ) after the end of the working stroke on or near the connecting line of the center of the axis of the main shaft ( 4.1 ) of the main gearbox ( 4 ) to the fastening point ( 2.4 ) of the coupling member ( 3 ) on the auxiliary gear ( 2 ) (end limit for the working movement of the auxiliary gear ( 2 )). 4. Antriebselemente nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall der paar­ weisen oder mehrfachen Anordnung von Hilfsgetrieben (2), die auf eine Hauptwelle (4.1) wirken die Hebel der Hilfsgetriebe (2) der Antriebseinheiten mechanisch mit Hilfe von Zug­ gliedern (6.1) wie Ketten, Seilen, Riemen so über eine Umlenkung (6.2) wie Kettenrad, Seil­ rolle, Riemenscheibe miteinander verbunden sind, daß deren Bewegung zwangläufig ge­ genläufig erfolgt (Endbegrenzung, Synchronisation).4. Drive elements according to claim 1, characterized in that in the case of a pair or multiple arrangement of auxiliary gears ( 2 ) acting on a main shaft ( 4.1 ), the levers of the auxiliary gears ( 2 ) of the drive units are mechanically divided by means of train ( 6.1 ) such as chains, ropes, belts are connected to one another via a deflection ( 6.2 ) such as a sprocket, pulley, pulley, that their movement is inevitable in opposite directions (end limitation, synchronization). 5. Antriebselement nach Anspruch 1, Variante 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Über­ tragungselemente (4.2) des Hauptgetriebes (4) bei paarweiser Anordnung, Bild 3, durch ein Ausgleichsgetriebe, bestehend aus Zahnkränzen (4.6), befestigt an jedem Übertragungsele­ ment (4.2) und einem im Rahmen (1) gelagerten Ritzel (4.7), das sich im Eingriff mit diesen Zahnrädern befindet, miteinander verbunden sind.5. Drive element according to claim 1, variant 2, characterized in that the transmission elements ( 4.2 ) of the main transmission ( 4 ) in pairs, Figure 3, by a differential, consisting of ring gears ( 4.6 ), attached to each transmission element ( 4.2 ) and a pinion ( 4.7 ) which is mounted in the frame ( 1 ) and which is in engagement with these gears are connected to one another.
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DE19811491A1 (en) * 1998-03-17 1999-03-18 Zhaoqi Wang Bicycle traction drive in chainless design
DE19811491C2 (en) * 1998-03-17 1999-09-23 Zhaoqi Wang Train chassis for bicycle
EP0943536A3 (en) * 1998-03-17 2000-11-02 Zhaoqi Wang Gear mechanism for bicycle

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