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Die Erfindung betrifft einen Fahrradantrieb mit zwei Pedalen und mindestens einem Kettenblatt, welches auf einer Achse gelagert ist und das über mindestens eine Kette mit mindestens einem Ritzel verbunden ist.
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Ein Fahrradantrieb besteht in der Regel aus einem Kettenblatt, das auf seinem Umfang mit Zähnen versehen ist, auf denen die Kette geführt ist. Im Mittelpunkt des Kettenblatts sind auf beiden Seiten des Kettenblatts Kurbeln in einem Tretlager angeordnet. Die Kurbeln sind um 180° versetzt zueinander ausgerichtet. An den äußersten freien Enden der Kurbeln sind Pedale angebracht. Die Kette verbindet das Kettenblatt mit einem Ritzel, welches ebenfalls auf seinem Umfang mit Zähnen versehen ist und auf denen die Kette geführt ist. Das Ritzel ist üblicherweise im Zentrum eines Rades angeordnet.
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Das Treten der Pedale erzeugt eine Tretkraft, über die durch die als Hebel wirkenden Kurbeln ein Drehmoment erzeugt wird. Das Drehmoment wird auf das Kettenblatt übertragen. Am Umfang des Kettenblatts wird dadurch eine Kraft auf die Kette erzeugt, welche die Kette auf das Ritzel überträgt. Durch den Radius des Ritzels geht von dieser Kraft ein Drehmoment aus. Da das Ritzel mit der Nabe des Rades und dem Reifen ein starres System bildet, wirkt das Drehmoment des Ritzels auch am Radumfang. Der so arbeitende Fahrradantrieb wirkt folglich wie eine Art Drehmomentwandler.
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Es ist bekannt, dass bei den beschriebenen Antrieben für Fahrräder ein ungleichmäßiger Drehmomentverlauf vorhanden ist. Dieser ist durch die rotierende Bewegung der Pedale hervorgerufen. Im oberen und unteren Totpunkt der an den Kurbeln angeordneten Pedale erfolgt keine Krafteinleitung, weil die ausgeübte Kraft senkrecht wirkt, also kein Hebel vorhanden ist, der ein Drehmoment erzeugen kann. Das größte Drehmoment wird folglich in der Position erzeugt, in der die Kurbeln zum oberen und unteren Totpunkt um 90° verschieden sind. Davor und danach nimmt das Drehmoment zu bzw. ab.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fahrradantrieb zu schaffen, der einen gleichmäßigen Drehmomentverlauf hat und bei dem keine Totpunkte vorhanden sind. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Pedale senkrecht entlang von Führungsschienen geführt sind und mit mindestens einer Kette zusammenwirken, die mit mindestens einem auf der Achse gelagerten Kraftübertragungselement kämmt.
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Anders als bei herkömmlichen Fahrrädern, bei denen wegen der kreisförmigen Trittbewegung ein sehr ungleichmäßiger Drehmomentverlauf vorliegt und nur ein geringer Bereich der Tretkurbelumdrehung ein gutes Drehmoment erzeugt, liegt bei der Erfindung ein gleichmäßiger Drehmomentverlauf vor. Dies ist durch die senkrechte Trittbewegung aufgrund der senkrechten Führung der Pedale erreicht. Dadurch wirkt immer die maximale Tretkraft auf die Pedale, so dass die maximale Kraft auf die Kette wirken kann.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Kraftübertragungselement nach Art einer Halbkreisscheibe ausgebildet ist. Diese Ausbildung ist einerseits Material und damit Kosten sparend, andererseits ist sie ausreichend für einen zuverlässigen Betrieb des Antriebs, weil das Kraftübertragungselement aufgrund der Auf- und Ab-Bewegung der Pedale keine vollständige Rotation vollzieht, sondern lediglich vor- und zurückschwenkt bzw. eine hin- und herdrehende Bewegung ausführt.
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Bevorzugt sind die Pedale an Führungselementen angebracht sind, die entlang der Führungsschienen bewegbar sind. Durch diese Gestaltung ist zum einen die senkrechte Bewegung der Pedale gewährleistet, zum anderen eine stabile Führung der Pedale, welche das Treten für den Radfahrer gleichmäßig und damit angenehm macht.
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Vorteilhaft stehen die Führungselemente mit den Ketten in Kontakt. Hierdurch ist in einfacher und zugleich zuverlässiger Weise die Übertragung der auf die Pedale ausgeübten Kraft auf die Ketten und damit auf das Kraftübertragungselement geschaffen.
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In anderer Weiterbildung der Erfindung stehen die Führungselemente mit einer Kette in Kontakt, die mit zwei Zahnrädern zusammenwirkt. Durch die Verbindung der Führungselemente mit der Kette ist eine immer gleichmäßig verlaufende Bewegung beider Pedale hervorgerufen. Auf diese Weise ist zudem gewährleistet, dass beim Heruntertreten des einen Pedals das andere Pedal automatisch nach oben bewegt wird, um im Anschluss ein Heruntertreten eben dieses Pedals zu ermöglichen.
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Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigt:
- 1 die schematische Darstellung der Ansicht von vorne auf den erfindungsgemäßen Fahrradantrieb;
- 2 die schematische Darstellung der Seitenansicht auf den erfindungsgemäßen Fahrradantrieb.
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Der erfindungsgemäße Fahrradantrieb ist an einem üblichen Fahrradrahmen anbringbar. Der im Ausführungsbeispiel abschnittsweise schematisch dargestellte Fahrradrahmen hat ein Sitzrohr 1, aus dem an seinem dem Boden abgewandten Ende eine in der Regel höhenverstellbare Sattelstütze 2 austritt. Auf der Sattelstütze 2 ist ein Sattel 3 befestigt. Am Sitzrohr 1 ist ein sich horizontal in Richtung eines Steuerkopfs 4 für einen - nicht dargestellten - Lenker erstreckendes Oberrohr 5 angeschweißt. Im Knotenpunkt von Sitzrohr 1 und Oberrohr 5 sind zudem zwei parallel zueinander verlaufende hintere Streben 6 angeschweißt, die sich in Richtung von Ritzeln 7 erstrecken. Über die Ritzel 7 erfolgt in an sich bekannter Weise die Kraftübertragung auf das - nicht dargestellte - Hinterrad des Fahrrades. Am Hinterrad ist in bekannter Weise ein Freilauf vorgesehen.
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An dem dem Boden zugewandten Ende des Sitzrohrs 1 sind zwei parallel zueinander verlaufende Hinterrohre 8 angeschweißt, welche sich horizontal in Richtung des Ritzels 7 erstrecken. Im Knotenpunkt von Sitzrohr 1 und Hinterrohren 8 ist zudem ein Unterrohr 9 angeschweißt, welches sich in Richtung des Steuerkopfs 4 erstreckt. Der Knotenpunkt von Sitzrohr 1, Hinterrohr 8 und Unterrohr 9 bildet bei herkömmlichen Fahrradantrieben die Aufnahme für das Tretlager.
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Zwischen dem Sitzrohr 1 und den hinteren Streben 6 erstrecken sich im Ausführungsbeispiel zwei parallel zueinander verlaufende Antriebsstreben 10. Die Antriebsstreben 10 sind mit dem Sitzrohr 1 und den hinteren Streben 6 verschweißt. Die Antriebsstreben 10 weisen jeweils Aufnahmen auf, die zur Anbringung einer Achse 11 dienen, welche sich zwischen den Antriebsstreben 10 erstreckt.
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Auf der Achse 11 sind benachbart zueinander zwei Kettenblätter 12 drehbar gelagert. Auf dem Umfang eines jeden Kettenblatts 12 sind Zähne vorgesehen, auf denen jeweils eine Kette 13 geführt ist. Die Ketten 13 verbinden die Kettenblätter 12 mit den Ritzeln 7, welche ebenfalls auf ihrem Umfang mit Zähnen versehen sind und auf denen die Ketten 13 geführt sind. Auf der Achse 11 sind darüber hinaus in der Nähe der freien Enden der Achse 11 zwei Kraftübertragungselemente 14 drehbar gelagert. Die Kraftübertragungselemente 14 sind im Ausführungsbeispiel nach Art einer Halbkreisscheibe ausgebildet. Auf ihrem Umfang sind die Kraftübertragungselemente 14 mit Zähnen versehen.
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Die Zähne der Kraftübertragungselemente 14 wirken jeweils mit Ketten 15 zusammen, die jeweils über zwei Umlenkrollen 16 geführt sind. Die Umlenkrollen 16 sind drehbar an den Enden von Führungsschienen 17 angeordnet, welche mit dem Unterrohr 9 verschweißt sind und im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet sind. An den beiden Führungsschienen 17 ist jeweils ein Führungselement 18 angeordnet, welche entlang der Führungsschienen 17 bewegbar sind.
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An jedem Führungselement 18 ist ein Pedal 19 angebracht, im Ausführungsbeispiel angeschweißt.
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Die Führungselemente 18 stehen in Kontakt mit den Ketten 15. Darüber hinaus stehen sie in Kontakt mit einer Kette 20, die mit zwei Zahnrädern 21 zusammenwirkt, welche an den stirnseitigen Enden einer Umlaufschiene 22 angeordnet sind. Anstelle der Zahnräder 21 können auch Umlenkrollen zur Anwendung kommen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Fahrradantrieb wird der Antrieb durch eine senkrechte Trittbewegung erzeugt. Dies erfolgt über die Pedale 19, die entlang der Führungsschienen 17 geführt sind, welche senkrecht ausgerichtet sind. Ein Treten eines Pedals 19 nach unten bewirkt gleichzeitig eine Bewegung des verschweißten Führungselements 18 nach unten. Dies führt zu einer Bewegung der Kette 20. Gleichzeitig wird durch diese Bewegung der Kette 20 das andere Führungselement 18 mit dem daran angeschweißten Pedal nach oben bewegt.
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Des Weiteren bewirkt das Treten des einen Pedals 19 eine Bewegung der Kette 15, wodurch die Umlenkrollen 16 eine Drehbewegung ausführen. Gleichzeitig bewirkt die Bewegung der Kette 15 eine Bewegung des damit kämmenden Kraftübertragungselements 14. Diese Bewegung des auf der Achse 11 gelagerten Kraftübertragungselements 14 führt zu einer Rotation der Achse 11, welche auf das benachbarte Kettenblatt 12 übertragen wird. Dies führt zu einer Bewegung der Kette 13, die wiederum auf das Ritzel 7 übertragen wird, was in bekannter Weise zu einer Drehung des - nicht dargestellten - Rades führt.
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Auch auf der Seite des sich nach oben bewegenden Pedals 19 erfolgen die vorgenannten Abläufe, nur in umgekehrter Richtung. Durch das Vorsehen des Freilaufs am Ritzel 7 führt dieser umgekehrte Bewegungsablauf an dem korrespondierenden Ritzel 7 nicht zu einer gegenläufigen Krafteinleitung. Allerdings führt der umgekehrte Bewegungsablauf dazu, dass das Kraftübertragungselement 14 wieder in seine Ausgangsposition dreht. Durch diese entsprechend der Tretbewegung hin- und herdrehende Bewegung ist die Möglichkeit geschaffen, die Kraftübertragungselemente 14 lediglich halbkreisförmig zu gestalten.
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Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist es beispielsweise möglich, die oberen Umlenkrollen 16 höher und weiter in Richtung Sitzrohr 1 zu positionieren, um auf diese Weise mehr Zähne der Kraftübertragungselemente 14 mit den Ketten 15 in Eingriff zu bringen. Dadurch kann unter anderem der Verschleiß an den Zähnen der Kraftübertragungselemente 14 reduziert werden.
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Insgesamt ist mit dem erfindungsgemäßen Fahrradantrieb eine optimale Ausnutzung der Kraft des Fahrradfahrers hervorgerufen, weil die Trittbewegung ausschließlich senkrecht erfolgt, wodurch bekanntermaßen eine maximale Krafteinleitung hervorgerufen ist. Dadurch ist eine wesentliche Verbesserung der Nutzung der vom Fahrradfahrer aufgewandten Kraft möglich.
