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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, wobei die Pedale an Führungselementen angebracht sind, senkrecht entlang von Führungsschienen geführt sind und mit mindestens einem Zugmittel zusammenwirken, das mit mindestens einem auf dem Achsenabschnitt gelagerten Kraftübertragungselement kämmt.
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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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Zur Vermeidung dieses Nachteils ist aus der
DE 20 2021 100 186 U1 ein Fahrradantrieb bekannt, der einen gleichmäßigen Drehmomentverlauf hat, da die Pedale senkrecht entlang von Führungsschienen geführt sind. Dadurch wirkt immer die maximale Tretkraft auf die Pedale, so dass die maximale Kraft auf die Kette wirken kann. Zudem sind an dem Fahrradantrieb keine Totpunkte vorhanden.
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Der bekannte Fahrradantrieb erfüllt alle an ihn gestellten Anforderungen. Allerdings ist er recht aufwändig gebaut, wodurch die Kosten relativ hoch sind. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Fahrradantrieb zu schaffen, der einen gleichmäßigen Drehmomentverlauf hat, gleichzeitig jedoch eines reduzierten konstruktiven Aufwands bedarf. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Mit der Erfindung ist ein Fahrradantrieb geschaffen, der einen gleichmäßigen Drehmomentverlauf hat, gleichzeitig jedoch einen reduzierten konstruktiven Aufwand hat. Dadurch, dass das Zugmittel mit ihrem einen Ende an dem Kraftübertragungselement und mit dem anderen Ende an den Führungselementen befestigt ist, kann auf eine umlaufende Ausführung des Zugmittels sowie der zugehörigen Umlenkrolle verzichtet werden. Zudem ist das Zugmittel über eine wesentlich größeren Bereich mit dem Kraftübertragungselement in Kontakt, wodurch punktuelle hohe Belastungen sowohl auf Seiten des Zugmittels als auch auf Seiten des Kraftübertragungselements vermieden sind.
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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 entlang der Führungsschienen bewegbar. Durch diese Gestaltung ist eine stabile Führung der Pedale, welche das Treten für den Radfahrer gleichmäßig und damit angenehm macht.
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Vorteilhaft sind zwei Achsabschnitte vorgesehen, auf denen jeweils ein Kettenblatt und ein Kraftübertragungselement angeordnet sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass beim Treten beider Pedale jeweils die Tretkraft auf das angetriebene Rad übertragen wird.
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In anderer Weiterbildung der Erfindung stehen die Achsabschnitte über ein Kegelradgetriebe miteinander in Kontakt. Durch diese Ausgestaltung ist zuverlässig gewährleistet, dass beim Treten des einen Pedals das andere Pedal wieder in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird.
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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;
- 3 die schematische Darstellung der Achsabschnitte mit Kegelgetriebe sowie Kettenblättern, Kraftübertragungselementen und abschnittsweiser Darstellung der Antriebsstreben;
- 4 den Schnitt entlang der Linie A-B in 3.
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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 eines Achsabschnitts 11 dienen, welcher zwischen den Antriebsstreben 10 angeordnet ist.
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Auf dem Achsabschnitt 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 dem Achsabschnitt 11 sind darüber hinaus in der Nähe der Antriebsstreben 10 des Achsabschnitts 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. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels besteht auch die Möglichkeit, die Kraftübertragungselemente 14 jeweils mit einer Rille zu versehen.
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Die Kraftübertragungselemente 14 wirken jeweils mit Zugmitteln 15 zusammen. Die Zugmittel 15 sind im Ausführungsbeispiel von Ketten gebildet. In Abwandlung des Ausführungsbeispiels können die Zugmittel 15 auch von Stahlseilen gebildet sein, die dann mit den mit Rillen versehenen Kraftübertragungselementen 14 zusammenwirken. Die Zugmittel 15 sind jeweils mit ihrem einen Ende an den Kraftübertragungselementen 14 befestigt. Wie in 2 zu erkennen, umschließen die Zugmittel 15 die Kraftübertragungselemente 14 mindestens bereichsweise. Der Fahrradantrieb umfasst Führungsschienen 17, 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. An jedem Führungselement 18 ist ein Pedal 19 angebracht, im Ausführungsbeispiel angeschweißt.
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An den Führungselementen 18 ist jeweils das andere Ende der Zugmittel 15 befestigt. Darüber hinaus stehen sie in Kontakt mit einer Kette 20, die mit zwei einem Zahnrädern 21 zusammenwirkt, welches an den stirnseitigen Ende einer Umlaufschiene 22 angeordnet sind. Anstelle der Kette 20 kann auch ein Stahlseil zur Anwendung kommen. Außerdem können anstelle der Zahnräder 21 auch Umlenkrollen zur Anwendung kommen.
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Die Der Achsabschnitt 11 nimmt ein Kegelradgetriebe auf. Das Kegelradgetriebe umfasst zwei Kegelräder 23, die auf dem Achsabschnitt 11 angeordnet sind. Die Kegelräder 23 stehen über mindestens ein drittes Kegelrad 24 miteinander in im Eingriff. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Kegelräder 24 vorgesehen. Die Kegelräder 24 sind auf Bolzen 25 drehbar gelagert, die wiederum an einem Ausleger 26 befestigt ist. Der Ausleger 26 ist mit dem Sitzrohr 1 verschweißt.
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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.
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Des Weiteren bewirkt das Treten des einen Pedals 19 eine Bewegung des jeweiligen Zugmittels 15. Gleichzeitig bewirkt die Bewegung des Zugmittels 15 eine Bewegung des damit kämmenden Kraftübertragungselements 14. Diese Bewegung des auf dem Achsenabschnitt 11 gelagerten Kraftübertragungselements 14 führt zu einer Rotation des Achsenabschnitts 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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Gleichzeitig wird durch die Bewegung des einen Kraftübertragungselements 14 über das Kegelradgetriebe eine Bewegung auf das andere Kraftübertragungselement 14 übertragen, allerdings in die umgekehrte Richtung. Dies hat zur Folge, dass das andere Führungselement 18 mit dem daran angeschweißten Pedal 18 nach oben bewegt wird. Auch erfolgen die vorgenannten Abläufe in umgekehrter Richtung am Kettenblatt 12, der Kette 13 und dem Ritzel 7. Durch das Vorsehen des Freilaufs am Ritzel 7 führt dieser umgekehrte Bewegungsablauf an dem korrespondierenden Ritzel 7 nicht zu einer gegenläufigen Krafteinleitung. Weiterhin 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. Erkennbar liegen die Zugmittel 15 an dem Umfang der Kraftübertragungselemente 14 an. Im Falle der Ausführung in Form einer Kette steht diese mit dem Kraftübertragungselement 14 über einen sehr weiten Bereich in Eingriff. Dadurch ist der Verschleiß an den Zähnen der Kraftübertragungselemente 14 reduziert.
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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. Gleichzeitig ist der Aufbau des Antriebs wesentlich weniger aufwändig als bei der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202021100186 U1 [0005]
