DE2219530A1

DE2219530A1 - Unsymmetrisches tretkurbel-kettenrad fuer fahrraeder

Info

Publication number: DE2219530A1
Application number: DE2219530A
Authority: DE
Inventors: Norbert Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-21
Filing date: 1972-04-21
Publication date: 1973-10-31

Description

Unsymmetrisches Tretkurbel-Kettenrad für Fahrräder.
Bei den bisher bekannten Fahrradantrieben durch Muskelkraft wird über eine Tretkurbel ein Kettenrad in Drehung versetzt.
Von diesem Kettenrad läuft eine Kette zu einem zweiten Kettenrad an der Nabe des Hinterrades und setzt dieses in Drehung.
Bei einer l-onstanten Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades ergibt sich dabei eine ebenfalls konstante Umfangsgeschwindigkeit an der Tretkurbel.
Aufgabe der Erfindung ist es, während jeder 3to° Umdrehung der Tretkurbel die UmSangsgeschwindigkeit derselben so zu verändern, daß die für die Leistung ungünstigen Winkelverhältnisse zwischen Oberschenkel und Unterschenkel schneller als be einem herkömmlichen Antrieb überwunden werden.
Figur 1 zeigt den oberen Totpunkt 1 an der Tretkurbel 2 . Der Fahrer sitzt auf dem Sattel 3 . Der Oberschenkel 4 und der Unterschenkel 5 bilden den Winkel 6 ..Die Drehrichtung der Tretkurbel 2 gibt der Richtungspfeil 7 an. Eine Kraft 8 von konstanter Größe ist auf das Kniegelenk 9 gerichtet. Sie steht im weiteren Bewegungsablauf stets rechtwinklig zum Oberschenkel 4 . ßs wird der Bewegungsablauf nur eines beines während einer 36o0Umdreliung betrachtet. Das Tretlagerkettenrad 1o ist ein herkömnliches Kettenrad und -treibt über die Kette 11 das Kettenrad 12 des Hinterrades an.
Figur 2 zeigt den unteren Totpunkt 13 an der Tretkurbel 2 . Der Winkel 6 der Figur 1 hat sich zum Winkel 14 in Figur 2 vergrößert.
Figur 3 zeigt das Leistungsdiagrainin zwischen dem oberen Totpunkt 1 und dem unteren Totpunkt 13 . Es zeigt sich, daß die Bereiche unmittelbar nach dem oberen Totpunkt 1 und vor dem unteren Totpunkt 13 trotz des komstanten Kraftaufwandes wenig zur Diagrammfläche beitragen. Wird vom oberen Totpunkt 1 bis zum Punkt 15 und vom Punkt 16 bis zum unteren Totpunkt 13.keine Kraft aufgewendet, so ergibt sich eine Diagrammfläche, die von-den strich-punktierten Linien 17 und von der Diagrammlinie 18 begrenzt wird.
Die so enstandene,verkleinerte Diagrammilache - nach Figur 4 - steht in einem günstigerem Verhältnis zur aufgewendeten Kraft als die Diagrammflache der Figur 3 Figur 5 zeigt das erfindungsgemäße Tretkurbelkettenrad 19 mit der Tretkurbel 2 in der oberen Totpunktlage 1 Die angedeutete Kette ist mit 11 bezeichnet. Der Funkt, um den sich das Kettenrad 19 dreht, ist die Tretkurbelachse 20 Im Gegensatz zum herkömmlichen, kreisrunden Kettenrad lo hat das Kettenrad 19 periodisch wechselntle linkelbereiche, in denen die Zähne oberhalb bzw. unterhalb des voi her1Zömmlichen Kettenrad her bekannten Teilkreises 21 liegen. Das Kettenrad 19 ist nicht kreisrund, besitzt aber auf seinem Umfang die gleiche Zähnezahl und den gleichen Teilungsabstand wie das herkömmliche Kettenrad 1o . Im Winkelbereich 22 und im tsinkelbereich 23 liegen die Zähne, gemessen an ihren unterschiedlich großen Teilkreisradien, unterhalb des Teilkreises 21, in den Winkelbereichen 24 und 25 liegen sie oberhalb des Teilkreises 21 . Die Zahnhöhe ist für jeden Zahn verschieden. Sie hängt von den beiden neben dem Zahn liegenden Zahnlücken bzw.
deren unterschiedlich großen Abstand zur T'retkurbelachse 20 ab. Setzt man eine konstante Fahrgeschwindigkeit des Fahrrades voraus, und Greift die Kette 11 in den inkelbereichen 22 ouer 23 in das Kettenrad 19 ein, so beschleunigt sich die Umfangsgeschwindigkeit der Tretkurbel 2 auf Grund des geringeren hbstandes der Zähne zur Tretkurbelachse 20 . nimmt bei weiterer Drehung des Kettenrades 19 die Kette 11 in den Winkelbereichen 24 oder 25 zum Eingriff, dann verringert sich die Umfan-sgeschwindigkeit der Tretkurbel 2 auf Grund des gröBeren Abstandes der Zähne zur Tretkurbelachse 20 Verlangsamt man die Umfangsgeschwindigkeit der Tretkurbel 2 mit hilfe des erfindungsgemäßen Kettenrades 19 in den Bereichen zwischen den Punkten 1 und 15 und zwischen den Punkten 16 und 13 im Diagramm der Figur 3 , beschleunigt dagegen zwischen den Punkten 15 und 16 die Umfangsgeschwindigkein der Tretkurbel 2, so ergibt sich - nach Figur 6 - eine Diagrammfläche, die durch die gestrichelte Linie 26 begrenzt wird. Zum Vergleich ist die durchgezogene Linie 18 des Diagramms der Figur 3 eingezeichnet. Es zeigt sich, daß durch das erfindungsgemäße Kettenrad 19 eine Leistungssteigerung eintritt. Eine weitere Leistungssteigerung besteht darin, daß im Vergleich zum Antrieb mit dem herkömmlichen Kettenrad ind bezogen auf eine 3600Umdrehung der Tretkurbel, die Zeitdauer der Muskelanspannung kürzer, und damit die Zeit zur Erholung der Muskeln länger ist. Das hängt damit zusammen, daß bei der Tretkurbelbewegung vom oberen Totpunkt 1 bis zum unteren Totpunkt 13 kein voller Halbkreis von 180-beschrieben wird. Im fehlenden Winkelbereich bis. 18wird mittels des Kettenrades 19 eine geringere Umfangsgechwindigkeit der Tretkurbel erzeugt.
St-eht der Radfahrer auf den Pedalen, so ergibt sich eine Verschiebung der Totpunkte . Der obere Totpunkt befindet sich dann im.Diagramm - nach Figur 6 - etwa im Punkt 15 Das bedeutet, daß ab Punkt 1-5 die Tretkurbelgeschwindigkeit sich erhöht, und somit der für den Kraftaufwand ungünstige Winkel 6 der Figur 1 schneller vergrößert wird. Es ergibt sich eine Leistungssteigerung ähnlich der Diagrammfläche der Figur 6 Wird der Krafteinsatz vom sitzenden Hadfahrer entsprechend der Diagrammfläche der Figur 4 begrenzt, so ergibt sich durch das erfindungsgemäße Kettenrad 19 eine Leistungssteigerung ensprechend der gestrichelten Linie 27 in der Figur 7 . Zum Vergleich ist die durchgezogene Linie 18 der.
Figur 4 eingezeichnete Da die Erhöhung der Tretkurbelgeschwindigkeit im Punkt 15 beginnt und im-Punkt 16 endet, ergibt sich ein.größerer Leistungszuwachs als beim Diagramm der Figur 6 . Hinzu kommt, daß im gleichen Maße wie die Zeitdauer des Krafteinsatzes durch die höhere Umfangsgeschwindigkeit-der Tretkurbel sich verkürzt, die Zeitdauer zur Erholung.der Muskeln während einer 3600Umdrehung sich verlängert, was zu einer weiteren Leistungssteigerung führt.

Claims

Patentansprüche

1. Unsymmetrisches Tretkurbelkettenrad 19 für Fahrräder, dadurch gekennzeichnet, daß es periodisch wechselnde Winkelbereiche 24 und 25 hat, in denen die Zähne weiter vom Drehpunkt 20 entfernt.liegen, als Zahne in den Winkelbereichen 22 und 23.

2.) Kettenrad nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahn cine.eigene Zahnhöhe hat, die von den beiden neben dem Zahn liegenden Zahn lücken und deren unterschiedlichen Abstand zum Drehpunkt 20 des Kettenrades 19 bestimmt wird.

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