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Tretkurbelantrieb, insbesondere für ein Fahrrad
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Die Erfindung betrifft einen Tretkurbelantrieb, insbesondere für ein
Fahrrad, bei dem im Fahrradrahmen eine Lagerwelle mit Kettenrad drehbar gelagert
ist und auf den Enden dieser Lagerwelle die beiden, diametral zueinander stehenden
Tretkurbeln mit Pedalen drehfest angebracht sind.
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Bei den bekannten und handelsüblichen Tretkurbelantrieben sind die
Pedale direkt am Ende der Tretkurbeln drehbar gelagert, so daß sich diese auf einer
kreisförmigen Umlaufbahn bewegen. Der Abstand der Pedale ist bei diesem Tretkurbelantrieb
konstant und die Lagerwelle halbiert diesen Abstand in jeder Phase der Umlaufbewegung.
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Dieser Tretkurbelantrieb ist wohl einfach im Aufbau, er bringt jedoch
in keiner Weise eine optimale Ausnützung der Antriebskraft der Beine, insbesondere
in den verschiedenen Bereichen der Umlaufbahn.
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Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, diese Kraftübertragung von
den Beinen auf den Tretkurbelantrieb und darüber auf den Kettentrieb des Fahrrades
zu verbessern.
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Wie die DT-PSn 803 984 und 814 111, sowie die DT-OS 15 05 948 zeigen,
ist schon versucht worden, die Kraftausnützung bei einem derartigen Tretkurbelantrieb
dadurch zu verbessern, daß das Kettenrad von der runden Form abweicht. Dabei wird
bei der günstigsten Stellung der Tretkurbeln der Hebelarm zwischen dem Kettenrad
und der Kette vergrößert. Diese Ausgestaltung bringt aber den Nachteil, daß auch
das angetriebene Kettenrad exzentrisch gelagert werden muß, wie die DT-PS 814 111
zeigt, um ohne Kettenspanneinrichtungen auskommen zu können.. Dies bedingt aber
eine eindeutige Zuordnung der Winkelstellungen der Kettenräder des Kettentriebes,
die jedoch bei Kettenwechsel bzw. beim Wiederauflegen der Kette nicht mehr sichergestellt
ist. Will man auf diese exzentrische Lagerung des angetriebenen Kettenrades verzichten,
dann bleibt nur der Ausweg über komplizierte und störanfällige Kettenspanneinrichtungen,
wie die DT-OS 15 05 948 zeigt.
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Wie die DT-AS 10 61 210 zeigt, ist es auch schon bekannt, die Tretkurbeln
exzentrisch zur Lagerwelle zu lagern und zusätzlich über Hebel an dem Kettenrad
anzulenken. Dies führt aber zu keiner gleichförmigen Bewegung der Pedale, da sich
der Umlaufbewegung eine Pendelbewegung überlagert, die dazu führt, daß die Pedale
nicht immer diametral zum Drehpunkt der Tretkurbeln liegen.
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Wie die DT-PS 847 860 zeigt, ist die Kraftübertragung auch dadurch
schon beeinflußt worden, daß die Abstände der Pedale zu der Lagerwelle während der
Umlaufbahn verändert werden. Dies
hat den Vorteil, daß die Pedale
stets diametral zueinander stehen, es sind dafür im Bereich der Lagerwelle jedoch
umfangreiche und komplizierte Getriebe erforderlich.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Tretkurbelantrieb der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, der mit einfachen Teilen nur in bevorzugten Bereichen
der Umlaufbahn der Tretkurbeln die Kraftübertragung verbessert, dabei aber ohne
komplizierte Getriebe bzw. unrunde Kettenräder auskommt und die diametrale Anordnung
der Pedale beibehält.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Pedale
in getrennten Kurbelteilen gelagert sind, die an den Tretkurbeln axial verstellbar
gehalten sind, und daß diese Kurbelteile über Führungselemente in rahmenfesten Führungen
so geführt sind, daß die Längen der Tretkurbeln von der Lagerwelle bis zu den Pedalen
zumindest in einem Teilbereich ihrer abwärts gerichteten Umlaufbahn vergrößert werden.
Durch die Unterteilung der Tretkurbeln und die Zwangssteuerung ihrer Längen über
die rahmenfesten Führungen wird in einfacher Weise in den gewünschten und geeignetsten
Bereichen der Umlaufbahn der Hebelarm der Tretkurbel in vorgegebenem Maße vergrößert
und so die Beinkraft optimaler ausgenützt. Die Teile sind sehr einfach und betriebssicher.
Die diametrale Stellung der Pedale wird beibehalten.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die getrennten
Kurbelteile teleskopartig in den Tretkurbeln verstellbar sind,wobei die getrennten
Kurbelteile unverdrehbar in einer Führungsaufnahme der Tretkurbeln geführt sind.
Die
Pedale behalten dann unabhängig von ihrer axialen Verstellung
an den Tretkurbeln ihre senkrechte Stellung zu diesen Tretkurbeln.
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Damit die Wirkverbindung zwischen den Führungselementen der getrennten
Kurbelteile und den rahmenfesten Führungen leicht hergestellt werden kann, ist vorgesehen,daß
die Führungsaufnahmen der Tretkurbeln zu den freien Enden der Tretkurbeln hin offen
sind und die getrennten Kurbelteile auf den dem Rahmen zugekehrten Seiten jedoch
nur teilweise umschließen. Die Ausgestaltung ist weiterhin so ausgeführt, daß die
getrennten Kurbelteile in den durch die Tretkurbel-Führungsaufnahmen nicht abgedeckten
und dem Rahmen zugekehrten Bereichen Führungsrollen als Führungselemente tragen,
die über Lagerbolzen an den getrennten Kurbelteilen drehbar gelagert sind und daß
die rahmenfesten Führungen als Nuten ausgebildet sind, die in der Breite und der
Tiefe auf die als Führungsrollen ausgebildeten Führungselemente der getrennten Kurbelteile
abgestimmt sind.
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Auf diese Weise wird eine große Reibung im Bereich der Führungen vermieden.
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Damit die Führung für die Führungselemente den Kettentrieb des Fahrrades
nicht beeinträchtigt, wird nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß an
dem Ende der Lagerwelle mit dem Kettenrad die rahmenfeste Führung zwischen dem Kettenrad
und der zugekehrten Tretkurbel angeordnet ist.
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Die Befestigung der Führungen an dem Rahmen des Fahrzeuges ist vorzugsweise
so gelöst, daß die Führungen Teil von scheibenförmigen Trägern sind, die unverdrehbar
am Rahmen, vorzugsweise im Bereich des die Lagerwelle aufnehmenden Gehäuses, festgelegt
sind.
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Um ein zwangsläufig vorhandenes Spiel zwischen den als Führungsrollen
ausgebildeten Führungselementen und den als Nuten ausgelegten Führungen auszugleichen,
sieht eine Weiterbildung vor, daß die getrennten Kurbelteile jeweils über eine Zugfeder
mit den Tretkurbeln gekoppelt sind, die in den Führungsaufnahmen untergebracht sind.
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Die besten Ergebnisse für die Kraftübertragung werden nach einer Ausgestaltung
dadurch erreicht, daß die Führungen im auswärts gerichteten Bereich der Umlaufbahn
halbkreisförmig a sgebildet sind und daß im abwärts gerichteten Bereich der Umlaufbahn,
zumindest in den ersten 450 derselben, der Abstand zur Lagerwelle stetig zunimmt.
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Um den Bewegungsablauf der Pedale möglichst wenig zu beeinflussen,
kann darüber hinaus noch vorgesehen sein, daß die Führungen so zur Lagerwelle angeordnet
sind, daß der Abstand der beiden Pedale während der gesamten Umlaufbahn konstant
ist.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 im Schnitt den Tretlagerantrieb mit unterteilten
und in der Länge veränderbaren Tretkurbeln und Fig. 2 in der Seitenansicht eine
Tretkurbel mit der zugeordneten Führung.
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In Fig.1 ist im Bereich des Tretlagers 10 von dem Rahmen des Fahrrades
nur das Gehäuse 11 gezeigt, das die Lagerwelle 12 aufnimmt. Uber die Kugellager
20 und 21 und die Verschlußelemente 38 und 39 ist die Lagerwelle 12 in diesem Gehäuse
11 drehbar, jedoch axial unverschiebbar festgelegt. Die Enden 13 und 16 der Lagerwelle
12 stehen an beiden Stirnseiten aus dem Gehäuse 11 vor. Über die Kugellager 35 ist
das Kettenrad 19 mit seiner Lagerhülse 36 auf dem Endbereich des Gehäuses 11 drehbar
gelagert, wobei der Flansch 37 das Gegenlager für das Verschlußelement 38 bildet.
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Im Bereich der stirnseitigen Enden des Gehäuses sind die scheibenförmigen
Träger 31 und 33 am Rahmen, vorzugsweise am Gehäuse 11, unverdrehbar festgelegt.
Der Träger 31 ist dabei zwischen dem Kettenrad 19 und der Tretkurbel 15 angeordnet,
die mit dem Bolzen 14 unverdrehbar auf dem Ende 13 der Lagerwelle 12 festgelegt
ist. Mit dem Bolzen 17 ist die Tretkurbel 18 unverdrehbar auf dem Ende 16 der Lagerwelle
12 festgelegt, ist aber diametral zur Tretkurbel 15 angeordnet. Diese Tretkurbeln
15 und 18 weisen Führungsaufnahmen 41 auf, die zum freien Ende der Tretkurbeln und
den Trägern 31 und 33 hin offen sind. In den Führungsaufnahmen 41 der Tretkurbeln
15 und 18 sind die getrennten Kurbelteile 23 und 25 axial verstellbar, jedoch unverdrehbar
geführt. Die Pedale 24 und 26 sind in den freien Enden dieser getrennten Kurbelteile
23 und 25 drehbar gelagert und stehen somit unabhängig von ihrer axialen Verstellung
an den Tretkurbeln 15 und 18 senkrecht von diesen ab. An den getrennten Kurbelteilen
23 und 25 sind über die Lagerbolzen 27 und 29 Führungsrollen als Führungselemente
28 und 30 drehbar gelagert. Dabei sind diese
Lagerbolzen 27 und
29 in den zu den Trägern 31 und 32 gerichteten Längsschlitzen der Führungsaufnahmen
41 verstellbar und stehen mit den Führungsrollen an den Tretkurbeln 15 und 18 ab.
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Die Träger 31 und 33 laufen umfangsseitig in Nuten als Führungen 32
und 34 aus, die in der Breite und der Tiefe auf die als Führungsrollen ausgebildeten
Führungselemente 28 und 30 abgestimmt sind. Diese Führungen 32 und 34 bestimmen
daher die axiale Verstellung der getrennten Kurbelteile 23 und 25 an ihren zugeordneten
Tretkurbeln 15 und 18. Auf diese Weise können die Hebelarme zwischen den Pedalen
24 und 26 zur Lagerwelle 12 auf der Umlaufbahn geändert werden.
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Wie die Ansicht nach Fig. 2 zeigt, werden die Führungen 32 und 34
so ausgelegt, daß zumindest in einem Teilbereich der Abwärtsbewegung der Hebelarm
vergrößert wird. Es hat sich besonders vorteilhaft erwiesen, wenn etwa bis zum Winkelbereich
42, d.h. etwa bis zu 450, der Hebelarm im Bereich 43 der Umlaufbahn kontinuierlich
vergrößert wird, um dann im Bereich 44 wieder auf das normale Ausgangsmaß zurückzugehen.
Im Bereich der Aufwärtsbewegung können die Führungen 32 und 34 halbkreisförmig ausgelegt
sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Summe der beiden Hebelarme der
Pedale 24 und 26 über die gesamte Umlaufbahn stets einen konstanten Wert annimmt.
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Dabei bleibt aber die erfindungsgemäße Verlängerung im abwärts gerichteten
Bereich der Umlaufbahn erhalten und ist mit einer entsprechenden Verkürzung im aufwärts
gerichteten Bereich der Umlaufbahn verbunden. Der Abstand der Pedale 24 und 26 bleibt
dann trotz Beeinflussung und Veränderung der einzelnen Hebelarme zur Lagerwelle
12 konstant, was den Bewegungsablauf für die Beine gegenüber den bekannten Tretkurbelantrieben
nur unwesentlich beeinflußt.
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L e e r s e i t e