DE3108864A1 - Antriebsvorrichtung, besonders fuer die betaetigung durch die haende, im prinzip auch durch die fuesse, besonders fuer fahrraeder - Google Patents

Description

• Antriebsvorrichtung, besonders für die Betätigung durch die Hände,
• im Prinzip auch durch die Füße, besonders für Fahrräder Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung, die besonders für die Betätigung durch die Hände geeignet ist, im Prinzip aber auch durch die Füße betätigt werden kann, und die besonders für das Vorderrad eines Fahrrades in Frage kommt, aber auch in sonstigen Fahrzeugen, Heimtrainern und Maschinen genutzt werden kann.
• Zum Antrieb einer Maschine durch die Kraft des Körpers können z.B. die Arme und die Beine benutzt werden. Um eine hohe Leistung zu erzielen und um die Beanspruchung auf verschiedene Muskelpartien zu verteilen, ist es günstig, sowohl die Beine als auch die Arme einzusetzen.
• In Bezug auf ein spezielles Ausführungsbeispiel, das Fahrrad, sind schon verschiedene Vorschläge gemacht worden, die einen zusätzlichen, von Hand betätigten Antrieb vorsehen. Darauf sind folgende Patente erteilt worden (Auswahl): DE PS 12010 DE PS 40197 DE PS 80445 DE PS 83422 DE PS 85537 DE PS 86860 DE PS 442394 DE PS 827167 Vorgeschlagen wurden z.B. Drehkurbelantriebe und verschiedene Schwinglenkerantriebe. Diese Antriebe sind allerdings z.T. sehr kompliziert gebaut, so daß in der Kraftübertragung große Verluste auftreten. Einige Antriebe scheinen der Forderung nicht zu genügen, daß der Fahrer das Fahrzeug sicher in seiner Gewalt haben muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den Antrieb direkter zu führen und die Handhabung sicherer zu machen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß fUr den allgemeinen Fall wie folgt gelöst (bezogen auf die Betätigung durch die Hände, für die Fußbetätigung gilt sinngemäß das gleiche): Für jede Hand ist eine Antriebsstange mit Handgriff vorhanden, die in einer mit der Maschine fest verbundenen Buchse bewegbar ist, Die Buchsen sind parallel zueinander angeordnet und als Gleitlager ausgebildet. Die Antriebsstangen werden gegenläufig zueinander auf und ab bewegt, wobei die Buchsen die Führung übernehmen. An ihren dem Antreibenden entgegengesetzten Enden tragen die Antriebsstangen Zapfen, an denen jeweils eine Schubstange ansetzt. Die Schubstangen greifen an Kurbeln, an, die entgegengesetzt zueinander auf einer gemeinsamen Kurbelwelle sitzen.
• Um zu verhindern, daß Schmutz in die Buchsen kommt, sind nach einer Ausbildung der Erfindung ziehharmonikaartige Schutzschläuche oberhalb und unterhalb der Buchsen angeordnet. Diese Schläuche sind an einem Ende mit der Buchse, am anderen Ende mit der Antriebsstange verbunden. Zwei zusammengehörige Schutzschläuche sind durch einen einfachen dünnen Schlauch miteinander verbunden, um bei der Bewegung die Luft von einem in den anderen UberfUhren zu können. Um die Antriebsstangen starrstellen zu können, wenn kein Antrieb erfolgen soll, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung an jeder Antrebsstange eine mit ihr verschiebbar verbundene Sperrstange, die jedoch senkrecht zur Arbeitsrichtung steht, vorgesehen.
• Die beiden Sperrstangen sind als Rohre ausgebildet und haben unterschiedlichen Durchmesser, und zwar so, daß eine Sperrstange sich genau in die andere schieben läßt. Wenn beide Sperrstangen ausgefahren sind, greifen sie ineinander. Durch eine reichliche überlappung wird eine Verbindung hergestellt, die die Antriebsstangen arretiert.
• Weiter ist vorgesehen, daß für jede Sperrstange zwei Einrastmechanismen vorhanden sind, einer für die eingefahrene und einer für die aus.gefahrene Stellung. Ferner ist vorgesehen, daß das automatische Ausfahren jeder Sperrstange durch Entspannung einer Feder erfolgen soll. Um beim Eintreten einer Notsituation die Antriebsstangen in jeder beliebigen Stellung schnell feststellen zu können, ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen, auf der Kurbelwelle ein Zahnrad fest zu montieren. Eine am Maschinenrahmen montierte Sperrklinke, die durch einen Seilzug betätigt werden kann, kann in das Zahnrad eingreifen und somit die Kurbelwelle und die Antriebsstangen stillsetzen.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
• Es zeigen Fig. 1 den handb'etätigten Vorderradantrieb eines Fahrrades in Ansicht von vorn, Fig. 2 die Verriegelungsvorrichtung für die Antriebsstangen von vorn, Fig. 3 das Ende eines Vorderradgabelarms von der Seite.
• In Fig. 1 bezeichnen (1) das Vorderrad, (2) und (3) die beiden Arme der Gabel, (4) das Rohr des Fahrradrahmens, das als-Gehäuse die Verlängerung der Gabel aufnimmt. Die Verlängerung (5) der Gabel ist oben als T-Rohr ausgebildet0 Seitlich daran angebracht sind die Buchsen (11) und (12). Diese Buchsen sind zusätzlich durch Halterungen (20) und (21) mit der Gabel verbunden. Die beiden Antriebsstangen (7) und (8), die in den Buchsen laufen, sind oben rennlenkermäßig abgebogen und besitzen die Handgriffe (9) und (1O),Sie dienen hier also zugleich als Lenkstangen. An ihnen setzen unten die Schubstangen (13) und (14) an. Diese setzen wiederum an den Kurbeln (15) und (16) an, die lösbar auf der Kurbelwelle (17) befestigt sind. Die Kurbelwelle (17) ist in den abnehmbaren Gabelenden (18) und (19) gelagert. Die ziehharmonikaartigen Schutzschläuche (22), (23), (24), (25) sind oberhalb und unterhalb der Buchsen (11) und (12) angebracht.
• In Fig, 2 bezeichnen (7) und (8) die Antriebs- und Lenkstangen, (9) und (10) die Handgriffe. Die linke Antriebs- und Lenkstange (im Bild rechts) enthält als Gehäuse in ihrem rechtwinklig abgebogenen Rohrteil eine Sperrstange (701) mit vorn reduziertem Querschnitt.
• Gezeigt sind die Sperrstangen in nicht ganz ausgefahrenem Zustand.
• Um die Sperrstange (701) in der eingefahrenen Stellung festzuhalten, ist ein Einrastmechanismus (703) vorgesehen, der durch einen Hebel entriegelt werden kann. Ein Einrastmechanismus (702) ist für die ausgefahrene Stellung der Sperrstange (701) vorgesehen. Die Sperrstange trägt an ihrem Ende Klauen, die in diese Mechanismen einrasten können.
• Der Einrastmechanismus (702) ist so ausgebildet, daß er die Klaue nach Betätigen eines Hebels nur in Richtung der eingefahrenen Stellung freiläßt. Auf der anderen Seite besteht nur der Unterschied, daß die Sperrstange (801) vorn eine Bohrung hat, die den Vorderteil der Sperrstange (701) aufnehmen kann. Für beide Sperrstangen- sind Federn (704) und (804) vorgesehen, die bewirken, daß nach Setitigung der Auslösevorrichtungen für die Einrastmechanismen (703) und (803) die gespannten Federn sich zu entspannen suchen und dabei die Sperrstangen austreiben. Die-Sperrstangen schieben sich übereinander, rasten in der Endstellung ein und bilden somit eine stabile Verbindung. Soll die Verbindung entriegelt werden, so müssen einzeln die Entriegelungshebel der Einrastmechanismen (702) und (802) betätigt werden, so daß die Sperrstangen von Hand zurückgeschoben werden können, bis sie in die Einrastmechanismen (703) und (803) einrasten.
• Es ist noch ein ziehharmonikaartiger Schutzschlauch (805) vorgesehen, der zur Abdeckung der Sperrverbindung ausgezogen werden kann.
• Fig. 3 zeigt das vom Gabelarm (2) abnehmbare Gabelarmende (19).
• Es hat eine Bohrung (1901), die für ein Lager vorgesehen ist, welches eine Lagerstelle der hindurchgehenden Achse und Kurbelwelledarstellt. Am anderen Ende besitzt das Gabelarmende einen reduzierten Querschnitt (1902) und greift in eine Bohrung des Gabelarms'(2) ein.
• Verbunden werden beide durch einen Bolzen (1903), der durch entsprechende Bohrungen des Gabelarms (2) und des Endes (1902) hindurchgeht. Ein Klappsplint (1904) sichert den Bolzen. Da die Gabel armenden leicht lösbar sind und die Kurbeln lösbar auf der Kurbelwelle befestigt sind, läßt sich das Vorderrad leicht demontieren.
• Nach einer Ausgestaltung der Erfindung speziell am Fahrrad sind die Buchsen (11) und (12) in der Weise angeordnet, daß sie - von der Seite gesehen - in ihrer Längsachse auf der Verbindungslinie zwischen T-Rohr (5) der Gabelverlängerung und der Vorderradachse liegen.
• Die Schnellsperreinrichtung, die in einer Notsituation ein schnelles Feststellen der-Antriebs- und Lenkstangen ermöglicht, hat speziell am Fahrrad folgende Ausbildungen: Auf der Kurbelwelle (17) sitzt mindestens auf einer Seite ein Zahnrad, z.B. zwischen der Kurbel (16) und dem abnehmbaren Gabelarmende (18). Dieses Zahnrad ist fest mit der Kurbelwelle verbunden. An dem Gabelarm (3) ist eine Sperrklinke angebracht, die in das Zahnrad eingreifen und den ganzen Mechanismus stillsetzen kann. Diese Sperrklinke wird durch einen Seil zug betätigt. Nach einer speziellen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, diesen Seilzug mit einem Hebel zu betätigen, der parallel - in etwa 1 -.2 cm Abstand - zu einem Handbremshebel angeordnet ist, damit man im Notfall mit einer Hand gleichzeitig den Lenker starrstellen und auch bremsen kann, wenn man beide Hebel zugleich betätigt.
• Der Antrieb des Vorderrades erfolgt nun so: Mit den Händen werden die Antriebs- und Lenkstangen (7) und (8) gegenläufig zueinander auf und nieder bewegt. Dabei werden sie von den Buchsen (11) und (12) geführt. über die Schubstangen (13) und (14) und die Kurbeln (15) und (16) wird diese Bewegung in eine Drehbewegung umgewandelt, welche durch die Kurbelwelle (17) in besonderer Weise auf das Vorderrad (1) übertragen wird. Da die Buchsen (1i) und (12) mit der Cabel verbunden sind, läßt sich mit den Antriebsstangen (7) und (8) auch lenken.
• Die Armbewegung läßt sich sehr gut mit der Beinbewegung harmonisieren, was ein Vorteil der Erfindung ist. Im Grunde ist diese Bewegung im Ansatz schon jetzt bei jedem Radfahrer vorhanden. Wenn das rechte Bein das Tretpedal niedertritt, drückt der rechte Arm leicht auf den Lenker. Dadurch, daß Vorder- und Hinterradantrieb voneinander unabhängig sind, ließe sich in jedem Fall eine individuelle Handhabung finden.
• Da eine direkte übersetzung 1:1 ungünstig ist, weil. dann die Armbewegung nicht synchron zur Beinbewegung erfolgen kann, muß durch ein Getriebe erreicht werden, daß die Kurbelwelle mit einer' Umdrehung das Vorderrad genauso oft dreht wie-beieiner Umdrehung des Kettenrades das Hinterrad gedreht wird.
• Notwendig ist der Einbau eines Freilaufs. Gut wäre ein Getriebe mit mehreren Gängen. Im einfachsten Fall, falls nur eine Übersetzung angeboten werden soll, könnte die Kurbelwelle über ein Freilaufgesperre von innen das Sonnenrad eines Planetengetriebes antreiben.
• Über das Planetengetriebe könnte dann das Vorderrad (1) mit einer anderen Übersetzung angetrieben werden.
• Die mit der Erfindung erzielbaren weiteren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Bewegung der Arme relativ direkt in eine Drehbewegung umgesetzt wird und daß speziell beim Fahrrad ein sicheres Lenken gewährleistet ist. Die Hände bewegen sich nur auf und nieder und umfassen stets die Antriebs- und Lenkstangen. Der Fahrer kann selbst Kurven fahren, ohne daß er die Handbetätigung des Vorderradantriebes stoppen muß. Durch leichtes Verdrehen der Schulter kann er die Lenkung beeinflussen.
• Leerseite

Claims (16)

1. PatentansprUche: 1) Vorrichtung zum Antrieb speziell des Vorderrades eines Fahrrades mit den Händen, aber auch für sonstige Fahrzeuge, Heimtrainer und Maschinen, auch als Fuß antrieb ausführbar, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit den Händen bzw. den Füßen zu bedienende Antriebsstangen (7) und (8) in mit der Maschine fest verbundenen, parallel zueinander stehenden Buchsen (11) und (12) gegenläufig zueinander bewegbar sind und einen Kurbeltrieb bestehend aus Schubstangen (13), (14), Kurbeln (15), (16) und Kurbelwelle (1?) antreiben.
2. 2) Vorrichtung nach Anspruch 1 am speziellen Ausführungsbeispiel "von Hand betätigter Vorderradantrieb am Fahrrad", dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsen (11) und (12) zu beiden Seiten eines T-Rohres (5) angebracht sind, das die Verlängerung der Fahrradgabel bildet, und außerdem unten noch durch Rohre (20), (21) mit der Gabel verbunden sind.
3. 3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, von der Seite gesehen, die Buchsen (113 und (12) in ihrer Längsachse auf der Verbindungslinie zwischen dem Oberende des T-Rohres (5) und der Kurbelwelle (17) liegen, die die Achse des Vorderrades (1) bildet.
4. 4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsstangen an ihrem dem Fahrer zugewandten Ende rechtwinklig abgebogen sind und dann in Form einer Lenkerhälfte gebogen sind.
5. 5) Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb und unterhalb der Buchsen (11) und (12) ziehharmonikaartige Schutzschläuche (25), (24), (22), (23) angebracht sind, die an einem Ende mit der Buchse, am anderen Ende mit der Antriebsstange verbunden sind.
6. 6) Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß zwei zusammengehörige Schutzschläuche durch einen dUnnen einfachen Schlauch verbunden sind.
7. 7) Vorrichtung nach Anspruch 1 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Arretierung der Antriebsstangen (7), (8) zwei als Rohre ausgebildete Sperrstangen (701) und (801) vorhanden sind, deren jede mit einer Antriebsstange senkrecht zu dieser in einer Führung verschiebbar verbunden ist, und die im Durchmesser so gewähitvsind, daß sich ein Abschnitt einer Stange ( z.B,- (701) ) genau in die Bohrung der anderen ( (801) ) verschieben läßt.
8. 8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstangen (701), (801) feststehende Klauen besitzen, die in jeweils 2 Einrastmechanismen (703), (702) und (803y, (802) einrasten können, wobei jeweils ein Einrastmechanismus für die eingefahrene und ein Einrastmechanismus für die ausgefahrene Stellung der Sperrstange angeordnet ist, wobei die Einrastmechanismen durch Entriegelungshebel entriegelt werden können und wobei die Einrastmechanismen so gesichert sind, daß sie bei Entriegelung die Sperrstange nur in der beabsichtigten Richtung freigeben.
9. 9) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Federn (704), (804) im eingefahrenen Zustand der Sperrstangen (701), (801) zusammengedrückt sind und auf die Sperrstangen einen Druck ausüben, sie aber erst, nachdem die Einrastmechanismen (703), (803) entriegelt worden sind, austreiben können, so daß die Sperrstangen sich ineinanderschieben können, bis sie in die Einrastmechanismen (702) und (802) einrasten und somit beide Antriebsstangen unverrückbar verbinden.
10. 10) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein ziehharmonikaartiger Schutzschlauch (805) an einer Antriebsstange so befestigt ist, daß er über die Verbindung aus beiden Sperrstangen gezogen werden kann, indem er auseinandergezogen wird.
11. 11) Vorrichtung nach Anspruch 10, bezogen auf den Vorderrad antrieb am Fahrrad, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrstangen (701), (801) in den rechtwinklig als Lenkstangen abgebogenen Antriebsstangen untergebracht sind, welche als Gehäuse und Führung dienen.
12. 12) Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kurbelwelle mindestens ein Zahnrad sitzt, das mit ihr fest verbunden ist, in welches eine am Maschinenrahmen angebrachte, durch einen Seilzug betStigbare Sperrklinke so einfallen kann, daß eine starre Verbindung zwischen Kurbelwelle und Maschinenrahmen entsteht.
13. 13) Vorrichtung nach Anspruch 12, bezogen auf den Vorderrad-Antrieb am Fahrrad, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer Seite ein Zahnrad nach Anspruch 12 auf der Kurbelwelle zwischen Kurbel und Vorderradgabelarmende sitzt, wobei die dazugehörige Sperrklinke am Gabel arm angebracht ist.
14. 14) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Handhebel parallel - in etwa 1 - 2 cm Abstand - zu einem Handbremshebel an einer Lenk- und Antriebsstange (7) oder (8) angeordnet ist, wobei ersterer an einem Seilzug für die Betätigung der Sperrklinke nach Anspruch 13 angreift.
15. 15) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelarmenden (18), (19) abnehmbar angebracht sind, indem sie oben einen geringeren Durchmesser haben, mit dem sie genau in eine Bohrung des, dazugehörigen Gabel arms passen, mit welchem sie mittels eines Bolzens, der durch entsprechende kleine Bohrungen hindurchgeht, verbunden werden können.
16. 16) Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelarmenden (18), (19) Bohrungen aufweisen, die jeweils ein Lager für die hindurchgehende Kurbelwelle aufnehmen.