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Tretkurbelantrieb für zwei- und mehrradrige Fahrzeuge
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Tretkurbelantrieb für zwei- und mehrradige Fahrzeuge Die Erfindung
betrifft einen Tretkurbelantrieb für zwei-und mehrrädige Fahrzeuge, insbesondere
Fahrräder, dessen Kurbelarme so mit dem handelsüblichen Kettentrieb verbunden sind,
daß die wirksame Länge einer Kurbel beim Abwärtstreten erheblich größer ist als
beim Aufwärtsgang. Dadurch soll der Umstand, daß der Fahrer beim Abwärtsgang den
Tretkurbel eine stakere Kraft auf diese Tretkurbel ausüben krnn als etwa beim Aufwärtsgang
derselben, tur eine Erhöhung des beim Abwärtsgang erzeugbaren Drehmomentes ausgenutzt
werden.
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Es ist bereits ein Tretkurbelantrieb für ZNeiriider bekanntgeworden,
dessen Kurbalarme radialverschieblich an der Kurbelwelle gelagert sind und deren
Pedalachse am äußeren Ende gelenkig mit einem Lenkar verbunden ist, der sich in
einem vor der Achse der Kurbelwelle liegenden, durch einen räger am Fahrradrahmen
befestigten Lager dreht und wobei der Trager des Lagers aus einem an dem vorderen
Schrägrohr des Rahmens befestigten, nach hinten offenen Bügel besteht (I)E- £;it/
318).
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Damit wird zwar ebenfalls eine Verlängerung des vorderen Kurbelarmes
während des Betriebes erreicht, die Konstruktion ist jedoch außerordentlich aufwendig
und platzgreifend.
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Neben dem enormen Materialaufwand ist als weiterer Nachteil ein am
Vorderrehmen befestigter großer Querbüge anzusehen, der die Betriebseigenschaften
des Zweirades wesentlich beeinträchtigt,
hin weiterhin bekanntgewordener
Tretkurbelantrieb für Fahrräder ist so gestaltet, daß die eine der beiden Tretkurbeln
aus zwei oder mehr gegeneinander beweglichen Teilen besteht, von denen der eine
Teil das Pedal tragt und mit einer am Fahrzeug beiestigten, eine geschlossene Umlaufkurve
bildenden Führung solchen Verlaufs zusammenarbeitet, daß sich die wirksame Hebelarmlänge
dieser Tretkurbel während einer Tretkurbelumdrehung ändert (DE-PS 806 946). Auch
damit wird eine wirksame Verlangerung des vorderen Tretkurbel-Hebelarmes während
des Betriebes erreicht, es ist jedoch eine komplizierte Füßrungskur're für die dort
als Rollen bezeicbneten Elemente vorgeschrieben, mittels derer die Tretkurbe] verschiebbar
gelagert ist.
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Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tretkurbelantrieb
der eingangs geschilderten Art so aus zu bilden, daß für die Ausübung des Drehmoments
nur der vordere Tretkurbelhalbkreis mit verlangertem Hebelarm zur Verfügung steht,
während der hintere Tretkurbelbalbkreis völlig drehmomentfrei und schnell durchlaufen
wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Tretkurbelwelle
geteilt ist und beide koaxialen Tretkurbelwelle, in Fahrtrichtung vor der Welle
des großen Kettenrades liegend, in einem am vorderen Schragrohr des Rahmens befestigten
Träger gelagert sind, wobei mindestens eine Tretkurbelwelle über eine Kurbel mit
Gleitsbück, das in eine diametral an dem Kettenrad befettigte Profilschiene greift,
mit dem herkommlichen Kettenantrieb verbunden ist.
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der erfindungsgemäße Tretkurbelantrieb weist um Vergleich zu dem herkömmlichen
Kettentrieb nur wenige zusätzliche und einfach herzustellende Elemente auf und gestattet
es dem Fahrer, die volle Tretkraft während des vorderen Tretkurbelkreises über einen
stark verlangerten Hebelarm auf den Kettentrieb zu übertragen, während der hintere
Tretkurbelhalbkreis praktisch ohne Krafthebelarm kraftfrei und leicht durchlaufen
wird. Um die Aufwärtsführung der Tretkurbeln im hinteren Kurbelkreis zu vergleichmäßigen,
sind in Weiterbildung der erfindung die Tretkurbelwellen durch einen Kettentrieb
miteinander verbunden.
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Ein weiteres wesentlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebes
besteht darin, daß der Abstand zwisch+ der Achse des Tretkurbellagers und derjenigen
des Kette rades gleich der Länge des Kurbelarmes ist und die Pro-@ilschiene durch
den ,ttelpunkt des Kettenrades geht.
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Der Umlaufkreis der Kurbelarme geht daher durch die Achse des Kettenrades.
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Die iibnge und damit die Winkelstellung der Kurbelanne sowie die Winkelstellung
der Profilschienen zur zugehörigen Tretkurbel werden zweckmäßig so bemessen, daß
dem Schwenkbereich der herabschwenkenden Tretkurbel, der 1800 umfaßt, ein wachsender
Hebelarm der zugehörigen Profilschiene zugeordnet ist, der sein Maximum erreicht,
wenn die Tretkurbel etwa waagerecht steht und die senkrechte Pedalkraft ebenfalls
den größten Hebelarm hat.
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Am Ende des vorderen Tretkurbelhalbkreises lauft die Profilschiene
in diesem Falle in ihre senkrechte Stellung und das Gleitstück des mit der Trtkürbel
verbindenden
Kurbelarmes nähert sich dem Mittelpunkt des Kettenrades. Während des anschließenden
hinteren Tretkurbelkreises liefert die Profil schiene praktisch kein Drehmoment,
das Gleitstück durchläuft die im Bereich der Senkrechten nur eine geringe Schwenkbewegung
ausführende Profilschiene und erst wenn die Tretkrubel so weit nach oben geschwenkt
wurde, daß der vordere Tretkurbelhalbkreis wieder beginnt, ist der Abstand des Gleitstückes
der Kurbel vom Mittelpunkt des IBettenrades so weit angestiegen, daß für den jetzt
beginnenden Abwärtshub der Tretkurbel im vorderen Tretkurbelbereich ein die Ubersetzung
vergroßernder Hebelarm zur Verfugung steht.
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Der erfindungsgemäße Tretkurbelantrieb ist also den physischen Gegebenheiten
des Radfahrers in optimaler Weise angepaßt. Beim Abwärtstreten der Tretkurbel wird
die Drehmomentübersetzung bis zum maximalen Wertvergrößert, während im hinteren
Tretkurbelhalbkreis, wenn die Tretkurbel aufwärts wandern imiß, der effektive Hebelarm
der Kraft gegen Null geht, weil das Gleitstück durch den Mittelpunkt des Kettenrades
wandert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel fur einen erfindungsgemäßen
Tretkurbelantriebes dargestellt, das im folgenden näher erläutert sei. Es zeigen:
Fig. 1 die vereinfachte Darstellung eines Fahrrades, mit ebenfalls entsprechend
vereinfacht wieder gegebenen erfindungsgemäßen Tretkurbelantrieb,
Fig.
2 das Kreisdiagramm der Winkelwege der Tretkurbeln, Kurbeln und Profilschienen,
Fig. 3 eine in etwas großerem Maßstab wiedergegebene Seitenansicht des erfindungsgemäßen
Tretkurbelantriebes und Fig. + die Rückansicht des in Fig. 3 dargestellten Fahrradabschnittes.
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Gem. Fig. 1 sind an dem Träger 1, der mittels des Lagergehäuses 2
an den beiden vorderen Schragrohren 3 (siehe auch Fig. 3) befestigt ist, die beiden
Tretkurbeln 5 und 5' gelagert, deren Drehmoment über einen Kurbelarm 7 (auf der
rückwärtigen Seite des Fabrrades gern. Fig. 1 befindet sich ein korrespondierender,
hier nicht darstellbarer Kurbelarm 7') auf die Profilschienen 9 und 9' übertragen
wird, Die Einzelheiten dieses hier nur in erster Übersicht dargestellten erfindungsgemäßen
Tretkurbelantriebes sind aus den Fig. 3 und 4 ersichtlichi Gern. Fig. z sind die
Langen und damit die Winkelstellungen der Kurbelarme 7 bzw. 7', der Profilschienen
9 bzw. 9' zu den zugehörigen Tretkurbeln 5 bzw. 5' so bemessen und ins Verhältnis
gebracht, daß dem behwenkbereich der herabschwenkenden Tretkurbel 5 bzw. 5' und
damit der Kurbeln 7 bzw. 7', der 1800 umfaßt, ein Schwenk bereich von 900 der zugehörigen
Profilschiene 9 bzw.9' zugeordnet ist. Am Ende des Abwärtshübes der Tretkurbel 5
und während des überganges in den hinteren Aufwärtshub der Tretkurbel 5 geht das
Gleitstück 8 bzw. 8' des Kurbelarmes 7 bzw. 7' durch den Mittelpunkt des Kettenrades
10,
wobei der zur Verfügung stehende zusätzliche Hebelarm praktisch Null ist. Während
die Tretkurbel 5 den hinteren Halbkreis durchläuft, führtdas Gleitstück 8 im Bereich
des Mittelpunktes des Kettenrades nur einen sehr kurzen Hub aus, um sich danach
ziemlich rasch von Mittelpunkt zu entfernen, so daß dann der gewünschte Hebelarm
für den Abwärtshub der Tretkurbel 5 zur Verfügung steht, wie der Umlaufkreis des
Gleitstückes 8 gem. Fig. 2 erkennen läßt.
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Gem. den Figuren 3 und 4 ist an der Tretkurbelwelle 6 der Kurbelarm
7 befestigt, der mittels seines Gleitstückes 8 in die Prolilschiene 9 eingreift,
die ihrerseits auf einer Seite des Kettenrades 10 befestigt ist, und zwar so, d.aß
sie durch den Mittelpunkt des Kettenrades 10 geht.
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Zwischen der Tretkurbel 5 und dem Tretlager 4 ist auf der Tretkurbelwelle
6 das Zahnrad 11 befestigt, das mit dem zugehörigen Zahnrad 14 über die Kette 12
verbunden ist. Das Zahnrad 14 sitzt auf der Welle 13, die in dem Lagergehäuse 2
umläuft und auf deren anderem lande das Zahnrad 14' befestigt ist, das seinerseits
über die Kette 12' mit dem Zahnrad 14' der Tretkurbelwele 6' in Verbindung steht.
Durch diesen Kettentrieb sind also die b eiden retkurbelwellen 6 und 6' synchron
miteinander verbunden und auf diese Weise wird erreicht, daß die Tretkurbel 5 bzw.
5', die auf einer Seite den vorderen Tretkuebelhalbkreis durchlaufen hat, in dem
anschließenden hinteren Tretkurbelbereich jeweils von der Tretkurbel 5 bzw. 5' der
anderen Seite mitgenommen wird und aufwärts
wandert, obwohl während
dieser Aufwärtsänderung im hinteren Tretkurbelhalbkreis über das dort befindliche
Pedal kein Drehmoment ausgeübt werden kann.
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Bei Betätigung der Tretkurbeln 5 und 5' über das jeweils zugehörige
Pedal 17 bzw. 17' wird weiterhin der starr mit der Tretkurbelwelle 6 bzw. 6' verbundene
Kurbelarm 7 bzw. 7' gedreht und nimmt über das zugehörige Gleitstück 8 bzw. 8' die
Profilschiene 9 bzw.
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9' nach Art eines Kurbeltriebes mit sich, so daß schließlich das Kettenrad
10 gedreht wird. Der Krafthebelarm der Pedale 17 bzw. 17' wird auf diese Weise um
die Länge der Kurbelarme 7 bzw. 7' verlängert. Bei gleicher Fahrtgeschwindigkeit
wird dadurch die erforderliche Tretkraft um die Hälfte verringert oder umgekehrt,
bei gleichem Kraftaufwand des Radfahrers wird ein doppelt so großes Drehmoment erzeugt
als es mittels des herkömmlichen Tretkurbelantriebes moglich ist.
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Jede volle Umdrehung einer Tretkurbel 5 bzw. 5' hat eine halbe Umdrehung
des Kettenrades 10 zur Folge; die Drehgeschwindigkeit der Tretkuubeln 5 bzw. 5'
wird also um die Hälfte reduziert.
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Bei Verwendung des erfindungsgemaßen Tretkurbelantriebes kann jetzt
ein Kettenrad mit einer doppelt so großen Zahnezahl wie bisher eingesetzt werden,
so daß trotz herabgesetzter Tretgeschwindigkeit und erhöhtem Drehmoment die gleiche
Fahrtgeschwindigkeit wie bisher erzielt wird.
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Es ist jedoch micht in jedem Falle notwendig, die erfindungsgemäßen,
das Drehmoment vergroßernden Getriebeteile auf beiden Seiten des Kettenrades 10
anzuordnen.
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Um beispielsweise den seitlichen Abstand der Tretkurbeln 5 und 5'
zu verringern und letztlich die Herstellung des Tretkurbelantriebes zu verbilligen,
kann man den in Fig. 4 rechten Teil des Zusatzgetriebes (Kurbelarm 7, Gleitstück
8, Profilschiene ?) weglassen.
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Dann würde das Kraftdrehmoment beider Tretkurbeln 5 und 5' nur noch
über die Profilschiene 9' geleitet werden In diesem Falle würde also die Tretkurbel
5 über das Zahnrad 11, die Kette 12, das Zahnrad 14, die Welle 13, das Zahnrad 14',
die Kette 12', das Zahnrad 11' und die Tretkurbelwelle 6' auf die Protilschiene
9' arbeiten.
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Diese eben aufgeführten Getriebeteile würden also stärker belastet
werden als dann, wenn auf beiden Seiten des Kettenrades 10 je eine Profilschiene
9 bzw. 9' mit den zugehörigehElementen angeordnet ist, wie in den hier dargestellten
Ausführungsbeispiel. Eine der sterkeren Belastung entsprechende Dimensionierung
der Getriebeteile ist jedoch ohne Schwierigkeit möglich.
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Liste der Zeichnungspositionen 1 Träger 2 Lagergehäuse 3 Schrägrohre
4 Tretlager 5, 5' Tretkurbel 6, 6' Tretkurbelwelle 7, 7' Kurbelarm 8, 8' Gleitstück
9, 9' Profilschiene 10 Kettenrad 11,11i Zahnrad 12,12' Kette 13 Welle 14, 14' Zahnrad
15 Kettenradlager 16 Tretkurbellager 17,17' Pedale 18 Lager