DE3204458A1 - Kurbelgetriebe fuer mit muskelkraft betaetigte kurbeln - Google Patents

Description

• Kurbelgetriebe lür mit Muskelkraft betätigte Kurbeln
• Die Erfindung betrifft ein Kurbelgetriebe für mit Muskelkraft betätigte Kurbeln zum Antrieb von Maschinen die große Arbeitsleistung in Anspruch nehmen, mit von der Winkelstellung der Kurbel abhängiger, sich stufenlos ändernder Übersetzung insbesondere für Fahrräder.
• Es ist bekannt, daß Qis Art des Bewegungsablaufes bei der Verrichtung menschlicher Arbeit ein wesentlicher Faktor für die Ökonomie der Arbeit ist. Bei der Verrichtung menschlicher Arbeit sollen statische Haltearbeit und Leerlaufbewegung vermieten werden, da hierbei zwar körpereigene Energie verbraucht wird, die physikalisch geleistete Arbeit jedoch gleich null ist. Es ist sinnvoll, die leistungsphysiologischen Gegebenheiten gerade bei solchen Tätigkeiten zu berücksichtigen, bei denen der Mensch Ermüdungserscheinungen zeigt oder an seinen körperlichen Leistungsgrenzen anlangt.
• Sieht man von äußeren Merkmalen ab (beim Fahrrad Sattelhöhle, Kurbellänge und Lage des Tretlagers), so besteht die einzige Anpassung der Maschine an den Hlenschen bis heute darin, daß eine Gangschaltung Verwendung findet um die Frequenz des periodischen Arbeitsablaufes in einen günstigen Bereich zu legen. Innerhalb einer Periode ist die Anpassung jedoch ungenügend und kann mit den herkömmlichen, direkt übersetzenden Kurbeltrieben nicht optimiert werden.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Winkelgeschwindigkeit der Kurbel so modulierbar zu gestalten, daß bei gegebener Abtriebsbewegung innerhalb einer Arbeitsperiode eine weitestgehende Anpassung an die ökonomisch günstigste Pewegungsform für den lienscilen erzielt werden kann.
• Diese Problematik wird dadurch gelöst, daß die Übersetzun des Kurbeltriebes in Abhängigkeit der Stellung der Kurbel stufenlos mittels einer Kurvenscheibe geändert wird, wie dies in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 beschrieben ist.
• Um eine wie im Anspruch 1 beschriebene planeteriradförmige Bewegung der Kurvenscheibe technisch zu realisieren, ist auf der Kurbelwelle ein feststehendes Zahnrad gelagert, auf dem sich ein mit der Kurvenscheibe starr verbundenes, zweites Zahnrad abwälzt.
• Es ist denkbar, daß die Wechselwirkung der beiden Zahnräder durch eine die Zahnräder umspannende Kette gewährleistet wird. Weiterhin ist es unter umständen vorteilhafter, das nicht rotierende Zahnrad fest an das Gehäuse zu montieren und von einer Lagerung auf der Kurbelwelle abzusehen.
• Die mit diesem Getriebe erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Winkelgeschwindigkeit der Kurbel bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des Abtriebes über einen relativ großen Bereich stufenlos veränderlich ist und den zur Anpassung der Maschine an den Menschen benötigten Bereich wohl zimmer überstreichen wird. Weiterhin kann mit diesem Getriebe die Winkelgeschwindigkeit sehr schnell verändert werden. Ebenso kaiur wohl fast jeder jeweils erforderliche Bewegungsablauf mit großer Genauigkeit eingestellt werden.
• Die Figuren 1 und 2 zeigen Aufbau und Wirkungsweise des Kurbelgetriebes am Beispiel des Fahrradantriebes. Das nicht rotierende Zahnrad (1), das umlaufende Zahnrad die mit dem Zahnrad (2) starr verbundene Kurvenscheibe (3), das kettenführende Zahnrad (5) und der Antriebszapfen (4) sind drehbar auf den Wellen gelagert. Die Lagerungen sind in den Zeichnungen der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Das Zahnrad (1) ist wegen des wahrscheinlich nicht zu vermeidenden Spiels der Trurbelwelle im Tretlager (6) nicht fest an das Tretlager montiert, sondern auf der Kurbelwelle gelagert. Es wird mittels eines Zapfens in Ruhe gehalten. Das kettenführende Zahnrad (5) verläuft zwischen Zahnrad (2) und Kurvenscheibe (3). Eine Aussparung im Zahnrad (5) sorgt dafür, daß sich die Kurbel ihm gegenüber bewegen kann. Die auftretenden Differenzwinkel betragen je nach Form der Kurvenscheibe bis zu ca. 300. Eine Spiraifeder um die Kurbelwelle, in das Abtriebsrad (5) und die Kurbel eingespannt, kann zur Vermeidung des Spiels zwischen Abtriebsrad und Kurbel eingebaut werden.
• Wird die Kurbel in Bewegung versetzt, wälzt sich das Zahnrad (2) auf dem Zahnrad (1) ab und es dreht sich die Kurvenscheibe mit dem Zahnrad (2) in Bezug zur Kurbel. Der Antriebszapfen (4), der bei Kraftübertragung auf der Kurvenscheibe aufliegt, ändert somit seine Stellung zur Kurbel.
• Versieht man das Zahnrad (1) mit doppelt so großer Zähnezahl wie das Zahnrad (2), so führt dieses bei einer Kurbelumdrehung zwei Umdrehungen in bezug zur Kurbel aus. Das bedeutet, daß sich der periodische Bewegungsvorgang jede halbe Kurbelumdrehung wiederholt; er ist also für den Arbeitshub der rechten und linken Kurbel gleich.

Claims (2)

1. Kurbelgetriebe für mit Muskelkraft betätigte Kurbeln zum Antrieb von Maschinen die große Arbeitsleistung in Anspruch nehmen, mit von der llinkelstellung der Kurbel abhängiger, sich stufenlos ändernder Übersetzung insbesondere für Fahrräder; dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebekraft auf ein auf der Kurbelwelle gelagertes Abtriebsrad (5) durch eine KurvenScheibe (3) übertragen wird, die auf einer an der Kurbel befestigten Welle rotiert, die achsenparallel zur Kurbelwelle steht und mit der Kurbel um diese rotiert.
2. 2. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotation der Kurvenscheibe dadurch gewährleistet ist, daß die Kurvenscheibe mit einem auf der selben Welle laufenden Zahnrad (2) starr verbunden ist, welches mit einem die Kurbelwelle zentrisch umgebenden, nicht rotierenden Zahnrad (1) in Wechselwirkung steht und dieses umläuft.