DE3229100C2

DE3229100C2 -

Info

Publication number: DE3229100C2
Application number: DE19823229100
Authority: DE
Inventors: Veit Dipl.-Ing. 6942 Moerlenbach De Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: LEHMANN, VEIT, DIPL.-ING., 6942 MOERLENBACH, DE
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1982-08-04
Publication date: 1990-10-31
Also published as: DE3229100A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit Armantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Fahrräder mit einem Armantrieb dieser Art gehören zum Stande der Technik (siehe z.B. die nicht veröffentlichte DE 31 26 074 A1, Fig. 12). Hierbei werden die Kräfte der Arme über Handgriffe zunächst in Horizontalhebel eingeleitet. Von diesen werden sie dann über Pleuelstangen und Kurbeln auf eine drehbare Welle übertragen, die ihrerseits ein Kettenrad trägt. Vom Kettenrad schließlich werden die Kräfte sodann über eine Kette auf das Vorderrad übertragen. Im allgemeinen sind die Kurbeln, die die das Kettenrad tragende Welle antreiben, um 180° zueinander versetzt.

Diese Mechanik ist notwendig, um die Kräfte so in die um die Lenkachse drehbare Vorderradgabel einzuleiten, daß ein resultierendes Moment um diese aus Anlaß der Krafteinleitung nicht entsteht, da sonst der Geradeauslauf des Fahrrades negativ beeinflußt würde. Sie hat das folgende Merkmal:
In derjenigen Stellung, in der die Handgriffe sich auf gleicher Höhe befinden und sich die Horizontalhebel daher parallel zueinander stellen, bilden diese mit der Lenkachse einen Winkel von etwa 90°. Die senkrecht zu den Horizontal hebeln in die Handgriffe eingeleiteten Kräfte bilden somit jede für sich kein freies Drehmoment um die Lenkachse, so daß das Fahrrad geradeaus läuft. Befinden sich die Handgriffe resp. die Horizontalhebel außerhalb dieser Stellung, so können die senkrecht zu den Horizontalhebeln in die Hand griffe eingeleiteten Armkräfte jeweils in zwei Komponenten zerlegt werden, wobei die eine parallel zur Lenkachse wirkt, die andere senkrecht dazu. Letztere ergeben Momentenanteile um diese.

Dies ist dann unschädlich, wenn beide Armkräfte gleich groß sind, da sich dann die links- und rechtsdrehenden Momente gerade aufheben. Auch in diesem Falle läuft das Fahrrad geradeaus. Jedoch tritt ein erster Nachteil auf, wenn sich die Teilmomente aber nicht ausgleichen. Dies ist dann der Fall, wenn die links und rechts eingeleiteten Armkräfte nicht gleich groß sind. Das dann existierende Drehmoment bewirkt ein Schlangenlinienfahren des Rades. Zur näheren Erläuterung für dieses Verhalten dient die Fig. 1 in der Beschreibung. In ihr ist die Kinematik der Mechanik eines Fahrrades gemäß der den gattungsgemäßen Stand der Technik darstellenden DE 31 26 075 A1, Fig. 12 mit den daraus entlehnten Bezugszeichen dargestellt. Die in den rechten Handgriff eingeleitete Armkraft A _rechts soll beispielsweise größer als die linke Armkraft A _links sein und die Horizontalhebel sich außerhalb ihrer Mittelstellung befinden. Dann sind auch die jeweiligen Armkraftkomponenten A _rs und A _ls ungleich und die Differenz beider Kräfte, multipliziert mit ihrem Wirkungsabstand - dem Abstand der Handgriffe 4 a, b von der Mittelebene des Fahr rades - ergibt ein freies Drehmoment um die Lenkachse 1.

Ein weiterer Nachteil bezieht sich auf die Anordnung und die Anzahl der bewegten Teile. Dies wird nachstehend näher erläutert:
Bei Fahrrädern ohne Armantrieb, bei denen also die Lenkstange nur zum Lenken des Fahrrades vorgesehen ist, befinden sich die Lenkstangengriffe etwa in derjenigen Querebene des Fahrrades, in der sich auch die Lenkachse befindet. Bei Fahrrädern mit Vorbaulenkern befinden sich die Handgriffe etwas vor dieser Ebene. Man kann davon ausgehen, daß diese Anordnung die anatomisch günstigste ist.

Bei Fahrrädern mit Armantrieb auf das Vorderrad wird man sich nun bemühen müssen, die Handgriffe, die dann nicht nur zum Lenken, sondern insbesondere zur Einleitung der Armkräfte dienen, in die gleiche Ebene zu legen, um einerseits den Vorteil der günstigsten Anordnung zu nutzen und um anderer seits sonst notwendige Umgewöhnungseffekte zu vermeiden. Wegen der Notwendigkeit, erstens die Horizontalhebel in ihrer Mittellage senkrecht zur Lenkachse anzuordnen und zweitens wegen deren räumlichen Erstreckung - diese darf nicht zu gering sein, da das Schwenken der Horizontalhebel um ihre Lagerung im Distanzhalter sonst auf zu engen Kreisbögen geschähe - muß der Distanzhalter relativ weit vor den Hand griffen angeordnet sein. Je länger aber die Horizontalhebel sind und je weiter ihre Lagerungen im Distanzhalter vor der Handgriffebene liegen, umso größer sind demzufolge die hin und hergehenden Massen und umso größer ist das Trägheitsmo ment der Vorderradgabel, an der dies alles befestigt ist, um die Lenkachse. Der Vorteil eines für die Krafteinleitung möglichst großen Kreisbogens ist also nur durch den Nachteil größerer Massen und eines größeren Trägheitsmomentes zu erkaufen.

Nun ist in der Offenlegungsschrift DE 31 08 864 A1 ebenfalls ein Fahrrad mit Armantrieb auf das Vorderrad beschrieben. Dieser Armantrieb ist ein Kurbelantrieb, welcher auf eine Kurbelwelle wirkt, die gleichzeitig die Achse des Vorderrades ist. Die Antriebsstangen, die die Kräfte der Arme in das Fahrrad einleiten, werden von Buchsen geführt. Die Mittel linie der Anordnung dieser Buchsen ist die Verbindungslinie von einem die Buchsen verbindenden T-Stück, welches im Gabelschaftrohr steckt, und der Kurbelwelle in der Mitte des Vorderrades.

Da die Gabeln von Fahrrädern zur Erzielung eines bestimmten Nachlaufes jedoch gebogen sind, bildet die vorgenannte Verbindungslinie einen Winkel mit der Lenkachse des Fahr rades. Damit haben aber alle Kräfte, die man in die Antriebsstangen einleitet, stets eine Komponente senkrecht zur Lenkachse des Fahrrades, bilden mithin ein Moment um diese. Bei gleichen Armkräften links und rechts ist also das Drehmoment um die Lenkachse doppelt so groß wie bei nur einseitig eingeleiteter Armkraft.

Es besteht also die Aufgabe, ein Fahrrad der eingangs ge nannten Art mit Armantrieb zu schaffen, bei dem die in die Handgriffe eingeleiteten Kräfte zum Zwecke des Antreibens zu keinem Zeitpunkt - weder bei einseitigem oder beidseitigem Betrieb - ein Drehmoment um die Lenkachse des Fahrrades ergeben. Dabei soll die dafür benötigte Mechanik so einfach und leicht als möglich gestaltet sein, um den mechanischen Aufwand, der Gewicht und Reibung bedeutet, klein zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange geben.

Anhand der Zeichnungen wird nachstehend der Stand der Technik gezeigt, sowie die Erfindung erläutert und beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 den oben bereits beschriebenen Stand der Technik.

Fig. 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausfüh rungsform entsprechend Anspruch 1.

Fig. 3 eine Ansicht gemäß Pfeilrichtung A der Fig. 2.

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Ein solches Fahrrad enthält zwei Führungen 56, die etwa parallel zur Lenkachse 1 angeordnet und fest mit der Vorder radgabel verbunden sind. An diesen Führungen gleiten die zugehörigen Handgriffe 4 mit ihren Führungsbuchsen 57. Gleichzeitig sind die oberen Endpunkte der Pleuelstangen 9 mit diesen Handgriffen gelenkig verbunden, während ihre unteren Endpunkte in bekannter Weise mit den Kurbeln 3 verbunden sind. Dadurch wird folgendes erreicht:
Die Armkrafteinleitung in Richtung der Führung 56 über die Handgriffe 4 in die Pleuelstangen 9 ergibt ein Antriebsmoment auf das Kettenrad 2, jedoch in keiner Stellung der Pleuel stangen einen Drehmomentenanteil um die Lenkachse 1, da die Armkraft als äußere Kraft voraussetzungsgemäß immer parallel zur Lenkachse eingeleitet wird. Alle Reaktionskräfte in der aus Führung, Pleuelstangen und Kurbeln bestehenden Mechanik sind innere Kräfte des Systems, die kein Moment um die Lenkachse 1 ergeben. Eine Armkraft senkrecht zur Führung 56 ergibt in gewünschter Weise eine Lenkbewegung des Fahrrades. Somit ist ein Drehmomentausgleich beider Seiten unnötig. Damit ist auch bei Betrieb des Fahrrades mit nur einem Arm ein einwandfreies Geradeausfahren stets sichergestellt.

Eine wirkungsmäßig vergleichbare, konstruktiv jedoch andere Anordnung ist diejenige, bei welcher statt der Handgriffe 4 die oberen Endpunkte der Pleuelstangen 9 an den Parallel führungen 56 geführt werden. Hierbei sind die Pleuelstangen 9 mit den Führungsbuchsen 57 drehgelenkig verbunden. Die Handgriffe 4 selbst sind dann an den Pleuelstangen drehbar um ihre Längsachse anzuordnen (Fig. 4). Dabei wird die absolut identische, lenkachsendrehmomentfreie Wirkung erreicht, wenn die Achsen der Handgriffe 4 durch den Mittelpunkt des Dreh gelenkes aus Pleuelstangen 9 und Führungen 57 gehen. Eine annähernd gleiche Wirkung wird erzielt, wenn der Abstand der Achsen von Handgriffen und Gelenken klein im Verhältnis zur Länge der Pleuelstangen ist.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die erfindungsgemäßen Konstruktionen gegenüber dem Stande der Technik die folgenden Vorteile aufweisen:

- eine vollständige Entkopplung von krafteinleitenden und lenkenden Bewegungen in das Vorderrad,
- eine Verbesserung der krafteinleitenden Kinematik von den Armen in die kraftübertragende Mechanik,
- die Verminderung bewegter Massen und der Reibung und
- die Verbesserung der Handhabung infolge der Verringerung des Trägheitsmomentes um die Lenkachse.

Claims

1. Fahrrad mit auf das Vorderrad wirkendem Armantrieb, mit zwei Parallelführungen (56), durch welche einem Lenker ent sprechende, um ihre Längsachse drehbare Handgriffe (4) je für sich wechselweise auf- und abbeweglich geführt sind, mit zwei Pleuelstangen (9), die einerseits mit je einem der Handgriffe (4) in Verbindung stehen, andererseits an Kur beln (3) angelenkt sind, die eine von der Vorderradgabel getragene Welle (6) drehen, auf der ein Kettenrad (2) be festigt ist, welches das durch die Armkräfte erzeugte Dreh moment mittels Kette (15) und Antriebsrad (19) auf das Vor derrad (16) überträgt, wobei zwischen dem Antriebsrad und dem Vorderrad ein Freilauf angeordnet ist , mit einer Ein richtung zur Überwindung der Totpunktlagen des Kurbeltrie bes und einer weiteren Einrichtung zur Blockierung des Rückwärtsdrehens des Kettenrades, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Handgriffe (4) mittels einer auf einer Führung (56) gleitenden Führungsbüchse (57) für sich etwa parallel zur Lenkachse (1) geführt ist und daß die oberen Enden der Pleuelstangen (9) unmittelbar mit diesen Handgriffen gelenkig verbunden sind.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbüchse (57) den Handgriffen zugeordnet ist.

3. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbüchsen (57) an den oberen Enden der Pleuelstan gen (9) drehgelenkig angeordnet sind.