DE3332475A1

DE3332475A1 - Trethebelantrieb mit stufenlos veraenderlicher uebersetzung

Info

Publication number: DE3332475A1
Application number: DE19833332475
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 8552 Höchstadt Scharold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-08
Filing date: 1983-09-08
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE3332475C2

Description

Trethebelantrieb mit stufenlos veränderlicher Übersetzung

Die Erfindung betrifft einen Trethebelantrieb mit stufenlos veränderlicher Übersetzung für Fahrräder, Tretboote oder Kinderfahrzeuge.

Die stufenlos veränderliche Übersetzung soll die optimale Ausnutzung der Leistung des Fahrers ermöglichen.

Der Trethebelantrieb soll durch den günstigeren j.Iebelorm, während der gesamten Schwenkbewegung der .Pedale, den wirkungsgrad gegenüber der Ivreisbowonr.m-- des Kurbeltriebs üblicher Fahrräder wesentlich erhöhen.

Es sind mehrere Varianten von Trothnbelantrieben mit veränderlicher Übersetzung bekannt. Im US-Patont i ir. 3 9 54? S? vom Mai 1976, sowie im US-Patent iJr.⁷/VW-i?9 vom "Okt. 19¹^ werden mehrere Varianten von Trethebel intrieben mit verstellbarer Übersetzung beschrieben.

Die Änderung der Übersetzung erfolgt im ersten Patent durch Verschieben zweier Umlenkrollen entlang der oberen Hinterradgabel. Im zweiten. Patent erfolgt flies durch Verschieben zweier Umlenkrollen entlang der 'Trethebel . Beiden Varianten ist Remeinnnm, daß f'ir die Änderung der

PO Übersetzung große VerntoLlwepre nötip; ni>-<d. Das Vernr.Vn fhen der Umlenkrollen, unter Belastung, ist; mir nit pto^b tnr.hnischen Aufwand möglich. Die maximale :vndp>rnng der Übersetzung beträgt nur etws 20 ',Ό. Dies ist zu wenie;, d-=> bei üblichen 10-Gang-Schaltungen die i'bersp-tsung um et^ 1UU Jj variabel sein muß.

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Ein weiterer Nachteil ist die liot'-zendigkeit eines opielausgleichs. Bei Änderung der Übersetzung wird das Üeil zwischen Utnlenkrolle n.nd Befestigung am Trethebel verlängert, bzw. gekürzt, wodurch ein Spiel entsteht, welches den Tretwinkel und damit den wirkungsvollen Arbeitsbereich verkleinert, bzw. vergrößert. 13is zur Anspannung des Antriebseiles, .bei minimaler übersetzung, muß ein erheblicher Weg zurückgelegt v/erden. Dies hat zur Folge, . daß die Tretkraft vom oberen Umkehrpunkt zum unteren Umkehrpunkt stetig ansteigen muß und im unteren Bereich den gleichen Kraftaufwand erfordert, wie die maximale Übersetzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine stufenlos veränderbare übersetzung, mit weitem Bereich, die optimale Anpassung an die Leistung des Fahrers zu erreichen, wobei durch die günstigeren llebelverhältnisse des Trethebelantriebs der Wirkungsgrad·der Kraftübertragung wesentlich verbessert und das Spiel bei der Umkehrbewegung der Trethebel ausgeschaltet werden soll...

2ü Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäß dadurch gelöst, daß die stufenlose Änderung der Übersetzung durch Verschieben der Aufhängung eines Antriebseiles entlang einer Zykloidenbahn erfolgt.
Durch die Zykloidenbahn, die abhängig vom Durchmesser .-■" der Umlenkrollen und vom Abstand der Aufhängung zu den Umlenkrollen ist, wird erreicht, daß bei ^eder beliebigen

ν,

Übersetzung die Seilspannung aufrechterhalten bleibt und

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das Leertreten bei der Umkehrbewe^ung dor ¹Jr nt heb el vermieden wird. Um bei einer Tretbewe^uri^, ,ie nach i>'berset~ zung, eine unterschiedliche Zahl von Umdrehungen des Antriebsrades zu erreichen, erfolgt nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die jJinleitung den Drehmoments durch ein Seil, welches durch mehrfache Umvji.cklung der nit einen Freilauf versehenen Antriebsrolle die Vorvnrtsbewermnr erzeugt. Das Seil kanu aus Stahl oder «iner wenie- dehnbaren Kunststoff schnur bestehen. Die Abwicklung des 3eiles erzeugt, je nach gewählter übersetzung, bei ^iner Abwärtsbewegung des Trethebels, eine oder m^hrero Umdrnhnnoren Ίρπ Antriebsrades. iJach Ausbildung der .trfi -iduip; rp>id iu.f v,r.-i_ den Seiten des Rades Antri^Qbsroi lon "-^l ^n-ort, d-ie ^urch ein Seil miteinander verbunden ^ind. wel che.s '^;iine pr^Renläufige Drehrichtung erzeugt. Dadurch wird die .^veilr, nicht in Eingriff befindliche Antriebsrolle "-urnckf?:«dre·" b und der mit ihr verbund.enr³ 'Dreth^bel. in Aus^nnprsstei luii^ gebracht. Die Lagerung der Trethebel wird erf-.--i^unsrsfon^ bei breiten Hinterachsen nuf der Achr-e oder H¹¹S i^Jl atz-^pT>'i-_ den darunter bzw. ä.3.voT angeordnet.

,Die mit der .Erfindung prr.ielteri Vr»ri:"Tle b^ntehen insbesondere darin, daß die Leistung den ^-ihrers durch die Ausnutzung der günstigeren il^bel verh^:;ltni sr-.e und durch die auf ihn optimal anzupnssende stufen!öse übersetzung mit verbessertem Wirkungsgrad in Antriebs!^i°tung umgesetzt wird, womit Beschleunigung und :]ndgf>schwindi.n;!roi t gesteigert werden.

ORIGINAL INSPECTED

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menrohr 7, einem unteren Rahmenrohr 8, einer Vorderachse 9, einer Hinterachse 10, einem rechten Tretlager 11, einem linken Tretlaper 12, einem Lenker 13, einem Sattel 14-, einem Antriebsseil 15, einer rechten Antriebsrolle 15, einer linken Antriebsrolle 17, einem rechten Aufhängepunkt 18, einem linken Aufhängepunkt 19, einer rechten Umlenkrolle 20, einer linken Umlenkrolle °1, einer rechte?" Umlenkrolle 22 am rechten Trethebel 23, einer linken LVLt-¹-:-- rolle 24- am linken Trethebel P5, einer Umlenkrolle 26 an der unteren flint erradgab el ^ und der Verstellrolle ?⁷ besteht.

Die beiden Hinterradgabel sind an eine Platte 28 geschweißt, an welcher die Umlenkrolle PO und das Tretlafrex· 11 angeschraubt sind. Durch den fast gleichlangbleibendei Hebelarm des Trethebelantriebs v/ird bei gleichem Pedalwea; gegenüber dem üblichen Kurbeltrieb ein wesentlich besserer Wirkungsgrad erreicht. Der Schwenkwinkel der Trethebel beträgt etwa 4-5 Grad. Der Schwenkwinkel muß nicht voll ausgenutzt werden, sondern kann von kleinen Fahrern oder bei Kurvenfahrt, um ein Aufsetzen dos Pedales zu vermeiden kleiner gewählt v/erden. Für langsame Snakier fahrt en reicht ein Scawenkwinkel von wenigen G-^°d. -"-.

Durch Abwärtsbewegung des Trethebels 23 wird die Antriebsrolle 16 durch das Antriebsseil 15 in Drehung versetzt.

Gleichzeitig wird durch die Antriebsrolle 16 eine gegenläufige Drehrichtung der Antriebsrolle 17 erzeugt, ^ie ihrerseits den Trethebel 25 nach oben bewegt. Beide Seiten sind über die Umlenkrolle 26 verbunden.

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Duron die Verschiebung dor iinfh^:mc>pmg der, oeiles entlang einer Zykloidenbahn wird auf kleinstem .»'eg das für Fahrräder wünschenswerte Übersetzungsverhältnis erreicht, wobei gleichzeitig die Seilspannung, zur Ausschaltung eines opiels, aufrechterhalten wird. ■ ..

Drei Ausführungsbeispiele der .Orfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. ' ■' ' iis zeigen: · -" Fig.1 Die erfindungsgemäße Ausführung des Trethebel-Fahrrades mit stufenloser übersetzung. Fig.? Den Antriebsmechanismus gemäß der Erfindung, bei

welcher die rechte Fahrradseite dargestellt ist. ·

Fig.3 Den rechten Antriebsmechanismus in der Draufsicht von hinten.

Fig.4- Die gesamte ;ieilf ührung des Antriebsmechanismus mit Umlenkrollen für. die Standardausführung mit 100 ^c/o Übersetzungsänderung.
Fig.5 Die Seilführung der rechten Antriebsseite für eine

Rennradausführung mit 300 )o libersetzungsanderung. Fig.6 Den Antriebsmechanismus mit vier Umlenkrollen, wobei die übersetzung bis zu 400 ,0 beträgt. .

25· In Figur 1 ist ein Fahrrad mit Trethebeln dargestellt, das aus einem Vorderrad 1, einem Hinterrad ?, einer Vorderrad- ■ gabel 3, einer oberen Hinterradgabel 4, einer unteren Hinterradgabel S, einem oattelntützrohr :% einem oberen Rah- . ·

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ORIGINAL INSPECTED¹'

IPierur 2 zeigt, wie durch Verschieben des Aufhängepunktes

18 in Stellung A die Abwärtsbewegung der UmlBnkrolle 22 den doppelten Y/eg des Seiles 15 an der Antriebsrolle 16 erzeugt. Bei Verschieben des Äufhängepunktes 18 in Rieh-' tung B ändert sich die übersetzung um 100 #·, da der Aufhängerrnnkt 18 in Stellung B gleichzusetzen, ist mit der Aufhängung des Seiles am Trethebel 23. Dies, entspricht einer einfachen Seilumlenkung. Durch Verkleinern, des Schv/enkwi.nkpls ^wischen Aufhängepunkt 18 und Umlenkrolle

10 ?° wird die Übersetzung vergrößert. Durch-Verstellung des Aufh'^nce'nnnktor! 18 entlang einer Zykloidenbahn wird bei ,i^der nber.^Qpt7.ung die Seilspannung aufrechterhalten und

bei der Urakehrbewesrung der Trethebel vermieden.

Fi^ur 3 zeigt die Antriebsrolle 1β im Schnitt. Die Trennwand 2Q trennt Antriebs seil 15 und Riickstellseil 30. Beide Beide Seile können getrennt auf der Antriebsrolle befestigt soin oder wie nach Figur 4- durch ein Loch 3I in der Trennwand 29 miteinander verbxmden sein. Der Freilauf 32 der Antriebsrolle 16 sitzt auf einer Büchse 33»-"."Wölc-he ihrerseits mit der L¹ ρ Ige 3A- durch 2ar>fen 35 verbunden ist.

Figur A- 7,eigt die Seilführung des beschriebenen Antriebs- ·< m°chanismus. Die Abwärtsbewegung der Uralenkrolle 22 führt ■ 7M einer Drehbewegung der Antriebsrolle 16, welche ihrer- :■ seits die Antriebsrolle 17 über die Umlenfcrolle 26 in Gegenriohtung dreht, was zu einer Aufwärtsbewegung der Umlenkrolle 24 und damit des Trethebels 25 führt.

ORiGfNAL !NS(³ECTi=D

Die Pfeile verdeutlichen die Bewegungsvorgänge.

In Jigur 5 wird anstelle des Aufhängepunktes eine Umlenkrolle 36 auf einer Zykloidenbahn verstellt. Der Aufhängepunkt 18 wird an der Achse 37 der Uralenkrolle 22 befestigt Dadurch wird eine Übersetzungsänderung um 300 # erreicht. 5¹Ur eine übliche Übersetzungsänderung von Fahrrädern reicht ein Teilstück der Zykloide aus. Dadurch kann bei minimalem Verstellweg die Übersetzung stufenlos in weiten Bereich verändert werden.

Figur 6 .zeigt, wie durch Verwendung von vier Umlenkroll^n die übersetzung bis zu 400 yo gesteigert werden kann. Dnrct Verkleinern fler Abstände zwischen Hinterachse 10 und Umlenkrollen ergibt sich ein kompakter Antriebsmechanismus, der durch Abdeckung vor Schmutz geschätzt werden kann.

Die Grundübersetzung der Systeme nach Figur 4,5 und 6 ergibt sich durch Abstimmung des Hebelarms zwischen Achse K und Umlenkrolle 22 und dem Durchmesser der Antriebsrolle. In den erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann der Radfahrer durch stufenlose Verschiebung des Aufhängepunktes 18 entlang einer Zykloidenbahn die optimale Übersetzung einstellen und dank des günstigen Hebelarms eine höhere Antriebsleistung bei gleichem Kraftaufwand erreichen. Die Verstellung des Aufhängepunktes erfolgt mittels Seilzug, wie in Figur 2 gezeigt, mittels eines Exzenters oder mit einem Bowdenzug.

[bad original

ORIGINAL INSPECTEP

Claims

Georg Scharold, Sterpersdorf 1, ^55? iHchatadt *.d. Ai .",eh.

Patentansprüche.

Trethebelantrieb mit stufenlor; ver^:inflr>r1 ichor zung, insbesondere für Fahrräder, dadurch s-e daß die stufenlose Änderung der übersetzung durch Verschieben der■Aufhängung eines Antri^bsseiles e einer Zykloidenbahn erfolgt.
2. Trethebelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gry.

daß die Seilspannung bei jeder übersetzung

-'-"*-■ "hältpn. bleibt und das Leertreten bei der Umic^hrbev/egung

*"■-*-■ .· ■ _n - ί.-._.
der Trethebel'vermieden wird.

Ί0 3. Trethebelantrieb mit stufenlos veränderlicher übersetzung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einleitung den Drehmoments durch ein Seil erfolgt, welches durch mehrfache Umwicklung der, mit einem Freilauf versehenen, Antriebsrolle die Vorwärtsbewegung erzeugt.

4. Trethebelantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwicklung des Seiles auf der Antriebsrolle, ,ie nach gewählter Übersetzung, bei einer Abwärtsbewegung des. Trethebels, eine oder mehrere Umdrehungen des Antriebsrades erzeugt.

5. Trethebelantrieb nach Anspruch ¹V, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Radachse Antriebsrollen r/alagert sind, die durch ein Seil miteinander verbunden sind, durch welches eine gegenläufige Drehrichtung orzeugt wird.

6. Trethebelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Trethebel auf der Hinterachse oder darunter bzw. davor angeordnet werden kann.

ORIGINAL INSPECTED J.;

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