DE3534974A1 - Muskelkraftgetriebenes fahrzeug - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein muskelkraftgetriebenes Fahrzeug, insbesondere ein drei- oder vierrädriges Fahrzeug, das unter gleichzeitigem Einsatz der Arm- und Beinmuskulatur vorwärts bewegt werden kann.

Bekannt ist z. B. das als Holländer bezeichnete Kinderspielzeug, bei dem der Fahrer mit Hilfe eines Griffes einen auf der Hinterachse des Fahrzeuges aufgerollten Gurt über eine Umlenkung abwickelt und in gleichem Drehsinn die Hinterachse bewegt und damit das Fahrzeug antreibt. Die Lenkung erfolgt dabei durch die Füße des Fahrers über die Vorderachse. Mit diesem Fahrzeug sind keine hohen Durchschnittsgeschwindigkeiten erzielbar.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein darartiges Fahrzeug zu schaffen, mit dem mit geringerem Kraftaufwand schneller gefahren werden kann und das für Sport und Therapiezwecke mechanisch zuverlässig unter reproduzierbaren Bedingungen betrieben werden kann.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einem muskelkraftgetriebenen verwindungssteifen Chassis mit durch die Füße des Fahrers lenkbaren Vorderrädern sowie einem oder mehreren über die Achse antreibbaren Hinterrädern und einem Sattel, bei dem erfindungsgemäß das Hinterrad - bzw. die Hinterräder - über einen mit einem am Chassis angelenkten Hebel verbundenen Kettentrieb, bestehend aus einem Freilauf-Zahnkranz sowie einem zwei Enden aufweisenden Kettenstück antreibbar ist, wobei ein Ende am Hebel befestigt und das andere über eine Rückholfeder mit dem Chassis verbunden ist, das im Bereich vor dem Hebel eine Umlenkrolle aufweist, über die das Kettenstück zwischen Hebel und Zahnkranz geführt ist.

Das Betreiben des Fahrzeuges geschieht auf folgende Weise.

Der Hebel wird aus seiner vorderen Stellung nach hinten zum Fahrer gezogen und nimmt dabei über die Umlenkrolle die Kette mit. Diese rollt über den am Hinterrad befindlichen Zahnkranz ab und treibt das Hinterrad analog zu einem Fahrrad an. Das zweite Ende ist über eine Feder am Chassis befestigt, diese wird entsprechend zur Hebelbewegung ausgezogen.

Der Hebel wird bis zu seiner hinteren Stellung nahe dem Fahrer und anschließend zurück in Fahrtrichtung bewegt. Die Rückholfeder zieht dabei die Kette über den Freilaufzahnkranz zurück in die Ausgangsstellung.

Die Kette ist am Hebel oberhalb seines Lagers befestigt, sie wird über eine deutlich vor dem Hebel angeordnete Umlenkrolle gezogen. Die Ergonometrie ist bei dieser Anordnung besonders vorteilhaft, da der Kraftverlauf bei der Hebelbewegung den Einsatz der größten Muskelkraft in dem Moment erfordert, in dem die Körperhaltung auch die größte Kraftentfaltung zuläßt.

Da die Armkraft durch das Abstützen der Füße auf die Vorderachse und durch eine Stemmbewegung mit den Oberschenkeln des Fahrers erheblich unterstützt werden kann, sind mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug überraschend hohe Dauergeschwindigkeiten erzielbar.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß diese Art der Muskelbetätigung therapeutisch besonders wertvoll ist. Um ausreichend lange Trainings- bzw. Therapieintervalle einzuhalten, kann bei dem vorliegenden Fahrzeug die Motivation durch die gleichzeitige Vorwärtsbewegung bzw. die Freude an diese Bewegung unterstützend wirken.

In besonders einfacher und stabiler Weise besteht der Rahmen des Chassis aus einer Rohrkonstruktion, die symmetrisch zueinander liegende Längsholme aufweist, die über Querstege miteinander verbunden sind, an deren einem der Hebel angelenkt ist und wobei am rückwärtigen Teil der Längsholme die Hinterradachse gelagert ist und an deren vorderen Teil die Fußstützen aufweisende Vorderachse drehbar gelagert ist.

Diese Art der Konstruktion ermöglicht eine zerlegbare Ausführung des Chassis, um das Fahrzeug z. B. im Kofferraum eines PKW platzsparend zu verstauen.

Eine besonders einfache Lösung wird dazu darin gesehen, daß die Längsholme Führungen aufweisen, in denen die Vorderachse tragende Holmabschnitte verstellbar und fixierbar gelagert sind.

Durch die Verstellbarkeit des die Vorderachse tragenden (demontierbaren) Chassisteiles ist gewährleistet, daß Personen unterschiedlicher Körper- bzw. Beinlänge sich eine ihren Bedürfnissen entsprechende optimale Körperhaltung wählen können.

Bei schneller Fahrt kann es zu einem Flattern der Vorderachse kommen, falls diese ungedämpft am Chassisvorderteil angelenkt ist.

Eine einfache und bewährte Lösung dieses Problems besteht darin, daß die Vorderachse seitlich neben den Holmen verlaufende Federzüge aufweist. Diese Federzüge bewirken neben einer Fahrwerksdämpfung auch eine Rückstellung in den Geradeauslauf des Fahrzeugs.

Eine wesentliche Unterstützung des Einsatzes der Körpermuskulatur wird erfindungsgemäß weiterhin dadurch bewirkt, daß der Sattel auf Schienen beweglich angeordnet ist, wie dies z. B. von Ruderbooten her bekannt ist, so daß beim Ausstrecken der Beine sich der Sattel entgegen zur Fahrtrichtung bewegen kann.

Das Rückholen des Sattels kann grundsätzlich dadurch erfolgen, daß dieser durch das Anziehen der Beine (und deren Anwinkeln) erfolgt, wozu die Verwendung von Fußschlaufen an der Vorderachse vorzusehen ist.

Eine ergonomisch bessere Lösung wird jedoch darin gesehen, daß die Schienen auf Ständern ruhen und in Fahrtrichtung abwärts geneigt verlaufen.

Die dabei auftretende Mehrarbeit durch das Anheben des Sattels beim Zurückbewegen ist geringfügig und erfolgt zudem durch die Streckbewegung der Beinmuskulatur, die insgesamt leichter ist, als das reine Vorziehen des Sattels in waagerechter Ebene.

Die Schienen weisen dabei vordere und hintere Anschläge auf, um die Bewegung zu begrenzen. Außerdem ist der Sattel gegen ein Abheben gesichert und weist eine Beckenstütze auf.

Der Hebel besitzt beidseitig am oberen Ende Handgriffe, an denen vorzugsweise ein Handgriff für eine Bowdenzug betätigte Hinterradbremse angebracht werden kann. Diese ist so zu dimensionieren, daß ein sicheres Bremsen mit ihr allein erfolgen kann, da die Zerlegbarkeit die Anordnung von Handhebelbetätigten Vorderradbremsen erschwert.

Das Kettenstück kann am Hebel höhenverstellbar angeordnet sein, um die Muskelkraft persönlichen Gegebenheiten anzupassen.

Am Hinterrad kann eine übliche Fahrrad-Gangschaltung angeordnet sein.

Die Höhenverstellbarkeit kann jedoch selbst als Gangschaltung verwendet werden, worin ein ganz besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung gesehen wird. Dabei ruht das Kettendende am Hebel in einer Gleitschiene oder Gleitmuffe, die über einem Zug, einen Handgriff oder dergl. einrastbar höhenverstellt werden kann. Dabei nimmt die erforderliche Armkraft mit zunehmender Höhe der Kettenbefestigung am Hebel zu, gleichzeitig wird auch mit jeder Hebelbewegung ein größeres Wegstück zurückgelegt, was den unterschiedlichen Größen der Ritzel einer Kettenschaltung entspricht.

An der dem Fahrer zugewandten Seite des Hebels können dabei Markierungen oder eine Skala angebracht sein, die die Einhängepunkte der Kette am Hebel und die Belastungsstufen anzeigen, und damit gleichzeitig den jeweiligen Gängen entsprechen.

Diese Belasungsstufen können mit der gefahrenen Geschwindigkeit korrelierend, therapeutischen oder Trainingszwecken dienen.

Besonders gute Laufeigenschaften ergeben sich erfindungsgemäß dadurch, daß für das Hinterrad oder die Hinterräder ein wesentlich größerer Durchmesser als für die Vorderräder gewählt wird.

Unterstützt wird diese Eigenschaft dadurch, daß der Gesamtschwerpunkt nahe der Hinterachse liegt. Dabei wird eine Dreiradausführung mit nur einem Hinterrad bevorzugt.

Weiterhin wird noch vorgeschlagen, die Hebellänge selbst verstellbar auszuführen, wobei die Verstellung oberhalb der verstellbaren Einhängepunkte aber auch unterhalb dieser vorgenommen werden kann. In letzterem Falle wird das Belastungsniveau insgesamt angehoben, was einem Einsatz des Fahrzeuges für Jugendliche und - mit größerer Hebellänge - für Erwachsene Personen entgegenkommt.

Letztlich wird vorgeschlagen, auch den Abstand der Umlenkrolle vom Lager des Hebels veränderlich auszubilden. Insbesondere in Kombination mit den vorstehenden Merkmalen wird so eine sehr genaue Anpassung des Hebelantriebes auf Körpermaße und Körperkräfte des Fahrers möglich, um entweder therapeutisch beabsichtigtes Training durchzuführen oder aber den Krafteinsatz zu optimieren.

Besonders bewährt hat sich insgesamt folgende Geometrie:

Länge des Hebels450 mmRitzel Zähne14Durchmesser Hinterrad20 ZollDurchmesser Vorderräder12,5 ZollNeigung der Sattelschiene3%Achsabstand1,4-1,6 m.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Fahrzeug in Seitenansicht in dreirädriger Ausführung;

Fig. 2 zeigt das Fahrzeug in Draufsicht;

Fig. 3 zeigt eine Gangschaltung.

Fig. 1

Zwischen dem Hinterrad 1 und den Vorderrädern 25 ist ein seitlich angeordneter Längsholm 7 dargestellt, in dem das Hinterrad 1 gelagert ist und das in seinem, in Fahrtrichtung gesehen, vorderen Teil die drehbare Lagerung der Vorderradachse trägt. Das Hinterrad 1 ist wesentlich größer gewählt als die Vorderräder 25, wodurch sich gute Laufeigenschaften und gesteigerter Fahrkomfort ergeben.

Auf den Holmen 7 ruhen Ständer 20, die Schienen 19 tragen, auf denen der Sattel 18 beweglich angeordnet ist. Die Schienen sind geneigt. Unter dem Sattel 18 sind Sattelrollen 26 befestigt, die nach vorne ggen den Anschlag 21 bewegt werden könne.

Vor den Ständern 20 befindet sich das Hebellager, um das der Hebel 2 schwenkbar ist. Der Hebel 2 weist querliegende Handgriffe 28 zu seiner Betätigung auf.

Auf der vom Fahrer abgewandten Seite des Hebels 2, liegen einer oder mehrere Befestigungspunkte 24 für das vordere Ende des Kettenstücks 4. Das Kettenstück selbst läuft über die Umlenkrolle 6, die ein Ritzel sein kann und umgreift den Zahnkranz 3 des Hinterrades, das ein Freilaufgetriebe besitzt. Das rückwärtige Kettenende ist am Chassis über eine Spiralfeder (Fig. 2) befestigt.

Der Hebel ruht in vorderer Stellung auf einer Anschlagbegrenzung 22. Als rückwärtige Ausschlagbegrenzung kann der Sattel 18 dienen, es kann jedoch auch eine separate Begrenzung vorgesehen sein. Über den Bowdenzug 29 ist die Hinterrad-Felgenbremse 30 betätigbar.

Vorderräder 25 und Hinterrad 1 sind durch Schutzbleche 31, 32 abgedeckt.

Der Abstand der Umlenkrolle 6 vom Lager des Hebels 2 kann in einfacher Weise durch Steckachsen variierbar gestaltet sein. Dadurch läßt sich die Geometrie des Hebeltriebes weitgehend verändern und den Bedürfnissen des Fahrers anpassen. Der Kraftaufwand beim Beginn der Hebelbewegung unter Kettenzug nimmt dabei mit dem Abstand zu.

Fig. 2 zeigt das Fahrzeug in Draufsicht mit den Längsholmen 7 und den daran gelagerten Rädern 1, 25. Die lenkbare Vorderachseneinheit besteht aus den Holmabschnitten 16, die längenverstellbar in die Führungen 15 einschieb- und in ihnen verriegelbar sind.

Dazu weisen im einfachsten Falle die Führungen 15 Lochreihen auf, durch die die Holmabschnitte 16 mit Bolzen gesichert werden können.

Die Holmabschnitte tragen eine Platte 33, an der ein Drehteller 34 drehbar gelagert ist. Am Drehteller 34 ist die Vorderachse 14 befestigt. Diese weist seitlich zum Chassis angeordnete Fußstützen 35 und ggf. Schnallen auf. Weiterhin sind seitliche Federzüge 36 zur Lenkungsdämpfung und Rückstellung angedeutet.

Die Längsholme 7 sind durch Querstege 8, 9, 10, 11 miteinander verbunden, wobei der Quersteg 10 gleichzeitig als Lager für den Hebel 2 und der Quersteg 11 als Achse für die Umlenkrolle 6 dienen können.

Die Rückholfeder 5 für das Kettenstück 4 ist am Quersteg 9 befestigt.

Fig. 3 zeigt eine Lösung der Gangschaltung über die Veränderung des Einhängepunktes 24, der vorderen Hebelseite. Dabei umgreift den Hebel 2, der oben die Handgriffe 28 aufweist, eine Hülse 37. Der Hebel 2 weist Bohrungen 38 auf, in die ein an der Hülse angeordneter Stift 39 einschiebbar ist, der von einer Feder 40 gehalten wird. Der Stift 39 besitzt weiterhin den Handgriff 41.

Der Einhängepunkt 24 für das Kettenstück 4 befindet sich auf der dem Stift 39 gegenüberliegenden Seite der Hülse 37.

Durch Ziehen des Handgriffs 4 wird der Stift aus der jeweiligen Bohrung 38 gezogen und die Hülse kann bis zur nächsten gewünschten Bohrung 38 bzw. Fahrstufe verschoben werden.

Die Hülse 37 besitzt ein Fenster 42, in dem die jeweilige Fahrstufe angezeigt werden kann.

Insbesonder in Kombination mit einer Abstandsverstellung der Umlenkrolle 6 (Fig. 1) und ggf. einer Hebellängenverstellung, ist eine gute Anpassung des Antriebs an die Körpermaße des Fahrers möglich.

• Bezugszeichenliste  1 Hinterrad
   2 Hebel
   3 Zahnkranz
   4 Kettenstück
   5 Rückholfeder
   6 Umlenkrolle
   7 Längsholme
   8, 9, 10, 11 Querstege
  12 Hinterradachse
  13 Fußstützen
  14 Vorderachse
  15 Führungen
  16 Holmabschnitte
  17 Federzüge
  18 Sattel
  19 Schienen
  20 Ständer
  21 Anschlag
  22 Anschlagbegrenzung
  23 Beckenstütze
  24 Einhängepunkt
  25 Vorderräder
  26 Sattelrollen
  27 Hebellager
  28 Handgriffe
  29 Bowdenzug
  30 Hinterradfelgenbremse
  31, 32 Schutzbleche
  33 Platte
  34 Drehteller
  35 Fußstützen
  36 Federzüge
  37 Hülse
  38 Bohrungen
  39 Stifte
  40 Feder
  41 Handgriff

Claims (15)

1.) Muskelkraftgetriebenes Fahrzeug, bestehend aus einem verwindungssteifen Chassis mit durch die Füße des Fahrers lenkbaren Vorderrädern sowie einem oder mehreren antreibbaren Hinterrädern und Sattel, dadurch gekennzeichnet, daß das Hinterrad (1) - bzw. die Hinterräder - über einen mit einem am Chassis angelenkten Hebel (2) verbundenen Kettentrieb, bestehend aus einem Freilauf-Zahnkranz (3) sowie einem zwei Enden aufweisenden Kettenstück (4) antreibbar ist, wobei ein Ende am Hebel (2) befestigt und das andere über eine Rückholfeder (5) mit dem Chassis verbunden ist, das im Bereich vor dem Hebel (2) eine Umlenkrolle (6) aufweist, über die das Kettenstück zwischen Hebel (2) und Zahnkranz (3) geführt ist.

2.) Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen des Chassis aus einer Rohrkonstruktion besteht, die symmetrisch zueinander liegende Längsholme (7) aufweist, die über Querstege (8, 9, 10) miteinander verbunden sind, an deren einem (10) der Hebel (2) angelenkt ist und wobei am rückwärtigen Teil der Längsholme (7) die Hinterradachse (12) gelagert ist und an deren vorderen Teil die Fußstützen (13) aufweisende Vorderachse (13) drehbar gelagert ist.

3.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsholme (7) Führungen (15) aufweisen, in denen die Vorderachse (14) tragende Holmabschnitte (16) verstellbar und fixierbar gelagert sind.

4.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderachse (14) seitlich neben den Holmen (7) verlaufende Federzüge (17) aufweist.

5.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (18) auf Schienen (19) rollbar angeordnet ist, die an den Längsholmen (7) befestigt sind.

6. Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (19) auf Ständern (20) ruhen und in Fahrtrichtung abwärts geneigt verlaufen.

7.) Fahrzeug nach Anspruch 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (19) Anschläge (21) aufweisen und daß der Sattel gegen Abheben gesichert ist.

8.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel Handgriffe (28) aufweist, an denen vorzugsweise ein Hinterrad-Handbremshebel anbringbar ist.

9.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kettenstück (4) am Hebel (2) höhenverstellbar angeordnet ist.

10.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den Hebel (2) vordere und hintere Anschlagbegrenzungen (22) vorgesehen sind.

11.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Hinterrad (1) eine Gangschaltung angeordnet ist.

12.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (18) eine Beckenstütze (23) aufweist.

13.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kettenende am Hebel (2) in einer Gleitschiene oder Gleitmuffe ruht und über einen Zug, mittels Handgriffs oder dergleichen, höhenverstellbar und einrastbar ist.

14.) Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Hebel (2) auf der dem Fahrer zugewandten Seite eine Skala angebracht ist, die den Einhängepunkten (24) des Kettenendes am Hebel entsprechen.

15.) Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Lager des Hebels (2) und der Umlenkrolle (6) verstellbar ist.