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Beschreibung (Stand der Technik mit Fundstellen):
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Die Erfindung geht aus von muskelgetriebenen Fahrzeugen, sogenannten
Liegefahrrädern, die als Zweiradfahrzeuge großen Fahrkomfort aufweisen wie der "Avatar
2000" oder der "Easy Racer",der zusätzlich den Luftwiderstand durch einen Schild
verringert. Ganz im Zeichen der Aerodynamik wurden der "Vector - Einer als zigarrenförmiges,
niedriges, dreirädriges Hochgeschwindigkeitsfahrzeug entwickelt, ähnlich wie das
oVector - Tandem". (Zeitschrift:11Spektrum der Wissenschaft", Die Aerodynamik von
Muskelkraft-Fahrzeugen, Februar 1984, Seite 68 ff).
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Neben den als Beispiele genannten Liegefahrrädern, die alle Tretkurbelantriebe
und Ketten- oder Nabenschaltungen aufweisen, gibt es Liegefahrräder, die durch vertikale
Pendelarme, an denen Seilzüge und Ketten auf Zahnräder und Antriebsritzel durch
Hin- und Herbewegen wirken, wie z.B. das Hebelkrad auf dem Batavus-Stand" (Zeitschrift:
Radfahren, Jahrgang 1982, Heft 3, Seite 11.
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Eine weitere Variante des Antriebs bietet das dreirädrige '1Fahrzeug,
insbesondere zur Fortbewegung durch Muskelkraft", das J.H. Danzer in der Auslegeschrift
1001140 vom 17. Januar 1957 vorstellt: Ein vollverkleidetes, niedriges, die Einstiegsöffnung
durch eine Plexiglaskuppel verschließendes, autoähnliches, dreirädriges Gefährt,
wird durch einen im Fußraum befindlichen, mittig gelagerten Hebelarm hin- und herbewegt,
wobei Seilzüge oder Stangen so auf die Hinterräder einwirken, daß sie wechselseitig
je eine halbe Drehung ausfahren, und so ein permanenter Antrieb von beiden Hinterrädern
ausgeht. Als Gangschaltung wird mittels einer Führung an dem die Seilzüge oder Stangen
des Doppelhebels angreifen, die Freilaufmitnehmerscheibe und somit ihr Radius, durch
eine Feder veränderbar, vergrößert oder verkleinert.
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Die beschriebenen Fahrzeugtypen erfüllen die ihnen spezifisch zugedachten
Aufgaben in z.T. hervorragender Weise, wie z. B.
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der "Vector" als Geschwindigkeits-Rekordfahrzeug.
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Andere Fahrzeuge nutzen die angenehme Liegeposition und die Möglichkeit
sich beim Bedienen der Tretkurbeln oder horizontaler oder vertikaler Pedale mit
dem Rücken abzustützen, um die Effektivität des Antriebs zu erhöhen.
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Die zweirädrigen Liegeräder verändern das fahrradtypische Kurvenverhalten
nicht, während die dreirädrigen Liegeräder eher einen Wetterschutz aufweisen und
sicher in der Balance, besonders beim Anfahren, bei sehr geringer Geschwindigkeit,
sind.
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Kritik: Die oben genannten Vorteile der jeweiligen Fahrzeuge beinhalten
aber Nachteile in Bezug auf ihren alltäglichen Einsatz im Straßenverkehr.
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So ist der "Vector" wegen seiner extrem aerodynamischen Form zu unbequem,
zu niedrig und deshalb von anderen Verkehrsteilnehmern zu leicht zu übersehen.
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So ist der "Avatar" ohne Wetterschutz für Fahrer und Gepäck.
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Außerdem ist er zu unsicher im Anfahren am Berg: um die Balance beim
Anfahren mit einem Zweirad zu gewährleisten, muß sehr schnell eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit
erreicht werden, sonst kommt es zu unsicherem Anfahr'verhalten, was die Autofahrer
irritiert. Außerdem ist der Radabstand des "Avatar" ziemlich groß, was einen großen
Wendekreis zur Folge hat.
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"Das Hebelrad auf dem Batavus-Stand" hat neben den Nachteilen des
"Avatar" einen viel zu komplizierten Vertikalhebelantrieb der mit einem Kettenantrieb
kombiniert ist.
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Das Fahrzeug von J.H. Danzer gibt als Dreirad, bei dem beide Hinterräder
alternierend angetrieben werden, das typische Fahrradfahrgefühl auf. Außerdem ist
die niedrige, vollverkleidete Karosserie beengend und im Straßenverkehr leicht zu
übersehen.
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Der Antrieb über dem mittig gelagerten Horizontalpendel läßt für jeden
Pendelarmabschnitt nur eine relativ geringe Hebelarmwirkung wegen eines geringen
Hebelarmausschlages vermuten.
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Die Hebel müßten länger sein! Außerdem bewirkt das Angreifen des Übertragungsgestänges
des doppelarmigen Fußhebels an der Führungsstange der Mitnehmerscheibe oder Reibkupplung
nach einer Beinstreckung die zurückgelegte Entfernung eines halben Radumfanges.
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Die Wirkungsweise der Gangschaltung liegt darin, bei einer maximalen
Streckfähigkeit des Beines von z.B. 50cm eine Führungsstange von 25cm an der Mitnehmerscheibe
des Rades anbringen zu können und mit diesem ltBerggang" einen halben
Hinterradumfang an Strecke zurückzulegen. Die Streckung des anderen Beines schiebt
den entsprechenden Pendelarm ebenfalls 50cm vor und erreicht den halben Radumfang
des anderen Rades an Strecke.
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Verkürze ich den Angriffspunkt des Übertragungsgestänges an der Führungsstange
der Mitnehmerscheibe auf z.B. 10cm, kann ich mit dem Fußhebel nur einen Weg von
20cm zurücklegen. In der Ebene oder bergab kann ich also einen halben Radumfang
Weges fahren, indem ich die Fußpedale jeweils 20cm schnell hin- und herbewege. Von
der Bewegung0feite der Fße stünden mir aber 50cm zur Verfügung, also die 1,25 fache
Abwicklung des Radumfanges an Weg! Diese Gangschaltung ist uneffektiv.
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Außerdem können wechselseitige Antriebskräfte auf die Hinterräder
Schlingerbewegungen hervorrufen.
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Aufgabe: Aufgabe der Erfindung ist es nun ein muskelgetriebenes Fahrzeug
der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art mit einfachen Mitteln so zu
verbessern, daß ein weitgehend verkehrssicheres, wettergeschütztes Zweirad mit Liegesitz
und Kofferraum entsteht.
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Lösung: Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch folgende
Merkmale: a) die aerodynamische Karosserie ist höher als das Vorderrad angebracht
und weist im Bereich des Hinterrades Staumöglichkeiten auf.
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b) Stützräder zum Ausschwenken, auch als Fahrradständer geeignet.
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c) der Antrieb ist ein Doppelhorizontalpendelantrieb.
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d) als Gangschaltung sind die Antriebsverbindungen von den Freilaufhinterradritzeln
zu den Horizontalpendeln auf diesen lageveränderlich angebracht.
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Auf dieser Basis läßt sich a) ein Rad für den Rennsport und b) ein
mehr als zweirädriges Fahrzeug für mehrere Personen entwickeln. Außerdem ist der
Doppelhorizontalpendelantrieb auch für Wasserfahrzeuge, z.B. Tretboote geeignet.
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Vorteile: Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondeJ
re in folgenden Tatsachen: - Die Karosserie kann aus vielfältigen Materialien hergestellt
werden: z.B. selbsttragend aus glas- oder kohlefaserverstärkten Kunststoffen mit
den bekannten Vorteilen; oder in formverleimter Holskonstruktion; oder in Metall-
und Holzkonstruktion>je nach den technischen Möglichkeiten des Herstellers und
den Wünschen des Kunden.
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- Außerdem kann die Karosserie dadurch materialsparend und leicht
angefertigt werden, daß die durchgehende Bodenplatte, der Liege sitz und der Kofferraum
als tragende Elemente stabilisierend wirken.
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- Dadurch, daß die Karosserie höher als das Vorderrad angebracht ist,
ergeben sich folgende Vorteile: - enger Radabstand mit guter Wendemöglichkeit, was
die Verkehrssicherheit erhöht.
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- geringer Luftwiderstand, wegen geringer Querschnittsfläche.
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- Spritzwasserschutz für den Fahrer und die Antriebsvorrichtungen.
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- Die Sitzhöhe und die Augenhöhe sind um die Größe des Vorderrades
nach oben verschoben, wodurch das Fahrzeug im Straßenverkehr nicht so leicht iibersehen
werden kann, was die Sicherheit erheblich verbessert.
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Trotzdem können die Füße das Fahrzeug beim Anhalten abstützen.
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- Der Doppelhorizontalpendelantrieb weist folgende Vorteile auf: -
er ermöglicht einen flachen, windschnittigen Fußraum, wodurch gute Sichtverhältnisse
auf die Straße gegeben sind, was die Verkehrssicherheit erhöht.
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- dadurch, daß die beiden Horizontalpendel in zwei Ebenen bewegt
werden, kann die volle Breite des Fußraumes für die Länge der Hebel ausgenutzt werden,
was gute Lastarm - Kraftarmverhältnisse bewirkt, was besonders für bergiges Gelände
vorteilhaft ist.
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- außerdem ist der Krümmungsradius der Kreissegmente, den die relativ
langen Horizontalpendel beim Hin-und Herbewegen beschreiben, so flach, daß die Füße
keine lästige Drehbewegung ausführen müssen.
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- Er ist z.B. über eine Seilzug-Ketten-Gummiverbindung mit der "Gangschaltung"
kombiniert. Dabei übernimmt der Gummizug eine Doppelfunktion: er zieht die Horizontalpendel
in die Ausgangsstellung zurück und erzeugt die Spannung für die mechanische Lageveränderung
des Ansatzpunktes der Verbindung zu den Antriebritzeln des Hinterrades.
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- Die beiden Horizontalpendel sind unabhängig von inander zu betätigen,
also einzeln, gleichzeitig oder wechselweise und mit unterschiedlichem Krafteinsatz,
was für besondere Situationen, z.B. das Anfahren am Berg oder Verletzung eines Fußes
vorteilhaft ist.
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- Das Hinterrad weist rechts und links je ein Freilaufritzel auf,
so daß ein kontinuierlicher Antrieb gewährleistet ist.
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- Zu den aufgeführten Vorteilen kommen die in der Literatur beschriebenen,
die allgemein für Liegeräder gelten: z.B. guter Krafteinsatz der Beine durch das
Abstützen im Rücken, gleichmäßig hoher Krafteinsatz über einen relativ langen Weg;
Sicherheit wegen niedriger Fallhöhe und wegen der Schutzfunktion der Karosserie.
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Aus den oben genannten Vorteilen ergibt sich, daß die Gesamtkonstruktion
verkehrstauglich und relativ verkehrssicher ist; dazu in der Herstellung materialsparend,
wartungsarm, preiswert und unabhängig von aufwendiger industrieller Fertigung.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispieles: Ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.
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Es zeigen: Fig.1 ein muskelgetriebenes Fahrzeug in der Seitenansicht
Fig.2 eine schematische Darstellung der Funktionsweise des Doppelhorizontalpendelantriebs
Fig.3 einen Querschnitt durch die Doppelhorizotalpendel Das Ausführungsbeispiel
eines muskelgetriebenen Fahrzeugs zeigt nach Fig. 1 als wesentliche Merkmale der
Konstruktion der Karosserie - die durchgängige Bodenplatte (1), die höher als das
Vorderrad
angebracht ist; - den zurückgeneigten Schalensitz (2); - den flachen, übersichtlichen
Fußbereich (3) der Karosserie mit den seitlichen Öffnungen zum Herausstellen der
Beine, um das Fahrzeug seitlich abzustützen; - den Stauraum (4) im Heck des Fahrzeuges;
- die Stützräder (5), die über eine gemeinsame Querachse mittels des dargestellten
Hebels aus der waagerechten in die fast senkrechte Stützposition zu bewegen sind.
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Außerdem erkennt man einen Teil des Antriebs, und zwar das Horizontalpendel
(6) unter dem Boden in Ausgangsstellung, das durch einen Seilzug (7), eine Kette
(8) - die um einen Freilaufritzel (9) geführt wird - und durch einen Gummizug (10)
unter Spannung steht.
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Die Funktionsweise des Doppelhorizontalpendelantriebs wird in Fig.
2 dargestellt.
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Man sieht das Horizontalpendel über dem Boden (also im Innenraum des
Fahrzeugs) in der Ausgangsposition (11a), in Sitznähe und in der Endstellung (11b),
also nach der Streckung des linken Beines.
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EntspPechend ist das Horizontalpendel unter dem Boden (6) zu erkennen,
das den rechten Rand der Karosserie mit einem Flansch umfaßt (siehe Fig. 3), so
daß die Antriebspedale (12) ebenfalls im Fußbereich liegt.
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An das Horizontalpendel (11) über dem Boden greift ein Seilzug (13)
an, der im Bereich des Hinterrades unter den Boden abtaucht (14) und mit einer Kette
(15) verbunden ist, die über das linke Freilaufritzel (16) des Hinterrades führt
und unter dem Boden von einem Gummizug (17), der vorn unter dem Fahrzeug befestigt
ist, unter Spannung gehalten wird.
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Entsprechend ist das Horizontalpendel unter dem Boden (6) mit einem
Seilzug (7), einer Kette (8) - die über das rechte Freilaufritzel (9) des Hinterrades
führt - und einem Gummizug (10) verbunden und unter Spannung.
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Die Seilzüge (7, 7a, 13, 13a) sind auf den beiden Horizontalpendeln
(6, 11) lageveränderlich angebracht. Einmal nehmen sie die Position in der Nähe
der Drehpunkte (17, 18) der Horizontalpendel, einmal in der Nähe der Antriebspedale
(12, 19) ein. Im ersten Fall ist der nBerggang" im zweiten Fall der "Schnellgang"
eingelegt.
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Eine Möglichkeit der Lageveränderung der Seilzüge an den beiden Horizontalpendeln
und damit eine Veränderung des Krafteinsatzes und der Geschwindigkeit, also eine
"Gangschaltung" zeigt Fig. 3: Das Horizontalpendel (11) oberhalb der Bodenplatte
besteht aus einem Rohr, das rechts drehbar gelagert ist und links ein rollengelagertes
(20) Antriebspedal (19) aufweist. Das Rohr hat einen Längsschlitz (22), in dem der
Seilzug (13) mittels eines Rutschers seine Lage verändern kann.
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Uber dieses Rohr ist ein zick-zack-förmig ausgeschnittenes Rohr (23)
geschoben, das durch eine Feder (24) und einen Arretierbolzen (25) in einer solchen
Position gehalten, daß die tZähne'l (26) des zweiten Rohres den Schlitz (22) des
ersten Rohres teilweise überdecken. Neben dem Antriebspedal (19) des ersten Rohres
befindet sich ein Fußhebel (27), der mit dem zweiten Rohr verbunden ist. Ein leichter,
kurzer Druck mit der Fußspitze dreht das Rohr nach hinten, die Zähne" geben den
Schlitz frei und der unter der Spannung des Gummizuges (17) stehende Seilzug (13,
13a) kann seine Lage verändern, also vom "Berggang" stufenweise in den "Schnellgang"
rutschen und umgekehrt.
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Das sich unter dem Boden befindliche Horizontalpendel (6) ist links
drehbar gelagert und wird rechts von einem Flansch (28) begrenzt, an dem das rollengelagerte
(29) Antriebspedal (12) 80 befestigt ist, daß es ebenfalls innerhalb des Fußraumes
angetrieben werden kann. Der seitlich daneben befindliche Fußhebel (31) dreht das
"Zahnrohr" (21) mittels eines Bowdenzuges (30) nach hinten, so daß der Seilzug (7,
7a) seine Lage verändern kann.
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Die Veränderung der Lage des Seilzuges kann auch auf elektromechanischem
Wege geschehen.