DE3629851C2 - Fahrrad mit einem zusätzlichen Armantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrrad der im Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 genannten Art.

Bei Fahrrädern mit zusätzlichem Armantrieb ist zunächst zu unter­ scheiden, ob dieser Antrieb auf das Vorderrad oder das Hinterrad wirkt.

Im ersteren Fall ist ein kompletter weiterer Antrieb mit Schaltein­ richtung usw. zu installieren, dazu gegebenenfalls Mittel, um die Totpunktlagen automatisch zu überwinden, sowie Einrichtungen, die Handgriffe festzusetzen. Der Vorteil ist, daß der Armantrieb ausschließlich mit der Vorderradgabel verbunden sowie völlig un­ abhängig vom Beinantrieb zum Hinterrad ist.

Im zweiten Fall kann man die Bewegung der Arme zweckmäßig nicht direkt auf das Hinterrad, sondern z. B. auf die Tretkurbeleinrich­ tung leiten. Damit ist der Vorteil verbunden, daß man dann auf eine weitere Schaltung und Totpunktüberwindungshilfen verzichten kann und daß stets Synchronismus vom Arm- mit dem Beinantrieb herrscht. Es existiert jedoch die erhebliche technische Schwie­ rigkeit, die Armantriebskräfte vorteilhaft in den Antriebsstrang einzuleiten und dabei gleichzeitig eine Schwenkbewegung beim Lenken der Gabel relativ zum Rahmen ohne Rückwirkungen der An­ triebskräfte auf den Lenkeinschlag der Gabel sicherzustellen.

Dafür gibt es bereits technische Lösungen.

Eine erste ist aus der DE-PS 1 07 848 bekannt. Dort werden mehrere Zahnräder, von denen mindestens zwei eine Stirnverzahnung mit konvexer und komplementärer konkaver Stirnfläche aufweisen, dazu benutzt, die durch vertikales Verschwenken der Fahrradlen­ kerhälften erzielbaren Antriebskräfte auf die Tretkurbelein­ richtung zu führen, wobei jedoch der mögliche Lenkeinschlag sehr begrenzt bleibt. Da außerdem eines der Zahnräder zwischen Vorderrad und Steuerkopf liegt, ist es im Durchmesser klein zu halten. Dies macht ein weiteres Zahnrad mit größerem Durchmesser notwendig, um eine vorteilhafte Übersetzung des Armantriebs zum Hinterrad zu erzielen.

Eine andere Lösung ist der gattungsbildenden DE 32 39 548 A1 zu entnehmen. Hierbei wird die vertikale steuerkopfparallele Auf- und Abbewegung der Hände auf ringförmige Lenkerhälften über­ tragen, von dort über Rollen auf eine rahmenfeste Führung und weiter über Pleuel auf einen ebenfalls rahmenfesten Kurbelan­ trieb geführt. Die beim Lenken eintretende Schwenkbewegung der Gabel zum Rahmen wird dabei im Antriebsstrang durch eine Ring- Rolle-Anordnung ausgeglichen.

In der AT-PS 7648 ist eine zusätzliche Armantriebseinrich­ tung mit Parallelbewegung beider Arme gezeigt. Bei dieser Kon­ struktion können nur Zugkräfte übertragen werden, weil der auf- und abbewegliche Lenker mit dem Kurbel-Beinantrieb nur über ein Seil und Federwickelrolle verbunden ist. Damit kann nur über einen Drehwinkel der Beinkurbel von 180 Grad Armun­ terstützung eingeleitet werden. Dies geschieht nicht optimal, weil der notwendige Synchronismus mit der Beinbewegung fehlt. Damit ist diese Konstruktion mit Mängeln behaftet, die sie für einen praktischen Einsatz weitgehend unbrauchbar macht.

Aus der FR-PS 869 538 ist ein Fahrrad mit Arm- und Beinantrieb bekannt geworden, bei dem die Einleitung der Armkräfte in den Antriebsstrang in bezug auf die Lenkbewegung im wesentlichen entkoppelt ist. Probleme entstehen insoweit, als die Schwenk­ bewegung des Lenkers um eine in Längsrichtung liegende Achse zur Folge hat, daß die Armbewegung ebenfalls kreissegmentförmig ist. Desweiteren vergrößern sich die räumlichen Abstände der Umlenkrollen am Rahmen zu den Befestigungspunkten der Seile am Lenker bei jedem Lenkeinschlag, was nur durch die Elastizität dieser Seile, die als biegeweiche Elemente bezeichnet sind, ausge­ glichen werden kann. Infolge davon treten je nach Elastizitätsgrad der Seile sowie Stärke der eingeleiteten Armkraft mehr oder weniger hohe Rückstellkräfte auf den Lenkmechanismus auf. Schließlich be­ inhaltet diese Konstruktion zur Ankoppelung der Armkräfte an den Beinantrieb ein relativ komplexes Getriebe im Bereich des Tretla­ gers.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fahrrad der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen auf das Hinterrad wirkender Armantrieb er­ heblich vereinfacht ist, bei dem die Armkraft möglichst verlustarm genutzt werden kann und dabei die Lenkbewegungen trotz gleichzei­ tiger Krafteinleitung über die Handgriffe des Lenkers völlig un­ beeinflußt bleiben.

Diese Aufgabe wird, bei einem Fahrrad mit den im Oberbegriff ange­ gebenen Merkmalen erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist das eine biegeweiche Element langgestreckt ausgeführt und wird über Umlenkrollen über die Handgriffe geführt, wobei Führungskulissen vorgesehen sind, die eine freie Bewegbarkeit der Handgriffe gegenüber dem Rahmen und gegenüber dem biegeweichen Element gestatten. Dabei erfolgt die Kraftübertragung von den Handgriffen auf das biegeweiche Element mittels der in den Füh­ rungskulissen geführten Druckstücke.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dem Unteranspruch 4 zu entnehmen, wobei mit den dort angegebenen kennzeichnenden Merkmalen erreicht werden kann, daß sich die Totpunkte des Arm- und Beinantriebes gleichzeitig einstellen.

Daß biegeweiche Elemente in Form von Seilen, Bändern, Ketten und dergleichen ausgeführt sein können, ist durch den Unteranspruch 5 angegeben.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das biege­ weiche Element entweder aus in Kraftübertragung elastischem oder aus weitgehend unelastischem Material bestehen, wobei im letzteren Falle mindestens ein elastisches Federelement, z. B. eine Spiralfeder, zum Ausgleich von Längenänderungen eingesetzt sein muß.

Anhand der Zeichnung, in der einige Ausführungsbeispiele der Er­ findung dargestellt sind, soll die Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Frontansicht auf ein Fahrrad mit zu­ sätzlichem Armantrieb,

Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 und 4 eine Seitenansicht und eine Draufsicht einer Mo­ difizierung der Beinantriebseinrichtung.

Die Fig. 1, auf die Bezug genommen wird, zeigt eine Ansicht ei­ nes Fahrrades aus dem Bereich des Rahmens 3 auf die Gabel 5 nach vorn. Die Gabel 5 trägt dabei das in Fig. 1 nicht dargestellte Vorderrad. An dem Rahmen 3 sind ein unteres Umlenkrollenpaar 4 und ein oberes Umlenkrollenpaar 8 befestigt, wobei ein oberer Umlenkrollenträger 7 vorgesehen ist, der nicht mit der Gabel 5 bei einem Lenkvorgang verschwenkt. Er ist durchbohrt, so daß ein Gabelverlängerungsrohr 6 durch ihn hindurchgeführt werden kann. An der Gabel 5 ist mittels dieses Verlängerungsrohrs 6 eine obere Halterung 18 für Führungsstangen 9 befestigt, die zur Führung von Handgriffen 11a, 11b dienen, wobei die Handgriffe 11a, 11b an Führungsbuchsen 10a1 und 10b1 befestigt sind, an denen Führungs­ bügel 10 angreifen, die mit Führungsbuchsen 10a2 und 10b2 an der jeweils anderen Führungsstange 9 geführt sind. Den Handgriffen 11a, 11b ist je eine Kulisse 19a bzw. 19b in kreissegmentartiger Form zugeordnet und daran angebracht, deren konstruktiver Mittel­ punkt die Steuerkopfachse 20 des Rahmens 3 ist.

An den Handgriffen 11a, 11b ist mittels Druckstücken 21a bzw. 21b ein biegeweiches Element 12 angeschlossen, welches die Handgriffe 11a, 11b mit den zugehörigen Pedalen 13 einer als Tretkurbelan­ ordnung 14 ausgebildeten Beinantriebseinrichtung verbindet. Dabei wird das biegeweiche Element 12 über die Umlenkrollenpaare 4 und 8 geführt, wobei das biegeweiche Element 12 einen Abschnitt 12a, der von dem linken Pedal der Beinantriebseinrichtung 14 über die untere linke Umlenkrolle 4 zu dem Druckstück 21a des linken Handgriffes führt, einen weiteren Abschnitt 12c, der zwischen dem Druckstück 21a des linken Handgriffes 11 und dem Druckstück 21b des rechten Handgriffes 11 über das obere Umlenkrollenpaar 8 geführt ist, und einen dritten Abschnitt 12b aufweist, der von dem Druckstück 21b des rechten Handgriffes über die rechte untere Umlenkrolle 4 und dem rechten Pedal der Beinantriebseinrichtung 14 geführt ist. In den Abschnitten 12a und 12b befindet sich je­ weils ein Federelement 17.

Schwenkt man nun die Gabel 5 (Fig. 2), so nimmt das biegeweiche Element 12 jeweils eine andere Position innerhalb der Kulissen 19a, 19b bei gleicher Lage bezogen auf den Rahmen 3 ein. Die Kraft von den Handgriffen wird nun auf das biegeweiche Element 12 mit den Abschnitten 12a, 12b und 12c mittels der Druckstücke 21a, 21b übertragen, die ihrerseits fest mit dem biegeweichen Element 12a, 12b und 12c verbunden sind. Dadurch wird gewährleistet, daß der Lenkwinkel der Gabel bezogen auf den Armantrieb unbeein­ flußt bleibt bei jeder Winkelstellung und unter beliebigem Kraft­ einsatz. Das dabei um die Handgriffachse entstehende Drehmoment bei außermittigem Kraftangriff wird von vier Büchsen 10a1, 10a2, 10b1 und 10b2 der Führungsbügel 10 aufgenommen.

Nun wird man allerdings - anatomisch bedingt - den Hub der Arme kleiner (ca. 2/3) als den der Beine ausführen wollen.

Zur Realisierung dieser Forderung bietet sich die Modifikation des Beinantriebes gemäß Fig. 3 und 4 an, wobei Fig. 3 die Sei­ tenansicht zeigt. Bei dieser werden die normalen Kurbeln durch zwei Winkelkurbeln 24a, 25a, 24b bzw. 25b ersetzt, die so aufgebaut sind, daß sie zwischen Tretlagerachse 14a und jeder Pedalachse 13a, 13b einen weiteren Zapfen 26a bzw. 26b, dessen Achse parallel zu den beiden vorgenannten Achsen liegt, aufweisen, an denen das bie­ geweiche Element 12 angreift. Dieser Zapfen 26a bzw. 26b wird in ge­ eignetem radialen Abstand von der Tretlagerachse 14a angeord­ net. Der Winkel zwischen den Kurbelteilen 24a, 25a bzw. 24b, 25b wird nun so bestimmt, daß Arme und Beine gleichzeitig ihre Ex­ tremlagen (Höchst- bzw. Tiefstposition) durchlaufen. Fig. 3 und 4 zeigen diese beschriebene Stellung der Antriebe.

Claims (7)

1. Fahrrad mit einem Rahmen (3), an dessen vorderem Ende eine schwenkbare Gabel (5) zur Lenkung des Vorderrades (1) und an des­ sen hinterem Ende ein von einer Tretkurbelanordnung (14) mit Pe­ dalen (13) angetriebenes Hinterrad angeordnet ist, mit einer zu­ sätzlichen, durch die Arme zu betätigenden Antriebseinrichtung, die zwei an der Gabel (5) des Fahrrades mittels Führungsbügeln (10) auf- und abbewegbare Handgriffe (11) als Lenkelemente und Träger weiterer Bedienungseinrichtungen z. B. für Bremsen etc. aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf Zug beanspruchtes, langge­ strecktes und biegeweiches Element (12) mit seinem einen Ende (30a) an dem linken Pedal (Pedalachse 13a) angeschlossen und über eine linke untere Umlenkrolle (4a) zum zugehörigen linken Handgriff (11a), von dort über wenigstens eine weitere, oberhalb der Handgriffe (11a, 11b) angeordnete Umlenkrolle (8) zum anderen, rechten Handgriff (11b) und weiter über eine rechte untere Umlenk­ rolle (4b) zum rechten Pedal (Pedalachse 13b) geführt und dort mit dem anderen Ende (30b) angeschlossen ist, wobei jeder Handgriff (11a, 11b) eine Führungskulisse (19a bzw. 19b) aufweist, in der ein mit dem zugehörigen biegeweichen Element (12) fest ver­ bundenes Druckstück (21a bzw. 21b) aufgenommen ist, das die Auf- und Abbewegung der Handgriffe (11a, 11b) auf das biegeweiche Element (12) überträgt, wobei die Mittelpunkte der Kreisbögen der Füh­ rungskulissen (19a, 19b) auf der Steuerkopfachse (20) des Rahmens (3), um die die Handgriffe (11a, 11b) zum Lenken des Fahrrades drehbar sind, liegen, und daß das Druckstück (21a bzw. 21b) relativ zu dem Hand­ griff (11a bzw. 11b) in der Führungskulisse (19a bzw. 19b) bewegbar ist, so daß die Gabel (5) von den Druckstücken (21a, 21b) und dem damit verbun­ denen biegeweichen Element (12) zwecks Lenkung des Fahrrades um die Steuerkopfachse frei bewegbar ist.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das biegeweiche Element (12) an einem Punkt an den zugehörigen Kur­ belarmen der Tretkurbelanordnung (14) angelenkt ist, der radial gemessen zwischen der Pedal- und der Tretlagerachse liegt.

3. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelarme der Tretkurbelanordnung (14) jeweils als Doppelhebel mit Kröpfung ausgebildet sind und daß das biegeweiche Element (12) an deren Zapfen (26a bzw. 26b) angelenkt ist.

4. Fahrrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelhebel (24a, 25a bzw. 24b, 25b) jedes Kurbelarms einen solchen Winkel α miteinander einschließen, daß die Totpunkte des Arm- und Beinantriebes sich gleichzeitig einstellen.

5. Fahrrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das biegeweiche Element (12) in Form von Seilen, Bändern, Ketten oder einer Kombination derselben oder derglei­ chen ausgeführt ist.

6. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das biegeweiche Element (12) aus einem Material besteht, das in der Kraftübertragungsrichtung elastisch ist, z. B. Gummi.

7. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das biegeweiche Element (12) aus einem Material besteht, welches in der Kraftübertragungsrichtung weitgehend unelastisch ist, z. B. Stahl, und daß es mindestens ein elastisches Federelement (17), z. B. eine Spiralfeder, zum Ausgleich von Längenänderungen enthält.