DE3707669A1 - Tretkurbelantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tretkurbelantrieb, vorzugs­ weise für Fahrräder, mit zwei um 180° versetzt angeordneten, um eine gemeinsame Achse drehbaren Tretkurbeln.

Bei bisher in der Praxis gebräuchlichen Tretkurbelantrieben für Fahrräder sind die Tretpedale an den Enden von zwei gleichlangen Kurbelzapfen einer Tretkurbel angeordnet. Die Tretpedale beschrei­ ben eine zur Achse der Tretkurbeln konzentrische Kreisbahn. Bei derartigen Tretkurbelantrieben sind die wirksamen Hebellängen bei Niedertreten eines Tretpedales d.h. bei der Kraftaufbringung und bei Anheben eines Tretpedales gleich groß. Da die Achsen der Tretpedale und der Achsmittelpunkt der Tretkurbeln stets auf einer gedachten Geraden liegen, besitzen derartige Tretkurbel­ antriebe einen Totpunkt, der durch die Schwungenergie der Tret­ kurbeln überwunden werden muß. Bei derartigen Tretkurbelantrieben ist die Länge der Bahnkurve eines Tretpedales, die für das Nieder­ treten und damit für die Kraftaufbringung zur Verfügung steht, gleich der Länge der Bahnkurve, auf der das Tretpedal zurückge­ führt werden muß, so daß bei Berücksichtigung des Totpunktbereichs weniger als die Hälfte der gesamten Bahnkurvenlänge eines Tret­ pedales für die Kraftaufbringung zur Verfügung steht.

Seit langem bestehen deshalb Bemühungen, einen Tretkurbelantrieb zu schaffen, bei dem die wirksame Hebellänge beim Niedertreten eines Tretpedales größer ist als bei dem Anheben des Tretpedales und bei dem der für die Kraftaufbringung verfügbare Anteil der gesamten Bahnkurve gegenüber dem für das Anheben einen Tretpedales erforderliche Anteil vergrößert ist. Einen derartigen Tretkurbelan­ trieb zeigt beispielhaft die DE-PS 1 03 890.

Der in der genannten Patentschrift dargestellte Tretkurbelantrieb für Fahrräder besteht aus zwei, um 180° versetzt angeordneten auf einer gemeinsamen Achse befestigten Tretkurbeln. An beiden Seiten des Fahrrades sind teleskopartig verlängerbare Hebel ange­ bracht, die gegenüberliegend am Rahmen des Fahrrades und an den freien Enden der Tretkurbel angelenkt sind, und die auf einem über den Anlenkungspunkt an die Tretkurbel herausragenden Hebel­ teil Tretpedale tragen.

Bei dem dargestellten Tretkurbelantrieb ist jeder Hebel als Gelenk­ parallelogramm ausgebildet, wobei jedes Gelenkparallelogramm über eine Verlängerung einer der beiden äußeren Gelenkstangen am Rahmen des Fahrrades angelenkt ist, und wobei eine Verlängerung der zweiten äußeren Gelenkstange das Tretpedal trägt. Der Kurbel­ zapfen ist jeweils an dem Scharnierdrehpunkt der beiden inneren Gelenkstangen des Gelenkparallelogramms angelenkt.

Bei dem in der Patentschrift aufgezeigten Tretkurbelantrieb be­ schreiben die Tretpedale Kreisbahnen, deren Mittelpunkt gegenüber der Mittelachse der Tretkurbel in Fahrtrichtung des Fahrrades versetzt ist, so daß beim Niedertreten eines Tretpedales die wirksame Hebellänge zwischen Tretpedal und Antriebsachse verlän­ gert und bei Anheben eines Tretpedales verkürzt ist.

Auf diese Weise ist der für die Kraftaufbringung verfügbare Anteil der Bahnkurve eines Tretpedales gegenüber dem für das Anheben erforderlichen Teil der Bahnkurve vergrößert.

Wie erläutert besteht bei dem dargestellten Tretkurbelantrieb jeder der beidseitig am Rahmen angeordneten Hebel aus einem Gelenkparallelogramm, so daß relativ lange Hebelstangen erforder­ lich sind, will man eine deutliche Verlängerung der wirksamen Hebellänge des Tretkurbelantriebs bei Niedertreten eines Pedals erreichen. Durch die Anlenkung des Gelenkparallelogramms an der Verlängerung einer äußeren Hebelstange, sowie die Anordnung des Tretpedales an der Verlängerung der anderen äußeren Hebelstange wird die verfügbare Bodenfreiheit des Fahrrades durch das Gelenk­ parallelogramm stark verkleinert, so daß es insbesondere bei Kurvenfahrten zu Berührungen des Gelenkparallelogramms mit dem Boden kommen kann. Die Anordnung des Tretpedales auf der Verlänge­ rung einer Hebelstange erfordert ferner aus Festigkeitsgründen eine Ausführung dieses Verlängerungsteiles mit einem breiten Querschnitt, was die seitliche Auskragung des Gelenkparallelo­ gramms vergrößert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tretkurbelantrieb vorstehender Art so weiterzubilden, daß bei Einsatz in einem Fahrrad eine ausreichende Bodenfreiheit garantiert ist, der möglichst platz­ sparend ausgeführt werden kann und der dabei keine Elemente mit Gleitreibungen benötigt.

Diese Aufgabe wird mit einem Tretkurbelantrieb mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem Tretkurbelantrieb nach der Erfindung sind die an den beiden Seiten angeordneten Hebel durch Gelenkscheren realisiert, wobei jede Gelenkschere aus einem oder mehreren über Scharniere miteinander verbundenen Scherengliedern bestehen kann. Die freien Enden der beiden äußeren Scherenglieder sind jeweils über zwei Gelenkstangen in einem gemeinsamen Scharnierdrehpunkt miteinander verbunden. Jede Gelenkschere ist in dem Scharnierdrehpunkt einer der beiden äußeren Gelenkstangen am Rahmen des Fahrrades ange­ lenkt, während der Scharnierdrehpunkt der beiden anderen äußeren Gelenkstangen das Tretpedal trägt. Die Kurbelzapfen der Tretkur­ bel sind in einem mittleren Scharnierdrehpunkt eines Scherenglie­ des an der Gelenkschere angelenkt, so daß das Tretpedal in Rich­ tung des Kurbelzapfens über den Anlenkungspunkt an den Kurbelzap­ fen herausragt. Wird die Tretkurbel gedreht, so wird die auf der Seite des in Drehrichtung vorlaufenden Kurbelzapfens angeordne­ te Gelenkschere teleskopartig verlängert, während gleichzeitig die an dem zurücklaufenden Kurbelzapfen angelenkte Gelenkschere teleskopartig verkürzt wird. Da die Tretpedale über den Anlenkungs­ punkt an den Kurbelzapfen herausragen, vergrößert sich hierbei gleichzeitig die wirksame Hebellänge des vorlaufenden Tretpedales, während die Hebellänge des zurücklaufenden Tretpedales bezogen auf die Mittelachse der Tretkurbel entsprechend verkürzt wird. Auf diese Weise kann die Tretkraft zur Erzeugung eines möglichst großen Drehmomentes bei einer großen wirksamen Hebellänge beim Niedertreten auf die Tretkurbel aufgebracht werden, während das Anheben der Tretkurbel bei einer geringen Hebellänge erfolgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Tretkurbelantrieb wird die Vergrößerung bzw. Verkürzung der wirksamen Hebellänge noch dadurch verstärkt, daß sich gleichzeitig der Abstand des Tretpedales vom Anlenkungs­ punkt an den Kurbelzapfen bei dem vorlaufenden Tretpedal vergrößert bzw. bei dem zurücklaufenden Tretpedal entsprechend verringert.

Die als Hebel dienenden Gelenkscheren können aus einem oder mehre­ ren Scherengliedern bestehen. Durch eine Vergrößerung der Anzahl der Scherenglieder kann die Breite der einzelnen Gelenkscheren klein gehalten werden. Ferner kann auch der das Tretpedal tragende über den Anlenkungspunkt an den Kurbelzapfen herausragende Teil der Gelenkschere aus mehreren Scherengliedern gebildet sein. Auf diese Weise ist es möglich, die wirksame Hebellänge der Tret­ kurbel nahezu beliebig zu vergrößern.

Die Anlenkung der Gelenkscheren an den Rahmen des Fahrrades kann auf der Verbindungslinie zwischen Achsmittelpunkt der Tretkurbeln und dem Achsmittelpunkt des beispielsweise über eine Kette ange­ triebenen Kettenrades erfolgen. Ferner kann der Anlenkungspunkt jedoch auch oberhalb oder unterhalb dieser Verbindungslinie lie­ gen, wodurch die Bahnkurven der Tretpedale entsprechend nach oben oder unten verschoben werden.

Sind die Gelenkstangen der Gelenkschere jeweils parallel zuein­ ander angeordnet, so bewegen sich die Tretpedale bei Drehung der Tretkurbel auf einer Kreisbahn, deren Mittelpunkt zu dem Achsmittelpunkt der Tretkurbeln versetzt ist. Bei einer erfinde­ rischen Weiterbildung des Tretkurbelantriebes können die Scharnier­ drehpunkte von einem oder mehreren Scherengliedern der Gelenksche­ re in Längsrichtung der Gelenkstangen versetzt werden. Mit dieser Maßnahme erhält die Bahnkurve der Tretpedale in dem Bereich des Anhebens der Tretpedale eine abgeflachte Kurvenform. Eine der­ artige Bahnkurve der Tretpedale erweist sich als besonders vor­ teilhaft für Fahrräder, deren Tretpedale mit Fußschlaufen ausge­ stattet sind, da hierbei durch das Anheben der Tretpedale ein zusätzliches Drehmoment auf die Tretkurbel ausgeübt werden kann.

Um verschiedene Formen von Bahnkurven zu erhalten, können die mittleren Scharnierdrehpunkte stufenweise in den Gelenkstangen versetzbar sein. Zu diesem Zweck können in den sich kreuzenden Gelenkstangen eines Scherengliedes im Abstand Bohrungen angebracht sein, in die die Gelenkachse des Drehscharniers nach dem Ver­ stellen der Gelenkstangen eingesteckt wird. Auf diese Weise lassen sich beliebig abgeflachte Bahnkurven für die Tretpedale erzielen. In gleicher Weise können auch die Scharnierdrehpunkte an den Verbindungsstellen der Scherenglieder versetzbar sein. Mit dieser Maßnahme lassen sich unsymmetrische Bahnkurven der Tretpedale erreichen, die sich für bestimmte Fahrzustände als vorteilhaft erweisen können.

Bei einer weiteren erfinderischen Ausgestaltung des Tretkurbel­ antriebes ist der Anlenkungspunkt der Gelenkschere am Rahmen des Fahrrades versetzbar ausgebildet. Wird beispielsweise durch Versetzen des Anlenkungspunktes der Abstand zwischen der Mittel­ achse der Tretkurbel und dem Anlenkungspunkt der Gelenkschere am Rahmen des Fahrrades vergrößert, so verlängert sich die bei Niedertreten eines Tretpedales wirksame Hebellänge der Tret­ kurbeln. In gleicher Weise kann durch Verkürzung des Abstandes die wirksame Hebellänge verkleinert werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Tretkurbelantrieb durch Versetzen des Anlen­ kungspunktes der Gelenkscheren am Rahmen des Fahrrades in ein­ facher Weise dem gewünschten Fahrzustand anzupassen. Denkbar ist hierbei auch eine kontinuierliche Verstellmöglichkeit des Anlenkungspunktes während der Fahrt durch Drahtzug, wie er in bereits bekannter Weise für die Betätigung von Gangschaltungen eingesetzt ist.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann jede Gelenk­ schere mit einem flexiblen Schutzmantel umgeben sein, um einer­ seits die Scharniere der Gelenkschere gegen Verschmutzung zu schützen und andererseits den Benutzer des Fahrrades gegen Berüh­ rung mit den Gelenkscheren zu sichern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung enthaltenen Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen die Figuren im einzelnen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Tretkurbelan­ triebes,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Tretkurbelantriebes bei waagerechter Position der Kurbelzapfen,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Tretkurbelantriebes bei senkrechter Position der Kurbelzapfen,

Fig. 4 eine Seitenansicht von zwei sich kreuzenden Gelenk­ stangen mit einem versetzbaren Scharnierdrehpunkt,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Ausschnitt eines Scheren­ gliedes.

Die Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungs­ gemäßen Tretkurbelantriebes.

Auf einer am Rahmen 7 eines Fahrrades drehbar angeordneten Achse 1 sind zwei um 180° versetzt angeordnete Tretkurbeln befestigt. Auf der Achse 1 der Tretkurbeln ist ferner ein Zahnrad 8 be­ festigt, das über eine Kette 10 mit einem zweiten am Rahmen 7 des Fahrrades drehbar angeordneten Zahnrad 9 trieblich verbun­ den ist. Auf jeder Seite des Fahrrades ist jeweils eine Gelenk­ schere 4 bzw. 4′ angeordnet, von denen nur eine ganz abgebildet ist.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Tretkurbelantriebes besteht jede der beiden Gelenkscheren aus zwei über Scharniere miteinander verbundenen Scherengliedern, deren freie Enden wieder über Gelenkstangen in gemeinsamen Scharnierdrehpunkten 5 und 6 bzw. 6′ miteinander verbunden sind. Die beiden Gelenkscheren 4 und 4′ sind gegenüberliegend auf einer gemeinsamen gedachten Achse in den Scharnierdrehpunkten der hinteren äußeren Gelenk­ stangen am Rahmen 7 des Fahrrades angelenkt. An den Scharnierdreh­ punkten 6 und 6′ der vorderen äußeren Gelenkstangen sind jeweils Tretpedale 3 und 3′ angebracht. Die Tretkurbeln sind an den freien Enden der Kurbelzapfen 2 und 2′ jeweils in einem mittleren Scharnierdrehpunkt 23 und 23′ eines Scherengliedes an der Gelenkschere angelenkt.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Tretkurbelantriebes besteht jede Gelenkschere aus zwei Scherengliedern. Die Anzahl der Scherenglieder kann jedoch beliebig vergrößert werden, wodurch bei gleichbleibender Gesamtlänge eines Scherengliedes die Breite einer Gelenkschere entsprechend kleiner wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Seitenansicht eines Tretkurbel­ antriebes bei waagerechter Position und bei senkrechter Posi­ tion der Kurbelzapfen. Von den beiden Gelenkscheren ist nur eine 4 abgebildet. Die Abbildungen zeigen das auf der Achse 1 der Tretkurbeln befestigte Zahnrad 1, das über eine Kette mit dem auf der Antriebsachse des Fahrrades angeordneten Zahn­ rad 9 trieblich verbunden ist. Die abgebildete Gelenkschere 4 besteht aus zwei miteinander verbundenen Scherengliedern, deren freie Enden jeweils über Gelenkstangen wieder in Schar­ nieren 5 und 6 verbunden sind. Die Gelenkschere ist mit dem hinteren Scharnier 5 am Rahmen 7 des Fahrrades angelenkt, während an dem vorderen Scharnier 6 das Tretpedal 3 angelenkt ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Gelenkstangen der Gelenkschere jeweils paarweise parallel zueinander ange­ ordnet, so daß das Tretpedal 3 bei Drehung der Tretkurbel eine Kreisbahn beschreibt, deren Mittelpunkt gegenüber der Achse 1 der Tretkurbel in Fahrrichtung versetzt ist.

Die Anlenkung der Gelenkschere 4 an den Rahmen 7 des Fahrrades ist versetzbar ausgebildet. Zu diesem Zweck sind an dem Rahmen 7 des Fahrrades weitere Einstecköffnungen 27 angebracht, in die die Achse des hinteren Scharniers 5 eingesteckt und wieder befestigt werden kann. Auf diese Weise kann die beim Nieder­ drücken des Tretpedales wirksame Hebellänge des Tretkurbel­ antriebes verkleinert oder vergrößert werden.

Die Fig. 4 zeigt zwei sich kreuzende Gelenkstangen 12 und 13 eines Scherengliedes mit einem mittleren Scharnierdreh­ punkt. Der Scharnierdrehpunkt besteht aus einer Gelenkachse 26, die durch zwei fluchtend angeordnete Bohrungen der beiden Gelenkstangen gesteckt ist und in dem gezeigten Ausführungs­ beispiel durch eine Flügelschraube 28 gehalten wird. Zur Ver­ setzung des Scharnierdrehpunktes weisen die Gelenkstangen in gleichem Abstand mehrere Bohrungen 27 auf, durch die die Gelenkachse des Scharniers nach Versetzen der Gelenkstangen gesteckt werden kann.

Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine besonders vorteil­ hafte Gestaltungsform einer Gelenkschere. Hierbei ist jeweils eine Gelenkstange als eine Doppelstange bestehend aus zwei Stangenelementen 17 und 18 ausgebildet, während die daran anschließende Gelenkstange 16 zwischen diesen Stangenelementen angeordnet ist. Jeder Scharnierdrehpunkt besteht aus einem Gelenkbolzen 20, der über eine Flügelschraube 28 gehalten ist.

Claims (4)

1. Tretkurbelantrieb, vorzugsweise für Fahrräder, mit zwei um 180° versetzt angeordneten, um eine gemeinsame Achse drehbaren Tretkurbeln und zwei teleskopartig in ihrer Länge veränderbaren, jeweils auf einer Seite des Fahrrades am Rahmen und an dem freien Ende eines Kurbelzapfens der Tret­ kurbel angelenkten Hebeln, die auf einem über den Anlenkungs­ punkt an den Kurbelzapfen herausragenden Hebelteil jeweils ein Tretpedal tragen, so daß beim Niederdrücken eines Tretpe­ dals der vertikale Abstand der Tretkurbel von der Achse des Antriebes vergrößert und beim Anheben eines Tretpedales verkürzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hebel als eine Gelenkschere (4, 4′) mit einem oder mehreren über Scharniere miteinander gekoppelten Scherengliedern ausgebil­ det ist, und die freien Enden der beiden äußeren Scherenglie­ der über jeweils zwei Gelenkstangen mit einem gemeinsamen Scharnierdrehpunkt (5, 5′) bzw. (6, 6′) verbunden sind und die Gelenkscheren (4, 4′) in dem gemeinsamen Scharnierdreh­ punkt (5, 5′) der äußeren Gelenkstangen gegenüberliegend am Rahmen (7) des Fahrrades und die Kurbelzapfen (2, 2′) der Tretkurbeln jeweils in einem mittleren Scharnierdreh­ punkt (23) bzw. (23′) eines Scherengliedes an den Gelenk­ scheren (4, 4′) angelenkt sind.

2. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung verschiedener Bahnkurven der Tretpedale (3, 3′) die Scharnierdrehpunkte von zumindest einem Scheren­ glied in Längsrichtung der Gelenkstangen der Scherenglieder versetzbar sind.

3. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anlenkungspunkte (5, 5′) der Gelenkscheren (4, 4′) an dem Rahmen (7) des Fahrrades versetzbar sind.

4. Tretkurbelantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkscheren (4, 4′) mit einem flexiblen Schutzmantel umgeben sind.