DE3831890A1 - Fahrradantrieb mit stufenloser kraftuebertragung/schaltung, nachtraeglich an jeden fahrradrahmen anbaubar und zum einbau in dafuer vorbereitete fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fußantrieb für mit Muskelkraft betriebene Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Fußantriebe mit geraden oder gebogenen Pedalhebeln, bei denen die Übersetzung stufenlos veränderlich ist, gehören zum Stand der Technik. Einer der ersten Antriebe dieser Art ist aus der CH-PS 79 522 bekannt. Hier wird ein gebogener Pedalhebel verwendet. Verschiebt man dort eine Zugklemme, die ebenso wie der Pedalhebel mit einer Verzahlung versehen ist und dadurch das ungewollte Verschieben verhindert, so verändert man die Länge des wirksamen Hebels und dadurch auch das Übersetzungsverhältnis. Die Zugklemme wird mit Federkraft gegen den Pedalhebel gedrückt.

Für das Schalten gibt es drei verschiedene Möglichkeiten:
Der Fahrer verstellt die Zugklemmen mit dem Fuß;
von Seilzügen, die über Umlenkrollen laufen, werden die Zugklemmen beider Pedalhebel verstellt;
die Zugklemme wird durch ein Seil, das mit einem Drehgriff am Lenker verbunden ist, verstellt.

Ähnliche Antriebe mit gebogenen oder geraden Pedalhebeln, wo die Schaltung über Seilzüge von Hand oder durch Ver­ schieben der Zugklemme mit dem Fuß erreicht wird, sind aus den FR-PS 5 04 282, US-PS 13 97 068, DE-OS 8 32 408 und der US-PS 37 59 543 bekannt.

In der DE-PS 31 49 184 wird ebenfalls ein kreisbogenförmiger Pedalhebel-Antrieb beschrieben. Jedem Pedalhebel sind dort zwei Seilzüge zugeordnet, die an der Zugklemme befestigt sind und am Ende des Pedalhebels über eine Umlenkrolle laufen. Das andere Ende der Seilzüge ist an einer Rolle am drehbar gelagerten Lenker befestigt. Auf diese Art entsteht für jeden Pedalhebel ein endloser Seilzug. In jedem Seilzugpaar ist jeweils noch eine Zugfeder zwi­ schengeschaltet. Dreht man nun den Lenker mit der Rolle, so werden die Zugklemmen an beiden Pedalhebeln verschoben, wenn sie drucklos sind.

Wenn der Tretvorgang nicht unterbrochen wird, läßt sich nur die Zugklemme abwechselnd an jedem Pedalhebel verstellen, der drucklos ist und die Verstellung der Übersetzung er­ folgt ungleichmäßig aber kontinuierlich.

Allen bekannten und in den oben angeführten PS beschriebe­ nen Antrieben ist eines gemeinsam: für sie wurden spe­ zielle Fahrzeuge konzipiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Antrieb der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern und zu gestalten, daß er nachträglich an jeden Fahrradrahmen angebaut wer­ den kann, daß er nicht nur das Hinterrad, sondern auch das Vorderrad alleine oder gemeinsam mit dem Hinterrad an­ treiben kann und daß er mit einer Kardanwelle verbunden werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches genannten Merkmale gelöst.

Die Pedalhebelachse ist sowohl in ihrer Lagerung als auch in den Pedalhebeln mit Nadellagern versehen und dadurch drehbar. Sie wird über ein außerhalb der Pedalhebel befind­ liches Kettenrad, das mit der Pedalhebelachse fest ver­ bunden ist, durch eine Kombination von Seil und Kette in endloser Form in Drehung versetzt. Dies geschieht wiederum durch Drehen eines Seil- oder Kettenrades am Steuerrohr des Fahrzeuges.

In der Pedalhebelversion mit Zugklemme befindet sich im Inneren der Pedalhebel je ein weiteres Ketten- oder Seil­ rad, das mit der Pedalhebelachse fest verbunden ist. Eine Kette oder Seil, oder eine Kombination aus beiden wird am der Pedalhebelachse entgegengesetzten Ende des Pedalhebels über ein Seil- oder Kettenrad umgelenkt und ist an der Zug­ klemme befestigt. Die Verschiebung der Zugklemme kann nur erfolgen, wenn die Zugorgane keine Kraft ausüben.

In der Pedalhebelversion mit Gewindestange befinden sich am Ende der Gewindestange und auf der Pedalhebelachse je ein Kegelrad. Beide Kegelräder greifen ineinander und ver­ setzen die Gewindestange in Drehung, wenn die Pedalhebel­ achse gedreht wird. Auf der Gewindestange befindet sich eine Gewindemutter mit einer oder zwei Ösen, durch die das Zugorgan geführt wird und die Gewindemutter am Mitdrehen hindert. In einem Pedalhebel befindet sich eine rechtsdre­ hende Gewindestange, im anderen eine linksdrehende. Das Zugorgan, ein Draht- oder Kunststoffseil, endet in einer Halterung für ein Gleitstück oder Rad. Bei Verschie­ bung der Gewindemutter wird das Gleitstück oder Rad am Kreisbogen des Pedalhebels entlang geführt. Durch die ge­ ringe Steigung der Gewindestange in Verbindung mit dem Gleitstück oder Rad am Ende des Zugorgans läßt sich der Schaltvorgang mit oder ohne Kraftausübung auf die Zugorgane durchführen.

Die Antriebseinheit ist in einem Gehäuse untergebracht und so vor Schmutz und Nässe geschützt. Auf der Antriebsachse befinden sich nebeneinander innerhalb des Gehäuses zwei Freilaufseilrollen und außerhalb des Gehäuses ein fest mit der Achse verbundenes Antriebskettenrad. Hinter den Seil­ rollen befindet sich eine Umlenkrolle. Die Antriebseinheit kann dem Hinterrad und/oder dem Vorderrad zugeordnet wer­ den.

Die Leichtmetall- oder Kunststoffgußformteile besitzen an ihren Innenseiten halbkugelförmige Ausformungen, die so gestaltet sind, daß sie sowohl in die Lageschalen eines sogenannten Thompson-Tretlagergehäuses als auch in die Öffnung eines geschraubten sogenannten BSA-Lagergehäuses passen. Eine Schraube durch das Tretlagergehäuse verbin­ det beide Formteile fest miteinander und arretiert sie auf diese Weise. Im unteren Bereich der beiden Formteile be­ findet sich eine Auflage für jeden Pedalhebel, der zur Be­ grenzung des Schwenkbereiches der beiden Pedalhebel und damit auch als Aufsteigehilfe für den Fahrer des Fahrzeu­ ges dient. Die Formteile umschließen das Unterrohr des Fahrradrahmens und stützen sich darauf ab. Die Antriebs­ einheit, die Seilumlenkrollen zur Antriebseinheit und die Lagerung der Pedalhebelachse werden mit Gewindeschrauben in die an den Formteilen dafür vorgesehenen Gewindebohrun­ gen festgeschraubt.

Zum Antrieb des Vorderrades, dessen Nabe in diesem Fall mit einem Kettenrad versehen ist, wird eine Antriebseinheit an einer Halterung über der Vorderradgabel befestigt. Für die Kraftübertragung erhält jeder Pedalhebel ein zweites Zugorgan. Dieses Zugorgan wird über eine zweite Seilrolle am Formteil zu einer Umlenkseilrolle am oberen Ende des Steuerrohrs geführt. Von dort läuft es zu einer dritten Um­ lenkseilrolle, die am oberen Teil der Vorderradgabel ange­ bracht ist und das Zugorgan zur Freilaufseilrolle der An­ triebseinheit führt. Der einseitige Zug der Kraftübertra­ gung an der Vorderradgabel wirkt nicht nachteilig auf den Lenkvorgang, da das angetriebene Vorderrad bemüht ist, die eingeschlagene Lenkrichtung beizubehalten. Bei gleich großen Vorder- und Hinterrädern sowie gleich großen Ketten­ rädern werden die Antriebskräfte synchron zu gleichen Tei­ len auf die angetriebenen Räder übertragen. Das Vorderrad kann auch alleine angetrieben werden.

Um ein Fahrzeug mit einer Antriebswelle antreiben zu kön­ nen, kann die Antriebseinheit, jedoch ohne Antriebsketten­ blatt, koaxial mit der Welle verbunden werden und die Kraft über zusätzliche Umlenkseilrollen von den Pedalhebeln auf die Antriebseinheit übertragen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels und den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht eines Fahrradrahmens mit angebau­ tem Vorder- und Hinterradantrieb,

Fig. 2 die im Tretlagergehäuse festgeschraubten Formteile als Ansicht von der Rückseite des Fahrradrahmens,

Fig. 3 die Seitenansicht eines offenen Pedalhebels mit Schaltung durch eine Gewindestange,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Antriebseinheit ohne Gehäuse.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, welche Positionen die Einzelteile des Antriebes am Fahrradrahmen haben, welchen Verlauf die Zugorgane über die verschiedenen Seilrollen nehmen und ein mögliches Beispiel für die Betätigung der Gangschaltung 26.

Die Fig. 2 zeigt in der Rückansicht wie die Formteile 18, an denen die Antriebseinzelteile befestigt sind, mit halb­ kugeligen Ausformungen 19 im Tretlagergehäuse 20 mit einer Schraube 21 oder Bolzen befestigt sind.

Die Zeichnung zeigt weiter wie die Lagerung 23 der Pedal­ hebelachse 1 an den Formteilen 18 angeschraubt ist und wie der Weg der Zugorgane 11 von der Zugklemme 5 über die nicht mehr sichtbaren Umlenkrollen 22 zur Antriebseinheit 17 ver­ läuft. Die Anordnung der Begrenzungsauflagen 27 für die Pedalhebel 6 ist ebenfalls dargestellt.

Die Fig. 3 zeigt einen offenen Pedalhebel 6 mit einer Ge­ windestange 7, die an beiden Enden in Gleitlagern 28 ge­ führt ist. Die beiden Kegelräder 8/9 bewegen die Gewinde­ mutter 10 und damit auch das Laufrad 12, das am Ende des Zugorgans 12 befestigt ist.

Die Fig. 4 läßt erkennen, wie in der Antriebseinheit 17 die beiden Freilaufseilrollen 15 und das Antriebsketten­ blatt 14 auf der Antriebsachse 13 angeordnet sind und wie das Zugorgan 11 über die Umlenkrolle 16 von einer Frei­ laufseilrolle 15 auf die andere umgelenkt wird.

Alle in den Ansprüchen und der Beschreibung erläuterten Teile des Antriebes können in ihrer Form so verändert werden, daß sie in einen eigens dafür konzipierten Fahr­ radrahmen eingebaut werden können. Das gilt sowohl für den Vorderrad-, Hinterrad-, Allrad- und Kardanantrieb. Die einzelnen Funktionen des Antriebes gemäß den Ansprüchen werden dadurch nicht verändert. Die Erfindung läßt sich auch in zwei- oder dreispurige Landfahrzeuge sowie in Wasser- oder Luftfahrzeuge einbauen.

Claims (9)

1. Muskelkraftantrieb mit

• - kreisförmig gebogenen, um eine Achse schwenkbaren Pedalhebeln,
• - einem den Antrieb bewirkenden Zugorgan, das über verschiebbare Zugklemmen mit den Pedalhebeln ver­ bunden ist,
• - wobei die Zugklemmen durch Seilzüge oder Ketten, die über eine Rolle oder Kettenrad laufen, verscho­ ben werden können,
• - wobei der Abstand zwischen den Zugklemmen und dem Umlenkpunkt der Zugorgane über die ganze Länge der Pedalhebel konstant ist, wenn sich beide Pedalhebel parallel gegenüber stehen, und
• - mit einer Antriebswelle, die durch die Bewegung der Pedalhebel über die Zugorgane angetrieben wird.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalhebelachse (1) drehbar gelagert ist.

3. Antrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der drehbar gelagerten Pedalhebel­ achse (1) drei Seil- oder Kettenräder (2) fest mit der Pedalachse (1) verbunden sind, von denen je ein Rad (2) mittig im Inneren der beiden Pedalhebel (6) und das dritte Rad (2) außerhalb der Pedalhebel (6) angeordnet ist.

4. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Inneren der Pedalhebel (6) über das Rad (2) auf der Pedalachse (1) und über eine am gegen­ überliegenden Ende des Pedalhebels (6) angeordnete Umlenkrolle (3) eine Kette (4) ein Seil oder eine Kom­ bination aus beiden geführt wird und mit der Zugklemme (5) verbunden ist, wobei durch eine, über das dritte, außerhalb der Pedalhebel (6) angeordnete Rad (2) her­ beigeführte Drehung der Pedalhebelachse (1) die Zug­ klemme (5) in beide Richtungen verschoben werden kann.

5. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß im Inneren des Pedalhebels (6) eine Gewindestange (7) drehbar gelagert ist, die von einem Ende des Pedal­ hebels (6) bis zum anderen Ende des Pedalhebels (6) reicht und an deren, der Pedalhebelachse (1) zugekehr­ ten Ende ein Kegelrad (8) befestigt ist, welches mit einem zweiten Kegelrad (9), welches mit der Pedalhebel­ achse (1) fest verbunden ist im Eingriff befindlich ist, wobei durch Drehung der Pedalhebelachse (1) die Gewindestange (7) ebenfalls gedreht wird und eine Ge­ windemutter (10) mit Öse in beide Richtungen ver­ schoben werden kann, wobei durch die Öse an der Gewin­ demutter (10) das Zugorgan (11) geführt wird, an dessen Ende ein Gleitstück oder Rad (12) befestigt ist, welches durch die Verschiebung der Gewindemutter (10) am Kreis­ bogen des Pedalhebels (6) ebenfalls in beide Richtungen verschoben werden kann.

6. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebsachse (13), das fest mit der An­ triebsachse (13) verbundene Antriebskettenblatt (14), die nebeneinander auf der Antriebsachse (13) angeord­ neten Freilaufseilrollen (15) und die auf beide Frei­ laufseilrollen (15) wirkende Umlenkseilrolle (16) in einem Gehäuse angeordnet sind und eine Antriebseinheit (17) bilden.

7. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Antrieb zwei Leichtmetall- oder Kunststoff­ gußformteile (18) besitzt, die so gestaltet sind, daß je eine halbkugelige Ausformung (19) in beide Seiten aller Normtretlagergehäuse (20) eingepaßt und durch ei­ nen Bolzen oder Schraube (21) fest miteinander verbun­ den und so im Tretlagergehäuse (20) arretiert werden können, wobei die Formteile (18) das Unterrohr des Fahr­ radrahmens umschließen und sich darauf abstützen, wobei die Formteile (18) Gewindebohrungen besitzen, die zum Anschrauben der Antriebseinheit (17), der Seilumlenk­ rollen (22) zur Antriebseinheit (17) und der Lagerung (23) der Pedalhebelachse dienen.

8. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebseinheit (17) an einer Halterung (24) über der Gabel des Vorderrades angebracht ist, wobei die Zugorgane (11) die von den Pedalhebeln (6) übertragenen Kräfte über Umlenkrollen (25) auf die Antriebseinheit (17) übertragen und so das mit einem Kettenrad versehene Vorderrad entweder alleine oder zusammen mit einem zweiten Paar an den Pedalhebeln (6) befestigten Zugorganen (11) und einer zweiten dem Hinterrad zugeordneten Antriebs­ einheit (17) synchron Vorder- und Hinterrad antreiben.

9. Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebseinheit (17), jedoch ohne Ketten­ blatt, koaxial mit einer Antriebswelle (26) verbunden ist.