DE3904571A1 - Fahrrad - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den derzeit fast ausschließlich verwendeten Fahrrädern sind um 180° gegeneinander versetzte Tretkurbeln vorgesehen, die an der Welle eines Kettenrades befestigt sind, dessen Kette über einen Zahnkranz am Hinterrad läuft. Nachteilig ist hierbei, daß die Tretkurbeln vom Fahrer um einen Kreisbogen von 360° bewegt werden müssen, so daß sich bei jeder Umdrehung ein unterer und ein oberer Totpunkt ergibt, wobei die Überwindung des oberen Totpunktes eine hohe Anstrengung erfordert. Die Länge des wirksamen Hebelarms und damit die Größe des wirksamen Moments, das aufgrund einer nach unten gerichteten, auf das mit einer Tretkurbel verbundene Pedal wirkenden Kraft erzeugbar ist, nimmt nämlich in dem an dem oberen Totpunkt sich anschließenden Kurbelwinkelbereich zunächst nur sehr langsam zu. Die herkömmlichen Fahrräder mit Tretkurbeln ergeben demnach danach einen vergleichsweise schlechten Wirkungsgrad, der nur durch erhöhte Anstrengung des Fahrers ausgleichbar ist.

Aus der US-PS 45 74 649 geht ein Fahrrad hervor, das anstelle von Tretkurbeln zwei Trethebel aufweist, welche sich von einer etwa unterhalb des Sattels am Fahrradrahmen angeordneten Achse nach vorne erstrecken. Dabei sind jeweils zwei Zahnkränze an der Achswelle des Hinterrades über einen Freilauf mit der Hinterradachswelle kuppelbar, wobei die beiden Zahnkränze mit einer Kette in Eingriff stehen, deren eines Ende an einem Arm an dem einen bzw. anderen Trethebel angreift, während die beiden anderen Enden der Kette an einem Seil befestigt sind, welches über Umlenkrollen geführt ist. Bei diesem Fahrrad wird also jeder Trethebel nur in einem solchen Kreisbogen bewegt, in dem die vom Fahrer aufgebrachte Kraft relativ groß ist.

Damit wird mit diesem Fahrrad zwar gegenüber einem herkömmlichen Fahrrad mit Tretkurbeln eine Energieersparnis erzielt, es ist jedoch noch in mancher Hinsicht unbefriedigend. So befinden sich in der für die Kraftübertragung optimalen Stellung die Trethebel etwa in waagrechter Position. Diese optimale Stellung ist jedoch bei diesem Fahrrad nur während einer relativ kurzen Phase erreichbar. Auch bringt der Fahrer die größte Kraft dann auf, wenn er sich mit seinem ganzen Gewicht abstemmen kann, d. h. wenn sich der die Kraft ausübende Fuß kurz vor dem Sattel unter dem Oberkörper des Fahrers befindet. In dieser Position sind bei dem bekannten Fahrrad die Trethebel jedoch nicht in der günstigen waagrechten Position angeordnet, sondern fast schon im unteren Totpunkt.

Im wesentlichen die gleichen Nachteile weist die Antriebseinrichtung nach dem DE-GM 82 22 368 auf, bei welcher im Gegensatz zur US-PS 45 74 649 die beiden Freiläufe zwischen dem Trethebel und der Welle des Kettenrades angeordnet sind, dessen Kette, wie bei einem herkömmlichen Fahrrad, über den Zahnkranz des Hinterrades läuft.

Um eine bessere Leistung des Tretenden zu ermöglichen, ist es aus der DE-PS 8 58 367 und der FR-PS 22 90 343 bekannt, die Drehachse der beiden Trethebel vor den Füßen des Fahrers anzuordnen, so daß sich die Trethebel von ihrer Drehachse nach rückwärts erstrecken. Der Fahrer übt dadurch seine Tretbewegung immer ungefähr senkrecht zu den Trethebeln aus, d. h. die Füße des Fahrers befinden sich ständig kurz vor dem Sattel unterhalb des Oberkörpers, also in der Idealposition, so daß der Fahrer neben seiner Kniekraft sein ganzes Gewicht einsetzen kann, um sich an den Trethebeln abzustemmen. Die Bewegung des jeweils nach unten gedrückten Trethebels wird dann nach der DE-PS 8 58 367 und der FR-PS 22 90 343 über eine als Klinkenrad ausgebildete Kupplung auf die Welle des Kettenrades übertragen, dessen Kette, wie bei einem herkömmlichen Fahrrad, das Hinterrad antreibt.

Durch die Anordnung der Drehachse der Trethebel vor den Füßen des Fahrers ist jedoch die Drehrichtung des Trethebels, den der Fahrer nach unten drückt, um das Hinterrad anzutreiben, der Drehrichtung des Hinterrades entgegengesetzt. D. h., es muß die Drehrichtung der Trethebel in Übereinstimmung mit der Drehrichtung des Hinterrades gebracht werden. Um die erforderliche Drehrichtungsumkehr zu erreichen, ist nach der FR-PS 22 90 343 die Trethebeldrehachse parallel zur Kettenradwelle angeordnet, wobei ein auf der Trethebeldrehachse angeordnetes Zahnrad, das mit einem Zahnrad auf der Welle des Kettenrades kämmt, durch das das Hinterrad über eine Kette angetrieben wird.

Demgegenüber wird bei dem Fahrrad nach der DE-PS 8 58 367, bei dem die Trethebeldrehachsen und die Kettenradwelle koaxial angeordnet sind und das damit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entspricht, zur Drehrichtungsumkehr der Bewegung der Trethebel ein Planetengetriebe an der Hinterradachswelle oder eine sich überkreuzende Kette zwischen Kettenrad und Zahnkranz des Hinterrades verwendet.

Die Fahrräder nach der DE-PS 8 58 367 und der FR-PS 22 90 343 werden durch die erforderlichen Einrichtungen zur Drehrichtungsumkehr der Bewegung der Trethebel jedoch sehr kompliziert und kostspielig. Auch treten, wenn Getriebe zur Drehrichtungsumkehr der Trethebelbewegung verwendet werden, erhebliche Reibungsverluste auf. Ferner kann bei dem Fahrrad nach der DE-PS 8 58 367 zumindest bei der Planetengetriebe-Version keine herkömmliche Hinterradgangschaltung verwendet werden, da die Kette gegensinnig zum Hinterrad umläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit einfach Maßnahmen und durch relativ geringfügige Änderungen eines herkömmlichen Fahrrades mit Tretkurbeln ein Fahrrad bereitzustellen, bei dem die Übertragung der Kraft auf das Hinterrad gegenüber den bekannten Fahrrädern verbessert ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Freiläufe so ausgebildet sind, daß bei Bewegung jedes Trethebels nach oben der zwischen ihm und der Welle des Kettenrades angeordnete Freilauf die Welle des Kettenrades mitnimmt und bei Bewegung nach unten freigibt.

Im Gegensatz zu allen bekannten Trethebel-Fahrradern wird also erfindungsgemäß nicht die Kupplung desjenigen Trethebels in Eingriff gebracht, der vom Fuß des Fahrers nach unten gedrückt wird, sondern es wird der Freilauf zwischen der Kettenradwelle und demjenigen Trethebel, der vom Fuß des Fahrers nach unten gedrückt wird, entkuppelt, während der Freilauf zwischen der Kettenradwelle und dem anderen Trethebel, der durch die Umkehreinrichtung zwangsweise nach oben bewegt wird, gekuppelt wird.

Allein mit dieser einfachen Maßnahme, gelingt es, auf die geschilderten aufwendigen Einrichtungen zur Drehrichtungsumkehr nach der FR-PS 22 90 343 und der DE-PS 8 58 367 zu verzichten.

Als Umkehreinrichtung zur zwangsweisen Bewegung desjenigen Trethebels nach oben, wenn der andere nach unten gedrückt wird, wird erfindungsgemäß vorzugsweise eine am Rahmen befestigte Umlenkrolle verwendet, über die ein Zugorgan läuft, das mit seinen beiden Enden an dem einen bzw. anderen Trethebel angreift.

Gegenüber einem Kegelradgetriebe, das beispielsweise nach der DE-PS 8 58 367 und der FR-PS 22 90 343 zur Bewegungsumkehr der Trethebel verwendet wird, besitzt diese Umkehreinrichtung den Vorteil, daß einerseits die Reibungsverluste geringer sind und zugleich eine Hubbewegung gebildet wird. D. h., die Bewegung der Hebel kann damit z. B. auf einen Kreisbogen mit einem Winkel von ± 45° gegenüber der Waagrechten begrenzt werden, so daß die Kraft des Beines stets möglichst senkrecht zu den Trethebeln steht.

Das erfindungsgemaße Fahrrad kann leicht aus einem herkömmlichen, serienmäßigen Fahrrad mit Tretkurbeln hergestellt werden. Dazu brauchen lediglich die beiden Tretkurbeln mit dem Zugorgan miteinander verbunden, die Umlenkrolle am Rahmen befestigt und die beiden Freiläufe zwischen den dann zu Trethebeln umfunktionierten Tretkurbeln und der Welle des Kettenrades montiert zu werden.

Vorzugsweise ist am Zugorgan zwischen der Umlenkrolle und dem Trethebel eine Druckfeder vorgesehen, die den jeweils nach oben bewegten Hebel bei seiner Richtungsumkehr nach unten belastet. D. h., die Druckfeder wird am Ende des Hubes der Trethebel wirksam. Sie speichert damit die restliche Energie aus der Schwungmasse und erleichtert dadurch den Start der Hubbewegung des anderen Trethebels. Die Drehmomentenkurve wird so gleichmäßiger gestaltet und Trägheitsmomente werden reduziert.

Eine konstruktiv einfache Bauweise läßt sich erreichen, wenn die beiden Freiläufe an den Enden der Welle des Kettenrades angeordnet sind.

Die Trethebel können, wie die Tretkurbeln bekannter Fahrräder, seitlich drehbar gelagerte Pedale aufweisen. Insbesondere für den Rennsport ist es dann von Vorteil, die Pedale mit einer beispielsweise den Vorderfuß fixierenden Fußhalterung zu versehen, wie sie von Rennrädern her bekannt ist. Damit kann nämlich der Fahrer den sich nach oben bewegenden Trethebel zusätzlich mit dem Fuß nach oben ziehen, um die Fahrtgeschwindigkeit zu erhöhen.

Bei dem erfindungsgemäßen Fahrrad läuft die Kette in der gleichen Drehrichtung wie das Hinterrad. Demgemäß kann es auch mit jeder üblichen Hinterradgangschaltung versehen werden.

Statt seitlich drehbar gelagerter Pedale können erfindungsgemäß die Trittflächen auch auf den Trethebeln vorgesehen sein.

Diese Maßnahme ist dabei nicht auf das erfindungsgemäße Fahrrad beschränkt, sondern allgemein verwendbar bei Fahrrädern mit zwei Trethebeln, deren Drehachse vor den Füßen des Radfahrers liegt, einer Einrichtung zur Bewegung der Trethebel in entgegengesetzter Drehrichtung und mit zwei, jeweils mit einem der beiden Trethebel zusammenwirkenden Freiläufen, welche mit einer Welle kuppelbar sind, durch die das Hinterrad angetrieben wird.

Wenn die Trittflächen nämlich starr mit den Trethebeln verbunden sind, rollt der Fuß an den Trittflächen ab, so daß beim Abrollvorgang auch die Kraft der Sprunggelenke eingesetzt wird. Durch die starre Verbindung der Trittflächen mit den Trethebeln kann zugleich auf den Einsatz kostspieliger drehbarer Pedale verzichtet werden. Weiterhin läßt sich dadurch das Übersetzungsverhältnis, wie sonst mit einer Gangschaltung, ändern. D. h., das Verhältnis der Übersetzung der Kraftübertragung ist vom Fahrer dadurch frei wählbar, daß er seinen Fuß in einem größeren bzw. kleinern Abstand von der Drehachse der Trethebel auf die Trittflache aufsetzt.

Die starr mit den Trethebeln verbundenen Trittflächen sind dabei an ihren hinteren Enden vorzugsweise nach oben gebogen, um die Fußstellung zu optimieren.

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Trittflächen mit Trittstufen zu versehen, deren mehr oder weniger ausgeprägte Kanten Kippachsen für die Fußaufstandsflächen bilden. Statt solcher rippenförmiger Erhebungen kann auch eine elastische verformbare Auflage aus Gummi oder Kunststoff auf den Trittflächen vorgesehen sein. Auch ist es möglich, auf den Trethebeln mehrere verschwenkbare Trittflächen hintereinander anzuordnen.

Nachstehend ist das erfindungsgemäße Fahrrad anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht bzw. Draufsicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrrades;

Fig. 3 eine Ausführungsform der Trethebel-Bewegungsumkehrvorrichtung, von hinten auf das Fahrrad nach Fig. 1 und 2 gesehen, in vergrößerter Wiedergabe;

Fig. 4 und 5 eine Seitenansicht bzw. Draufsicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrrades und

Fig. 6a bis 6f verschiedene Ausführungsformen von Trethebeln und darauf angeordneten Trittflächen.

Gemaß Fig. 1 und 2 weist ein Fahrrad ein Kettenrad 1 auf, welches eine Rollenkette 2 betätigt, die den Zahnkranz 3 des Hinterrades 4 antreibt.

An beiden Enden der am Rahmen 5 drehbar gelagerten Welle 6 des Kettenrades 1 ist jeweils ein Freilauf 7, 8 angeordnet. Der Gewindekopf jeder der beiden in der Zeichnung nicht näher dargestellten Freiläufe 7, 8 ist auf die Kettenradwelle 6 aufgekeilt, während die Hülse des Freilaufs an dem zugehörigen Trethebel 9, 10 befestigt ist. Die Welle 6 des Kettenrades 1 und die Drehachsen der Trethebel 9, 10 sind also koaxial angeordnet.

Die Welle 6 des Kettenrades 1 und damit die Drehachsen der Trethebel 9, 10 sind vor den Füßen 11, 12 des Fahrers 13 angeordnet und erstrecken sich von der Kettenradwelle 6 rückwärts.

Oberhalb des Kettenrades 1 ist am Rahmen 5 eine Umlenkrolle 14 befestigt, über die ein Zugorgan, z. B. ein Seil 15 läuft, welches mit seinem einen Ende an dem Trethebel 9 und mit seinem anderen Ende an dem Trethebel 10 befestigt ist. Dadurch wird der eine Trethebel 10 zwangsweise nach oben bewegt, wenn der Fahrer den anderen Trethebel 9 mit dem Fuß 11 nach unten drückt.

Damit das Kettenrad 1 und die Kette 2 in der gleichen Drehrichtung umlaufen wie die Drehrichtung des Hinterrades 4, sind die Freiläufe 7, 8 so ausgebildet, daß bei Bewegung des einen Trethebels 9 nach unten gemäß Fig. 1 der zugehörige Freilauf 7 die Welle 6 des Kettenrades 1 freigibt, während der Freilauf 8 des durch das Seil 15 zwangsweise nach oben bewegten anderen Trethebels 10 die Welle 16 des Kettenrades 1 mitnimmt und damit das Hinterrad 4 antreibt.

Gemäß Fig. 3 ist am Seil 15 zwischen der Umlenkrolle 14 und jedem Trethebel 9, 10 eine Druckfeder 17, 18 angeordnet, durch die der sich jeweils nach oben bewegte Trethebel 9, 10 am Ende seines Hubes nach unten belastet wird.

An den Enden der Trethebel 9, 10 sind seitlich Pedale 18, 19 drehbar gelagert.

Demgegenüber sind bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 die Trittflächen 20, 21 auf den Trethebeln 9′, 10′ vorgesehen und an ihren hinteren Enden nach oben gebogen, um die Fußstellung zu verbessern.

Die Trittflächen 20, 21 können dabei rundgebogen sein, wie in Fig. 6b veranschaulicht, oder, wie die in Fig. 6a dargestellten Trittflächen 21′, 20′, nach oben geknickt sein.

Auch können Trittstufen 22, 23 als Trittflächen vorgesehen sein (Fig. 6c und 6d), wobei die Kanten der Stufen 22, 23 stärker (Fig. 6c) ausgeprägt sein können, oder Wülste 22′, 23′, gemäß Fig. 6d, vorliegen können.

Ferner kann eine elastisch verformbare Auflage 24 als Trittfläche verwendet werden (Fig. 6e), oder es können mehrere hintereinander angeordnete Kipppedale 25, 26 auf den Trethebeln 9′, 10′ angeordnet sein (Fig. 6f).

Claims (11)

1. Fahrrad mit einem Antrieb durch zwei Trethebel, deren Drehachse vor den Füßen des Fahrers angeordnet ist, wobei sich die Trethebel von ihrer Drehachse nach rückwärts erstrecken und die Drehachsen der Trethebel koaxial zur Welle eines Kettenrades angeordnet sind, dessen Kette über den Zahnkranz des Hinterrades läuft, mit einer Kupplung zwischen der Drehachse jedes Trethebels und der Welle des Kettenrades und einer Umkehreinrichtung, welche bei Bewegung des einen Trethebels nach unten, den anderen Trethebel zwangsweise nach oben bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zwischen der Drehachse jedes Trethebels (9, 10; 9′, 10′) und der Welle (6) des Kettenrades (1) als Freilauf (7, 8) ausgebildet ist, der bei Bewegung des zugehörigen Trethebels (9, 10; 9′, 10′) nach oben, die Welle (6) des Kettenrades (1) mitnimmt und bei Bewegung nach unten freigibt.

2. Fahrrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehreinrichtung eine am Rahmen (5) befestigte Umlenkrolle (14) aufweist, über die ein Zugorgan (15) läuft, das an seinen Enden an jeweils einem Trethebel (9, 10; 9′, 10′) angreift.

3. Fahrrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Zugorgan (15) zwischen der Umlenkrolle (14) und jedem Trethebel (9, 10; 9′, 10′) eine Druckfeder (16, 17) vorgesehen ist, die jeweils den nach oben bewegten Trethebel (9, 10, 9′, 10′) am Ende seines Hubes nach unten belastet.

4. Fahrrad nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Freiläufe (7, 8) an den Enden der Welle (6) des Kettenrades (1) angeordnet sind.

5. Fahrrad nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen durch an den Trethebeln (9, 10) seitliche drehbar gelagerte Pedale (18, 19) gebildet.

6. Fahrrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedale (18, 19) mit einer Fußhalterung versehen sind.

7. Fahrrad, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen (20, 21) auf den Trethebeln (9′, 10′) angeordnet sind.

8. Fahrrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen (20, 21) an ihrem hinteren Ende nach oben gebogen sind.

9. Fahrrad nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen durch Trittstufen (22, 23) gebildet sind.

10. Fahrrad nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen mit einer elastisch verformbaren Auflage (24) versehen sind.

11. Fahrrad nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen durch Kipppedale (25, 26) gebildet sind.