DE4000514A1

DE4000514A1 - Bicycle which enables rider to lie face downwards - has pedals which move in straight lines along guide rails

Info

Publication number: DE4000514A1
Application number: DE19904000514
Authority: DE
Inventors: Thomas Siebker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-10
Filing date: 1990-01-10
Publication date: 1991-08-22

Abstract

A bicycle has a frame which enables the rider to adopt a prone position facing downwards. The rear wheel is driven by a chain which is actuated by pedals which move to and fro in a straight line. The pedals have attached sprockets which engage the chain and move along guide rails. The pedals are pushed in the rearward direction by the cyclist's feet and are returned by a spring. The cyclist's chest and abdomen rest on a padded support and the bicycle is steered by handlebars connected to the front wheel by a bevel gear drive. USE/ADVANTAGE - Reduced wind resistance.

Description

field of use

Mechanisches Zweirad mit MuskelantriebMechanical two-wheeler with muscle drive

purpose

Die Maschine dient zur Beschleunigung der Fortbewegung durch Muskelkraft. Dazu geht es um eine Optimierung der Körperkraft-Nutzung zu diesem Gebrauch.The machine is used to accelerate locomotion through muscle strength. This is about optimization the use of physical strength for this use.

State of the art

Der Antrieb des bisher gebräuchlichen Rades verläuft über eine Kette (abgesehen von Kardanwellen-Rädern). Ein mit dem Hinterrad verbundenes Zahnrad wird über die Kette von einem vorderen Zahnrad gedreht, welches wiederum über Hebel-Pedalen gedreht wird. The drive of the previously used wheel runs over a chain (apart from cardan shaft wheels). A gear connected to the rear wheel is placed over the Chain rotated by a front gear, which turn again via lever pedals.

Critique of the state of the art

Beim herkömmlichen Fahrrad gibt es mehrere Nachteile:There are several disadvantages with a conventional bicycle:

1. Circularity of the pedal drive
2. Air resistance
3. Posture (of the driver).

1. Die kreisförmige Bewegung beim herkömmlichen Pedalen antrieb ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Dabei setzt sich die Trittkraft 05 aus Drehmoment 06 und zentripetalem Anteil 07 zusammen. Anteil 07 drückt nutzlos gegen die Pedalenachse, nur Drehmoment 06 ist wirksam. Dies erreicht in Position 02 ihr Maxi mum (Trittkraft zur Pedalenachse tangential), jedoch in Position 01 und 03 wird sie Null, da die Trittkraft hier senkrecht auf die Achse drückt bzw. zieht. Zusammenfassend läßt sich also sagen, daß außer in Position 02 die Kraft des Tretenden nur im Bruchteil bis gar nicht genutzt wird.1. The circular movement in the conventional pedal drive is shown schematically in Fig. 1. The pedal force 05 is made up of torque 06 and the centripetal component 07 . Part 07 presses uselessly against the pedal axis, only torque 06 is effective. This reaches its maximum in position 02 (pedaling force tangential to the pedal axis), but it becomes zero in positions 01 and 03 , since the pedaling force pushes or pulls vertically on the axis. In summary, it can be said that, apart from position 02, the force of the pedaling person is used only in a fraction or not at all.

2. Luftwiderstand:
Der Luftwiderstand wird zu einem entscheidenden Hinder nis bei Erreichen höherer Geschwindigkeiten, besonders bei Gegenwind.2. Air resistance:
Air resistance becomes a crucial obstacle when reaching higher speeds, especially in headwinds.

In den USA wurden mehrere Zweiräder konstruiert bei denen die Lage des Fahrers nicht sitzend ist, sondern weitgehend horizontal. So beispielsweise eine Rücken lage-Konstruktion die ohne weiteres 80 km/h in der Ebene, mit mehr Anstrengung auch 100 km/h erreicht. Auf dem Salzsee wurden bereits noch höhere Geschwindig keiten erreicht.Several two-wheelers were designed in the USA to whom the driver's position is not seated, but largely horizontal. For example a back location construction that easily 80 km / h in the Level, with more effort also reached 100 km / h. On the salt lake even higher speeds were already achieved.

3. Die schnellste Art der Fortbewegung ohne Hilfsmittel ist der Kurzstreckenlauf. Dabei stößt der Läufer den Körper-Schwerpunkt (etwa Bauchhöhe) mit einem Bein schräg nach vorn, während er das zweite Bein anwinkelt zum Schritt. Diese Körperhaltung, für die die gerade Linie von Stoßbein und Rumpf charakteristisch ist, wird deutlich beim startenden Sprinter der möglichst viel Schubkraft entwickeln muß. 3. The fastest way to get around without aids is the short distance run. The runner bumps the Body center of gravity (about the height of the abdomen) with one leg diagonally forward as he bends the second leg to step. This posture, for those who just Line of the shock bone and trunk is characteristic becomes clear when starting the sprinter if possible must develop a lot of thrust.

Demgegenüber hat der Radfahrer (herkömmliches Rad) eine gebückte körpermotorisch ungünstige Haltung, mit Schwerpunkt (am Sattel) hinter dem Stoßbein statt davor.In contrast, the cyclist (conventional bike) a stooped posture, unfavorable for the body, with focus (on the saddle) behind the shock leg instead of before.

Beim Bergauffahren, bei dem die Kräfte besonders schnell aufgebraucht werden, verschiebt sich der Schwerpunkt noch ungünstiger nach hinten, weshalb der Radfahrer sich oft auf die Pedale "stellt".When driving uphill, where the forces are special are used up quickly, it shifts Center of gravity even more unfavorably to the rear, which is why the Cyclists often "stand" on the pedals.

task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile des herkömmlichen Fahrrades zu verbessern. Hinzu kommt die Forderung, daß die Konstruktion nicht so ausgefallen sein darf, daß sie nicht in Serie produziert werden kann.The invention is based on the object To improve the disadvantages of the conventional bicycle. Added to this is the requirement that the construction should not may be so unusual that it is not in series can be produced.

solution

1. Statt des kreisförmigen Antriebs soll die Pedale ent lang einer Schiene (Fig. 3 und Fig. 4, 5) bewegt wer den und beim Rückwärtstreten in die darunter gespannte Kette (4) einhaken.1. Instead of the circular drive, the pedals ent along a rail ( Fig. 3 and Fig. 4, 5) who moves the and when stepping back into the chain under it ( 4 ) hook.

2. Das Fahrrad ist so gebaut, daß sich der Fahrer fast liegend fortbewegt: Der Oberkörper liegt auf dem Lage polster (Fig. 3, 3), das besonders niedrig ange bracht ist.2. The bike is built so that the driver moves almost lying down: The upper body is on the position pad ( Fig. 3, 3), which is particularly low.

Further configuration

Es gibt je 2 Schienen und Ketten links und rechts neben dem Hinterrad. Die Pedalen (zur Vereinfachung wurde nur die Pedalenachse (Fig. 4, 10) eingezeichnet) befinden sich am Schieber (Fig. 3, 8). Dieser hängt an der Schiene an zwei Träger-Rollen (Fig. 4, 11). Hinzu kommen zwei kleine Rollen (Fig. 3, 13), die die Reibung an der Schiene verkleinern sollen. Die Kette (Fig. 3 und Fig. 4, 4) ist über zwei Umlenk- Räder (Fig. 3, 6 und 7) gespannt.There are 2 rails and chains on the left and right of the rear wheel. The pedals (for simplification only the pedal axis ( Fig. 4, 10) have been drawn) are located on the slide ( Fig. 3, 8). This hangs on the rail on two carrier rollers ( Fig. 4, 11). There are also two small rollers ( Fig. 3, 13), which are to reduce the friction on the rail. The chain ( Fig. 3 and Fig. 4, 4) is stretched over two deflection wheels ( Fig. 3, 6 and 7).

Achievable advantages

1. Durch geradliniges Treten (Schiene) wird die volle Tritt-Kraft auf die Kette übertragen, was beim herkömm lichen Drehantrieb nur in einer einzigen Position der Fall ist (siehe auch "Kritik", Punkt 1).1. By pedaling straight (rail) the full Transfer pedaling force to the chain, which is what with conventional The rotary actuator only in one position Case is (see also "criticism", point 1).

2. Der Fahrer befindet sich fast liegend auf dem Fahrrad. Diese Haltung ist sogar windschlüpfriger als die von Motorradrennfahrern (hierzu vergleichend "Kritik" unter 2).2. The rider is almost lying on the bike. This attitude is even more slippery than that of Motorbike racers (comparative "criticism" under 2).

3. Wie unter "Kritik" 3 ausgeführt, wird die optimale Schubkraft der Beine in der fast geraden Linie Stoß bein-Rumpf beim startenden Kurzstreckenläufer (nach dem Abheben) anschaulich. Dies ist im wesentlichen die unter "2" genannte Körperhaltung sowie Bewegung (bis auf die Arme) des Fahrers. Besonders günstig wirkt sich dies bei Bergauffahren aus. Je höher die Steigungs-Schräglage, desto mehr drückt das Körperge wicht auf die Pedalen und erleichtert so das Treten.3. As stated under "Criticism" 3, the optimal one Thrust of the legs in the almost straight line push leg trunk at the starting short distance runner (after the take off). This is essentially the posture and movement mentioned under "2" (except for the arms) of the driver. Very cheap this affects when driving uphill. The higher the Incline incline, the more the body pushes weight on the pedals and makes pedaling easier.

Description of an embodiment

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen darge stellt. Es zeigt wie folgtAn embodiment is shown in the drawings poses. It shows like this

Fig. 1 Schema des kreisförmigen Pedalantriebs) (Nur zur Erläuterung des Textes), Fig. 1 Scheme of the circular pedal drive) (Only for explaining the text),

Fig. 2 Schema von vier Pedalenstellungen, bezogen auf Fig. 1 (Nur zur Erläuterung des Textes), Fig. 2 Scheme of four pedal positions, based on Fig. 1 (only for explanation of the text),

Fig. 3 Gesamtsicht des Fahrrads, Fig. 3 overall view of the bicycle,

Fig. 4 Schnitt an einer Pedale (vergrößerter Ausschnitt, senkrecht zu Fig. 3), Fig. 4 is a section on a pedal (enlarged section perpendicular to Fig. 3),

Fig. 5 wie Fig. 4, jedoch Sicht von oben, FIG. 5 to FIG. 4, but viewed from above,

Fig. 6 Vergrößerter Ausschnitt (Querschnitt) des Lenkapparats. Fig. 6 enlarged section (cross section) of the steering apparatus.

Benennungsliste für die Schemazeichnungen Fig. 1 und Fig. 2:Name list for the schematic drawings Fig. 1 and Fig. 2:

01  Pedalen-Lage oben
02  Pedalen-Lage vorn
03  Pedalen-Lage unten
04  Pedalen-Lage hinten
05  Muskelkraft (Trittkraft nach unten)
06  Drehmoment an der Pedale
07  Zentripetaler Anteil (Richtung Drehachse) 01 Pedal position above
02 Front pedal position
03 Pedal position below
04 Rear pedal position
05 muscle strength (pedal force down)
06 Torque on the pedals
07 centripetal part (direction of axis of rotation)

Benennungsliste für die übrigen Zeichnungen 3 bis 6:List of names for the remaining drawings 3 to 6:

1  Lenkstange
2  Sattel
3  Lagepolster
4  Kette mit konischen Nieten
5  Schiene
6  Vorderes Umlenkrad
7  Hinteres Umlenkrad
8  Schieber (mit Pedale)
9  Rückzugfeder
10 Pedalen-Achse
11 Träger-Rollen (Doppelkonus, paarig)
12 Drehachse für 11
13 Stabilisierungs-Rollen (zwei)
14 Halte-Klappe (paarig) für die Kette
15 Drehansatz der Lenkstange (1) mit Zahnrad
16 Übertragungs-Achse zwischen Lenkstange (1)/Lenk achse (18)
17 Zahnräder (zwei) des Lenk-Getriebes
18 Lenkachse
19 Kugellager
20 Gabelungs-Ansatz des Vorderrads
21 Felge
22 Kleines Polster (gegen Verletzungen) 1 handlebar
2 saddles
3 position pads
4 chain with conical rivets
5 rails
6 Front deflection wheel
7 Rear deflection wheel
8 sliders (with pedals)
9 return spring
10 pedals axis
11 carrier rollers (double cone, in pairs)
12 axis of rotation for 11
13 stabilizing rollers (two)
14 Holding flap (in pairs) for the chain
15 Turning of the handlebar ( 1 ) with gear
16 transmission axis between steering rod ( 1 ) / steering axis ( 18 )
17 gears (two) of the steering gear
18 steering axle
19 ball bearings
20 Front wheel fork approach
21 rim
22 Small cushion (against injuries)

Das Einhaken der Pedale/Schieber in die Kette (siehe auch "Lösung") beim Rückwärtstreten geschieht durch die Halte-Klappen (Fig. 4, 14), die (ähnlich wie Fahrradbremsen) die Kette umfassen, wobei zwecks Einhaken die Scharniere in der Kette (Fig. 4, 4) nach außen konisch verdickt sind.The pedal / slider is hooked into the chain (see also "Solution") when pedaling backwards through the retaining flaps ( Fig. 4, 14), which (similar to bicycle brakes) encompass the chain, with the hinges in the chain for hooking purposes ( Fig. 4, 4) are thickened conically to the outside.

Das Zurückziehen des Beins nach dem Treten wird er leichtert durch die Rückzugfeder (Fig. 3, 9), die mit dem Schieber über Drahtseil verbunden ist.The retraction of the leg after pedaling is facilitated by the return spring ( Fig. 3, 9), which is connected to the slider via wire rope.

Da der Fahrer tief liegt (Luftwiderstand), ist ein Verbindungsstück (Fig. 6, 16) zwischen der Lenkstange (Fig. 3 und Fig. 6, 1) und der Drehlenkachse des Vorder rads (Fig. 6, 18) erforderlich. Dieser Zahnkranz- Stab wird über Zahnräder gedreht und bewegt die Dreh achse 18.Since the driver is low (air resistance), a connector ( Fig. 6, 16) between the handlebar ( Fig. 3 and Fig. 6, 1) and the rotary steering axle of the front wheel ( Fig. 6, 18) is required. This ring gear rod is rotated via gears and moves the axis of rotation 18th

Der Fahrer liegt mit dem Oberkörper auf dem Lagepol ster (Fig. 3, 3), während der Sattel nur ein Abrut schen verhindert. Der Antriebsteil hat Schutz bleche, die der Einfachheit halber nicht eingezeichnet wurden.The driver lies with the upper body on the Lagepol ster ( Fig. 3, 3), while the saddle only prevents slipping. The drive part has mudguards that have not been drawn in for the sake of simplicity.

Die Räder des Fahrrads sind etwas kleiner als beim konventionellen Fahrrad.The wheels of the bike are slightly smaller than on the conventional bike.

Claims

Generic term:
1. mechanical two-wheeler with muscle drive,

Characteristic part:

characterized in that;

a) The pedals are moved along a rail and hooks into the (stretched) kete when pedaling backwards;
b) The driver almost lies: The upper body lies on the cushion, which is particularly low.

The preamble of the subclaim:
2. Two-wheeler according to claim 1 (the term "two-wheeler" corresponds to the term "bicycle" and should not necessarily determine the number of wheels).

Characteristic part of the subclaim:
characterized in that each pedal hangs on a "slide" with two carrier rollers on a rail, and the construction of the almost horizontal driving position is adapted (with, inter alia, an extension piece to the handlebar).