DE602004013005T2

DE602004013005T2 - Mobilitätsassistenzfahrzeug

Info

Publication number: DE602004013005T2
Application number: DE602004013005T
Authority: DE
Inventors: Stuart M. Burlington LINDSAY; David Winters Hinesburg MCMATH; Robert Shelburne COWLES; Timothy C. Ferrisburgh MATHEWSON; Mark P. Jericho WALKER
Original assignee: Kudhara Inc
Current assignee: Kudhara Inc
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: DE602004013005D1; CA2527634A1; ES2305810T3; EP1635756A1; JP2007501165A; US20060226628A1; EP1635756B1; WO2004110329A1; ATE391479T1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf Mobilitätsassistenzvorrichtungen, und insbesondere auf ein Radfahrzeug für behinderte oder rehabilitierende Benutzer ebenso wie nichtbehinderte Individuen.
Hintergrund
Rollstuhlkonstruktionen stellen eine sehr begrenzte Mobilität bereit, wenn man die Geländearten und die verschiedenen Umgebungen betrachtet, in denen sie nicht fähig sind, mit irgendeinem Gefühl der Leichtigkeit zu navigieren bzw. zu fahren.
Es gibt viele Variationen und Anpassungen, die von der herkömmlichen Konstruktion abgeleitet sind, die sowohl dreirädrige als auch vierrädrige Mobilitätsassistenzvorrichtungen umfassen. Unglücklicherweise haben viele dieser Konstruktionen auch erhebliche Einschränkungen, wenn sie auf einen weiten Bereich an Umgebungen und verschiedenes Gelände angewendet werden und sind durch eine Kombination aus einem oder mehreren der Folgenden beschränkt: eine hohe Gefahr des Umkippens auf unebenem Boden; die Schwierigkeit, über Hindernisse von kleiner oder bescheidener Größe, wie etwa Spurrillen, Steine oder fehlende Pflasterstücke, zu fahren; eine hohe Häufigkeit von Ermüdung oder Anstrengung, die die Hand und das Handgelenk betrifft; eine Unfähigkeit, von einem Fahrer bedient zu werden, der eine eingeschränkte Nutzung einer Hand oder eines Arms hat; die Schwierigkeit, das Fahrzeug aufgrund von inhärenten Konstruktionsrücksichten zu montieren und zu demontieren; ungünstige oder ineffiziente Lenk- und Antriebsfunktionen. Es ist ein Fahrzeug erwünscht, das eine Anzahl dieser Funktionsbeschränkungen befriedigt.
US 5 028 064 A offenbart einen Rennsportrollstuhl, der ein Paar große Räder und ein sicher lenkbares Laufrad umfasst. Der Sitz umfasst eine seitlich drehbare bzw. schwenkbare Struktur mit Betätigungsseilzügen, die mit der Sitzlehne verbunden sind, so dass eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung des Sitzes, während der Athlet sich in eine Drehung lehnt, an das Laufrad kommuniziert wird, um das Lenken zu bewirken.
GB 110 639 A offenbart ein Dreirad gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit Vorderrädern, die von getrennten Griffen und Ketten und Kettenrädern angetrieben werden. Ein lenkbares Hinterrad wird entweder durch Drücken eines gepolsterten Rückens oder durch Betätigung eines Handhebels gesteuert.
Zusammenfassung
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug mit einem Baurahmen bzw. Befestigungsgestell, zwei Vorderrädern, die zum Drehen an feste Achsen an einem vorderen Abschnitt des Rahmens montiert sind, einem an dem Rahmen befestigten Sitz, wobei der Sitz zwischen den Vorderrädern positioniert ist und geeignet ist, um eine Sitzdrehachse zu drehen bzw. zu schwenken, und einem lenkbaren Hinterrad, das hinter dem Sitz an den Rahmen montiert ist und eine Achse des Hinterrad-Achsenschenkelbolzens definiert, wobei das Hinterrad betriebsfähig mit dem Sitz verbunden ist, so dass das Drehen bzw. Schwenken des Sitzes um die Sitzdrehachse bewirkt, dass das Hinterrad sich um die Achse des Achsenschenkelbolzens dreht bzw. schwenkt, um das Fahrzeug zu lenken, wobei zumindest eines der zwei Vorderräder betriebsfähig mit einer handbetreibbaren Kurbel für den Antrieb des Fahrzeugs verbunden ist.
Gemäß einem Aspekt kann die Erfindung sich außerdem auszeichnen durch ein durch ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug mit einem Baurahmen, zwei Vorderrädern, die zum Drehen an einem vorderen Abschnitt des Rahmens montiert sind, einem an dem Rahmen befestigten Sitz, wobei der Sitz zwischen den Vorderrädern positioniert ist und geeignet ist, um eine Sitzdrehachse zu drehen, einem lenkbaren Hinterrad, das hinter dem Sitz an den Rahmen montiert ist und eine Achse des Hinterrad-Achsenschenkelbolzens definiert, wobei das Hinterrad durch eine flexible Kettenanordnung betriebsfähig mit dem Sitz verbunden ist, so dass das Drehen des Sitzes um die Sitzdrehachse bewirkt, dass das Hinterrad sich um die Achse des Achsenschenkelbolzens dreht, um das Fahrzeug zu lenken, und einem Leerlaufausrichtungs- bzw. Neutral-Vorspannaktuator, der den Sitz und den Baurahmen verbindet und den Sitz in Richtung einer neutralen Drehposition vorspannt, wobei die Sitzdrehachse in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs geneigt ist, so dass sie einen Neigungswinkel zwischen etwa 25 und 75 Grad definiert, wobei zumindest eines der zwei Vorderräder betriebsfähig mit einer handbetreibbaren Kurbel für den Antrieb des Fahrzeugs verbunden ist.
Gemäß einem anderen Aspekt kann die Erfindung sich außerdem auszeichnen durch ein durch ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug mit einem Baurahmen, zwei Vorderrädern, die zum Drehen an einem vorderen Abschnitt des Rahmens montiert sind, einem an dem Rahmen befestigten Sitz, wobei der Sitz zwischen den Vorderrädern positioniert ist und geeignet ist, um eine Sitzdrehachse zu drehen, einem lenkbaren Hinterrad, das hinter dem Sitz an den Rahmen montiert ist und eine Achse des Hinterrad-Achsenschenkelbolzens definiert, wobei das Hinterrad durch eine flexible Kettenanordnung betriebsfähig mit dem Sitz verbunden ist, so dass das Drehen des Sitzes um die Sitzdrehachse bewirkt, dass das Hinterrad sich um die Achse des Achsenschenkelbolzens dreht, um das Fahrzeug zu lenken, und einem Leerlaufausrichtungs- bzw. Neutral-Vorspannaktuator, der den Sitz und den Baurahmen verbindet und den Sitz in Richtung einer neutralen Drehposition vorspannt, wobei die Sitzdrehachse im Wesentlichen vertikal ist, wobei zumindest eines der zwei Vorderräder betriebsfähig mit einer handbetreibbaren Kurbel für den Antrieb des Fahrzeugs verbunden ist.
In einer Ausführungsform ist die Sitzdrehachse im Wesentlichen vertikal. In einer anderen Ausführungsform ist die Sitzdrehachse in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs geneigt, um einen Neigungswinkel zwischen etwa 25 und 75, bevorzugt zwischen etwa 35 und 50 Grad und am besten etwa 45 Grad zu definieren. Der Sitz dreht sich in dem Neigungswinkel um zumindest zwei Drehpunkte.
In einer Ausführungsform ist zumindest eines der zwei Vorderräder betriebsfähig mit einer handbetreibbaren Kurbel für den Antrieb des Fahrzeugs verbunden. Das Fahrzeug kann zwei unabhängige handbetreibbare Kurbeln umfassen, wobei jede Kurbel betriebsfähig mit einem entsprechenden der Vorderräder verbunden ist. In einer anderen Ausführungsform sind die handbetreibbaren Kurbeln des Fahrzeugs daran angepasst, um im Wesentlichen horizontale Achsen drehbar bzw. schwenkbar zu sein, die über den Vorderrädern angeordnet sind. Die handbetreibbaren Kurbeln können Kurbelkettenräder umfassen, und die Vorderräder können Radkettenräder umfassen, wobei die Kurbelkettenräder durch Einrichtungen für ein sicheres bzw. zwangsschlüssiges Eingreifen mit den Radkettenrädern gekoppelt sind. Die Radkettenräder können mit den Rädern durch Freilaufkettenräder gekoppelt sein In einer anderen Ausführungsform ist jede der unabhängigen handbetreibbaren Kurbeln geeignet, ein Kegelradgetriebe anzutreiben, und jedes der zwei Vorderräder ist geeignet, von einem Winkelgetriebe angetrieben zu werden. Das Kurbelkegelradgetriebe ist durch eine Antriebswelle für ein sicheres Eingreifen mit dem Nabenwinkelgetriebe verbunden. Das Nabenwinkelgetriebe ist für das Drehen des Vorderrads an der Vorderradnabe befestigt.
In einer Ausführungsform ist der Sitz durch eine flexible Kette betriebsfähig mit dem Hinterrad verbunden. Die Kette kann um ein an dem Sitz befestigtes Antriebskettenrad und ein an dem Rad befestigtes angetriebenes Kettenrad gezogen sein, wobei die Kette zwischen dem Antriebs- und den angetriebenen Kettenrädern gekreuzt ist. Der Sitz ist bevorzugt mit dem Hinterrad betriebsfähig verbunden, um eine Lenkübersetzung von zwischen etwa 3:1 und 6:1 und bevorzugt etwa 4,5:1 zu definieren.
In einer anderen Ausführungsform ist der Sitz durch einen flexiblen Seilzug betriebsfähig mit dem Hinterrad verbunden. Der Seilzug kann um ein an dem Sitz befestigtes Antriebsriemenrad und ein an dem Rad befestigtes angetriebenes Riemenrad gezogen sein, wobei der Seilzug zwischen dem Antriebs- und dem angetriebenen Riemenrädern gekreuzt ist.
In einer anderen (nicht beanspruchten) Anordnung ist die Sitzanordnung durch ein oder mehrere Kegelradgetriebe, Winkelgetriebe und eine Antriebswelle betriebsfähig mit der Hinterradanordnung verbunden. Die Sitzanordnung dreht sich auf einer vertikalen Achse und ist geeignet, ein Kegelradgetriebe zu drehen. Die Hinterradanordnung ist geeignet, von einem Kegelradgetriebe gedreht zu werden. Das Sitzanordnungs-Kegelradgetriebe ist durch eine Antriebswelle für das sichere Eingreifen mit dem Hinterradanordnungs-Winkelgetriebe gekoppelt.
In einer anderen (nicht beanspruchten) Anordnung ist die Sitzanordnung durch ein Antriebskettenrad, eine Kette, ein angetriebenes Kettenrad, eine Antriebswelle und zwei Kegelradgetriebe mit der Hinterradanordnung betriebsfähig verbunden. Die Sitzanordnung dreht sich auf einer horizontalen Achse und ist geeignet, ein Antriebskettenrad, eine Kette und ein angetriebenes Kettenrad zu drehen. Die Hinterradanordnung ist geeignet, von einem Kegelradgetriebe gedreht zu werden. Das angetriebene Sitzanordnungs-Kettenrad ist durch eine Antriebswelle für das sichere Eingreifen mit dem Hinterradanordnungs-Kegelradgetriebe gekoppelt.
In einer anderen (nicht beanspruchten) Anordnung ist die Sitzanordnung durch ein oder mehrere Umlenkhebel, Hydraulikzylinder und Hydraulikleitungen betriebsfähig mit der Hinterradanordnung verbunden. Die Sitzanordnung dreht auf einer vertikalen Achse und ist geeignet, einen vorderen Umlenkhebel zu drehen. Die Hinterradanordnung ist geeignet, von einem hinteren Umlenkhebel gedreht zu werden. Der Sitzanordnungs-Umlenkhebel ist durch Hydraulikzylinder und Hydraulikleitungen für das sichere Eingreifen mit dem Hinterradanordnungs-Umlenkhebel gekoppelt.
In einer anderen (nicht beanspruchten) Anordnung ist die Sitzanordnung durch Zahnradgetriebe und eine Zahnstange betriebsfähig mit der Hinterradanordnung verbunden. Die Sitzanordnung dreht sich auf einer vertikalen Achse und ist geeignet, ein vorderes Zahnradgetriebe zu drehen. Die Hinterradanordnung ist geeignet, von einem hinteren Zahnradgetriebe gedreht zu werden. Das Sitzanordnungs-Zahnradgetriebe ist durch eine Zahnstange für das sichere Eingreifen mit dem Hinterradanordnungs-Zahnradgetriebe gekoppelt.
Das Fahrzeug kann ferner unabhängige handbetreibbare Vorder- und Hinterbremsen umfassen. Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Fahrzeug einen Aktuator, der den Sitz und den Baurahmen verbindet und den Sitz in Richtung einer neutralen Drehposition vorspannt. In einer Ausführungsform ist der Aktuator zum Beispiel ein einstellbarer Druckzylinder oder eine Feder. In einer anderen Ausführungsform sind die Vorderräder jeweils für die Drehung um eine jeweilige Achse bzw. Welle montiert, die durch eine das Rad umspannende Gabel an dem Rahmen befestigt ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Vorderräder jeweils für die Drehung um eine jeweilige Cantilever-Achse bzw. ausladende Achse an dem Rahmen befestigt. Um die Stabilität zu verbessern, sind die Vorderräder in einer Ausführungsform aufeinander zu abgeschrägt, um einen positiven Radsturzwinkel in Bezug auf die Vertikale zu definieren. Gemäß einer Ausführungsform ist der Sitz derart positioniert, dass das Hinterrad in einem statischen Zustand zwischen etwa 20 und 40 Prozent des vereinigten Gesamtgewichts des Bedieners und des Fahrzeugs trägt.
Gemäß einer (nicht beanspruchten) Anordnung umfasst das Fahrzeug eine unterhalb des Sitzes angeordnete Lenkanordnungsausrichtungsvorrichtung, die eine Schaftmanschette bzw. einen Stellring umfasst, der an dem Lenkantriebskettenrad befestigt ist. Die Schaftmanschette ist auf den vertikalen Sattelstützenschaft montiert und wird durch ein oder mehrere Passschrauben in ihrer Position gehalten. Das Lockern der Passschrauben, die sich in der Schaftmanschette befinden, erlaubt, dass das Antriebskettenrad relativ zu dem Sattelstützenschaft eingestellt wird, wodurch die Ausrichtung der Sitzposition relativ zu der Position des Hinterrads eingestellt wird.
Gemäß weiteren (nicht beanspruchten) Anordnungen kann das Fahrzeug einen Stoßdämpfer umfassen, der die Hinterradgabel und den Baurahmen verbindet, was ein verbessertes Lenken und Handhaben zulässt, indem eine übermäßige Drehbewegung der Hinterradgabelanordnung verhindert wird. In einer anderen Ausführungsform ist der Stoßdämpfer eine bidirektionale Torsionsfeder, die in das vertikale Lenkrohr und den Fahrzeugrahmen eingepasst ist und eine Stoßdämpfungswirkung für jegliche Drehkräfte bereitstellt.
Das Fahrzeug kann einen Zweistellungshandgriff umfassen, der an jedem der handbedienbaren Kurbeln befestigt ist. Der Griff kann entweder in einer horizontalen Position für das kreisförmige Kurbeln oder in einer vertikalen Position für das Hin- und Herkurbeln nach vorne und hinten positioniert sein.
Das Fahrzeug kann eine oder mehrere Feststellbremsen und ein oder mehrere einklappbare bzw. zurückschiebbare Fußstützen umfassen. Die Feststellbremse greift sicher in einen auf dem Rahmen montierten zurückziehbaren Stift und eine Bremsscheibe ein, die an jedem Vorderrad befestigt sind. Die zurückschiebbare Fußstütze ist an einer vorderen Position des Fahrzeugrahmens montiert.
Das hier beschriebene Mobilitätsassistenzfahrzeug kann einen sicheren, effizienten und verbesserten Ansatz für die verbesserte Mobilität in einem weiten Bereich an Situationen und Bedingungen bereitstellen. Außerdem kann es eine Anzahl von Rehabilitationsfunktionen ermöglichen ebenso wie Freizeit-Cross-Training-Gelegenheiten für nichtbehinderte Individuen ermöglichen. Es ist insbesondere nützlich bei der Verbesserung der Mobilität von Benutzern mit einer Behinderung der unteren Gliedmaßen und einem bescheidenen Niveau an Oberkörperstärke. Die Betriebsarten zum Lenken und Antrieb der Fahrzeuge können angepasst und aufgebaut bzw. konfiguriert werden, um die besonderen Behinderungen derartiger Benutzer zu ergänzen. Neben der Verbesserung der Mobilität des Benutzers können die Fahrzeuge Therapie- und Rehabilitationsvorteile bereitstellen.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist besonders gut geeignet für die Bereitstellung von Mobilität innerhalb begrenzten Innenräumen, während immer noch eine hervorragende Mobilität für raue oder unebene Außengelände bereitgestellt wird. Eine (nicht beanspruchte) Anordnung nutzt eine Wellenantrieb-Triebkraft und eine kompakte Rahmenkonstruktion.
Die Details einer oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Patentansprüchen offensichtlich.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2A und 2B stellen jeweils Draufsichten des Fahrzeugs von 1 in neutralen und gedrehten Position dar.
2C ist eine Detailseitenansicht des Fahrzeugs von 1, die die Lenkanordnungsausrichtungsvorrichtung darstellt.
2D ist eine untere Detailansicht des Fahrzeugs von 1.
3 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs von 1.
4 ist eine Vorderansicht von 1.
5 ist eine detaillierte Ansicht der Hinterradlenkanordnung des Fahrzeugs von 1.
6 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
7A und 7B sind Draufsichten des Fahrzeugs von 6 jeweils in neutralen und gedrehten Positionen.
8 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs von 6.
9 ist eine Vorderansicht des Fahrzeugs von 6.
10 ist eine Vorderansicht einer alternativen Ausführungsform des Fahrzeugs von 6, wobei die Vorderantriebsräder geneigt sind, um die Stabilität des Fahrzeugs zu verbessern.
11A und 11B sind Seitenansichten eines Rückwärts- bzw. Wendezahnradantriebs jeweils in einer eingreifenden und gelösten Position.
12A und 12B zeigen detaillierte Ansichten des Rückwärtsgetriebes von 11a und 11B.
13 zeigt eine detaillierte Ansicht von Komponenten des Rückwärtszahnradantriebs von 11 und 12.
14 ist eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
15 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs in 14. 16 ist eine Vorderansicht des Fahrzeugs in 14.
17 ist eine Perspektivansicht des Wellenantriebs für das Fahrzeug in 14.
18 ist eine Vorderansicht des (rechtsseitigen) Wellenantriebs für das Fahrzeug in 14.
19A ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
19B bis 19D sind verschiedene Detailansichten des Fahrzeugs von 19A.
20 ist eine Draufsicht des Fahrzeugs von 19 in einer gedrehten Position.
21A und 21B sind Vorderansichten des Fahrzeugs 19 jeweils in neutralen und gedrehten Positionen.
22 ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
23A ist eine Seitenansicht des Fahrzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
23B und 23C sind verschiedene Detailansichten des Fahrzeugs von 23A.
24 ist eine Vorderansicht des Fahrzeugs von 23A bis 23C.
25A und 25B sind Draufsichten einer alternativen Ausführungsform des Fahrzeugs von 1, wobei die Lenkung von einer Hydraulikanordnung jeweils in gedrehte und neutrale Positionen betätigt ist.
26A und 26B sind Draufsichten einer alternativen Ausführungsform des Fahrzeugs von 1, wobei die Lenkung von einer Zahnstangengetriebeanordnung jeweils in gedrehte und neutrale Positionen betätigt ist.
27 ist eine Vorderansicht der linken Seite einer alternativen Ausführungsform der Kurbelarmanordnung und einer alternativen Ausführungsform der Bremsanordnung des Fahrzeugs von 14.
28A und 28B sind seitliche Detailansichten der Kurbelarmanordnung von 27.
29A ist eine Hinteransicht einer Kurbelarmanordnung und der (rechtsseitigen) Feststellbremsanordnung. 29B ist eine Detailansicht der Feststellbremsenanordnung von 29A.
30 ist eine detaillierte Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer Fußstützenanordnung für die Fahrzeuge von 1, 6, 14, 19A, 22 und 23A.
Detaillierte Beschreibung
Während der ganzen Diskussion der erläuternden Ausführungsformen versteht sich, dass sich in den Figuren gleiche Bezüge über die verschiedenen Ansichten im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen.
Bezug nehmend auf 1, 2A und 2B hat ein Fahrzeug 100 einen Baurahmen 105, zwei Vorderradantriebsanordnungen 110a, 110b (auf die hier gemeinsam als 110 Bezug genommen wird), einen Sitz 115 und eine lenkbare Hinterradanordnung 120. In einer Ausführungsform ist der Rahmen 105 von rohrförmigem Aufbau und besteht aus einem horizontalen gleichseitigen Dreieck mit einer Verlängerung 125, um die Hinterradanordnung 120 zu halten. Die zwei Vorderradantriebsanordnungen 110 können Vordergabeln 130a, 130b umfassen, die an einem Vorderabschnitt des Rahmens 105 vor dem Sitz 115 angeordnet sind.
Der Sitz 115 ist drehbar an dem Rahmen 105 zwischen und hinter den zwei Vorderradantriebsanordnungen 110 montiert. Der Sitz 115 ist betriebsfähig mit der Hinterradanordnung 120 verbunden, so dass die Drehung des Sitzes 115 die Drehung der Hinterradanordnung 120 bewirkt, um die Lenkung des Fahrzeugs 100 zu bewirken. Vorteilhafterweise umfasst der Sitz 115 eine Sitzbasis bzw. Grundfläche 117 und eine Sitzlehne 119, wobei die Sitzgrundfläche 117 nach hinten geneigt ist, um den Fahrer gut in dem Sitz 115 positioniert zu halten. In einigen Ausführungsformen ist die vertikale Höhe der Sitzgrundfläche 117 einstellbar und der Neigungswinkel der Sitzlehne 119 ist einstellbar. Der Sitz kann aus Glasfaser, Metall oder anderem im Wesentlichen steifem Material aufgebaut sein. Alternativ ist der Sitz 115 eine einfache Plattform mit (nicht gezeigten) Aluminiumschienen die eine Gewebestruktur- bzw. ein Materialnetz darauf gebördelt bzw. geschnürt hat für eine verbesserte Bequemlichkeit auf der Sitzgrundfläche 117 und der Sitzlehne 119. Der Sitz 115 kann Schichten aus Schaum oder anderen elastischen Materialien umfassen, um die Bequemlichkeit des Fahrers zu erhöhen und Ermüdung zu verringern. In manchen Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug eine Fußstütze 128. Die Fußstütze 128 ist an einem vorderen unteren Abschnitt des Rahmens 105 zwischen den Vorderradantriebsanordnungen 110 befestigt. Geeignet aufgebaute (nicht gezeigte) Stützen können entlang der Fußstütze 128 zum Aufnehmen und Halten der Füße des Fahrers enthalten sein.
Die Hinterradanordnung 120 kann eine hintere Gabel 132, eine hintere Naben- und Felgenkombination 133 zum Halten eines Hinterreifens 134 umfassen. In einer Ausführungsform hat das Hinterrad ein hohes Profil für eine verbesserte Fahrerbequemlichkeit und Stabilität des Fahrzeugs 100. Die Vorderradanordnungen 110 umfassen vordere Antriebsnaben 140a, 140b, Speichen 141 oder andere Mittel zum Befestigen der Nabe an der Felge, Felgen 145a, 145b zum Halten von Vorderrädern 150a, 150b. In einer Ausführungsform sind die vorderen Antriebsnaben 140 herkömmliche Naben im Fahrradstil, wie in 1 gezeigt. In einer anderen Ausführungsform sind die vorderen Antriebsnaben 140 eine ausladende Achsen- und Nabenkombination, die von einer einzigen Befestigung 399 im Rollstuhlstil gehalten wird (14). In einer Ausführungsform sind die Vordergabeln 130 24-Inch-Fahrradgabeln und können (nicht gezeigte) Stützbleche umfassen, um zusätzliche Festigkeit beizutragen.
Vorteilhafterweise ist das Fahrzeug 100 derart aufgebaut, dass es einen Benutzer in die Lage versetzt, den Sitz 115 unabhängig und mit minimaler Hilfe zu montieren und zu demontieren. In einer Ausführungsform montiert und demontiert der Benutzer den Sitz 115 von der Vorderseite des Fahrzeugs 100 zwischen den Vorderradantriebsanordnungen 110. Das Montieren und Demontieren des Fahrzeugs kann entsprechend den kombinierten Fähigkeiten und Behinderungen des bestimmten Benutzers variieren. Die Gesamtgröße und der Aufbau des Fahrzeugs 100 können modifiziert werden, um der Größe des Benutzers und der beabsichtigten Anwendung für die Mobilitätsvorrichtung (z. B. Verwendung innen oder außen) Rechnung zu tragen. In einer Ausführungsform befindet sich der Sitz 115 auf dem Rahmen 105 hinter den Vorderradantriebsanordnungen 110, so dass der Hinterreifen 134 in einem statischen Zustand zwischen etwa 20 und 40 Prozent des gesamten kombinierten Gewichts des Bedieners und des Fahrzeugs 100 trägt. Der Aufbau des Rahmens 105 und der Durchmesser des Hinterrads 134 stellen einen relativ tiefen Schwerpunkt für die verbesserte Stabilität des Fahrzeugs 100, insbesondere über unebenem Gelände sicher. In einigen Ausführungsformen sind die Vorderradantriebsanordnungen 110 über dem Rahmen 105 aufeinander zu geneigt, um einen positiven Radsturzwinkel in Bezug auf die Vertikale zu definieren (siehe 10), um die Gesamtfahrzeugstabilität zu verbessern.
Der Rahmen 105 kann aus einem Bereich an Materialien aufgebaut sein, der abhängig von der geplanten Anwendung des Fahrzeugs 100 zum Beispiel Aluminium, Stahl oder eine Stahllegierung umfasst. In einer Ausführungsform ist der Rahmen 105 vorzugsweise aus 1 1/4-Inch 4130-Chrom-Molybdän-Rohr, das gasmetallbogengeschweißt (MIG-geschweißt) wurde, aufgebaut. Das 4130-Chrom-Molybdänrohr stellt ein hohes Festigkeits-Gewichtsverhältnis bereit.
Nun gemeinsam Bezug nehmend auf 2A, 2B, 3 und 4 wird die Lenkung des Fahrzeugs in einer Ausführungsform durch die Drehung des Sitzes 115 um eine im Wesentlichen vertikale Achse 160 bewerkstelligt (4). Der Sitz 115 ist an eine Plattform 165 montiert, die an dem oberen Ende eines Lenkungsträgerschafts 170 befestigt ist. Der Sitzträgerschaft 170 ist mit einer Lageranordnung drehbar an dem Rahmen befestigt, um die freie Drehung des Sitzes 115 zuzulassen. Ein Antriebskettenrad, eine Riemenscheibe oder ein Kettenring 175 ist an dem unteren Ende des Sitzträgerschafts 170 befestigt. Die hintere Gabel 312 umfasst ein angetriebenes hinteres Kettenrad oder eine Riemenscheibe 180, das/die an dem Gabellenkungsrohr 198 befestigt sind und mit einem Lenkkopf oder einer anderen Lageranordnung drehbar an dem Rahmen 105 befestigt sind. Das angetriebene hintere Kettenrad oder die Riemenscheibe 180 sind an dem Gabellenkungsrohr 198 unterhalb der Lageroberfläche auf dem Rahmen 105 befestigt.
In einer Ausführungsform ist eine Kette 185 um das Lenkantriebskettenrad 175 und das hintere angetriebene Kettenrad 180 gezogen, um den Sitz 155 betriebsfähig mit der Hinterradanordnung 120 zu verbinden. Die Kette 185 kann zum Beispiel eine flexible Kette, eine Rollenkette, ein Seilzug oder ein Nylonriemen sein. Vorteilhafterweise ist die Kette 185 um das Antriebskettenrad 175 und das hintere angetriebene Kettenrad 180 herum in einem „Ziffer 8"-Aufbau, wie in 1, 2A und 2B gezeigt, angeordnet. Die Kette 185 kann Kettenspanner 190a, 190b umfassen, um die Einstellung der Spannung der Kette 185 zu ermöglichen und zu verhindern, dass die Kette 185 von dem Antriebskettenrad 175 und dem hinteren angetriebenen Kettenrad 180 entgleist. In einigen Ausführungsformen kann die relative Position des Antriebskettenrads 175 derart eingestellt werden, dass die Kettenlinie zwischen dem Antriebskettenrad 175 und dem hinteren angetriebenen Kettenrad 180 richtig eingerichtet wird.
Bezug nehmend auf 2C umfasst eine Ausführungsform des Fahrzeugs 100 eine Lenkungsausrichtungsanordnung 191, die sich unterhalb des Sitzes 115 befindet, die eine Wellenmanschette 192 umfasst, die an dem Lenkantriebskettenrad 175 befestigt ist. Die Wellenmanschette 192 ist auf dem Sitzlenkungsträgerschaft 170 angeordnet und wird durch Stellschrauben 194 in ihrer Position gehalten.
Das Lösen der Stellschrauben 194, die sich innerhalb der Schaftmanschette 192 befinden, lässt zu, dass das Antriebskettenrad relativ zu dem Sitzlenkungsträgerschaft 170 eingestellt wird, wodurch die Ausrichtung der Sitzposition relativ zu der Position der Hinterradanordnung 120 eingestellt wird.
Bezug nehmend auf 2C und 2D umfasst die Sitzlenkungsanordnung 114, die aus dem Sitz 115, der Sitzplattform 165, dem Sitzlenkungsträgerschaft 170, dem Aktuator 195, dem Antriebskettenrad 175, der Lenkwellenmanschette 192 und der Lenkwellenmanschetten-Feststellschraube 194 zusammengesetzt ist, in einer Ausführungsform zumindest einen Aktuator 195, der zwischen der Plattform 165 an einem ersten Ende und dem Rahmen 105 an einem zweiten Ende angeordnet ist. Wenn der Sitz 115 zum Drehen des Fahrzeugs 100 gedreht wird, wird der Aktuator 195 in Richtung des Umdrehens des Sitzes 115 und folglich die Hinterradanordnung 120 in Richtung einer zentrierten Geradeausrichtung vorgespannt. Der Aktuator 195 kann eine vorgespanrite einstellbare Feder, ein einstellbarer Druckzylinder oder eine ähnliche Vorspannvorrichtung sein. In einer Ausführungsform wird der Aktuator 195 eingestellt, um zum Beispiel dem Gewicht des Fahrers und der geplanten Verwendung des Fahrzeugs 100 Rechnung zu tragen.
Im Betrieb, wenn der Fahrer den Sitz 115 in eine Richtung dreht, dreht die gekreuzte Kette 185 die Hinterradanordnung 120 in eine entgegengesetzte Richtung, aber das Fahrzeug dreht sich in eine Richtung, die der Drehrichtung des Sitzes 115 entspricht. Wie in 2B gezeigt, führt das Drehen des Sitzes 115 nach rechts zu einer Drehung der Hinterradanordnung 120 in die Richtung nach links. Dies führt dazu, dass sich das Fahrzeug 100 nach rechts dreht, was der Drehrichtung des Sitzes 115 entspricht.
Bezug nehmend auf 5 kann das Fahrzeug in einer Ausführungsform einen Stoßdämpfer 197 umfassen, der die hintere Radgabel 132 und den Baurahmen 105 verbindet, was die verbesserte Lenkung und Handhabung erlaubt, indem die übermäßige Drehbewegung der Hinterradanordnung 120 verhindert wird. In einer Ausführungsform ist der Stoßdämpfer 197 eine bidirektionale Torsionsfeder, die an das Gabellenkungsrohr 198 und den Rahmen 105 angepasst ist und eine Stoßdämpfungswirkung für jegliche Drehkräfte bereitstellt.
Nun Bezug nehmend auf 6 wird die Lenkung des Fahrzeugs 100 in einer zweiten Ausführungsform durch die Drehung des Sitzes 115 um eine Sitzdreh- bzw. Schwenkachse 200, die in Richtung der Vorderseite des Fahrzeugs 100 geneigt ist, um einen Neidungswinkel D zu definieren, erreicht. Der Neigurigswinkel D ist bevorzugt zwischen etwa 25 Grad und 75 Grad, besser zwischen etwa 35 Grad und 50 Grad und am besten etwa 45 Grad. In einer Ausführungsform ist der Sitz 115 auf einem oberen Dreh- bzw. Schwenkbefestigungspunkt 205 und einem unteren Drehbefestigungspunkt 210, die entlang der Sitzdrehachse 200 positioniert sind, aufgehängt und dreht bzw. schwenkt um diese.
Der obere Befestigungspunkt 205 ist hoch auf der Sitzlehne 119 montiert, und der untere Drehbefestigungspunkt ist in einem vorderen Abschnitt der Sitzgrundfläche 117 montiert. Da der Drehwinkel des Sitzes 115 im Wesentlichen nicht parallel zu dem Drehwinkel der Hinterradanordnung 120 ist, wie vorher unter Bezug auf 1 bis 2C beschrieben, wird eine modifizierte Lenkungskopplung verwendet. Eine Kette 215 ist um das hintere Kettenrad 180 der Hinterradanordnung 120 gezogen. Zwei Lenkungsseilzüge 220a, 220b, die an jedem Ende der Kette 215 an Kettenspannern 190a, 190b befestigt sind, verbinden das hintere Kettenrad 180 der Hinterradanordnung 120 an Seilzugbefestigungspunkten 225a, 225b betriebsfähig mit dem Sitz 115. In einer Ausführungsform sind die Lenkungsseilzüge 220 Flugzeugseilzüge mit gestauchten Enden für die Befestigung an den Kettenspannern 190 des Sitzes 115.
Vorteilhafterweise ist die Kette 215 um das hintere Kettenrad 180 in einem „Ziffer 8"-,Aufbau, wie in 6, 7A und 7B gezeigt, gekreuzt. Die Kettenspanner 190 stellen auch die Einstellbarkeit der Spannung der Kette 215 um das hintere Kettenrad 180 bereit. Unter erneutem Bezug auf 6 sind die Lenkungsseilzüge 220 für die Befestigung an dem Sitz 115 an Befestigungspunkten 225a, 225b durch Führungen 230a, 230b von einer im Wesentlichen horizontalen Ausrichtung in eine im Wesentlichen vertikale Ausrichtung umgelenkt. Die Führungen 230 sind an dem Rahmen 105 befestigt.
Nun gemeinsam Bezug nehmend auf 6, 7A-7B, 8 und 9 dreht die Kette 215 die Hinterradanordnung 120 in einer entgegengesetzten Richtung, wenn der Fahrer sich neigt, um den Sitz 115 in eine Richtung zu drehen, aber das Fahrzeug dreht sich in eine Richtung, die der Drehrichtung des Sitzes 115 entspricht. Wie in 7B gezeigt, führt das Drehen der Sitzlehne 119 nach links zu einer Drehung der Hinterradanordnung 120 nach rechts. Dies führt dazu, dass das Fahrzeug 100 sich nach links dreht. Diese Linksdrehung wird durch den Fahrer, der sich mit dem Oberkörper nach links lehnt, eingeleitet, was dazu führt, dass die Sitzgrundfläche 117 sich nach rechts dreht. Dieser Lenkungsaufbau erlaubt dem Fahrer, sich in Drehungen zu lehnen, und verbessert die gesamte Manövrierfähigkeit und Stabilität des Fahrzeugs 100. Gemäß einer Ausführungsform wird das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des hinteren Kettenrads 180 und dem Abstand zwischen Befestigungspunkten S derart ausgewählt, dass der Sitz 115 sich in die Richtung der Pfeile 235 um etwa 10 Grad nach links und rechts dreht, um einen vollen Lenkungsbereich des Fahrzeugs 100 zu erzielen.
Nun Bezug nehmend auf 1 und 10 umfasst das Fahrzeug 100 in einer Ausführungsform zwei unabhängige handbetreibbare Kurbelanordnungen 250a, 250b, die jeweils betriebsfähig mit einer entsprechenden Vorderradantriebsanordnung 110 für den Antrieb des Fahrzeugs 100 verbunden sind. Die handbetreibbaren Kurbelanordnungen 250 umfassen Kurbelkettenräder 255a, 255b, Kurbelarme 260a, 260b und Griffe 265a, 265b, die drehbar an die Kurbelarme 260a, 260b montiert sind. In einer Ausführungsform sind die Kurbelkettenräder 255a, 255b herkömmliche Fahrradkettenringe, die Kurbelarme 260a, 260b sind Fahrradpedalkurbeln und die Griffe 265a, 265b sind modifizierte Pedaldrehspindelbolzen, die für die Bequemlichkeit und die Griffigkeit mit einer gepolsterten Hülse umgeben sind. Die Kurbelkettenräder 255a, 255b sind durch Vorderantriebsketten 275a, 275b mit Vorderradkettenrädern 270a, 270b verbunden. Die Ketten 275a, 275b sind Rollenketten, gezahnte Nylonriemen oder ähnliche flexible Verbindungseinrichtungen. In einer Ausführungsform sind die Kurbelkettenräder 255 jeweils ein 28-Zahnkettenring, und die Vorderradkettenräder 270 sind jeweils ein 32-Zahnkettenring. Die Vorderradkettenräder 270 sind mit Vorderradantriebsnaben 140 verbunden.
Im Betrieb dreht das Drehen der Griffe 265 in eine erste Richtung die Vorderradantriebsanordnung 110 und das Fahrzeug 100 in eine Vorwärtsrichtung. Vorteilhafterweise können die Vorderradkettenräder 270 Freilaufkettenräder sein, die dem Fahrer ermöglichen, das Fahrzeug 100 mit Pedalen vorwärts und ohne treten bergab zu fahren. Auch können die Griffe 265 durch Verwenden von Freilaufkettenrädern in eine zweite Richtung gedreht werden, um die Griffe 265 für den maximalen Hebel zu positionieren, wenn das Fahrzeug 100 zum Beispiel aus einer ruhenden Position gestartet wird. Die Spannung in den Vorderantriebsketten 275 wird aufrechterhalten und eingestellt, indem die Höhe der handbetreibbaren Kurbelanordnungen 250 geändert wird, die an den oberen Enden der äußeren Einstellrohre 284 befestigt sind, welche über den Vordergabellenkungsrohren 280a, 280b angeordnet sind. Die Position der äußeren Einstellrohre 284 wird zum Beispiel durch zwei (nicht gezeigte) Klemmbolzen an ihrer Stelle über den Vordergabellenkungsrohren 280 gehalten. Verschiedene Längen der Kurbelarme 260, variierende Aufbauten von Griffen 265 und Verhältnisse von Kurbelkettenrädern 265 zu Vorderradkettenrädern 270 werden alle von der Erfindung betrachtet, um zu bestimmten Anwendungen zu passen.
In einer Ausführungsform kann das Fahrzeug 100 eine Rückwärtsgetriebe-Antriebsanordnung 300, wie in 11A, 11B, 12A, 12B und 13 dargestellt, umfassen. Die Rückwärtsgetriebe-Antriebsanordnung 300 ist an einer oder beiden einstellbaren Kurbelanordnungen 250 über den Vorderradantriebsanordnungen 110 befestigt. Die Umfangsoberfläche einer Umlenkrolle 305 ist für ein direktes sicheres Eingreifen mit den Vorderreifen 150 angeritzt oder gerändelt. Die Rückwärtsrichtung ist durch den Pfeil 307 bezeichnet und die Richtung Rückwärtsdrehung ist durch den Pfeil 309 bezeichnet. Das Rückwärtszahnrad 310 ist für den Eingriff der Kette 275 gegen obere und untere Spannrollen 317, 319 positioniert. Die Rückwärtsgetriebe-Antriebsanordnung 300 umfasst eine Umlenkrolle 305 (13), die mit einem Freilaufrückwärtszahnrad 310 verbunden ist, das drehbar an der Halterung 315 befestigt ist. Die Halterung 315 ist drehbar an einer Drehachse 320 befestigt. Ein Klemmgriff 325 ist über einen ersten Hebel 332 und einen zweiten Hebel 340 drehbar an der Halterung 315 befestigt. In einer Ausführungsform ist der Klemmgriff 325 einer Rückwärtsgetriebe-Antriebsanordnung 300 eine Destaco-Klemme, die gleichzeitig die Umlenkrolle 305 in der Position für das Eingreifen mit den Vorderreifen 150 und das Rückwärtszahnrad 310 in der Position für das Eingreifen mit der vorderen Antriebskette 275 arretiert, bis sie manuell gelöst werden. Andere geeignete Klemmvorrichtungen werden betrachtet.
Im Betrieb verschiebt die Bewegung des Klemmengriffs 325 in die Richtung des Pfeils 327 (11B und 13) die ersten und zweiten Hebel 335, 340, wodurch die Halterung 315 um die Drehachse 320 gedreht wird und die Umlenkrolle 305 mit dem Vorderreifen 150 eingreift und das Rückwärstzahnrad 310 mit der Kette 275 eingreift. Wenn die Rückwärtsgetriebe-Antriebsanordnung 300 in Eingriff ist, dreht die Drehung des Kurbelarms 260 in die Richtung des Pfeils 345 das Rückwärtszahnrad 310 und die Umlenkrolle 305 für die Drehung der Vorderantriebsräder 110 in die Richtung, die für einen Antrieb des Fahrzeugs 100 nach hinten notwendig ist. Das Freilaufrückwärtszahnrad 310 erlaubt die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 100, während die Rückwärtsgetriebe-Antriebsanordnung 300 in Eingriff ist. Andere Arten von Rückwärtsantriebsmechanismen werden betrachtet.
Unter erneutem Bezug auf 1 umfasst das Fahrzeug 100 in einer Ausführungsform einzelne Bremssteuerungen. Ein erster Vorderbremshebel 350 steuert eine oder beide der Vorderbremsen 355, die an den Vordergabeln 130 befestigt sind, zum Bremsen der Vorderradantriebsanordnungen 110, und ein zweiter Bremshebel 360 kann entweder eine Vorderbremse 355 oder eine Hinterbremse 365 steuern, die an der Hinterradanordnung 120 befestigt ist. In einer Ausführungsform sind die Vorderbremsen 355 lineare Seitenzug- oder Mittelzugbremsen, die auf den Vordergabeln 130 positioniert sind, um in Kontakt mit jeder Vorderfelge 145 zu kommen, wenn sie von einem Vorderbremshebel 350, 360 betätigt werden. In einer anderen Ausführungsform sind die Vorderbremsen Nabenbremsen. In einer Ausführungsform ist die Hinterbremse 365 eine mechanische Scheibenbremse, die an die Nabe der Hinterradanordnung 120 montiert ist. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Parkbremse, die ein (nicht gezeigter) sperrbarer Arretierstift in einem Vorderbremshebel 350, 360 zum Arretieren eines oder mehrerer Räder sein kann. In derartigen Ausführungsformen hält die Parkbremse das Fahrzeug 100 während Transporten, der Montage oder Demontage in einer ortsfesten Position.
Der Betätigungsmechanismus, der die ersten und zweiten Bremshebel 350, 360 und die Vorderbremsen und Hinterbremsen 355, 365 verbindet, kann zum Beispiel nichtrostende Stahlseilzüge mit oder ohne ein verkleidetes Gehäuse oder Hydraulikleitungen umfassen. Andere Bremssysteme, die geeignet sind, den Fähigkeiten eines Fahrers und der Fahrzeuganwendung Rechnung zu tragen, einschließlich des ganzen Bereichs handbetätigter Bremsmechanismen, die für Fahrräder und Motorräder konstruiert sind, in verschiedenen Kombinationen mit den Betätigungsmechanismen werden betrachtet.
Nun Bezug nehmend auf 14 bis 18 umfasst das Fahrzeug 100 in einer Ausführungsform zwei unabhängige handbetreibbare Kurbelanordnungen 250a und 250b, die jeweils betriebsfähig mit entsprechenden Vorderradantriebsanordnungen 110 für den Antrieb des Fahrzeugs 100 in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung verbunden sind.
Mit spezifischem Bezug auf 18 ist der Kurbelgriff 265 in einer Ausführungsform drehbar an dem Kurbelarm 260 befestigt, der an dem Kurbelarmgehäuse 385 montiert ist. Eine Rollenkupplung 386 wird in das Kurbelarmgehäuse 385 gedrückt. Das Kurbelarmgehäuse 385 ist für die Drehung an der Kurbelantriebswelle 387 befestigt. Die Kurbelantriebswelle 387 ist für die Drehung an dem Kurbelantriebswellengehäuse 388 befestigt. Die Kurbelantriebswelle 387 wird von zwei Lagern, einem Innenlager 420 und einem Außenlager 389 unterstützt, die an dem Kurbelantriebswellengehäuse 388 befestigt sind.
Das Kurbelantriebswellengehäuse 388 ist an dem oberen Ende des Hauptantriebswellengehäuses 390 befestigt. An der Kurbelantriebswelle 387 ist in einer Ausführungsform ein Kegelradgetriebe 391 befestigt. Dieses Kegelradgetriebe 391 greift in ein zweites Kegelradgetriebe 392 ein, das an dem oberen Ende der Hauptantriebswelle 393 befestigt ist. Die Hauptantriebswelle 393 ist in dem Hauptantriebwellengehäuse 390 untergebracht. Die Hauptantriebswelle 393 wird für die Drehung von einem oberen Lager 394 und einem unteren Lager 395, die an dem Hauptantriebswellengehäuse 390 befestigt sind, an ihrer Stelle gehalten. Das Hauptantriebswellengehäuse 390 ist durch ein oder mehrere Montagehalterungen 400 an dem Rahmen 105 befestigt.
An dem unteren Ende der Hauptantriebswelle 393 ist ein Winkelgetriebe 396 befestigt. Dieses Winkelgetriebe 396 ist derart positioniert, dass es in ein Nabenwinkelgetriebe 397 eingreift, das an der Nabe 398 der Vorderradantriebsanordnung 110 eingreift. Die Nabe 398 ist an einer ausladenden Achse 399 befestigt, die an dem Rahmen des Fahrzeugs 105 befestigt ist.
In einer Ausführungsform gibt es einen von Hand zurückziehbaren Federkolben 401, der auf dem Kurbelarmgehäuse 385 montiert ist. Der von Hand zurückziehbare Federkolben 401 kann entweder in einer Position im Eignriff oder einer gelösten Position positioniert sein. Wenn der von Hand zurückziehbare Federkolben 401 in der Eingriffposition angeordnet wird, gleitet er in ein Arretierloch 402, das sich auf der Kurbelantriebswelle 387 befindet. Die Kurbelantriebswelle 387 kann ein oder mehrere Arretierlöcher 402 haben. Wenn der von Hand zurückziehbare Federkolben 401 in der gelösten Position angeordnet wird, wird er ganz in den Körper des Kurbelarmgehäuses 385 zurückgezogen und greift nicht mehr in das Arretierloch 402 in der Kurbelantriebswelle 387 ein. Weiter Bezug nehmend auf 18, zeigt der Pfeil 403 die Richtung zum Lösen des von Hand zurückziehbaren Federkolbens 401 an. Der Pfeil 404 zeigt die Eingreifrichtung des von Hand zurückziehbaren Federkolbens 401 an. Der von Hand zurückziehbare Federkolben 401 wird in der gelösten Position an seinem Platz gehalten, indem der Fahrer den von Hand zurückziehbaren Federkolben 401 90 Grad in eine Sperrposition dreht.
Im Betrieb dreht der Fahrer die Handkurbelanordnung 250 in eine Vorwärtsrichtung, um das Fahrzeug nach vorne anzutreiben. Dies kann entweder eine kreisförmige Bewegung oder eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung sein, die beide eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs 100 ergeben. Dies wird erreicht, wenn der von Hand zurückziehbare Federkolben 401 in der gelösten Position ist. Auf diese Position wird in der Fahrradfahrterminologie als „Freilauf" Bezug genommen. Im Fall des einen Hügel Herunterfahrens drehen sich in dieser Position die Vorderradantriebsanordnungen 110, während die Handkurbelanordnungen 250 ruhend bleiben.
Mit dem von Hand zurückziehbaren Federkolben 401 in der Eingreifposition wird die Kurbelantriebsanordnung 250 ein fester bzw. konstanter Antrieb. Wenn der Fahrer in diesem Fall die Handkurbelanordnung 250 in einer Vorwärtsrichtung dreht, dreht sich das Vorderrad 110 vorwärts. Wenn der Fahrer die Handkurbelanordnung 250 in einer umgekehrten Richtung dreht, dreht sich das Vorderantriebsrad 110 in eine umgekehrte Richtung. Wenn der Fahrer die Handkurbeln 250 ruhig hält, werden auch die Vorderräder 110 stehend bleiben.
Im Betrieb dreht der Handkurbelarm 260 die Kurbelantriebswelle 387, die das Kurbelwellenkegelradgetriebe 391 dreht, welches das obere Antriebswellenkegelradgetriebe 392 dreht, das die Hauptantriebswelle 393 dreht, die das untere Winkelgetriebe 396 dreht, welches das Nabenwinkelgetriebe dreht.
Dies bewerkstelligt die Drehung der Vorderradanordnung 110 in einer Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung.
Insbesondere wenn der von Hand zurückziehbare Federkolben 401 in der gelösten Position ist, bewirkt die Vorwärtsbewegung des Handkurbelarms 260, dass die Rollenkupplung 386 in die Kurbelantriebswelle 387 eingreift. Wenn der Handkurbelarm 260 in einer Rückwärtsrichtung gedreht wird oder ruhend bleibt, während das Fahrzeug 100 in einer Vorwärtsbewegung ist, wird die Rollenkupplung 386 den Handkurbelarm 260 von der Kurbelantriebswelle 387 lösen.
Wenn der von Hand zurückziehbare Federkolben 401 in der Eingreifposition ist, ist der Handkurbelarm 260 sicher mit der Kurbelantriebswelle 387 in Eingriff. In diesem Fall führt entweder die Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung der Handkurbelanordnung 250 zu einer entsprechenden Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung der Vorderradanordnung 110.
In einer anderen Ausführungsform greift das Winkelgetriebe 396 an dem unteren Ende der Hauptantriebswelle 393 in eine (nicht gezeigte) modifizierte Rücktrittbremsnabe, wie etwa die Sram-Innengetriebenabe, mit der Rücktrittbremse ein, welche eine Standardkomponente in der Fahrradindustrie ist.
Im Betrieb erlaubt die modifizierte Sram-Nabe dem Fahrer für die Vorwärtsrichtung vorwärts zu treten, in der Vorwärtsbewegung freizulaufen und für die Rückwärtsbewegung rückwärts zu treten. Im Fall dieser Ausführungsform sind die Rollenkupplung 386 und der von Hand zurückziehbare Federkolben 401 entfernt.
In einer anderen Ausführungsform betrachten die Erfinder ein anpassungsfähiges Merkmal, das dem Fahrer erlaubt, das Fahrzeug unter Verwendung einer Hebelantriebsbewegung anstelle einer kreisförmigen Handkurbelbewegung anzutreiben. Dies würde durch Entfernen eines oder mehrerer der Kurbelgriffe 265 und deren Ersetzen mit einem (nicht gezeigten) besonders angepassten Hebel bewerkstelligt. Dieser Hebelanpassungssatz würde 2 einstellbare Anschläge umfassen, die den Bereich der Ausdehnung und des Zurückziehens des Hebels entsprechend dem bestimmen würden, was für jeden Einzelnen (nicht gezeigt) ideal ist.
Nun Bezug nehmend auf 19A bis 19D ist eine Sitzlenkungsanordnung 500 in einer Ausführungsform auf einem vorderen Drehbefestigungspunkt 502 und einem hinteren Drehbefestigungspunkt 504, die um eine horizontale Drehachse 506 positioniert sind, aufgehängt und dreht um diese.
Die Sitzlenkungsanordnung 500 umfasst eine Sitzlehne 508, eine Sitzgrundfläche 510, einen Sitzrahmen 512 und eine Lenkwellenanordnung 518. Die Sitzlenkanordnung 500 kann auch linke und rechte Neutral-Vorspannaktuatoren 540 umfassen. Die Lenkwellenanordnung 518 verbindet den Sitzrahmen 512 betriebsfähig mit einer Hinterradanordnung 552. Der vordere Abschnitt des Sitzrahmens 512 ist mit einem Bolzen und einer Lageranordnung 514 drehbar an dem vorderen Drehbefestigungspunkt 502 befestigt (19B). Der hintere Abschnitt des Sitzrahmens 512 ist an der oberen Lenkwelle 516 befestigt. Der hintere Abschnitt der oberen Lenkwelle 516 ist drehbar an einem oberen Flanschlager 520 an dem hinteren Drehbefestigungspunkt 504 befestigt. Die linken und rechten Neutral-Vorspannaktuatoren 540 sind zwischen dem Sitzrahmen 512 auf dem ersten Ende und dem Fahrzeugrahmen 544 an einem zweiten Ende angeordnet. Wenn die Sitzanordnung 500 gedreht wird, um das Fahrzeug 560 zu drehen, wird der Aktuator 540 in Richtung des Zurückbringens der Sitzranordnung 500 und folglich der Hinterradanordnung 552 in Richtung einer zentrierten Geradeausposition vorgespannt. Der Aktuator 540 kann eine vorgespannte einstellbare Feder, ein einstellbarer Druckzylinder oder eine andere Vorspannvorrichtung sein.
Die Lenkwellenanordnung 518 umfasst eine obere Lenkwelle 516, ein oberes Flanschlager 520 (19C), ein oberes Antriebskettenrad 522, ein unteres Flanschlager 524, ein unteres angetriebenes Kettenrad 526, eine Rollenkette 528, eine untere Lenkwelle 530, ein hinteres Wellenhaltelager 532 (19D), ein unteres Lenkwellenwinkelgetriebe 534, ein vertikales Lenkwellenwinkelgetriebe 536 und eine vertikale Lenkwelle 538. In dieser Ausführungsform kann die Lenkwellenanordnung 518 zwischen der Sitzlenkungsanordnung 500 und der Hinterradanordnung 552 kompaktere Aufbauten des Fahrzeugs 560 zulassen. In einem Beispiel sind die Wellen 516, 530 und die Getriebe 534, 536 vollständig oder im Wesentlichen von Gehäusekomponenten umschlossen, wodurch der Kontakt des Fahrers mit sich bewegenden Teilen verringert wird und Wartungsanforderungen verringert werden.
Die obere Lenkwelle 516 ist drehbar an dem oberen Flanschlager 520 befestigt. Das obere Flanschlager 520 ist an der vertikalen Rahmenplatte 542 des Rahmens 544 befestigt. Das obere Antriebskettenrad 522 ist an der oberen Lenkwelle 516 zwischen dem oberen Flanschlager 520 und dem Sitzrahmen 512 befestigt. Das untere angetriebene Kettenrad 526 ist an dem vorderen Abschnitt der unteren Lenkwelle 530 befestigt. Der vordere Abschnitt der unteren Lenkwelle 530 ist drehbar an dem unteren Flanschlager 524 befestigt, das an der vertikalen Rahmenplatte 542 befestigt ist. Der hintere Abschnitt der unteren Lenkwelle 530 wird von dem hinteren Wellenhaltelager 532 gehalten, das an dem Rahmenverlängerungsrohr 546 befestigt ist. Das untere Lenkwellenwinkelgetriebe 534 ist an dem hinteren Abschnitt der unteren Lenkwelle 530 befestigt. Das vertikale Lenkwellenwinkelgetriebe 536 ist an der vertikalen Lenkwelle 538 befestigt und in dem hinteren Lenkungsgehäuse 548 positioniert, um von dem unteren Lenkwellenwinkelgetriebe 524 betätigt zu werden. Bezug nehmend auf 19C sind das obere Antriebskettenrad 522 und das untere angetriebene Kettenrad 526 durch eine zusammenhängende Schleife der Rollenkette 528 verbunden. Das obere Flanschlager 520 enthält eine (nicht gezeigte) Kettenspannungseinstelleinrichtung, die die Spannungseinstellung der Rollenkette 528 erlaubt.
Nun Bezug nehmend auf 19A und 19D ist die vertikale Lenkwelle 538 an der Hinterradanordnung 522 befestigt, so dass die Drehung der vertikalen Lenkwelle 538 eine entsprechende Drehung der Hinterradanordnung 552 bewirkt.
Unter fortgesetztem Bezug auf 19A können die Sitzgrundfläche 510 und die Sitzlehne 508 sowohl in den vertikalen als auch horizontalen Ebenen eingestellt werden, um verschiedenen Fahrbedingungen und den verschiedenen Bedürfnissen und Fähigkeiten des Fahrers Rechnung zu tragen. Insbesondere kann die Sitzgrundfläche 510 sich auf, über oder unter der horizontalen Drehachse 506 befinden. Um dies zu erreichen, ist die Sitzgrundfläche 510 auf einer einstellbaren Sattelstütze 554 montiert, die durch eine Achsenmanschettenzwinge 556 an dem Sitzrahmen 512 befestigt ist.
In einer Ausführungsform kann das Verhältnis zwischen dem Grad der Sitzanordnungsdrehung und dem Grad der Hinterradanordnungsdrehung eingestellt werden, indem die Größen des oberen Antriebskettenrads 522 und des unteren angetriebenen Kettenrads 526 variiert werden.
Nun Bezug nehmend auf 20, 21A und 21B neigt sich der Fahrer im Betrieb, um die Sitzanordnung 500 in eine Richtung zu drehen, was bewirkt, dass das obere Antriebskettenrad 522 sich in die gleiche Richtung dreht, was bewirkt, dass die Rollenkette 528 das untere angetriebene Kettenrad 526 in die gleiche Richtung dreht, was bewirkt, dass die untere Lenkwelle 530 das untere Lenkwellenwinkelgetriebe 534 in die gleich Richtung dreht, was bewirkt, dass das vertikale Lenkwellenwinkelgetriebe 536 die Hinterradanordnung 552 in die entgegegesetzte Richtung dreht, wodurch das Fahrzeug 560 in eine Richtung gedreht wird, die der Drehrichtung der Rückenlehne 508 entspricht. Die linken und rechten Neutral-Vorspannaktuatoren 540 spannen die Sitzanordnung 500 in Richtung einer zentrierten Geradeausposition vor.
Insbesondere Bezug nehmend auf 20 führt das Drehen der Sitzlehne 508 nach rechts zu einer Drehung der Hinterradanordnung 552 nach links. Dies führt dazu, dass das Fahrzeug 560 sich nach rechts dreht, wenn es in eine Vorwärtsrichtung bewegt wird, was der Drehrichtung der Sitzlehne 508 entspricht.
Nun Bezug nehmend auf 22 ist die Sitzanordnung 500 in einer anderen Ausführungsform in einer derartigen Weise positioniert, dass es eine einzige Lenkwelle 558 gibt, die den Sitzrahmen 512 betriebsfähig mit der Hinterradanordnung 552 verbindet. Das Vorderende der Lenkwelle 558 ist an dem hinteren Abschnitt des Sitzrahmens 512 befestigt. Das Lenkwellenwinkelgetriebe 534 ist an dem hinteren Abschnitt der Lenkwelle 558 befestigt.
Nun Bezug nehmend auf 23A, 23B, 23C und 24 wird das Lenken des Fahrzeugs 570 in einer Ausführungsform durch die Drehung des Sitzes 572 um eine im Wesentlichen vertikale Achse 574 bewerkstelligt. Der Sitz 572 ist an einer Plattform 576 montiert, die an dem oberen Ende der vertikalen Lenkwelle 578 befestigt ist. Die vertikale Lenkwelle 578 ist mit einer Lageranordnung 582 drehbar an dem Rahmen 580 befestigt, um die freie Drehung des Sitzes 572 zuzulassen. Ein oder mehrere Neutral-Vorspannaktuatoren 581 sind zwischen der Sitzplattform 576 an dem ersten Ende und dem Fahrzeugrahmen 580 an dem zweiten Ende angeordnet. Wenn der Sitz 572 zum Drehen des Fahrzeugs 570 gedreht wird, wird der Aktuator 581 in Richtung des Zurückführens des Sitzes 572 und die Hinterradanordnung 608 folglich in Richtung einer zentrierten Geradeausposition vorgespannt. Der Aktuator 581 kann eine vorgespannte einstellbare Feder, ein einstellbarer Druckzylinder oder eine ähnliche Vorspannvorrichtung sein.
In dieser Ausführungsform ist die Lenkwellenanordnung 584 aus der vertikalen Lenkwelle 578, vertikalen Wellenlagern 582, einem vorderen Lenkwellengehäuse 586, einem oberen Winkelgetriebe 588, einem vorderen Winkelgetriebe 590, einer horizontalen Lenkwelle 592, horizontalen Wellenhaltelagern 594, einem hinteren Lenkungsgehäuse 598, einem hinteren oberen Kegelradgetriebe 600, einem hinteren unteren Kegelradgetriebe 602, einer Gabellenkwelle 604 und Gabellenkwellenlagern 606 zusammengesetzt.
In dieser Ausführungsform ist das obere Winkelgetriebe 588 an dem unteren Ende der vertikalen Lenkwelle 578 befestigt. Das obere Winkelgetriebe 588 greift in das vordere Winkelgetriebe 590 ein, das an einem vorderen Abschnitt der horizontalen Lenkwelle 592 befestigt ist. Die horizontale Lenkwelle 592 ist durch die horizontalen Wellenhaltelager 594, die an dem vorderen Gehäuse 586 und dem hinteren Gehäuse 598 befestigt sind, drehbar an dem vorderen Lenkwellengehäuse 586 und dem hinteren Lenkwellengehäuse 598 befestigt. Das untere Kegelradgetriebe 602 ist an dem hinteren Ende der horizontalen Lenkwelle 592 befestigt. Das obere hintere Kegelradgetriebe 600 ist an der Gabellenkwelle 604 befestigt und greift in das untere Kegelradgetriebe 602 ein. Die Gabellenkwelle 604 ist durch Lageranordnungen 606, die an den oberen und unteren Abschnitten des hinteren Gehäuses 598 befestigt sind, drehbar an dem hinteren Gehäuse 598 befestigt.
Im Betrieb bewirkt die Drehung des Sitzes 572 eine entsprechende Drehung der vertikalen Lenkwelle 578, die das obere Winkelgetriebe 588 dreht, und führt zu einer entsprechenden Drehung des vorderen Winkelgetriebes 590 und der horizontalen Lenkwelle 592. Die Drehung der Lenkwelle 592 bewirkt eine entsprechende Drehung des hinteren Kegelradgetriebes 602, was zu einer entsprechenden Drehung des hinteren oberen Kegelradgetriebes 600 und der Gabellenkwelle 404 führt, was eine entsprechende Drehung der Hinterradanordnung 608 bewirkt.
In diesem Beispiel bewirkt das Drehen des Sitzes 572 in eine Richtung, dass die Hinterradanordnung 608 sich in eine entgegegesetzte Richtung dreht, was dazu führt, dass das Fahrzeug 570 sich in die Richtung der Sitzdrehung dreht. Wenn der Sitz 572 nach links gedreht wird, dreht sich die Hinterradanordnung 608 nach rechts, wodurch das Fahrzeug 570 in einer Vorwärtsrichtung nach links gelenkt wird.
Nun Bezug nehmend auf 25A und 25B wird das Lenken des Fahrzeugs 630 in einer Ausführungsform durch die Drehung des Sitzes 632 um eine im Wesentlichen vertikale Achse 634 bewerkstelligt. Der Sitz 632 ist an einer Plattform 636 montiert, die an dem oberen Ende der vertikalen Lenkwelle 644 befestigt ist. Die vertikale Lenkwelle 644 ist mit einer Lageranordnung 640 drehbar an dem Rahmen 638 befestigt, um die freie Drehung des Sitzes 632 zu erlauben. Ein oder mehrere Neutral-Vorspannaktuatoren 639 sind zwischen der Sitzplattform 636 an dem ersten Ende und dem Fahrzeugrahmen 638 an dem zweiten Ende angeordnet. Wenn der Sitz 632 zum Drehen des Fahrzeugs 630 gedreht wird, wird der Aktuator 639 in Richtung des Zurückbringens des Sitzes 632 und die Hinterradanordnung 662 folglich in Richtung einer zentrierten Geradeausposition vorgespannt. Der Aktuator 639 kann eine vorgespannte einstellbare Feder, ein einstellbarer Druckzylinder oder eine ähnliche Vorspannvorrichtung sein.
In dieser Ausführungsform ist die Hydrauliklenkanordnung 642 gebildet aus der vertikalen Lenkwelle 644, einem Umlenkhebel 646, einem linken Hauptzylinder 648, einem rechten Hauptzylinder 650, einem linken Nebenzylinder 652, einem rechten Nebenzylinder 654, einem hinteren Umlenkhebel 656, einer Hydraulikleitung 658, die den linken Hauptzylinder 648 mit dem rechten Nebenzylinder 654 verbindet, einer Hydraulikleitung 658, die den rechten Hauptzylinder 650 mit dem linken Nebenzylinder 652 verbindet, und vier Spurstangenenden 660, von denen eines mit jedem der vier Hydraulikzylinder verbunden ist.
In dieser Ausführungsform ist der vordere Umlenkhebel 646 an dem unteren Ende der vertikalen Lenkwelle 644 befestigt. Der linke Hauptzylinder 648 ist durch ein Spurstangenende 660 mit dem linken Arm des vorderen Umlenkhebels 646 verbunden. Der rechte Hauptzylinder 650 ist durch ein Spurstangenende 660 mit dem rechten Arm des vorderen Umlenkhebels 646 verbunden. Die linken und rechten Hauptzylinder 648, 650 sind an dem Rahmen 638 befestigt. Der linke Hauptzylinder 648 ist durch eine Hydraulikleitung 658 mit dem rechten Nebenzylinder 654 verbunden. Der rechte Hauptzylinder 650 ist durch eine Hydraulikleitung 658 mit dem linken Nebenzylinder 652 verbunden. Der linke Nebenzylinder 652 ist durch ein Spurstangenende 660 mit dem linken Arm des hinteren Umlenkhebels 656 verbunden. Der rechte Nebenzylinder 654 ist durch ein Spurstangenende 660 mit dem rechten Arm des hinteren Umlenkhebels 656 verbunden. Die Nebenzylinder 652, 654 sind drehbar an dem Rahmen 638 befestigt. Der hintere Umlenkhebel 656 ist an der Hinterradanordnung 662 befestigt.
Im Betrieb bewirkt die Drehung des Sitzes 632 eine entsprechende Drehung der vertikalen Lenkwelle 644, was eine entsprechende Drehung des vorderen Umlenkhebels 646 bewirkt, was ein entsprechendes Zurückziehen des Kolbens 664 in einem Hauptzylinder 650 bewirkt, was bewirkt, dass sich die verbundene Nebenzylinderstange 666 ausdehnt, was eine entsprechende Drehung des hinteren Umlenkhebels 656 bewirkt, was eine entsprechende Drehung der Hinterradanordnung 662 bewirkt. Jeder Nebenzylinder 652, 654 ist drehbar an dem Rahmen 638 befestigt, was dem Nebenzylinder 652, 654 erlaubt, sich durch seine Drehungsgrade für die richtige Ausrichtung relativ zu der Position des hinteren Umlenkhebels 656 zu drehen.
In diesem Beispiel bewirkt das Drehen des Sitzes 632 in eine Richtung, dass die Hinterradanordnung 662 sich in eine entgegegesetzte Richtung dreht, was dazu führt, dass das Fahrzeug 630 sich in die Richtung der Sitzdrehung dreht. Wenn der Sitz 632 nach rechts gedreht wird, dreht sich die Hinterradanordnung nach links, wodurch das Fahrzeug 630 in einer Vorwärtsrichtung nach rechts gelenkt wird.
Nun Bezug nehmend auf 26A und 26B wird das Lenken des Fahrzeugs 680 in einer Ausführungsform durch die Drehung des Sitzes 682 um eine im Wesentlichen vertikale Achse 684 bewerkstelligt. Der Sitz 682 ist an eine Plattform 686 montiert, die an dem oberen Ende der vertikalen Lenkwelle 694 befestigt ist. Die vertikale Lenkwelle 694 ist mit einer Lageranordnung 690 drehbar an dem Rahmen 688 befestigt, um die freie Drehung des Sitzes 682 zu erlauben. Ein oder mehrere Neutral-Vorspannaktuatoren 689 sind zwischen der Sitzplattform 686 an dem ersten Ende und dem Fahrzeugrahmen 688 an dem zweiten Ende angeordnet. Wenn der Sitz 682 zum Drehen des Fahrzeugs 680 gedreht wird, wird der Aktuator 689 in Richtung des Zurückbringens der Sitzes 682 und folglich die Hinterradanordnung 706 in Richtung einer zentrierten Geradeausposition vorgespannt. Der Aktuator 689 kann eine vorgespannte einstellbare Feder, ein einstellbarer Druckzylinder oder eine ähnliche Vorspannvorrichtung sein.
In dieser Erfindung ist die Zahnstangenlenkanordnung 692 aus einer vertikalen Lenkwelle 692, einem vorderen Zahnradgetriebe 696, einer Zahnstange 698, einem hinteren Zahnradgetriebe 700 und mehreren Führungsbuchsen 702 zusammengesetzt.
In dieser Ausführungsform ist das vordere Zahnradgetriebe 696 an dem unteren Ende der vertikalen Lenkwelle 694 befestigt. Das vordere Ende der Zahnstange 698 greift in das vordere Zahnradgetriebe 696 ein. Das hintere Ende der Zahnstange 698 greift in das hintere Zahnradgetriebe 700 ein. Das hintere Zahnradgetriebe 700 ist an der Hinterradanordnung 706 befestigt. Die mehreren Führungsbuchsen 702 sind drehbar an dem Rahmen 688 befestigt und nahe den vorderen, mittleren und hinteren Abschnitten der Zahnstange 698 positioniert.
In einer Ausführungsform hat der vordere Abschnitt der Zahnstange 698 Zähne 708, die sich auf der rechten Seite der Zahnstange 698 befinden, für das sichere Eingreifen des vorderen Zahnradgetriebes 696. Der hintere Abschnitt der Zahnstange 698 hat Zähne 710, die sich auf der linken Seite der Zahnstange 698 befinden, für das sichere Eingreifen des hinteren Zahnradgetriebes 700. Die Führungsbuchsen 702 sind drehbar an dem Rahmen 688 montiert und in Kontakt mit der Zahnstange 698 positioniert, um die Zahnstange 698 für das sichere Eingreifen in Bezug auf die vorderen und hinteren Zahnradgetriebe 696, 700 wirksam zu halten und auszurichten. Die Führungsbuchsen 702 stellen die horizontale und vertikale Ausrichtung und den Halt für die Zahnstange 698 bereit.
Im Betrieb bewirkt die Drehung des Sitzes 682 eine entsprechende Drehung der vertikalen Lenkwelle 694, was eine entsprechende Drehung des vorderen Zahnradgetriebes 696 bewirkt, was eine entsprechende lineare Bewegung der Zahnstange 698 bewirkt, was eine entsprechende Drehung des hinteren Zahnradgetriebes 700 bewirkt, was eine entsprechende Drehung der Hinterradanordnung 706 bewirkt.
Nun Bezug nehmend auf 26A bewirkt das Drehen des Sitzes 682 in eine Richtung, dass die Hinterradanordnung 706 sich in eine entgegengesetzte Richtung dreht, was dazu führt, dass das Fahrzeug 680 sich in die Richtung der Sitzdrehung dreht. Wenn der Sitz 682 nach rechts gedreht wird, dreht sich die Hinterradanordnung 706 nach links, wodurch das Fahrzeug 680 in einer Vorwärtsrichtung nach rechts gelenkt wird.
Nun Bezug nehmend auf 27, 28A und 28B ist die Dualantriebskurbelarmanordnung 730 aus einem umlaufenden Klappgriff 732, einem Kurbelarm 734, einem Kurbelarmgehäuse 752, einer Kurbelantriebswelle 756, einem Kurbelantriebswellen-Arretierloch 762, einer Rollenkupplung 764, einem zurückziehbaren Federkolben 746, einem Hebel 748 und einem flexiblen Seilzug 750 zusammengesetzt.
Der umlaufende Klappgriff 732 ist an dem Kurbelarm 734 befestigt, der an dem Kurbelarmgehäuse 752 befestigt ist. Die Rollenkupplung 764 ist an dem Kurbelarmgehäuse 752 in einer vorderen Eingreifposition befestigt. Die Rollenkupplung 764 ist drehbar um die Kurbelantriebswelle 756 befestigt. Die Kurbelantriebswelle 756 ist drehbar an dem Kurbelantriebswellengehäuse 766 befestigt. Das Kurbelwellen-Arretierloch 762 befindet sich außen von der Rollenkupplung 764 und in Ausrichtung mit dem zurückziehbaren Federkolben 746. Der zurückziehbare Federkolben 746 ist in dem Kurbelarmgehäuse 752 positioniert, um das Eingreifen des Kolbens 746 mit dem Kurbelantriebswellen-Arretierloch 762 zu erlauben. Der Hebel 748 ist drehbar an dem Kurbelarm 734 befestigt und durch einen flexiblen Seilzug mit dem zurückziehbaren Federkolben 746 verbunden.
Die Voreinstellungsposition des Griffs 738 ist eine horizontale Position für einen Drehbetrieb der Kurbelarmanordnung 730. Die alternative Position des Griffs 740 ist eine vertikale Position für einen Hin- und Herbewegungs-Hebelbetrieb der Kurbelarmanordnung 730. Dies wird bewerkstelligt, indem der Fahrer an dem Griff 732 nach außen und oben zieht, was ihn aus der arretierten horizontalen Position löst und in eine arretierte vertikale Position wieder in Eingriff bringt.
Im Betrieb gibt es drei Antriebsmodi. In dem ersten Modus, in dem der Griff 732 in der horizontalen Position 738 ist und der Federkolben 746 in der zurückgezogenen Position 744 ist, führt die Vorwärtsdrehung des Kurbelarms 734 zu einem Vorwärtsantrieb des Fahrzeugs. In diesem Modus gibt es eine Freilauffunktion, die erlaubt, dass der Kurbelarm 734 ruhend bleibt, während das Fahrzeug sich vorwärts bewegt. In dem zweiten Modus, in dem der Griff 732 in der horizontalen Position 738 ist und der Federkolben 746 in der Eingreifposition 754 ist, führt die Vorwärtsdrehung des Kurbelgriffs 732 zu einem Vorwärtsantrieb des Fahrzeugs. Die Drehung des Kurbelgriffs 732 nach hinten führt zu einem Rückwärtsantrieb des Fahrzeugs. Darauf wird als ein fester Antriebsmodus Bezug genommen.
In dem dritten Modus, in dem der Griff 732 in der vertikalen Position 740 ist und der Federkolben 746 in der zurückgezogenen Position 744 ist, führt eine Vorwärtsbewegung des Griffs 732 zum Vorwärtsantrieb. Eine Bewegung des Griffs 732 nach hinten löst die Rollenkupplung 764 von der Kurbelantriebswelle, was dem Fahrer erlaubt, den Griff 732 für den nächsten Vorwärtsantriebstakt bzw. Hub neu zu positionieren. Darauf wird als der Hin- und-Herbewegungs-Hebelantrieb Bezug genommen.
In diesem Beispiel kann das Fahrzeug in einem schmalen Hausflur oder Eingang betrieben werden, indem die Gesamtbreite des Fahrzeugs verringert wird. Es gibt auch den verbesserten mechanischen Vorteil, der durch die verlängerte Länge des Kurbelarms und der vertikalen Griffkombination bereitgestellt wird.
Der zurückziehbare Federkolben 746 wird von einem drehenden Hebelarm 748 betätigt, der durch einen flexiblen Seilzug 750 mit dem Federkolben 746 verbunden ist. Der Federkolben 746 wird von der Kurbelantriebswelle 756 gelöst, indem der Hebel 748 in eine Richtung gedreht wird, die den Seilzug 750 und folglich den Federkolben 746 zurückzieht. Um den Federkolben 746 wieder in Eingriff zu bringen, wird der Hebel in die entgegengesetzte Richtung bewegt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Rollenkupplung 764 durch ein (nicht gezeigten) bidirektionalen Sperr- bzw. Ratschenantrieb an dem Kurbelarmgehäuse 752 befestigt. In diesem Beispiel kann der Bediener das Fahrzeug neben den drei vorstehend bemerkten drei Modi in einem vierten Modus antreiben. Der vierte Modus ist der Hin- und Herbewegungs-Rückwärtshebelantrieb.
Nun Bezug nehmend auf 27 sind die Vorderbremsen 780 in einer Ausführungsform lineare Seitenzugbremsen, die auf einem vorderen Abschnitt des Rahmens 782 positioniert sind, um in Kontakt mit der Scheibenbremse 784 zu kommen, die an der Vorderradanordnung 786 befestigt ist.
Nun Bezug nehmend auf 29A und 29B gibt es in einer Ausführungsform eine Feststellbremsenanordnung 788, die aus einer Bremsscheibe 784 mit einer Reihe versenkter Löcher 790, die sich auf dem Umfangsrand der Scheibe 792 befinden, einer Bremseingreifstange 794, einem Eingreifstangengehäuse 796, einer Einpassmanschette 798, einer Druckfeder 800, einem Federanschlag 802 und einem Eingreifstangengriff 804 zusammengesetzt ist.
In einer Ausführungsform ist die Bremsscheibe 784 an der Vorderradanordnung 786 befestigt, das Eingreifstangengehäuse 796 ist an dem Fahrzeugrahmen 782 befestigt, die Einpassmanschette 798 ist an dem Eingreifstangengehäuse 796 befestigt, die Eingreifstange 794 ist drehbar in dem Eingreifstangengehäuse 796 positioniert, die Druckfeder 800 befindet sich zwischen dem unteren Abschnitt des Eingreifstangengehäuses 796 und dem Federanschlag 802, der Federanschlag 802 befindet sich auf dem unteren Abschnitt der Eingreifstange 794. Der Griff 804 befindet sich an dem oberen Ende der Eingreifstange 794. Die Einpassmanschette 798 hat zwei vertikale Schlitze. Der Eingreifschlitz 806 ist etwa 3/8 Inch tiefer als der Loslösungsschlitz 808. Die auf dem Umfangsrand der Bremsscheibe 792 angeordneten Löcher 790 sind versenkt und gleich voneinander beabstandet.
Im Betrieb ist der Eingreifstangengriff 804 in dem Loslösungsschlitz 808 positioniert, um das Fahrzeug mit der Feststellbremsenanordnung 788 in der gelösten Position 810 zu betreiben. In diesem Beispiel wird der Griff 804 angehoben und gedreht, was zu einem entsprechenden Heben und Drehen der Eingreifstange 794 führt, was bewirkt, dass das untere Ende der Eingreifstange 794 von der Bremsscheibe 784 gelöst wird. Der Griff 804 wird dann in den Loslöseschlitz 808 gelöst, was bewirkt, dass die Eingreifstange 794 fest in der gelösten Position 810 bleibt. Die Druckfeder 800 stellt eine konstante Spannung bereit, die die Eingreifstange 794 in dem Loslösungsschlitz 808 befestigt.
In einem zweiten Beispiel ist der Eingreifstangengriff 804 für das Eingreifen der Feststellbremsenanordnung 788 in dem Eingreifschlitz 806 positioniert. In diesem Beispiel wird der Griff 804 angehoben und gedreht, was zu einem entsprechenden Anheben und Drehen der Eingreifstange 794 führt. Der Griff 804 wird dann in den Eingreifschlitz 806 gelöst, was bewirkt, dass das untere Ende der Eingreifstange 794 sicher in die Bremsscheibe 784 eingreift, indem sie in eines der Löcher 790 heruntergeht, die sich auf dem Umfangsrand der Bremsscheibe 792 befinden. Dies führt dazu, dass die Bremsscheibe 784 und die Radanordnung 784 in einer arretierten Position sind. Die Druckfeder 800 stellt eine konstante Spannung bereit, welche die Eingreifstange 794 in dem Einpassmanschetten-Eingreifschlitz 806 befestigt. Die versenkten Löcher 790 erleichtern ein sicheres Eingreifen der Bremsscheibe 784 und der Eingreifstange 794.
In einer Ausführungsform ist jedes der zwei Vorderantriebsräder mit einer Feststellbremsenanordnung 788 ausgestattet.
Nun Bezug nehmend auf 23A, 24 und 30 gibt es in einer Ausführungsform zumindest eine Fußstützenanordnung 830, die zum Lagern der unteren Gliedmaßen des Fahrers an einem vorderen Abschnitt des Rahmens 832 befestigt ist. Die Fußstützenanordnung 830 ist aus einer Montagehalterung 834, einer Schnelllöseklammer 864, einem Betätigungsgriff 836, einem Außenrohr 838, einer oberen Einpassmanschette 840, einem oberen Einpassstift 844, einer unteren Einpassmanschette 866, einem unteren Einpassstift 868, einem unteren Einpassstiftloch 870, einem Innenrohr 842, einer Druckfeder 846, einem unteren Federanschlag 848 und einer Fußstütze 850 zusammengesetzt.
Die Montagehalterung 834 ist aus zwei Klammern zusammengesetzt, wobei die erste davon an einem vorderen Abschnitt des Rahmens 832 befestigt ist. Die zweite Klammer befestigt und positioniert das Außenrohr 838. Die obere Einpassmanschette 840 ist an dem oberen Abschnitt des Außenrohrs 838 befestigt. Das Innenrohr 842 befindet sich innerhalb des Außenrohrs 838, wobei es sich in der Länge über das obere und untere Ende des Außenrohrs 838 erstreckt. Der Betätigungsgriff 836 ist an dem oberen Ende des Innenrohrs 842 befestigt. Der obere Einpassstift 844 ist an der Seite des Innenrohrs 842 befestigt. Die Druckfeder 846 befindet sich um das untere Ende des Innenrohrs 842 zwischen dem unteren Abschnitt des Außenrohrs 838 und dem unteren Federanschlag 848. Der untere Federanschlag 848 ist an dem unteren Abschnitt des Innenrohrs 842 befestigt. Die Fußstütze 850 ist an dem unteren Ende des Innenrohrs 842 befestigt.
Die Montagehalterung 834 erlaubt, dass die Fußstützenanordnung 830 entsprechend den individuellen Bedürfnissen des Bedieners eingestellt wird. Die Fußstützenanordnung 830 kann für die vertikale Höheneinstellung 852 der Fußstütze 850 gedreht werden (23A). Das Außenrohr 838 kann innerhalb der Montageklammer 834 gedreht werden, um die Fußstütze 850 entweder über, unter oder auf einer horizontalen Ebene 860 zu positionieren (24). Das Außenrohr 838 kann innerhalb der Montagehalterung 834 ausgezogen oder zurückgezogen werden, um die vordere Position der Fußstütze 850 einzustellen (23A).
Die obere Einpassmanschette 840 umfasst zwei vertikale Schlitze (30). Der obere Einpassstift 844 ist in dem in Eingriff befindlichen Einpassschlitz 856 positioniert, um das Innenrohr 842 und daher die Fußstütze 850 in einer Position zum Lagern des Fußes des Bedieners anzuordnen. Der obere Einpassstift 844 ist in dem gelösten Eingriffschlitz 858 positioniert, um das Innenrohr 842 und daher die Fußstütze 850 in einer zurückgezogenen Position 862 zum Montieren und Demontieren des Fahrzeugs 570 anzuordnen. In einer Ausführungsform sind die Einpassschlitze auf der oberen Einpassmanschette 840 positioniert, um eine 110-Grad-Drehung der Fußstütze 850 zuzulassen.
Im Betrieb wird der Betätigungsgriff 836 nach hinten gezogen und gedreht, um den oberen Einpassstift 844 in einem Schlitz auf der oberen Einpassmanschette 840 in Eingriff zu bringen. Die Griffdrehung bewirkt, dass das Innenrohr 842 sich in eine entsprechende Richtung dreht, was bewirkt, dass die Fußstütze 850 sich in die gleiche Richtung dreht.
Die Druckfeder 846 stellt eine konstante Spannung auf dem Innenrohr 842 bereit, um den oberen Einpassstift 844 in einem Schlitz auf der oberen Einpassmanschette 840 zu befestigen.
In einer Ausführungsform umfasst die Montageklammer 834 für die Fußstützenanordnung 830 eine nockenbetätigte Schnellspannklammer 864, die ermöglicht, dass das Außenrohr 838 schnell eingezogen oder ausgezogen wird (30). In diesem Beispiel ist eine untere Einpassmanschette 866 an dem Außenrohr 838 montiert. In der Voreinstellungsposition ist der untere Einpassstift 868 der unteren Einpassmanschette 866 in das untere Einpassstiftloch 870 in der Montagehalterung 834 eingesetzt.
Im Betrieb wird der Hebel der Schnellspannklammer 864 gedreht, um die Klemmwirkung auf das Außenrohr 838 zu lösen, was bewirkt, dass sich das Außenrohr 838 frei bewegt. Dies ermöglicht, dass das Außenrohr 838 ausgezogen oder zurückgezogen wird. Wenn der untere Einpassmanschettenstift 868 in das untere Einpassstiftloch 870 auf der Montagehalterung 834 eingesetzt wird, wird das Außenrohr 838 in eine voreingestellte Position zurückgebracht.
In einer Ausführungsform gibt es eine rechte und linke Fußstützenanordnung, von denen jede für eine Unterstützung der unteren Gliedmaßen des Fahrers an einem vorderen Abschnitt des Rahmens befestigt ist. Jede Fußstützenanordnung ist unabhängig einstellbar und unabhängig abnehmbar.
Eine Anzahl von Ausführungsformen wurde beschrieben. Trotzdem versteht sich, dass vielfältige Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Entsprechend sind andere Ausführungsformen innerhalb des Bereichs der folgenden Patentansprüche. Zum Beispiel kann das Fahrzeug für Rehabilitationsanwendungen eine (nicht gezeigte) Fußpedalanordnung umfassen, die wie in einem herkömmlichen Fahrradfußkurbelmechanismus, an dem die Füße des Fahrers positioniert werden können, aufgebaut ist. In einer Ausführungsform sind zumindest eines der Handkurbelkettenräder 255 und die Fußpedalanordnung durch eine Direktantriebsanordnung betriebsfähig verbunden. In diesem Aufbau sorgt die an den Kurbelkettenrädern 255 angebrachte Antriebskette 275 für den Antrieb des Fahrzeugs 100 und dreht gleichzeitig die Fußpedale, was die verbesserte Zirkulation zu den unteren Gliedmaßen und deren Neurostimulation erlaubt.
Die vorangehenden Ausführungsformen sollen daher in jeder Hinsicht eher erläuternd als die hier beschriebene Erfindung einschränkend betrachtet werden. Der Bereich der Erfindung wird folglich vielmehr durch die beigefügten Patentansprüche als die vorangehende Beschreibung gekennzeichnet, und alle Änderungen, die innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche kommen, sollen daher hier umspannt sein.

Claims

Mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug (100, 560, 630), umfassend: einen Baurahmen bzw. ein Befestigungsgestell (105, 544, 580, 638); zwei Vorderräder (110), die zum Drehen an feste Achsen an einem vorderen Abschnitt des Rahmens (105) montiert sind; einen an dem Rahmen befestigten Sitz (115, 572, 632, 682), wobei der Sitz zwischen den Vorderrädern (110) positioniert ist; und ein lenkbares Hinterrad (120), das hinter dem Sitz (115) an den Rahmen (105, 544, 580, 638) montiert ist und eine Achse des Hinterrad-Achsenschenkelbolzens definiert, wobei zumindest eines der zwei Vorderräder betriebsfähig mit einer handbetreibbaren Kurbel (250) für den Antrieb des Fahrzeugs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (115, 572, 632, 682) geeignet ist, sich um eine Sitzdrehachse zu drehen und betriebsfähig mit dem Hinterrad (120) verbunden ist, so dass das Drehen des Sitzes (115) um die Sitzdrehachse bewirkt, dass das Hinterrad (120) sich um die Achse des Achsenschenkelbolzens dreht, um das Lenken des Fahrzeugs (100) zu bewirken.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Sitzdrehachse im Wesentlichen vertikal ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Sitz (115, 572, 632, 682) durch eine im Wesentlichen horizontale Lenkwelle (592) betriebsfähig mit dem lenkbaren Hinterrad (120) gekoppelt bzw. verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Sitzdrehachse in Richtung der Vorderräder (110) abfällt bzw. geneigt ist, um einen Neigungswinkel zu definieren, wobei der Neigungswinkel zwischen etwa 25 und 75 Grad liegt.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner zwei unabhängige handbetreibbare Kurbeln (250) umfasst, wobei jede Kurbel betriebsfähig mit einem entsprechenden Vorderrad (110) verbunden ist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner zumindest einen Rückwärtsantrieb bzw. ein Getriebe (300) für den Rückwärtsantrieb des Fahrzeugs (100) umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Sitzdrehachse im Wesentlichen horizontal ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, das ferner eine Sitzlenkanordnung (500) umfasst, die für eine drehbare Befestigung um die Sitzdrehachse konfiguriert ist, wobei die Sitzlenkanordnung ferner einen daran befestigten Sitzrahmen (512) zum Halten des Sitzes (115) umfasst.
Fahrzeug nach Anspruch 8, das ferner Leerlaufausrichtungs- bzw. Vorspannaktuatoren (540) umfasst, die sich zwischen dem Sitzrahmen (512) an einem ersten Ende und dem Baurahmen (544) an einem zweiten Ende erstrecken.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei eine Lenkwellenanordnung (518) die Sitzlenkanordnung betriebsfähig mit der Hinterradanordnung (552) verbindet.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Lenkwellenanordnung (518) ferner eine obere Lenkwelle (516) und eine untere Lenkwelle (530) umfasst, wobei die obere Lenkwelle (516) an einem ersten Ende mit der Sitzlenkanordnung (500) gekoppelt ist und an einem zweiten Ende mit der unteren Lenkwelle (530) gekoppelt ist, wobei die untere Lenkwelle (530) an einem ersten Ende mit der oberen Lenkwelle (516) gekoppelt ist und an einem zweiten Ende mit der Hinterradanordnung (552) gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die handbetreibbaren Kurbeln (250) Kurbelsprossenräder (255) umfassen, und die Vorderräder (110) Radsprossenräder (270) umfassen, wobei die Kurbelsprossenräder (255) durch Einrichtungen für ein sicheres bzw. zwangsschlüssiges Eingreifen mit den Radsprossenrädern (270) gekoppelt sind.
Fahrzeug nach den Ansprüchen 2, 4 und 7, wobei der Sitz (115) durch eine flexible Kette, eine Rollenkette, ein Kabel oder einen Nylonriemen (185, 215) betriebsfähig mit dem Hinterrad (120) verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei eine Kette (215) um ein an der Hinterradlenkanordnung (120) befestigtes angetriebenes Sprossenrad (180) gezogen ist, wobei die Kette (215) durch erste und zweite Kabel (220) einstellbar an den ersten und zweiten Abschnitten des Sitzes (115) angebracht ist, wobei die Kette (215) zwischen dem angetriebenen Sprossenrad (180) und den ersten und zweiten Abschnitten des Sitzes (115) gekreuzt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei eine Kette (185) um ein an dem Sitz (115) befestigtes Antriebssprossenrad (175) und ein an der Hinterradlenkanordnung (120) befestigtes angetriebenes Sprossenrad (180) gezogen ist, wobei die Kette zwischen den Antriebs- und den angetriebenen Sprossenrädern gekreuzt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 15, wobei das Antriebssprossenrad (175) auf einem Sitzträgerschaft angeordnet ist, der die Ausrichtung des Hinterrads relativ zu der Sitzposition erlaubt.
Fahrzeug nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Vorderräder (110) jeweils für die Drehung um eine an dem Rahmen (105) montierte ausladende Achse montiert sind.
Fahrzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeug derart aufgebaut ist, dass es einem Bediener unter Verwendung von nur einer Hand erlaubt, das Fahrzeug sowohl zu lenken als auch anzutreiben.
Fahrzeug nach Anspruch 1, das ferner zumindest eine handbetreibbare Kurbel umfasst, die über den Vorderrädern angeordnet ist und für den Antrieb des Fahrzeugs betriebsfähig damit verbunden ist.