DE69022400T2 - Mit pedalen angetriebene vom oberschenkel gesteuerte struktur. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf schenkenlunterstützte, pedalangetriebene Konstruktionen, insbesondere Fahrräder, die den aufwärts gerichteten Druck des Schenkels benutzen, um die Kraft des Beines effektiver zum Antrieb der Pedalkonstruktion zu verwenden.
• Bei konventionellen pedalangetreibenen Konstruktionen ist ein Paar von Pedalen durch Kurbelarme mit einer gemeinsamen Achse verbunden, und jedes Beine des Betreibers treibt eine Pedal in kreisförmiger Bewegung um die Achse an. In vielen Fällen besteht keine Verbindung zwischen Fuß und Pedal, so daß jedes Bein die Achese nur eine halbe Umdrehung lang antreibt. Natürlich, so lange ein fuß das Pedal nach unten treigt, treibt er das abderer Pedal nach oben, welches das andere Pedal mitdem aufliegenden Fuß anhebt, so daß der andere Fuß sich in einer solchen Stellung befindet, um die zweite Hälfte der Drehbewegung anzutreiben. Diese Beschränkung der Pedalkraft eines jeden fußes auf jeweils nur eine Hälfte der Umdrehung wird demjenigen, der versucht ein Fahrrad nur mit einem Bein anzutreiben, besonders offensichtlich.
• Für den Betreiber wird durch diese Beschränkung der Pedalkraft eines jeden Fußes auf jeweils nur eine Hälfte der Umdrehung die Kraft verschwendet, die vom Betreiber durch das Anheben seines Beines für die Vorbereitung des Niedertritts des Pedals aufgewendet werden könnte.
• In vielen Fällen wird der Betreiber Schnallen benutzen, um seinen Fuß an das Pedal zu koppeln, so daß das Pedal nach oben gezogen wird, wenn er das Bein hebt. Dieses hilft in geringem Umfang die Kraft des Betreibers zu verstärken. Da sich jedoch das Pedal am Ende des Beines befindet, wird das Anheben des Beins durch den Betreiber beim Aufwärtstritt nicht am effizientesten für die Produktion zusätzlicher Kraft verwendet.
• WO-A-88 02 331 beschreibt eine pedalangetreibene Konstruktion, die das Problem löst, wie das vom Betreiber zur Verfügung gestellte Kraftpotential effizienter verwendet werden kann. Zu diesem Zweck werden Züge mit einem Element, welches unterhalb unt hinter dem Sitz angebracht ist, fest verbunden. Weiterhin dienen Verlängerungen der Innenachse zur Befestigung der unteren Enden der Züge welche auch mittels einer Riemenanordnung am Oberschenkel des Betreibers befestigt werden können. Eine in einem früheren Patentbeschriebene Konstruktion beinhaltet einen Zug pro Pedal, was dazu führt, daß unausgeglichene Kräfte produziert werden, die wiederum die Riemenanordnung unter den Schenkel rotieren lassen können. Um diesen Effekt zu verhindern, müßte man die riemen so fest ziehen, daß der Zug der unausgeglichenen Kräfte überwunden wird. Dieses jedoch bedeutet vollkommene Abschnürung der Durchblutung im Bein des Betriebers. Wenn der zug mit einem Riemen direkt unter dem Schenkel bedfestigt wäre, würde er die Bewegung des Beins beinträchtigen. Außerdem führt dieses zu einer Verminderung der Effizienz, und der Komfort des Fahrens ist erheblich vermindert.
• Mit dieser Erfindung wird erhofft, das Kraftpotential effizienter zu verwenden, welches vom Betreiber der pedalangetreibenen Konstruktion geleistet wird, wenn er seine Schenkelmuskulatur benutzt, um das Pedal zur Vorbereitung auf den folgenden Niedertritt anzuheben. Es wurde festgestellt, wenn der Schenkel effizient benutzt wird, daß der Fahrer schneller beschleunigen oder einen Berg leichter erklimmen kann. Während eine effiziente Kopplung zwischen Schenkel und Pedalkonstruktion dazu neigt, das Fahren eines konventionellen Fahrrads komplizierter zu machen, so sollten bevorzugte Konstruktionen im Einklang mit dieser Erfindung diese Schwierigkeit minimieren. Natürlich ist die Tatsache, daß der Benutzer oder "Fahrer" an die Maschine gekoppelt ist, in einigen anwendung, wie Fitnessmaschinen, von geringem Belang.
• Im Einklang mit dieser Erfindung, die in Anspurch 1 dargelegt ist, wird eine pedalangetriebene Konstruktion zur Verfügung gestellt, in welcher ein Rahmen einen stationären Sitz trägt, sowei eine Achse, die auf jeder ihrer Seiten mit einer Pedalkurbel verbunden ist. Jedes Pedal ist, wie üblich drehbar an der Pedalachse aufgehängt, welche ihrerseits in dieserErfindung über beide Enden jedes Pedals verlängert ist, um mit Zügen drehbar verbunden werden zu können. Diese Uuge bilden zwei Paar parallele Zuuge, die es der pedalangetriebenenKonstruktion ermöglichen, an den Schenkel des Fahrers gekoppelt zu werden, um die Kapazität des Fahres zu verstärken, die Konstruktion zu betreiben.
• Insbesondere stellt diese erfindung, in Form einer pedalangetreibenen Konstruktion, einen Rahmen zur verfügung, der einen Sitz trägt und eine Hauptachse, die unterhalb und dem Sitz vorgelagert angebracht ist. Ein Paar von Kurbeln ist mit dieser Achse verbunden, eine Kurbel auf jeder ihrer Seiten, und ein Pedal ist mittels einer Pedalachse an dem freien Ende einer jeden Kurbel angebracht. Dieses Pedal ist drehbar an der Pedalachse aufgehängt, und die Pedalachse ist über die innere und äußere Seite des Pedals hinaus verlängert, um innere und äußere Verlängerungen der Pedalachse zu bilden. Die Pedalachse ist direkt mit der Kurbel verbunden, und dreht sich in einem Lager, welches in der Kurbelanordnung angebracht ist. Züge werden zur Verfügung gestellt, eine für jede Verlängerung der Achsen, wobei jeder Zug an einem Ende mit der Verlängerung der Pedalachse verbunden ist, und das andere Ende eines jeden Zugs ist mit einem Element verbunden, welches hinter und unterhalb des Sitzes angebracht ist. Diese Züge, deren Aufhängung im folgenden dargelegt wird, bildenzwei Paar paralleler Züge (einer auf jeder Seite der Hauptachse), wobei die Züge einen Abstand haben, der ungeführ der Breite des Pedals entspricht. Eine Riemenanordnung befindet sich auf halber Länge zwischen jedem Paar der parallelen Züge, so daß sie auf den Schenkel des Fahrers oberhalb des Knies zu liegen kommen, wenn der Fahrer die pedalangetreibene Konstruktion benutzt.
• In der bevorzugten Anwendung ist jeder Zug mit dem Riemen über eine Seilrolle verbunden, wobei sich ein Seilzug an jedem Ende eines jeden Riemens befindet. Zwei Verbindungsglieder können benutzt werden, wobei einer am ende des riemens befestigt ist, und der zweite das erste Verbindungsglied mit dem Seilzug verbindet. diese Anordnung der Seilzüge ermöglicht es dem Riemen, fest auf dem Schenkel oberhalb des Knies zu ruhen, während sich die Züge in Bezug auf den Riemen der Länge nach bewegen, sobald der Fahrer das Pedal antreibt. Es wird weiterhin eine sich nach unten erstreckende Manschette erwünscht, die an jedem ende des Riemens angebracht ist, um Haare und Haut daran zu hindern, sich in der seilrolle zu verfangen.
• Weiterhin wird es vorgezogen, daß jeder Riemen aus zwei Abschnitten besteht, die lösbar miteinander verbunden sind. Wie im folgenden deutlich werden wird, erlaubt diese Anordnung, daß sich der Riemen einfach von jedem Bein lösen läßt, welches wiederum sicherstellt, daß sich der Betreiber im Notfall schnell von dem Mechanismus losmachen kann.
• Wie im folgenden weiterhin klar werden wird, bezieht sich diese Erfindung vor allem auf mit Rädern ausgestattete Fahrzeuge, insbesondere Fahrräder, und da sichergestellt werden muß, daß das Bein des Fahrers den boden beim Anhalten erreicht, muß die Länge der Züge vergrößert werden. Dieses wird dadurch erreicht, daß die Züge am vom Pedal entfernten ende an einerstarren konstruktion angebracht sind, welche nach Auslösung befreit werden kann, um sich nach vorne zu bewegen, und es wird insbesondere erwünscht, daß dieses Auslösen automatisch passiert, wenn die Bremsen gezogen werden.
• Wie es verständlich werden wird, läßt sich diese Erfindung auf viele pedalangetriebene Konstruktionen anwenden. Diese sind häufig mit einer Art von Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Fahrrad, Dreirad, oder einem pedalangetreibenen Flugzeug, verbunden. Ein Merkmal der Erfindung auszuüben, so daß diese Erfindung eine wichtige Anwendung bei Fitnessmaschinen hat.
• Die Erfindung ist am besten anhand der beiliegenden Zeichnung zu verstehen:
• Darstellung 1 ist eine Teilensicht eines Teils eines Fahrrads, welches im Einklang mit dieser Erfindung modifiziert wurde und einen Fahrer trägt.
• Darstellung 2 ist eine Teilansicht, die eine Vergrößerung des durch die Bremsen aktivierten Zuglösemechanismus zeigt. Darstellung 3 bildet ein Pedal ab, sie Züge die damit verbunden sind, sowie die Riemenaufhängung, die die Züge mit den Enden der Riemen verbindet, welche auf dem Schenkel oberhald des Knies ruhend benutzt werden.
• Darstellug 4 ziegt eine modifizierte Pedalstruktur, welche ein in der Kurbelanordnung untergebrachtes Lager beinhaltet.
• Mit Bezug insbesondere auf Darstellung mit einem konventionellen Fahrrad beschrieben, wobei 10 den Rahmen des Fahrads bezeichnet, in dem 11 das Hauptrahmenelement ist, der einen Sitz 12 mittels einer sitzstange 13 trägt. Die Hauptachse 14 befindet sich am unteren ende des hauptrahmens 11. ein Pedal 15 ist mit dem freien Ende einer Kurbel 16 verbunden, die wiederum an ihrem anderen Ende mit der Hauptachse 14 verbunden ist.
• Es sollte deutlich werden, daß in Darstellung 1 nur die Elemente auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Fahrrads gezeigt werden. Selbstverständlich sind die Elemente auf der anderen Seite des Fahrrads dieselben, die auf der dem Betrachter zugewandten Seite zu sehen sind.
• Das Pedal 15 ist wie üblich um die Pedalachse 17 drehbar, und die Pedalachse 17 ist länger als üblich. Wie in Darstellung 3 ersichtlich, stellt sie nach innen und nach außen vorstehende Achsenverlängerungen 18 und 19 zur Verfügung. Wie im weiteren diskutiert, sind die Züge, die den Schenkel des Fahrers mit dem pedalangetriebenen System verbinden, drehbar an den Achsenverlängerungen 18 und 19 aufgehängt. Der äußere Zug auf der dem Betrachter zugewandten Seite des Fahrrads ist in Darstellung 1 sichtbar. Er ist mit der Nummer 20 gekennzeichnet. Der innere Zug 21 ist in Darstellung 3 zu sehen.
• Wie im folgenden verdeutlicht, beziehen sich die zwei Züge 20 und 21 auf das selbe Bein des Fahrers, un sie sind mittels eines Riemens 22 miteinander verbunden. Wie dargestellt liegt der Riemen 22 auf dem Schenkel des Fahrers oberhalb des Knies, und der Riemen ist relativ zum Bien unbeweglich. Die Züge 20 und 21 jedoch bewegen sich relativ zum Riemen 22, wenn sich der Schenkel bewegt. Dieses wird durch Seilrollen 23 und 24 erleichtert.
• Das Ende der Züge, wie beispielsweise Zug 20, ist mit einem starren element 25 verbunden, welches sich unterhalb unt hinter dem Sitz 12 befindet. Wie in Darstellung 1 ersichtlich, ziehen die Züge den riemen 22 gegen den Schenkel des Fahrers um den Kontakt zwischen ihnen aufrecht zu erhalten, wenn die Pedale durch ihren Rotationszyklus angetreiben werden: Das verbindende Element 25 ist praktischerweise an der hinteren Gabel 26 angebracht; eine dieser Gabeln ist in Darstellung 1 und 2 zu sehen.
• Wie bereits gezeigt, ist es erwünschenswert, daß das Element 25 stationär belibt, während das Fahrrad angetrieben wird, aber daß es sich zur Bewegung nach vorwärts loslösen läßt, wenn die Bremsen gezogen werden, um das Fahrzeug anzuhalten. Dieses ist besonders wichtig beim Fahrrad, wo die Beine Bewegungsfreiheit brauchen, wenn das sich in Fahrt befindende Fahrrad gebremst wird.
• Insbesondere kann der zug ajustiert werden, indem man die horizontale Stange 25 dreht, welches dich durch das Lösen der Schraube 27 bewerkstelligen läßt. Die Züge, die an Stange 25 befestigt sind, erhalten die Spannung aufrecht, während das Fahrrad betreiben wird. Wenn die Stange 25 das Zusammenwirken der Elemente 30, 35 36 gelöst wird und ihr erlaubt wird, sich nach vorne zu bewegen, dann wird die Spannung auf den Zügen 20 und 21 gelöst, so daß die Beine des Fahrers den Boden erreichen können.
• Der Lösemechanismus wird in Darstellung 1, und in größerem Detail in Darstellung 2 gezeigt. Von diesen Zeichnungen wird es ersichtlich, daß das element 25 nichts weiter als ein Riegel mit Löchern 28 ist, durch welche sich die rückwärtigen enden der Züges Kann einfach variiert werden, indem man es am hinteren enden des Elements 25 festbindet, order, wenn eine noch einfacher zu ajustierende Konstruktion erwünscht wird, dann man Schrauge 27 lösen und Riegel 25 drehen, bis die erwünschte Länge der Züge 20 und 21 erreicht ist.
• Element 25 ragt seitwärts aus dem Hauptträger 30 heraus, welcher schwenkbar um 31 an einer Klammer 32 befestigt ist, welche wiederrum an der Hintergabel 26 durch Schrauben 33 und 34 angebracht ist. Der Hauptträger 30 wird durch Verbindungsglieder 35 und 36 daran gehindert, sich nach zu vorne zu bewegen. Verbindungsglied 36 ist schwenkbar um 37 an Klammer 32 befestigt. Verbindungsglied 35, wiederum, ist schwenkbar um 38 an einem Ende mit Verbindungsglied 36, und an seinem enderen Ende um 39 mit dem Hauptträger 30 verbunden.
• In der festgestellten Stellung wird Verbindungsglied 30 durch Verbindungsglieder 35 und 36 daran gehindert, sich nach vorne zu bewegen. In der festgestellten Stellung ist Verbindungsglied 35 an Verbindungsglied 30 gekoppelt, und bildet so in Zusammenarbeit mit verbindungsglied 36 einen Kniehebelverschluß, der verbindungsglied 30 daran hindert, sich in Bezug auf den Fahrer vorwärts zu bewegen. Feder 40 sorgt dafür, daß die Verbindung in die festgestellte Stellung zurückkehrt, sobald die Spannung des Drahts 41 nachläßt. Draht 41 ist mit dem Bremsensystem verbunden, normalerweise, wie in Darstellung 1 ersichtlich, indem man es an dem Bremsendraht, der zum Hinterrad führt, festmacht. Auf diese Weise wird, sobald die Bremse gezogen wird, der Draht 41 nach vorne gezogen, der wiederum Kippgelenk 38 nach vorne bewegt, so daß sich der Hauptträger 30 nach vorne bewegen kann, um es dem Element 25 zu ermöglichen, sich nach vorne zu bewegen, und so die Spannung auf den Zügen zu lösen.
• Bremskraft wird nur verwendet, um das system zu lösen. Die weiter Vorwärtsbewegung von Element 25 wird durch die Bewegung des Beins des Fahrers bewerkstelligt; eine solche Seitwärts- oder Vorwärtsbewegung des Beins nimmt den Riemen 22 und ie damit verbundenen Züge 20 und 21 mit, um so Element 25 vorwärts in die vollständig gelöste Stellung zu ziehen. Sobald die Bremse losgelassen wird und der Fuß wider in Fahrposition auf das Pedal gestellt wird, sorgt Feder 40 dafür, daß das System wieder in die festgestellte Stellung zurückgebracht wird.
• Wenn man sich nun Darstellung 3 zuwendet, dann kann man leicht die inneren und äußeren Verlängerungen 18 und 19 der Pedalachse 17, sowei die drehbare Aufhuangung der Züge 20 und 21 an diesen Verlängerungen, erkennen. Weiterhin sind die Seilrollen 23 und 24, auf denen die Züge liegen, sichtbar. Diese Seilrollen sind durch die Verbindungsglieder 50 und 51 mit den Enden des Riemens 22 verbunden.
• Obwohl nicht in Darstellun 3 abgebildet, können Manschetten 52, wie in Darstellung 1 gezeigt, verwendet werden, um Haare und Haut daran zu hindern, sich in den Seilrollen zu verfangen, währen sich die Züge der Länge nach durch diese bewegen.
• Es ist vorzuziehen, Riemen 22 aus zwei Teilen 53 und 54 herzustellen, die lösbar miteinander bei 55 verbunden sind. Eine solche lösbare Verbindung stellt einen Sicherheitsmechanismus dar, der es dem Fahrer erlaubt, sich schnell aus dem Gerät zu befreien. Der Lösemechanismus kann so wie Sitzgurte in Flugzeugen gestaltet sein, oder jede andere Form annehmen.
• Eine Pedalkurbelanordnung ist in Darstellung 4 zu sehen. Ein Lager 70 ist nahe am Ende der Kurbel 16 angebracht. Diese pedalkurbeltragende Konstruktion ermöglicht es dem Pedal sich zu drehen, während sie gleichzeitig effektive Verbindungspunkte 18 und 19 für die Züge 20 und 21 bietet.
• In einer Verwirklichung als stationäres Gerät kann die Konstruktion eine handbedienbares element 60 beinhalten, das an seinem unteren ende mit der Pedalachse 17 verbunden ist. Dieses Handelement ist vorzuziehen, wenn die Konstruktion für Trainingzwecke, und nicht in einem mit Rädern versehen Fahrzeug, wie einem Fahrrad, verwendet wird.
• Was die Materialien anbetrift, so kann der Riemen, der oberhalb des Knies liegt, aus Leder, Plastik oder starkem Tuch gefertigt werden, und der Zug kann aus Nylonseil oder Metalldraht hergestellt werden.

Claims (7)

1. Eine pedalangetreibene Konstruktion, bestehen aus

- einem Rahmen (10), der einen Sitz (12) trägt, und einer Hauptachse (14), die vorwärtig und unterhalb des sitzes angeordnet ist,

- einem Paar von Kurbelarmen (16), die jeweils einer auf jeder Seite mit der Achse (14) verbunden sind,

- einem Pedal (15), das mittels einer Pedalachse (17) am freien ende jedes Kurbelarms aufgehängt ist, das Pedal mit drehbarer Aufhängung an der Pedalachse, die Pedalachse, die über die Innenseite des Pedals hinaus verlängert ist, um so eine Verlängerung der Innenachse (18) zu bilden,

- einem Zug (21), dder an einem Ende mit der Verlängerung der Pedalachse (18) verbunden ist, während das andere Ende mit einem element (25) verbunden ist, welches rückwärtig und unterhalb des sitzes (18) angebracht ist,

- einer Riemenanordnung (22), die an dem Zug (21) in der Mitte seiner Länge befestigt ist, so daß sie auf dem Schenkel des Fahrers oberhalb des Knies zu liegen kommt, wenn der Fahrer die pedalangetriebene Konstruktion benutzt,

charakterisiert dadurch, daß

- jede der Pedalachsen (17) über die Außenseite des Pedals (15) verlängert ist, um so eine äußere Verlängerung der Pedalachse (19) zu bilden,

- ein zusätzlicher zug (20) an einem Ende mit der äußeren Verlängerung jeder der Pedalachsen (19) verbunden ist, welches rückwärtig und unterhalb des Sitzes (12) angebracht ist, um so zwei Paare paralleler Züge (20, 21) zu bilden, die ungefähr den Abstand der Breite des Pedals haben, und die Riemenanordnung (22) zwischen jedem Paar der parallelen Züge (20, 21) befestigt ist.

2. die pedalangetreibene Konstruktion von Anspruch 1, bei der jeder Zug (20, 21) durch eine Seilrolle (23,24) mit dem ende eines Riemens verbunden ist, wobei eine Seilrolle an jedem Ende eines jeden Riemen (22) angebracht ist, so daß diese Anordnung es erlaubt, daß der Riemen (22) fest auf dem Schenkel oberhalb des Knies ruht, wührend sich die Züge (20, 21) in Bezug auf den riemen der Länge nach bewegen, sobald der Fahrer die Pedale (15) antreibt.

3.Die pedalangetreibene Konstruktion von Anspurch 2, bei der eine sich nach unten erstreckende Manschette (52) von jedem ende eines jeden Riemens (22) gehalten wird, um Haare und Haut daran zu hindern, sich in der Seilrolle (23, 24) zu verfangen.

4. Die pedalangetriebene Konstruktion von jedem der Ansprüche 1 bis 3 bei der jeder Riemen (22) aus zwei Teilen (53, 54), die lösbar miteinander verbunden sind, besteht.

5. Die pedalangetreibene Konstruktion von jedem der Ansprüche 1 bis 4, die weiterhin Lager (70) beinhaltet, welche innerhalb der Kurbelarme (16) angebracht sind, und in welchen die Pedalachsen (17) drehbar in den Lagern aufgehängt sind.

6. Die pedalangetreibene Konstruktion von jedem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die von den Pedalachsen (17) entfernten Enden der Züge (20, 21) an einem starren Element (25) befestigt sind, welches lösbar ist, so daß sich das starre Element vorwärts verlagern kann, um somit die spannung auf den Zügen zu lösen.

7. Die pedalangetreibene Konstruktion von Anspruch 6, bei der das starre Element (25) durch Verbindungsglieder (35, 36), die einen Kniehebelverschluß darstellen, in einer rückwärtigen Position festgehalten wird, und Hilfsmittel (41) zur Befreiung des starren elements (25) zur Befreiung des Starren Elements (25) für die Vorwärtsverlagerung desselben Elements sind bereitsgestellt.