-
Die Erfindung betrifft ein Fahrrad
und dergleichen mit Kettenantrieb, Gangschaltungen und außerhalb
des Hinterrades angeordneten Pedalen, welches die Funktionsfähigkeit
der Organe des Radfahrers und infolgedessen die Energieabgabe verbessert,
ein Fahrzeug mit effizienten mechanischen und aerodynamischen Eigenschaften
ergibt und nicht zuletzt ein nett anzuschauendes Fahrzeug schafft.
Das Fahrzeug wurde aus der Überzeugung
konzipiert, dass die bei einem üblichen
Fahrrad typische Sitzposition des Fahrers anatomisch keine optimale
Funktionsweise aller derjenigen Organe ergibt, die für eine maximale
Leistung des Fahrers. arbeiten.
-
Durch sorgfältiges Analysieren des traditionellen
Fahrrades wurde herausgefunden, dass während des maximalen Winkelschusses
(angle-shot) der Brust der Eingeweidedruck im Bauch, der durch Verringerung
des Raumes in der Bauchhöhle
entsteht, den Bauchdruck erhöht
und damit das Zwerchfell anhebt; das so genannte "Valsalva"-Phänomen, womit
ein Anwachsen des Druckes im Bauchraum bezeichnet wird, hindert
den venösen
Blutrückfluss
in den Gliedmaßen,
wodurch hämodynamische
und metabolische Aspekte betroffen werden; selbst ein Organismus
in sehr gutem Gesundheitszustand kann diese Situation nur kurze
Zeit aushalten, ohne dass ernsthafte Rückwirkungen auf den Stoffwechsel
auftreten. Durch Analysieren der Atemtätigkeit eines Athleten auf
einem üblichen
Fahrrad lässt
sich sehen, dass:
- – das Anheben des Zwerchfelles
(ein sehr wichtiger Atemmuskel) während des maximalen Brustwinkelschusses
zu einem verringerten Lungenvolumen mit reduzierter Sauerstoffaufnahme,
verringertem Venen- und Lymphrückfluss
führt und demzufolge
die Leistungsfähigkeit
herabsetzt. Durch Analysieren der Beinmuskulatur und ihrer Funktionsweise
bei traditionellen Fahrrädern
wurde festgestellt, dass ein Teil der von den Muskeln erzeugten
Energie zum Treten der Antriebspedale benutzt wird und dass gleichzeitig
eine erhebliche Energieverschwendung zum Wiederanheben des anderen
Gliedmaßes
stattfindet. Eine Betrachtung der Beinmuskeln und ihrer Funktion
während der
Tretphase zeigt, dass der Druck auf die Pedale durch den M. Femoral
Quadriceps aufgebracht wird und alle übrigen Beinmuskeln eine sehr
geringe Antriebsfunktion erbringen (sie tragen hauptsächlich dazu
bei, das Bein vor dem nächsten
Treten anzuheben). Aus all diesen Gründen ergibt sich beim üblichen
Fahrrad keine optimale Verteilung der Muskelarbeit der Gliedmaßen, wodurch
die Energieabgabe der Beinmuskeln beeinträchtigt wird.
-
In dem Dokument GB-A-1 300 556 ist
ein Fahrrad beschrieben, bei dem die Achse. der Pedaleinheit nach
rückwärts und
in die Nähe
des rückwärtigen Endes
der Hinterrades verlegt ist, damit der Fahrer in einer Bäuchlingsposition
liegt, um den Luftwiderstand zu verringern.
-
Die Aufgabe der Erfindung liegt in
der Schaffung eines Fahrrades, bei welchem der Fahrer eine Position
einnehmen kann, die bezüglich
Muskelleistungsfähigkeit
und Luftwiderstand anatomisch optimiert ist und beim Pedaltreten
stabilisierend wirkt und das Gleichgewicht gewährleistet, und welches sich leicht
montieren und benutzen lässt.
Die Erfindung wird durch ein Fahrrad gemäß Anspruch 1 realisiert.
-
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrrades
sind die Folgenden: Bei diesem neuen Fahrrad arbeiten die hinteren
Oberschenkelmuskel (Femoral Bizeps, M. Half-tendinous, M. Halfmembranous,
M. Psoas und teilweise der lange Adduktor) ohne Schwerkraftwirkung,
so dass die Energie, welche zum Heben des Gewichtes der Gliedmaßen bei
der Pedaltretphase vergeudet wird, in Traktionsenergie umwandelt.
Zusätzlich
spielen alle diejenigen Beinmuskeln, welche bei dem üblichen
Fahrrad völlig
unbenutzt sind, eine beträchtliche
Rolle bei diesem neuen Fahrrad. Praktisch optimieren sie den Tritt
auf die Pedale infolge der Funktion der Fußextension- und -biegung; die
Muskelarbeit der Beine fällt
nicht, wie es bei üblichen
Fahrrädern
der Fall ist, mit dem Totpunkt der Pedalhase zusammen und ermöglicht damit
einen effektiven Tritt auf die Pedale.
-
Kurz gesagt ist die Verteilung der
Beinmuskelarbeit unter Berücksichtigung
der Wirkung der Schwerkraft zweifellos harmonischer. Unter diesen Bedingungen
verbessert sich der venöse
und lymphatische Kreislauf dank der besseren Muskelpumpfunktion,
so dass die Herzkreislauffunktionen des Fahrers gefördert werden.
Dies sind die wissenschaftlichen Begründungen für die Verbesserungen, welche
das neue Fahrrad für
die Atmung, den Muskelapparat und das Herzkreislaufsystem bringt.
Es seien nun die nachteiligen mechanischen Gesichtspunkte des traditionellen
Fahrrades betrachtet: Bei dem Versuch, die bestmöglichen Leistungen mit einem
pedalbetriebenen Fahrzeug zu erreichen, haben die Experten ihre
Bemühungen
immer, und tun dies noch, hauptsächlich
auf Verbesserungen bezüglich aerodynamischer
Gesichtspunkte gerichtet, und von diesem Standpunkt ist die Sitzposition
die größte Schwäche des üblichen
Fahrrades.
-
Bei dem neuen Fahrrad hat der Fahrer
eine ausgestreckte Position mit nach hinten gestreckten Beinen,
so dass er leicht in einer flachen Bäuchlingsposition liegen kann,
was für
die Verbesserung der Windschlüpfrigkeit
das Beste ist. Nicht zuletzt kann die Spurhaltung und Stabilität traditioneller
Fahrräder erheblich
verbessert werden. Mit diesen Überlegungen
im Kopf hat der Erfinder versucht, all diese Probleme zu lösen, ohne
irgendwelche Details zu vernachlässigen,
die verbessert werden könnten,
und er hat alle Innovationen durchgeführt, die er mit dem erfindungsgemäßen Fahrrad
vorschlägt.
Bei all diesen Überlegungen
glaubt der Erfinder einfach, dass es ein erstklassiges Fahrzeug
mit ausgezeichneter Energieeffizienz und äußerst angenehmem Design ist.
-
Dieses Fahrrad bringt so viele wichtige
Innovationen – aerodynamischer
Faktor, Stabilität,
Spurhaltung, Energieabgabe – dass
es sicherlich interessant und völlig
innovativ aufgrund all der Verbesserungen ist, die es gegenüber dem
veralteten traditionellen Fahrrad aufweist. Bei Betrachtung jeder
einzelnen Verbesserung und Innovation, welche gemacht wurden, ist
zu bemerken, dass dieses Fahrrad dem Fahrer eine extreme aerodynamische
Position gemäß 1 mit minimalem aerodynamischen
Widerstand sowohl für
Fahrer als auch Transportmittel ermöglicht. Man kann kleinere Räder 4 unterschiedlichen
Durchmessers selbst an demselben Fahrzeug ohne schädliche Effekte
auf kleine Geschwindigkeit verwenden, vielmehr reduzieren diese
Räder das Gewicht
des Fahrrads und verbessern seine Stabilität durch Erniedrigung des Schwerpunkts.
Außerdem wird
das Gewicht gleichmäßig auf
beide Räder
verteilt (die Funktion wird von der Schwinge gemäß 2 ausgeführt), was von Vorteil für die Spurhaltefähigkeit
ist. Weiterhin erlaubt dieses Fahrrad ein Pedaltreten selbst beim
Lenken, was zu einer beträchtlichen
Traktions- und Spurhaltefähigkeit
führt. Der
Erfinder glaubt, dass der wichtigste Vorteil der aerodynamische
ist, der zusammen mit der neuen Position des Fahrers den allerbesten
Fortschritt dieses Fahrrades ergibt, der bei diesem alten Transportmittel
gemacht werden kann.
-
Die Erfindung wurde geboren aus der
Absicht, ein Fahrrad mit hohem qualitativen Standard zu schaffen,
bei welchem der Fah rer sich in einem Zustand maximaler physischer
Effizienz befände
und die beste aerodynamische Position einnehmen könnte. Es
war erforderlich, einen Weg zu finden, die Masse des Fahrers zu
unterstützen,
ohne einen Kompromiss bezüglich
der Stabilität
des Fahrrades und der Funktionen des Herzkreislaufes und der Atmung
einzugehen. Dabei wurden die folgenden Lösungen gefunden. Als Erstes
war die Position des Fahrers zu bedenken; sie musste veränderbar
und so komfortabel wie möglich
sein, um den Fahrer nicht zu ermüden
(selbst die bequemste Position kann nicht lange eingehalten werden).
Die Position ist beschränkt:
Der Rumpf muss gestreckt und die Gliedmaßen müssen nach hinten gestreckt
sein.
-
Durch Analyse der möglichen
Unterstützungspunkte
für den
Körper
kamen wir darauf, dass diejenigen, welche ein leichtes Atmen ermöglichen, die
Folgenden sind: Die Schulterblatt-Oberarm-Verbindung (Axillarbereich 8),
der obere Mittelteil der Brust (Sternum- und Parasternumbereiche);
durch Setzen großen
Vorrats (setting great store) war es durch alles, was gesagt wurde,
möglich,
einen speziellen Spuranzug (track suit) genannt "bilanciere" (4)
oder Schwingarm mit spezieller Unterstützung an den oben genannten
Punkten zu schaffen, der eine sehr bequeme und stabile Position
erlaubt; Arme und Vorderarme arbeiten nur zur Veränderung und
Erreichung der günstigsten
Position. Ein anderer wichtiger Unterstützungspunkt ist der Gesäßbereich 11,
der verschwenkt ist und immer gleiten kann, speziell wenn der Rumpf
des Fahrers ausgestreckt ist, um die windschlüpfrigste Position einzunehmen.
Zur Lösung
ist dieses Problems war es erforderlich, im Hinblick auf diesen
neuen Sattel eine Attraktion zu schaffen, ähnlich derjenigen, die wir
im Hinblick auf den traditionellen Sattel dank der Schwerkraft haben. Durch
den Schwingarm (4) wird
die Schwerkraft, welche den Rumpf des Fahrers nach unten zieht,
in einen Druck auf dem Sattel 11 des neuen Fahrzeugs umgewandelt.
Hierdurch ergibt sich eine gute Unterstützung für das Beckengewicht, und es
wird verhindert, dass sich der Körper
während
des Tretens auf die Pedale vorwärts
bewegt; diese Wirkung wird erreicht durch Schaffung eines speziellen
Spuranzugs, um einen richtigen Zug zwischen Schulter und Sattel zu
erhalten, wenn der Fahrer die günstigste
aerodynamische Position einnimmt. Diese Vorrichtung ist als "Balancer" bezeichnet worden.
Es ist möglich,
die Brust des Fahrers durch Ausnützung
der Schwerkraft zu unterstützen.
Eine Befestigung mit Schnellentriegelung 12 (wie bei den
Pedalen) verbindet den Balancer mit dem Fahrrad; der spezielle Spuranzug,
in welchem die Balancer-Vorrichtung einvulkanisiert sein kann, harmonisiert
diese Strukturen. Der Balancer besteht aus einem Material, welches
den Körper des
Fahrers wirksam unterstützt
und flexibel leicht und praktisch ist (er kann aus verschiedenen
Materialien wie Fiberglas oder anderen flexiblen Materialien hergestellt
werden, oder es wird Luft in Rohrstrukturen gepumpt, die ein Teil
des Spuranzugs sind); er ist auf dem Rücken des Fahrers angeordnet
(2). Die verschiedenen
halbstarren Materialien (Kohlefasern, Fiberglas etc.) arbeiten vom
Gesäßbereich
zu den Schultern und unterstützen
den Fahrer komfortabel; die Struktur erlaubt ein stabiles und komfortables Fahren
in irgendeiner gegebenen Position, wobei der Balancer auf einer
speziellen Führung
läuft,
die von 80 cm bis 120 cm geht (13). Selbst in der am meisten aerodynamischen
Position, wenn die Brust mehr oder weniger parallel zur Erde verläuft, verhindert
die Wirkung des Spuranzugs mit seiner flexiblen Traktion (Schulter-Sattel)
und den betreffenden Unterstützungen
(der obere Teil der Brust wird hauptsächlich durch den Axillarbereich
unterstützt,
der untere Teil der Brust hauptsächlich
durch Gesäß und Hüften), dass
der Körper
herunterfällt,
wodurch der Körper
in bester Weise bei freien Armen abgestützt werden kann, ohne hinsichtlich
der Fahrzeugstabilität
Kompromisse eingehen zu müssen.
-
Kurz gesagt sind die Unterstützungspunkte für den Fahrer:
Beine auf Pedalen 15, Oberschenkel und Gesäß auf dem
anatomischen neuen Sattel 11, Thorax und Schultern am Spuranzug
mit Achsel- oder Schulterunterstützung 8 oder
einem Korsett mit anatomischen Schulterpolstern, Arme und Unterarme
am Handgriff 23. Das Transportmittel stellte sich als leicht,
stabil, einfach zu fahren ohne Kompromisse bezüglich der Fahrerposition und
der Energieabgabe heraus. Seine Eigenschaften sind sicherlich sehr
interessant. Das Fahrzeug ist außerordentlich originell, leicht
und schnell. Stabilität
wird durch die Position der Pedale (3)
gesichert, die nahe an einer zum Boden senkrechten Linie 21 liegen,
welche durch die Nabe 2 des. Hinterrades 4 verläuft, wodurch
verhindert wird, dass das Fahrrad selbst bei heftigem Treten der
Pedale schlingert. Die Position der Pedaleinheit, welche einen Grundnabenblock (ground-hub
block) bildet, garantiert die Stabilität des Fahrrades. Kurz gesagt
ist bei diesem Fahrrad der Kontakt des Hinterrades mit dem Boden
nicht ein Punkt des Gelenkpunktes (fulcrum), sondern ein Punkt des
Widerstandes in Richtung auf die schwingenden Pedale und Richtungsänderungen
des Fahrrades, wodurch Schwingungen während der auf die Räder zu übertragenden
Tretphase verhindert werden. Die Erfindung beruht auf der Intuition
der neuen Position der Pedale (1),
wobei die Achsen der Zentralbewegung 1 der Pedaleinheit
immer außerhalb
des Hinterrades in einem variablen Winkel innerhalb eines durch
die Punkte A und B in 3 begrenzten
Winkels platziert sind. Die Punkte A und B sind folgendermaßen definiert:
Beginnend mit den kartesischen Achsen (Abszisse und Ordinate), wobei die
Nabe des Hinterrades den Ursprung bildet, teilen wir dieses Rad
in vier gleiche Quadranten (zwei untere Quadranten und zwei obere
Quadranten oder zwei äußere Quadranten
und zwei innere Quadranten). Die oberen Quadranten entsprechen den
oberen 180° des
Hinterrades ohne irgendeine direkte Verbindung mit dem Boden. Die
unteren Quadranten entsprechen den unteren 180° des Hinterrades mit direkter
Verbindung zum Boden. Die äußeren Quadranten
entsprechen den äußeren 180° des Hinterrades
ohne irgendeine Verbindung mit all den übrigen Teilen dieses Fahrrades.
Die inneren Quadranten entsprechen den inneren 180° des Hinterrades
mit direkter Verbindung zu all den übrigen Teilen dieses Rades.
Der Punkt A sitzt auf dem Außenumfang
des Hinterrades, und wir erhalten ihn durch Unterteilen des unteren äußeren Quadranten
in zwei gleiche Teile mit einer geraden Linie durch die Nabe. Punkt
B sitzt auf dem Außenumfang
des Hinterrades, und wir erhalten ihn durch Unterteilen des oberen
inneren Quadranten in zwei gleiche Teile mit einer geraden Linie
durch die Nabe. Alle mechanischen Aspekte bringen Vorteile infolge
der Position der Pedale (3)
und des Fahrers (1).
Der Erfinder versichert eine vorteilhafte Gewichtsreduzierung; weil
der Radstand (Abstand zwischen den Punkten 1 und 2) mehr
oder weniger unverändert
verglichen zum üblichen
Fahrrad ist, beruht die Gewichtsreduzierung dieses neuen Fahrrades
hauptsächlich
auf dem kleineren Durchmesser beider Räder und damit des gesamten
Fahrzeugs. Die Kompaktheit des gesamten Übertragungsmechanismus trägt gleichfalls
zur Gewichtsreduzierung bei. Weil die Räder einen kleineren Durchmesser
haben (speziell das Hinterrad 4), erfordert dieses Rad
ein sehr kleines Freilaufrad 5 (ein 8/9-Zähne-Rad,
wenn man in die kurzen Gänge und
ein 28/19-Zähne-Rad,
wenn man in die langen geht), um eine geeignete Länge in Metern
abzuwickeln; selbst die Kette 6 ist kürzer, und dies ist ein weiterer
Vorteil für
das Gewicht der rotierenden Teile. In einem der ersten Modelle beispielsweise,
mit einem 20 Zoll Hinterrad 4–147
cm pro Umdrehung – wurde
ein Tretrad mit 65 Zähnen
und ein Freilaufrad mit 11/18 Zähnen
benützt,
um eine 8/9 Meter lange Kette zu erhalten und mit diesem Modell
wurde eine Geschwindigkeit von etwa 60 km/h auf ebenem Grund erreicht
(ohne Profi zu sein). Kurz gesagt ist die Balance- Vorrichtung gemäß 2 definitiv wirkungsvoll
und erlaubt eine komfortable und solide Fahrposition. Das Fahrrad
ist leicht, stabil, leicht zu fahren und hat. eine sehr gute Spurhaltungsqualität. Schließlich sind
wir mit dem Aussehen des Fahrrades zufrieden, selbst wenn dieser
Aspekt noch verbessert werden kann.