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Tretantrieb für Fahrzeuge Bei Fahrzeugen, insbesondere Fahrrädern
u. dgl., sind Tretantriebe bekannt, bei welchen mittels Pedalen eine kreisende Bewegung
erzeugt wird, deren Übertragung auf ein Antriebsrad mittels Kette od. dgl. erfolgt.
Bei diesen Antriebsarten ändert der das Drehmoment bestimmende Hebelarm während
der ganzen Umdrehung dauernd seine Größe. Der Hebelarm und damit das übertragende
Moment werden in der Horizontallage der Tretpedale am größten und sinken in der
höchsten und tiefsten Lage auf den Wert Null ab. Dies bewirkt einerseits eine erhebliche
Muskelermüdung des Fahrers, andererseits ist ein bei jeder Umdrehung zweimal auf
Null absinkendes Drehmoment für den gesamten Fluß der Bewegung sehr ungünstig.
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Um die Kraftübertragung zu v erbessern,sind schon Ausführungen vorgeschlagen
worden, bei welchen eine hin und her gehende Tretbewegung durch eine Stange oder
Seile auf die Antriebsräder übertragen wurde. Auch hierbei läßt es sich jedoch nicht
vermeiden, daß das den Antrieb und damit die Fortbewegung bedingende Drehmoment
starken Schwankungen unterworfen ist, so daß die vorhandenen Mängel auch hierbei
nicht beseitigt wurden.
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Es ist weiter bekannt, Fahrräder mit Federantrieben und auf Federn
wirkenden Trethebelgetrieben auszurüsten, wobei die Kraftübertragung von hin und
her gehenden oder auch drehenden Pedalen mittels Hebeln, Klinken, Schalträdern und
Zahnrädern, Friktionsgetrieben od. dgl. auf die Treibachse erfolgt. Hierbei sind
auch bereits Federn verwendet, welche wechselweise die an den Pedalen wirkende Energie
aufspeichern und hierauf einen Ausgleich der Federkräfte vornehmen, wobei
die
Federkraft wechselseitig auf die Pedalhebel wirkt oder auch gespeichert wird, so
daß sie später zum Antrieb verwendet werden kann. Allein für die Übertragung der
Pedalbewegung ist bei diesen Einrichtungen eine Reihe von übertragungsgliedern erforderlich,
zu denen weiterhin noch die Federn selbst kommen, so daß der ganze Aufbau verwickelt
wird. Da ferner die Federn beim Spannen und Entspannen mit den anderen Teilen selbst
hin und her gehende Bewegungen ausführen, treten Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte
auf, und es kann trotz des Federausgleichs ein stoßloser Gang nicht erzielt werden.
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Auch bei denjenigen Ausführungsarten, bei welchen die Ausgleichswirkung
von einem Hebel auf den anderen erst nach dessen Umkehr bei der hün und her gehenden
Pedalbewegung erfolgt, ist naturgemäß eine gleichförmige Impulseinwirkung auf die
treibende Achse nicht möglich, auch wirken bei allen diesen Einrichtungen die Spannfedern
nicht selbst als übertragende Teile mit, so daß weitere Übertragungsglieder erforderlich
werden.
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Bei den bisher verwendeten Antriebsvorrichtungen für Fahrräder, welche
mittels Federn wirken, ist auch weder eine Änderung der Federvorspannung noch eine
Anpassung an die Muskelkraft und körperliche Beschaffenheit des Fahrers möglich.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Tretantrieb für Fahrzeuge mit
hin und her gehenden Pedalen, deren Bewegung mittels weiterer Hebel und Spennfedern
auf eine Treibachse übertragen wird, wobei von den durch die Pedale in eine hin
und her gehende Bewegung versetzten Achsen mittels Hebeln Drehstabfedern gespannt
und entspannt werden, die gleichzeitig als Übertragungsgestänge ihrer eigenen Drehbewegung
auf Gelenkhebel und auf die Treibachse dienen. Die Drehstabfedern, welche von den
hin und her schwingenden Pedalachsen mittels Hebelübertragung impulsartige Spannungen
erhalten, sind so gekoppelt, daß die in ihnen erzeugten Spannungen sich zu einer
gleichmäßig verlaufenden resultierenden Kraft umformen. Die Drehstabfedern stehen
unter Vorspannung.
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Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung.
Es zeigt Abb. i eine Seitenansicht, Abb. 2 eine Ansicht von oben, Abb. 3 eine Ansicht
in Richtung A der Abb. i, Abb. 4 den Schnitt nach Linie a-a der Abb. i, Abb. 5 den
Schnitt nach Linie b-b der Abb. i, Abb. 6 eine weitere Anordnung des Fahrersitzes.
Um Drehachsen i und 2 sind zwei Pedale 3 und 4 schwenkbar, welche beiderseits 'des
Fahrzeugrahmens angeordnet sind. Die hin und her gehende Bewegung der Pedale und
damit auch der Achsen wird jeweils durch einen Hebel 5 und 6 auf Drehstabfedern
7 und 8 übertragen, welche ebenfalls beiderseits des Fahrzeugrahmens angeordnet
sind und deren Achsen mit der Pedalachse in gleicher Ebene liegen. Bei der hin und
her gehenden Bewegung der Pedalachsen werden die Drehstabfedern jeweils einer Verdrehung
und damit einer an- und abschwellenden Spannung unterworfen. Zweckmäßig erteilt
man den Drehstabfedern eine Vorspannung, so daß diese bereits vorhandene Spannung
durch die hinzukommende Verdrehung erhöht wird. Die Federkraft dieser Drehstäbe
wird nun weiter auf die Drehachse 9 des Hinterrades mittels Hebeln ro übertragen,
welche durch Gelenke i i eine mit der Achse 9 verbundene Trommel 12 antreiben. Die
Verbindung zwischen Achse 9 und Trommel 12 erfolgt nach Art eines Freilaufs mittels
Rollen 13 in einem Gehäuse 14 mit -spiralförmig verlaufender Innenfläche. Auf diese
Weise werden die von den Pedalen 3 und 4. über die Pedalachsen i und 2 sowie die
Hebel 5 und 6 den Drehstabfedern 7 und 8 erteilten Impulse auf die Hinterradachse
9 in stets gleichbleibender Drehrichtung weiter übertragen, so daß das Hinterrad
infolge der dauernd in gleicher Richtung wirkenden Impulse angetrieben wird und
damit die Fortbewegung des Fahrzeuges bewirkt.
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Beim Rückgang der Drehstabfedern und damit der Hebel ro und der Trommel
12 erfolgt infolge der spiralförmigen Gestalt der Innenwand des Gehäuses 14 keine
Bewegungsübertragung. Die Drehstabfedern 7 und 8 sind über die Treibradachse 9 hinaus
verlängert und an ihrem Ende mit Gelenkhebeln 15 und 16 versehen, die- ihrerseits
ebenfalls durch Gelenke mit einer Stange 17 verbunden sind. Die durch Verdrehung
erzielte Spannung des einen Stabes wird infolgedessen jeweils auch auf den anderen
übertragen und erzeugt in diesem ein impulsartig wirkendes Moment, das sich in bezug
auf den Antrieb der Treibradachse 9 zu dem Moment der anderen Drehstabfeder addiert.
Es werden also durch die Hebel ro von den Drehstabfedern 7 und 8 bei jeder Bewegung
der Pedale 3 und 4 gleichzeitig zwei Momente erzeugt und auf die Antriebsachse 9
übertragen, welche sich addieren und ein resultierendes Moment von nahezu konstanter
Höhe ergeben. Auf diese Weise wird ein völlig stoßfreier Antrieb des Fahrzeuges
erzielt und außerdem dem Fahrer lediglich eine nicht ermüdende, verhältnismäßig
konstante Muskelleistung von geringer Höhe zugemutet.
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Die Übertragung der Verdrehung des einen Drehstabes, welcher durch
das niedergehende Pedal gespannt wird, auf den gegenüberliegenden Drehstab, dessen
zugehöriges Pedal in seine Ausgangsstellung zurückgeht, kann beispielsweise auch
dadurch erfolgen, daß man die Treibachse 9 hohl ausbildet und durch einen ähnlich
wie die Gelenkhebel 15, 16 und 17 ausgebildeten Übertragungshebel oder auch durch
eine andere Hebel- oder Gelenkübertragungsart die Stabverdrehung überleitet.
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Die Vorspannung der Drehstabfedern 7 und 8 kann in an sich bekannter
Weise mittels einer Verschraubung erfolgen.
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Gemäß der Ausführung nach Abb. i wird das Körpergewicht des Fahrers
zur Erzeugung dieser Vorspannung in der Weise herangezogen, daß mit zunehmendem
Körpergewicht auch die Vorspannung gesteigert wird, so daß entsprechend dem Körpergewicht
und damit der Körperkraft des
Fahrers infolgedessen auch das durch
Muskelkraft zu erzeugende Drehmoment erhöht wird. Zu diesem Zweck ist der Fahrersitz
18 durch eine Stange oder Rohr i9 mit einer Achse 2o verbunden. Wenn der Fahrersitz
aus der gestrichelt gezeichneten Lage 18' durch Aufsitzen des Fahrers in seine belastete
Lage 18 gebracht wird, bewegt sich diese Verbindungsstange ebenfalls aus der gestrichelten
Lage i9' in die Stellung i9, wodurch die Achse 20 um einen gewissen Betrag gedreht
wird. Ähnlich wie die Übertragung der Drehung der Pedalachsen i und 2 kann auch
die Drehung der Achse 20 mittels eines Hebels auf die Drehstäbe 7 und 8 erfolgen,
wodurch dann, da die beiden Stäbe, wie beschrieben, gelenkig verbunden sind, diesen
eine Verdrehung erteilt und damit eine dem Drehwinkel der Achse 2o entsprechende
Vorspannung hervorgerufen wird.
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Zur besseren Führung kann der Fahrersitz 18 noch durch zwei teleskopartig
ineinander abgefederte, auf der Hinterradachse gelagerte, verschiebbare Rohre 21,
22 geführt werden, um seitlich auftretende Kräfte, welche durch Bewegungen des Fahrers
im Sitz sowie auch bei Kurvenfahrt auftreten können, aufzunehmen. Die Wirkung der
in der Stütze 22 angeordneten Feder 23 äußert sich in einem Ausgleich der Eigen-
und Resonanzschwingungen, welche durch Überlagerung der Schwingungen der Drehstabfedern
7 und 8 mit den Stößen der Fahrbahn hervorgerufen werden können.
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Der Sitz 18 kann noch durch eine weitere Feder 2.4 gegen das in Richtung
des Pfeiles 25 wirkende Körpergewicht des Fahrers abgestützt «erden, wodurch ein
weiches und bequemes Sitzen infolge der dadurch erreichten Anpassungsmöglichkeit
an die Sitzart des Fahrers erzielt wird. Der Sitz 18 ist zu diesem Zweck um einen
Drehpunkt 26 schwenkbar.
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Die Abb. 6 zeigt noch eine weitere Ausführungsart des Sitzes und seiner
Abstützung, wobei der Sitz mittels einer Rolle 27 auf der in Form einer gekrümmten
Feder 28 ausgeführten Stütze 29 beweglich ist.
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Bei der beschriebenen Ausführungsart ergibt sich infolge der impulsartig
wirkenden, den Drehstabfedern erteilten Momente ein kontinuierlicher Energiefluß
vom Tretpedal bis zur Treibachse. Schon die Art der Spannungsgebung der Drehstabfedern
durch die Pedalachse vermeidet Totpunkte. Durch die Überlagerung des bei jedem Pedaldruck
entstehenden zusätzlichen Moments im Gegendrehstab, das durch die gelenkige Übertragung
vom ersten Drehstab erzeugt wird, mit dessen Moment zu einem resultierenden Gesamtmoment
wird durch den kontinuierlichen Energiefluß eine ruhige und stoßfreie Fahrweise
und geringe Beanspruchung des Fahrers erzielt. Ferner ergibt sich der Vorzug eines
hohen Wirkungsgrades bei dieser Art der Übertragung.
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Da die Drehstabfedern vorgespannt sind, befindet sich das ganze Schwingungssystem,
gebildet aus Federn und damit zusammenhängenden Massen, in einem stabilen Zustand
mit geringer. praktisch nicht störender Eigenschwingung. Aus diesem Grunde wirken
sich beim Fahren ausgeübte Stöße infolge Unebenheit des Bodens u. dgl. in keiner
Weise störend auf die Fahreigenschaften aus.
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Naturgemäß kann die Zahl der Druckstabfedern beliebig sein, beispielsweise
kann auch bei einer Tandemanordnung der Tretpedale eine entsprechende Zahl von Drehstabfedern
hinter- oder nebeneinander angeordnet werden, die alle auf ein gemeinsames Antriebsrad
wirken. Dadurch ist es möglich, Kräfte von doppelter Höhe zu erzeugen, die auch
zugleich noch einen kontinuierlicheren Energiefluß des Antriebsmomentes, verbunden
mit erhöhter Fahr(ges.chwin,digkeit und Steigvermögen, ergeben.