EP0194295A1 - Tread crank drive mechanism - Google Patents
Tread crank drive mechanismInfo
- Publication number
- EP0194295A1 EP0194295A1 EP19850904629 EP85904629A EP0194295A1 EP 0194295 A1 EP0194295 A1 EP 0194295A1 EP 19850904629 EP19850904629 EP 19850904629 EP 85904629 A EP85904629 A EP 85904629A EP 0194295 A1 EP0194295 A1 EP 0194295A1
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- crank
- pedal
- sections
- crankshaft
- crank arm
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
- B62M3/02—Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length
- B62M3/04—Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length automatically adjusting
Definitions
- the invention relates to a pedal crank engine, in particular for bicycles, with at least one crank arm rotatable about a crankshaft and carrying a pedal at its free end.
- crank arm In pedal crank engines of this type, the crank arm generally has the shape of a straight rod of a predetermined length, so that the drive torque to be achieved depends exclusively on the force exerted by the user. An extension of the crank arm would lead to a higher torque with the same force, but is hardly possible because the range of the user's feet is limited when changing between the top and bottom dead center of the pedal.
- the invention has for its object to provide a pedal crank engine of the generic type which enables the exercise of an increased driving force without any significant change in the geometric conditions of the engine.
- crank arm is divided into two sections by a joint with an axis running parallel to the crankshaft and that the sections are resiliently biased into an angled position.
- a pedal crank engine of this type behaves like a conventional pedal crank engine when moderate driving forces are exerted, since the sections of the crank arms remain in the angled position due to the resilient preload and the crank arms remain like rigid crank arms. Only when a crank arm reaches the area before the bottom dead center and an increased downward force is exerted does this crank arm stretch against the spring action, so that an additional drive torque is exerted.
- the additional force exerted can be brought about solely by loading the lower pedal with the weight of the driver, that is to say without any significant muscle activity.
- the upper pedal is moved out of the area of the top dead center, so that the action of force on the upper pedal is simplified.
- the mutual pivoting of the sections of the crank arm is preferably limited to an angular range of 90 to 180 ° by stops.
- the angling is preferably carried out in such a way that the angled section of the respective upper crank arm is directed forward in the direction of travel.
- FIG. 1 to 3 schematically show the pedal crank engine according to the invention in three successive positions
- FIG. 4 essentially corresponds to the position of FIG. 2, but illustrates the effect of the additional crank arm joint according to the invention.
- 1 to 4 schematically shows a pedal crank engine - - -
- crank arms 14, 16 are fastened to a crankshaft 12 in two positions offset by 180 ° with respect to one another.
- a circle 18 concentrically surrounding the crankshaft illustrates on the one hand the direction of rotation of the crankshaft 12 by the arrow tips superimposed on the circle and on the other hand essentially corresponds to the outline of a chain wheel of a chain drive (not shown overall).
- crank arms 14, 16 each comprise an inner section 14a, 16a and an outer section 14b, 16b.
- the sections are connected to one another by joints 20, 22, the axis of which runs parallel to that of the crankshaft 12.
- the crank arm sections 14a and 14b or 16a and 16b are at an angle of 90 ° to one another.
- the pivotability of the sections — of the crank arms 14, 16 with respect to one another is limited, for example, by a stop (not shown) to the range shown from 90 ° to an extended position of the sections or an angle of 180 °.
- the outer sections 14b, 16b are biased by springs 24, 26.
- the springs 24, 26 are shown in the drawing for clarity as tension springs arranged freely between the crank arm sections 14a and 14b and 16a and 16b, but in practice they are preferably in the interior of the joints 20, 22 and / or the crank arm. Sections integrated.
- the length ratios between the two sections of the crank arms 14, 16 and the permitted pivoting in the joint 20, 22 can be selected differently in practice and can also be adjustable.
- crank arms 14, 16 can be regarded as a rigid unit. In this case, they correspond in their function to straight, conventional crank arms, which is illustrated by a dotted line 32 in FIGS. 1 to 3.
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Abstract
Un mécanisme à manivelle de pédalier pour cycles, comportant au moins un bras de manivelle (14, 16) qui tourne autour d'une manivelle (12) et qui porte à son extrémité libre une pedale (28, 30). Le ou les bras de manivelle (14, 16) sont divisés en deux sections (14a, 14b; 16a, 16b) par des articulations (20, 22) ayant des axes qui sont parallèles à la manivelle (12). Les sections sont munies de ressorts et sont tendues pour adopter une position où elles forment un angle l'une avec l'autre, et elles peuvent être amenées dans une position pour former ligne droite, contre l'effet du ressort.A crankset mechanism for cycles, comprising at least one crank arm (14, 16) which rotates around a crank (12) and which carries at its free end a pedal (28, 30). The crank arm (s) (14, 16) are divided into two sections (14a, 14b; 16a, 16b) by joints (20, 22) having axes which are parallel to the crank (12). The sections are provided with springs and are tensioned to adopt a position where they form an angle with each other, and they can be brought into a position to form a straight line, against the effect of the spring.
Description
TRETKURBELTRIEBWERK CRANKSHAFT ENGINE
Die Erfindung betrifft ein Tretkurbeltriebwerk, insbesondere für Fahrräder, mit wenigstens einem um eine Kurbelwelle drehbaren, an seinem freien Ende ein Pedal tragenden Kurbel¬ arm. 'The invention relates to a pedal crank engine, in particular for bicycles, with at least one crank arm rotatable about a crankshaft and carrying a pedal at its free end. '
Bei Tretkurbeltriebwerken dieser Art weist der Kurbelarm in der Regel die Form eines geraden Stabes vorgegebener Länge auf, so daß das zu erzielende Antriebs-Drehmoment ausschlie߬ lich von der vom Benutzer ausgeübten Kraft abhängt. Eine Verlängerung des Kurbelarms würde zwar bei gleicher Kraft zu einem höheren Drehmoment führen, ist jedoch deshalb kaum möglich, weil die Reichweite der Füße des Benutzers beim Wechsel zwischen dem oberen und unteren Totpunkt des Pedals begrenzt ist.In pedal crank engines of this type, the crank arm generally has the shape of a straight rod of a predetermined length, so that the drive torque to be achieved depends exclusively on the force exerted by the user. An extension of the crank arm would lead to a higher torque with the same force, but is hardly possible because the range of the user's feet is limited when changing between the top and bottom dead center of the pedal.
Im übrigen besteht ein gewisser Nachteil herkömmlicher Tret- kurbeltriebwerke bei Fahrrädern darin, daß Radfahrer häufig beim Aufsteigen auf ein Fahrrad eines der Pedale als Fu߬ stütze in die untere Totpunktstellung bringen, in der sich das andere Pedal in der anderen Totpunktstellung befindet, in der die Ausübung einer Antriebskraf besonders schwierig ist.For the rest, a certain disadvantage of conventional pedal crank engines for bicycles is that cyclists often place one of the pedals as a footrest in the bottom dead center position in which the other pedal is in the other dead center position in which the Exercise is particularly difficult.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tretkurbel¬ triebwerk der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das die Ausübung einer erhöhten Antriebskraf ohne nennenswerte Änderung der geometrischen Verhältnisse des Triebwerks er- möglicht.The invention has for its object to provide a pedal crank engine of the generic type which enables the exercise of an increased driving force without any significant change in the geometric conditions of the engine.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Tretkurbel¬ triebwerk der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Kurbelarm durch ein Gelenk mit parallel zur Kurbelwelle verlaufender Achse in zwei Abschnitte unterteilt ist und daß die Abschnitte in eine abgewinkelte Stellung federnd vorgespannt sind.
Ein Tretkurbeltriebwerk dieser Art verhält sich bei Aus¬ übung mäßiger Antriebskräfte wie ein übliches Tretkurbel¬ triebwerk, da die Abschnitte der Kurbelarme aufgrund der federnden Vorspannung in der abgewinkelten Stellung ver- bleiben und die Kurbelarme sich wie starre Kurbelarme er¬ halten. Erst wenn ein Kurbelarm in den Bereich vor dem un¬ teren Totpunkt gelangt und eine erhöhte, nach unten gerich¬ tete Kraft ausgeübt wird, streckt sich dieser Kurbelarm entgegen der Federwirkung, so daß ein zusätzliches Antriebs- moment ausgeübt wird. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, daß die zusätzlich ausgeübte Kraft allein durch Belastung des unteren Pedals mit dem Gewicht des Fahrers, also ohne nennenswerte Muskeltätigkeit herbeigefügt werden kann. Zu¬ gleich wird das obere Pedal aus dem Bereich des oberen Tot- punkts herausgerückt, so daß die Krafteinwirkung auf das obere Pedal vereinfacht wird.This object is achieved in a pedal crank engine of the type mentioned in that the crank arm is divided into two sections by a joint with an axis running parallel to the crankshaft and that the sections are resiliently biased into an angled position. A pedal crank engine of this type behaves like a conventional pedal crank engine when moderate driving forces are exerted, since the sections of the crank arms remain in the angled position due to the resilient preload and the crank arms remain like rigid crank arms. Only when a crank arm reaches the area before the bottom dead center and an increased downward force is exerted does this crank arm stretch against the spring action, so that an additional drive torque is exerted. It is particularly advantageous here that the additional force exerted can be brought about solely by loading the lower pedal with the weight of the driver, that is to say without any significant muscle activity. At the same time, the upper pedal is moved out of the area of the top dead center, so that the action of force on the upper pedal is simplified.
Die gegenseitige Schwenkung der Abschnitte des Kurbelarms wird vorzugsweise durch Anschläge auf einen Winkelbereich von 90 bis 180° begrenzt. Vorzugsweise erfolgt die Abwinke- lung derart, daß der abgewinkelte Abschnitt des jeweils oberen Kurbelarms in Fahrtrichtung nach vorne gerichtet ist.The mutual pivoting of the sections of the crank arm is preferably limited to an angular range of 90 to 180 ° by stops. The angling is preferably carried out in such a way that the angled section of the respective upper crank arm is directed forward in the direction of travel.
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.A preferred exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing.
Fig. 1 bis 3 zeigen schematisch das erfindungs¬ gemäße Tretkurbeltriebwerk in drei aufeinander folgenden Positionen;1 to 3 schematically show the pedal crank engine according to the invention in three successive positions;
Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Posi¬ tion der Fig. 2, veranschaulicht je¬ doch die Wirkung des zusätzlichen erfindungsgemäßen Kurbelarm-Gelenks.4 essentially corresponds to the position of FIG. 2, but illustrates the effect of the additional crank arm joint according to the invention.
In Fig. 1 bis 4 ist schematisch ein Tretkurbeltriebwerk ei-
— - —1 to 4 schematically shows a pedal crank engine - - -
nes Fahrrades gezeigt, dessen Fahrtrichtung durch einen Pfeil 10 wiedergegeben ist. An einer Kurbelwelle 12 sind in zwei um 180° gegeneinander versetzten Positionen Kurbel¬ arme 14,16 befestigt. Ein die Kurbelwelle konzentrisch um¬ gebener Kreis 18 veranschaulicht durch die dem Kreis über¬ lagerten Pfeilspitzen einerseits die Drehrichtung der Kurbel¬ welle 12 und entspricht andererseits im wesentlichen dem Umriß eines Kettenrades eines insgesamt nicht gezeigten Kettentriebes .Nes bike shown, the direction of travel is shown by an arrow 10. Crank arms 14, 16 are fastened to a crankshaft 12 in two positions offset by 180 ° with respect to one another. A circle 18 concentrically surrounding the crankshaft illustrates on the one hand the direction of rotation of the crankshaft 12 by the arrow tips superimposed on the circle and on the other hand essentially corresponds to the outline of a chain wheel of a chain drive (not shown overall).
Wie im folgenden anhand von Fig. 1 erläutert werden soll, umfassen die Kurbelarme 14,16 jeweils einen inneren Abschnitt 14a, 16a und einen äußeren Abschnitt 14b, 16b. Die Abschnitte sind untereinander durch Gelenke 20,22 verbunden, deren Achse parallel zu derjenigen der Kurbelwelle 12 verläuft. Gemäß Fig. 1 stehen die Kurbelarm-Abschnitte 14a und 14b bzw. 16a und 16b in einem Winkel von 90° zueinander. Die Schwenkbarkeit der Abschnitte -der Kurbelarme 14,16 in bezug aufeinander ist beispielsweise durch nicht gezeigte An- schlage begrenzt auf den dargestellten Bereich von 90° bis zu einer gestreckten Lage der Abschnitte oder einen Winkel von 180°. In die rechtwinklig abgewinkelte Stellung sind die äußeren Abschnitte 14b, 16b durch Federn 24,26 vor¬ gespannt.As will be explained below with reference to FIG. 1, the crank arms 14, 16 each comprise an inner section 14a, 16a and an outer section 14b, 16b. The sections are connected to one another by joints 20, 22, the axis of which runs parallel to that of the crankshaft 12. 1, the crank arm sections 14a and 14b or 16a and 16b are at an angle of 90 ° to one another. The pivotability of the sections — of the crank arms 14, 16 with respect to one another is limited, for example, by a stop (not shown) to the range shown from 90 ° to an extended position of the sections or an angle of 180 °. In the right-angled position, the outer sections 14b, 16b are biased by springs 24, 26.
Die Federn 24,26 sind in der Zeichnung zur Verdeutlichung als frei zwischen den Kurbelarm-Abschnitten 14a und 14b sowie 16a und 16b angeordnete Zugfedern gezeigt, jedoch sind sie in der Praxis vorzugsweise in das Innere der Gelenke 20,22 und/oder der Kurbelarm-Abschnitte integriert.The springs 24, 26 are shown in the drawing for clarity as tension springs arranged freely between the crank arm sections 14a and 14b and 16a and 16b, but in practice they are preferably in the interior of the joints 20, 22 and / or the crank arm. Sections integrated.
Die Längenverhältnisse zwischen den beiden Abschnitten der Kurbelarme 14,16 sowie die zugelassene Schwenkung im Gelenk 20,22 können in der Praxis unterschiedlich gewählt und ggf.- auch verstellbar sein.The length ratios between the two sections of the crank arms 14, 16 and the permitted pivoting in the joint 20, 22 can be selected differently in practice and can also be adjustable.
Am äußeren Ende der äußeren Abschnitte 14b, 16b der Kurbel-
- _ι -At the outer end of the outer sections 14b, 16b of the crank - _ι -
arme 14,16 sind in der üblichen Weise drehbare Pedale 28,30 befestigt, deren nicht bezeichnete Drehachsen wiederum parallel zur Achse der Kurbelwelle 12 liegen.arms 14, 16 are fastened in the usual manner, rotatable pedals 28, 30, the axes of rotation of which are not shown, in turn, are parallel to the axis of the crankshaft 12.
Sofern auf die Pedale 28,30 eine Kraft ausgeübt wird, die unterhalb der Kraft der Federn 24,26 liegt, können die beiden Kurbelarme 14,16 als starre Einheit betrachtet werden. Sie entsprechen in diesem Falle in ihrer Funktion geraden, übli¬ chen Kurbelarmen, die durch eine gepunktete Linie 32 in Fig. 1 bis 3 veranschaulicht ist.If a force is exerted on the pedals 28, 30 which is below the force of the springs 24, 26, the two crank arms 14, 16 can be regarded as a rigid unit. In this case, they correspond in their function to straight, conventional crank arms, which is illustrated by a dotted line 32 in FIGS. 1 to 3.
Das größte Antriebsmoment läßt sich bei einer im wesent¬ lichen von oben entsprechend dem Pfeil 34 gerichteten Kraft ausüben, wenn sich der vordere, links in den Figuren der Zeichnung liegende Kurbelarm bzw. die gepunktete Linie 32 im wesentlichen in der waagerechten Stellung, also etwa zwi-. sehen der Stellung" der Fig. 3 und derjenigen der Fig. 1 befindet. Wenn die Pedale 28 und 30 in die untere bzw. obe¬ re Totpunktstellung gelangen, die in Fig. 2 gezeigt ist, sind nach unten gerichtete Antriebskräfte entsprechend dem Pfeil 34 wirkungslos. Wenn in diesem Fall auf das untere Pedal 28 eine erhöhte, nach unten gerichtete Kraft entspre¬ chend dem Pfeil 36 ausgeübt wird, indem der Fahrer bei¬ spielsweise das Pedal 28 mit seinem Körpergewicht belastet, streckt sich der untere Kurbelarm 14 entgegen der Wirkung der Feder 24. Dadurch gelangen die Kurbelarme aus der in Fig. 4 gepunkteten Stellung in die in durchgezogenen Linien gezeigte Stellung. Dies führt zu einer zusätzlichen Drehung der Kurbelwelle 12 um einen mit cθ bezeichneten Winkel. Die- se Drehung erzeugt eine zusätzliche Antriebskraft, und zu¬ gleich gelangt das obere Pedal 30 in eine Position vor dem oberen Totpunkt, so daß die Kraftausübung erleichtert wird.
The greatest drive torque can be exerted with a force directed essentially from above in accordance with arrow 34 if the front crank arm or the dotted line 32 on the left in the figures of the drawing is essentially in the horizontal position, that is to say approximately two -. see the position "of FIG. 3 and that of FIG. 1. When the pedals 28 and 30 reach the lower or upper dead center position, which is shown in FIG. 2, downward driving forces are corresponding to the arrow 34 If in this case an increased, downward force is exerted on the lower pedal 28 in accordance with the arrow 36, for example by the driver loading the pedal 28 with his body weight, the lower crank arm 14 stretches in opposition to the action of the spring 24. This causes the crank arms to move from the position dotted in Fig. 4 to the position shown in solid lines, which leads to an additional rotation of the crankshaft 12 by an angle denoted by c θ. This rotation generates an additional driving force, and at the same time, the upper pedal 30 comes to a position before top dead center, so that the exertion of force is facilitated.
Claims
1. Tretkurbeltriebwerk, insbesondere für Fahrräder, mit wenigstens einem um eine Kurbelwelle drehbaren, an seinem freien Ende ein Pedal tragenden Kurbelarm, dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß der Kurbelarm (14,16) durch ein Gelenk (20,22) mit parallel zur Kurbelwelle (12) ver¬ laufender Achse in zwei Abschnitte (14a,14b;16a,16b) un- » terteilt ist und daß die Abschnitte in eine abgewinkelte 0 Stellung federnd vorgespannt sind.1. Pedal crank engine, in particular for bicycles, with at least one crank arm rotatable about a crankshaft, at its free end carrying a pedal arm, characterized in that the crank arm (14, 16) is articulated by a joint (20, 22) parallel to the crankshaft (12) extending axis is divided into two sections (14a, 14b; 16a, 16b) and that the sections are resiliently biased into an angled position.
2. Tretkurbeltriebwerk nach Anspruch 1 , dadurch g e ¬ k e n n z e i c h n e t, daß die gegenseitige Schwenkung der Abschnitte (14a,14b;16a,16b) des Kurbelarms (14,16) in 5 dem Gelenk (20,22) durch Anschläge auf einen Bereich von etwa 90 bis etwa 180° begrenzt ist.2. Pedal crank engine according to claim 1, characterized ge ¬ indicates that the mutual pivoting of the sections (14a, 14b; 16a, 16b) of the crank arm (14,16) in 5 the joint (20,22) by stops at a range of about 90 to about 180 ° is limited.
3. Tretkurbeltriebwerk nach Anspruch 1 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der äußere Abschnitt (14b, 0 16b) in bezug auf den inneren Abschnitt (1 a,16a) der Kur¬ belarme (14,16) in Drehrichtung der Kurbelwelle nach vorn abgewinkelt ist. 3. Pedal crank engine according to claim 1, characterized in that the outer section (14b, 0 16b) is angled forwards in relation to the inner section (1a, 16a) of the crank arms (14, 16) in the direction of rotation of the crankshaft.
Applications Claiming Priority (2)
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