EP3823888A1 - Kurbeltrieb mit periodischer änderung der wirksamen hebellänge - Google Patents

Kurbeltrieb mit periodischer änderung der wirksamen hebellänge

Info

Publication number
EP3823888A1
EP3823888A1 EP19752421.8A EP19752421A EP3823888A1 EP 3823888 A1 EP3823888 A1 EP 3823888A1 EP 19752421 A EP19752421 A EP 19752421A EP 3823888 A1 EP3823888 A1 EP 3823888A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crank
gear
lever
pedal
spur
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.)
Pending
Application number
EP19752421.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3823888A1 publication Critical patent/EP3823888A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/36—Rider propulsion of wheeled vehicles with rotary cranks, e.g. with pedal cranks
    • 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
    • B62M3/06—Construction of cranks operated by hand or foot with elliptical or other non-circular rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
    • F16H21/20—Crank gearings; Eccentric gearings with adjustment of throw
    • 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
    • B62M2003/006—Crank arrangements to overcome dead points
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings

Definitions

  • the present invention relates to a crank mechanism with periodic change in the effective lever length, in particular on an oval pedal track, according to the preamble of
  • Cyclist has an ergonomically unfavorable movement sequence. A more "egg-shaped" oval pedal track would be desirable here, but is not yet known.
  • the invention has for its object to provide a crank mechanism with periodic change in the effective lever length, especially on an oval pedal track, which allows a substantial lever extension with a relatively small size (and weight), as well as the "man-machine coupling" on the crank drive side by several movement axes approximates natural walking and running.
  • conventional dead center zones are to be largely avoided and the course of movement (pedal track shape) adapted to individual needs.
  • a slim, weight-saving, stable and long-lasting construction should be guaranteed.
  • associated arrangements, in particular for sports equipment are to be proposed, in which the proposed one
  • Crank drive supports a natural course of movement and / or efficiency.
  • a gear lever is mounted at both ends of each crank, the rotation of which is preferably carried out by gear drive, so as to increase the length of the effective overall lever (crank arm + gear lever) when stepping down.
  • the gear levers preferably consist of at least three externally toothed spur gears, which are periodically (during the power delivery) largely arranged in the extension of the respective crank arm, and preferably a transmission ratio
  • Toothed belt drive connects a chain or a belt two sprockets or
  • Pulleys with a gear ratio of 2: 1 in contrast to a 1: 1 gear ratio in JP 10-35573
  • a tensioning device preferably also being arranged within the gear lever shells.
  • the arrangement of this gear lever construction on the bicycle is divided into two movement components: on the one hand, a gear lever is arranged on the outer, free end of the crank (partial movement A), the larger spur gear here preferably being connected in a rotationally fixed manner to the crank arm on the conventional pedal axis ,
  • a force introduction part, in particular pedal connected to the outermost spur gear in the gear lever, in conjunction with the total rotation of the crank mechanism (crank +
  • Gear lever (with integrated gear) is coupled to the inner end of the crank (in the center of the crank mechanism) (partial movement B), the larger spur gear here preferably in the area of the pedal crank axis rotatably with the frame (or machine body), in particular by a plug-in, press - Or screw connection is arranged and so for the intended self-rotation opposite to the direction of rotation of the crank
  • Gear lever ensures about the spur gear axis of the larger spur gear.
  • the form fit of the spur gears ensures an exact periodicity of the change in crank length, so that the two partial movements work together to produce the desired, largely oval overall pedal movement.
  • the proposed crank mechanism is preferably provided as a retrofit kit or for retrofitting bicycles, the use of which in a simplified version also being diverse
  • crank can be designed as a main blade for wind or hydropower plants, at its outer end Even a gear lever as a kind of "winglet” or swiveling control flap can bring about considerable improvements in efficiency.
  • gear lever results preferably from the respective arrangement of the three (or further) gear wheels between two
  • a spur gear of a multi-stage gearbox with reversing stage mounted on the pedal crank axis is preferably connected in a simple manner to a sprocket (for driving the rear wheel) within a “thicker” gear lever (greater depth) on the drive side (usually formed by a bicycle chain).
  • a toothed belt can also be attached to transmit power to the rear wheel of the bicycle.
  • a cardan shaft can also be coupled to a drive gear (in particular on the pedal crank axis).
  • FIG. 1 is a (partially sectioned) top view of a first embodiment of a component (partial movement A) of the crank mechanism in use on a bicycle,
  • FIG. 2 shows a side view of the crank drive component according to FIG. 1,
  • crank mechanism (with partial movement A) when rotating through 360 ° in a bicycle
  • FIG. 4 is a (partially sectioned) top view of a second component (partial movement B) of the crank mechanism in a bicycle,
  • FIG. 5 is a side view of the left half of the crank mechanism according to FIG. 4,
  • FIG. 6 is a side view of the right half of a crank mechanism according to FIG. 4,
  • Fig. 10 is a 3D view of the crank mechanism.
  • FIG. 1 and Fig. 2 an embodiment of a component of the crank mechanism 1 according to the invention with a crank 2 is shown schematically, for the sake of simplicity only the right crank arm with a pedal 1 a is shown as a force application part of a bicycle.
  • the pedal force F of the rider acts (see FIG. 3 right area) over the entire crank mechanism 1 onto a common pedal crank axis 3a within a bottom bracket 3 of a bicycle (see also FIG. 4).
  • the crank mechanism 1 also for recumbent bicycles.
  • the term bottom bracket 3 or central bearing or shaft bearing 3 is to be used here with the same meaning and with the same reference numerals. This also applies to the axis 3a, which is drawn only in dash-dot line in FIG. 1.
  • a second crank 2 with pedal 1a offset by 180 ° is provided in the usual way on a bicycle (cf. FIG. 4 or
  • crank 2 The outer, free end 2b of the crank 2 is here in the first embodiment (partial movement A) (FIGS. 1 to 3) connected to a gear lever 4 'and the gear 4 integrated therein, while the arrangement for the second component (partial movement B) “is reversed” (cf. FIGS. 4 to 7), that is to say the “inner” gear lever 7 and the gear 4 integrated therein are arranged close to the center (the total rotation of the crank mechanism) and the crank arm 2 continues in the radial direction Outside.
  • the gear 4 has at least three externally toothed spur gears 4a, 4b, 4c. All the gears are mounted in a preferably closed housing 5 and run around the larger gear 4a in a radially outward line (or, as shown in FIG. 8, at an angle in the housing in a triangular shape) epicycloidally.
  • the spur gears 4a, 4b, 4c are in meshing engagement with each other in constant engagement (cf. FIG. 2 with the gear 4 in the extended position relative to the crank 2), a pedal 1a which is rigid (not freely rotating) for the “orbital” partial movement A. is rotatably connected to the outer spur gear 4c, in particular via an integrally formed shaft extension.
  • the (larger) spur gear 4a is thus fixed relative to the crank 2 and carries two roller bearings 6 on two ring shoulders.
  • the bearing 6 arranged towards the crank 2 can also be dimensioned to be stronger in order to stabilize the transition between the crank 2 and the housing 5 while the additional roller bearings 6 can be made relatively narrow in the housing 5 due to lower stress.
  • pear-shaped gear lever housing 5 is preferably formed from two flat-oval or flat-elongated housing shells 5a, 5b, so that the housing 5 after installation of the spur gears 4a, 4b, 4c z. B. by screwing, welding, soldering, gluing, clinching or similar joining processes as a closed shell and thus tight encapsulation for the transmission 4 can be produced.
  • the housing shells 5a, 5b can, for. B.
  • the middle spur gear 4b serves to reverse the direction of rotation, so that the one described below
  • the ratio of the number of teeth of the spur gears 4a, 4b, 4c is 2: 1: 1, so that when the crank 2 rotates over 90 ° (around the bottom bracket axis 3a) an additional one
  • Swiveling (self-rotation) of the elongated gear lever 4 ’by 90 ° (around the center of the gear 4a as the axis of rotation 4d’) results.
  • the angular orientation of the gear lever 4 '(based on the conventional pedal axis) changes when the crank 2 is rotated 90 ° by 180 °.
  • Orbital movement path L runs within the circular line N. This continuous change in the effective lever length of the crank mechanism 1 in a 360 ° revolution results in the desired change in the effective lever length in the partial movement A, so that the same (pressure) force F acting on the pedal 1 a results in a relative increase in torque compared to conventional pedal movement causes.
  • the dead center Due to the position of the gear lever 4 '(90 ° and 12 o'clock and 6 o'clock position of the crank 2) which has already been swiveled backwards by 90 ° due to the gear ratio 2: 1: 1 and the relatively large offset due to the intended center distance between the spur gears 4a and 4c, the dead center is "mitigated" (effective angle between crank 2 and gear lever 4 'is only approx. 14 ° with a standard crank length of 175 mm), which results in an ergonomically advantageous pedaling process, especially for the bicycle, and conventional dead center zone opens up the force introduction area.
  • the decisive gain in torque and thereby power output results from the fact that the effective lever of the
  • Total pedal travel and total force introduced on the new orbital movement path L achieved a (in relation to the conventional pedal path N) significantly higher torque and thus power output.
  • the reduction in leverage caused in the largely passive area can be achieved e.g. B. when "turning into the wind" of a wind vane can be used advantageously, while in the 3 o'clock position with the wind direction according to the force arrow F a maximum lever length and thus torque gain can be used.
  • the pedal movement path L can be varied relative to the circular line N or the gear lever 4 'rotates on the conventional pedal axis relative to the crank position.
  • the "pedal curve” can be individually adapted to different users and their preferences, also to different areas of use (terrain, street, etc.) and also set to the preferred cadence.
  • the angular offset (z. B. 22.5 °) largely depends on the division of the mentioned profile shaft or a similar connection between crank 2 and gear lever 4 ’and is z. B. larger
  • Gear lever 4 'located on the outside at the free end 2b of the crank 2, so as to rotate as a unit together with the crank 2 during the pedaling movement (namely in a controlled self-rotation around the center of the spur gear 4a at the outer crank end 2b), is in the second embodiment the larger, central spur gear 4a non-rotatably attached to the frame 10 of a bicycle, more precisely non-rotatably to the central shaft or bottom bracket 3 (in particular via an intermediate bushing with a shoulder).
  • On the drive side (usually with a chain or belt wheel towards the rear wheel) there is a preferably multi-stage gear lever 7 (see FIG. 4), to which the chainring 8 is also fastened with screws 9.
  • the three additional gears 4a ', 4b', 4c '(aligned towards the bottom bracket 3 or frame 10) compared to the gears 4a, 4b, 4c thus form a preferred reversing stage, with the spur gear 4a' on the bottom bracket 3 leading shaft extension of the spur gear 4a is mounted, in particular in connection with an intermediate bush (see. Fig.
  • a gear lever 4 ′ shaped similar to that in FIG. 2 is sufficient for attachment to the bottom bracket 3, the inner spur gear 4a again (as on the right side) is fixed relative to the frame 10, while the outer spur gear 4c is connected with its axis to the inner end 2a of the crank 2 in a rotationally fixed manner and preferably with adjustable toothing 4d.
  • a pedal 1 a can also be attached in a known manner, as shown in FIG. 6, the pedal 1 a - as is customary in the case of bicycles - also
  • the orientation of the pedals is adjusted (but can also be preset in the inclination with the profile toothing 4d) in the orbital embodiment according to FIGS. 1 to 3.
  • Fig. 4 (and also Fig. 5) the three spur gears 4a, 4b, 4c of the gear lever 4 'and 7 are shown with the gear ratio 2: 1: 1 in meshing engagement, as is the case with crossing lines between the above Spur gears is located. Similar 1, these spur gears are supported with corresponding bearings 6 within the gear lever housing 5 with half-shells 5a, 5b. This half-shell construction is also suitable for the "central" gear lever 7 (with more in comparison to the gear lever 4 '
  • a toothed belt wheel can also be used for the rear wheel drive by means of a toothed belt.
  • Reversal of the direction of rotation here also includes the spur gears 4a ', 4b' 4c 'as the second gear plane to the frame 10), this spur gear 4a having twice as many teeth as the spur gears 4b (as an intermediate gear) and 4c (as a coupling gear towards the crank 2) ). This in turn can periodically change the effective crank drive length of the effective one
  • B can also use dead center zones that are hardly used in the pedal train
  • crank lever 4 'or 7 This applies only in relation to the extent to which an angular offset is set between crank lever 4 'or 7 and crank 2 (in the 12 o'clock position as the reference position).
  • the gear lever 4' or 7 in the central embodiment carries out a rotational movement in the opposite direction to the overall crank movement in the central crank end 2a (by actuating the pedal 1 a, the crank rotates 2 here the inside
  • Gear lever 4 'or 7 proportional to the rotation of the crank in the opposite direction and at the same angle), with the gear lever 4' or 7, for example in the TDC (12 o'clock position of the pedal).
  • B. is in the opposite direction to crank 2 and in the 3 o'clock position parallel to crank 2 and there periodically a double lever extension (central gear lever
  • Axle difference 4a to 4c + amount of crank extension the lever length is deliberately changed significantly both in the downward movement of the pedal (during normal power delivery) and in the upward phase of the respective pedal. This means that when using foot fixation systems on the pedal 1 a (Clipless pedals, pedal shoes, and the like.)
  • the central movement component can also be used in the area of the so-called pulling up of the pedals to increase torque. As a result, depending on the amount of crank extension, there is only a disproportionately longer total path of the pedal movement path (compared to the circular path N as
  • FIG. 5 the left area according to FIG. 4 is shown in a side view, that is to say the so-called
  • Non-drive side (without sprocket).
  • the one in this central arrangement is the one in this central arrangement
  • Gear lever 4 'or 7 resulting orbital motion path L of the pedals can on the one hand by alignment preferably in TDC (always starting from the position basically opposite there) between ( outer) crank 2 and (centrally on the bottom bracket 3 inner) gear lever 4 'or 7 individually, for. B. can be set via a profile toothing 4d (see also reference numeral 4d in Fig. 4).
  • crank 5 shows a “kinked” orientation of the crank 2 in the TDC (or 12 o'clock position) by 22.5 ° for the orientation of the elongated housing 5 of the gear lever 4 ′.
  • the crank 2 can also be aligned in the extension of the gear lever 4 'or 7, or can be “bent” stepwise at another suitable angle with the profile toothing 4d.
  • this kink angle is largely dependent on the pitch of the profile toothing 4d leading to the crank 2 on the spur gear 4c.
  • the profile toothing preferably has 32 teeth, but can also have a higher number of teeth, so that the adjustable articulation angle can be varied even more finely (e.g. with 64 teeth then by 11.25 °).
  • Gear lever 4 'on the outer crank end 2b of crank 2 the gear lever 4' also being rigid (e.g. without a complete gear 4 and thus without self-rotation about the
  • Spur gear axis can be installed in a specific angle adjustment with conventional (freely rotating) pedals as a crank extension.
  • FIG. 6 the drive side with the gear lever 7 in FIG. 4 is shown on the right
  • Gear level carries a larger spur gear 4c ', which is in engagement with a spur gear 4a' (with the same number of teeth as for spur gear 4a and therefore shown congruently in the side view thereof) via a smaller connecting gear 4b '.
  • spur gear 4a with screw bolts 9 (see FIG. 4)
  • crank 2 which is external to the central gear lever 7 (also 4 ′), is shown angled with respect to the orientation of the gear lever 7, this “kink” in turn being individually adjustable analogously to the non-drive side in order to determine the relative position of the largest effective lever (e.g. to vary in the area of the 3 o'clock position) and thus the area of the maximum torque increase as well as the course of the orbital movement path L (see FIGS.
  • FIG. 7 shows the particularly effective combination of the two embodiments (crank 2 with central and orbital gear lever 4 'or 7).
  • a crank 2 cranked inwards (in the direction of the bicycle frame 10) is intended to bring about the smallest possible lateral pedal spacing (Q factor), the inner side of the outer crank end 2 b facing the frame 10 opening up relative to the inner crank end 2 a moved about the same or even on a rotating plane further inside the frame.
  • the respective crank 2 can at least partially be designed as a tubular hollow body (cf. FIG. 10) which completely or partially encloses bearing seats on a half-shell 5a or 5b and shaft extensions of the spur gears 4a, 4a 'or 4c.
  • crank 2 can also be designed conventionally.
  • a (at least) partial replacement for the spur gear 4a, 4b, 4c is a chain or
  • Belt drive 4f is indicated in the interior of the gear lever 4 ', likewise for the gear lever 7, with a chain or belt wheel 4g being shown with the same axis (in particular with the outer gear 4c' of the reversing stage).
  • the gear drive and chain drive in the gear lever 7 can be combined with one another to reverse the direction of rotation of the chain wheel 8 on the drive side.
  • the orbital gear levers 4 ' are designed in an egg shape here, the spur gear 4a, 4b, 4c (or the belt drive 4f) being angled. As compared to the elliptical orbit L (also with one
  • Gear lever, cf. 3 recognizable, the double arrangement, i.e. a central gear lever at the inner crank end 2a and an orbital gear lever at the outer crank end 2b, results in an additional lever extension (maximum approximately in the desired 2 to 3 o'clock position with high force F) the pedal 1 a), while in the passive zone (around 9 a.m.) the total lever length is minimized. This results in optimal performance with ergonomically favorable movement, in particular with a reduction in
  • This sequence of movements can advantageously also be used for wind or water wheels, with the cranks 2 (possibly also the orbital gear levers 4 ′′) being able to carry corresponding wing profiles. If e.g. B. the wind (indicated by W) from top left is
  • crank mechanism 1 shows a 3D view of the crank mechanism 1 in its “folded” length, the orbital gear lever 4 ′ (here on the right) and the wider, central gear lever 7 (here on the left) extending along the cranked crank 2. This is preferably from
  • Hollow cast light metal while the housing of the gear lever 4 'and 7 are preferably made of plastic (in particular high-strength polyamides or reinforced with glass or carbon fibers). This allows a streamlined outer shape to be achieved and also slightly shaped wing profiles for use in wind or hydropower plants, such as in dash-dotted lines downwards on the crank 2 and upwards on the orbital
  • Gear lever 4 ' is indicated. With gear lever 4 'projecting outwards (cf. 2 to 4 o'clock position in FIG. 8), the wing profile P acts particularly effectively, whereas in the case of the
  • Reverse rotation (left half of Fig. 8) less torque is required.
  • This concept can also be used on or in propellers, propellers, turbine blades and other crank drives (e.g. in conveyor systems, winding devices or agitators) as well as piston engines, steam engines and the like in order to achieve a higher torque, the respective dead centers to overcome better, to improve the starting behavior, to reduce the noise emissions or to reduce the necessary driving force. This enables higher performance and lower fuel consumption and emissions (environmental protection).
  • the length of the lever which may change significantly and periodically (if necessary with attached agitator profiles, may be similar to that

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Zur Bildung einer weitgehend ovalen Umlaufbahn, insbesondere eines Pedals (1a) wird ein Kurbeltrieb (1) beschrieben, der periodisch die wirksame Hebellänge einer Kurbel (2) ändert. Dabei sind an eine Kurbel (2) an beiden Enden (2a, 2b) Getriebehebel (4' bzw. 7) montiert, die sich gegenläufig zueinander drehen und damit zwei weitere Bewegungsachsen innerhalb der Pedalbahn bilden und so entsprechend der natürlichen menschlichen Beinbewegung kraftschonend und ergonomisch angepasst sind.

Description

Beschreibung:
Kurbeltrieb mit periodischer Änderung der wirksamen Hebeiiänge
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere auf einer ovalen Pedalbahn, gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1 sowie zugehörige Anordnungen.
In der Vergangenheit wurde vielfach versucht, bei einem Kurbeltrieb die effektiv wirksame Hebellänge zu verändern, um zum Zeitpunkt der Kraftabgabe (insbesondere beim
„Nachuntentreten“ beim Fahrrad) einen längeren Hebel zu nutzen und dadurch das
Drehmoment zu erhöhen. So ist bei der US 4,960,013 eine teleskopische Verlängerung des Kurbelarms bei einem Fahrrad beschrieben. Diese Konstruktion ist jedoch recht aufwändig und verschleißanfällig. Aus der JP 10-35573 ist ein Kurbeltrieb mit einer Steuerkette bekannt, der die Pedal-Umlaufbahn in eine elliptische Form wandelt. Dabei ist auch eine Getriebe-Ausführung mit drei gleichen Zahnrädern gezeigt, die einen hohen Verschleiß haben dürfte, sowie aufgrund der elliptischen Pedalbahn in den Totpunkten für den
Radfahrer einen ergonomisch ungünstigen Bewegungsablauf aufweist. Eine mehr „eiförmige“, ovale Tretbahn wäre hier anzustreben, aber bislang nicht bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kurbeltrieb mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere auf ovaler Tretbahn zu schaffen, der eine wesentliche Hebelverlängerung bei verhältnismäßig geringer Baugröße (und Gewicht) zulässt, sowie die „Mensch-Maschine-Kupplung“ kurbeltriebseitig durch mehrere Bewegungsachsen dem natürlichen Gehen und Laufen annähert. Insbesondere sollen herkömmliche Totpunktzonen weitgehend vermieden werden und der Bewegungsverlauf (Tretbahnform) auf individuelle Bedürfnisse angepasst werden. Zudem soll eine schmale, gewichtsparende, stabile und langlebige Bauweise gewährleistet sein. Weiterhin sollen zugehörige Anordnungen, insbesondere für Sportgeräte vorgeschlagen werden, bei denen der vorgeschlagene
Kurbeltrieb einen naturgemäßen Bewegungsverlauf und/oder Wirkungsgrad unterstützt.
Diese Aufgabe wird durch einen Kurbeltrieb gemäß Anspruch 1 gelöst sowie durch die entsprechenden Anordnungen. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
BESTATIGUNGSKOPIE Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass pro Kurbel an beiden Enden ein Getriebehebel montiert ist, dessen Rotation bevorzugt durch Zahnradantrieb erfolgt, um so beim Nachuntentreten die Länge des wirksamen Gesamthebels (Kurbelarm + Getriebehebel) zu vergrößern. Die Getriebehebel bestehen bevorzugt aus mindestens drei außenverzahnten Stirnrädern, die periodisch (während der Kraftabgabe) weitgehend in der Verlängerung des jeweiligen Kurbelarms angeordnet sind, sowie bevorzugt ein Übersetzungsverhältnis
(Zähnezahl) von 2 : 1 : 1 aufweisen. Durch die Außenverzahnung ergibt sich eine
preisgünstige Herstellung und stabile Bauweise, so dass das Getriebe besonders kompakt ausgeführt und insbesondere zum Schutz vor Verschmutzung und optimaler Schmierung einfach gekapselt werden kann. Bei einem ebenso möglichen Ketten- oder
Zahnriemenantrieb verbindet eine Kette bzw. ein Riemen zwei Kettenräder bzw.
Riemenscheiben im Übersetzungsverhältnis von 2 : 1 (im Gegensatz zu einer 1 :1- Übersetzung bei der JP 10-35573), wobei zudem bevorzugt eine Spannvorrichtung innerhalb der Getriebehebelschalen angeordnet ist.
Die Anordnung dieser Getriebehebel-Bauweise beim Fahrrad ist erfindungsgemäß in zwei Bewegungskomponenten aufgeteilt: Zum einen ist ein Getriebehebel am äußeren, freien Ende der Kurbel angeordnet ist (Teilbewegung A), wobei das größere Stirnrad hier bevorzugt auf der herkömmlichen Pedalachse drehfest mit dem Kurbelarm verbunden ist. Hier bewirkt ein drehfest mit dem äußersten Stirnrad im Getriebehebel verbundenes Krafteinleitungsteil, insbesondere Pedal, im Verbund mit der Gesamtdrehung des Kurbeltriebes (Kurbel +
Getriebehebel) die Eigenrotation des Getriebehebels um die Stirnradachse des größeren Stirnrades. Zum anderen ergibt sich die zentrale Bewegungskomponente, bei der ein
Getriebehebel (mit integriertem Getriebe) am inneren Ende der Kurbel (im Zentrum des Kurbeltriebs) angekoppelt ist (Teilbewegung B), wobei das größere Stirnrad hier bevorzugt im Bereich der Tretkurbelachse drehfest mit dem Rahmen (bzw. Maschinenkörper) insbesondere durch eine Steck-, Press- oder Schraubverbindung angeordnet ist und so für die beabsichtigte, zur Drehrichtung der Kurbel hier gegenläufige Eigenrotation dieses
Getriebehebels um die Stirnradachse des größeren Stirnrades sorgt. Für beide überlagerten Teilbewegungen A + B ist durch die Formschlüssigkeit der Stirnräder eine exakte Periodizität der Kurbellängenänderung gewährleistet, so dass beide Teilbewegungen im Zusammenspiel die erwünschte, weitgehend ovale Gesamtpedal-Bewegung bewirken. Der vorgeschlagene Kurbeltrieb ist bevorzugt als Nachrüstbausatz oder für die Neuausrüstung von Fahrrädern vorgesehen, wobei in vereinfachter Ausführung die Verwendung auch bei diversen
Maschinen (z. B. zur Energiewandlung) kostengünstig möglich ist. So kann für Wind- oder Wasserkraftanlagen die Kurbel als Hauptflügelblatt ausgebildet sein, an deren äußeren Ende bereits ein Getriebehebel als Art„Winglet“ oder schwenkbare Steuerklappe erhebliche Wirkungsgrad-Verbesserungen mit sich bringen kann.
Ein robuster, einfacher und ansprechender Aufbau der Getriebehebel ergibt sich bevorzugt durch die jeweilige Anordnung der drei (oder weiterer) Zahnräder zwischen zwei
selbsttragenden, dicht verbundenen flach-ovalen oder flach-birnenförmigen Lager- oder Gehäuseschalen als vollständig geschlossenes Gehäuse. Somit sind die Zahnräder gut vor Schmutz und Wasser geschützt, um langfristig eine optimale Schmierung zu gewährleisten. Bevorzugt ist ein auf der Tretkurbelachse gelagertes Stirnrad eines mehrstufigen Getriebes mit Reversierstufe innerhalb eines„dickeren“ Getriebehebels (größere Bautiefe) auf der Antriebsseite (meist durch eine Fahrradkette gebildet) mit einem Kettenrad (zum Antrieb des Hinterrades) in einfacher Weise verbunden. Zur Kraftübertragung auf das Hinterrad des Fahrrads kann auch ein Zahnriemen angebracht sein. Ebenso kann eine Kardanwelle mit einem Antriebs-Zahnrad (insbesondere auf der Tretkurbelachse) gekoppelt sein.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen anhand der schematischen Zeichnungen. Hierbei zeigen:
Fig. 1 in (teilweiser geschnittener) Draufsicht eine erste Ausführungsform einer Komponente (Teilbewegung A) des Kurbeltriebs in der Anwendung bei einem Fahrrad,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Kurbeltriebkomponente gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Kurbeltriebs (mit Teilbewegung A) beim Umlauf um 360 ° bei einem Fahrrad,
Fig. 4 eine (teilweise geschnittene) Draufsicht einer zweiten Komponente (Teilbewegung B) des Kurbeltriebs bei einem Fahrrad,
Fig. 5 eine Seitenansicht zu der linken Hälfte des Kurbeltriebs gemäß Fig. 4,
Fig. 6 eine Seitenansicht zu der rechten Hälfte eines Kurbeltriebs gemäß Fig. 4,
Fig. 7. eine Kombination der Kurbeltrieb-Komponenten A + B bei einem Fahrrad,
Fig. 8 eine Seitenansicht der Gesamtbewegung (aus Teilbewegung A und B) beim Umlauf um 360 ° bei einem Fahrrad,
Fig. 9 ein Längsschnitt der zentralen Anordnung im Bereich des Tretlagers, und
Fig. 10 eine 3D-Ansicht des Kurbeltriebs.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Komponente des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs 1 mit einer Kurbel 2 schematisch dargestellt, wobei der Einfachheit halber hier nur der rechte Kurbelarm mit einem Pedal 1 a als Krafteinleitungsteil eines Fahrrads gezeigt ist. In dieser bevorzugten Anwendung bei einem Fahrrad wirkt die Trittkraft F des Fahrers (vgl. Fig. 3 rechter Bereich) über den gesamten Kurbeltrieb 1 auf eine gemeinsame Tretkurbel-Achse 3a innerhalb eines Tretlagers 3 eines Fahrrads (vgl. auch Fig. 4). Da der Kurbeltrieb 1 auch für Liegefahrräder u. dgl. mit Handantrieb eingesetzt werden kann, soll hier der Begriff Tretlager 3 oder Zentrallager bzw. Wellenlager 3 in gleicher Bedeutung und mit dem identischen Bezugszeichen verwendet werden. Dies gilt auch für die Achse 3a, die in Fig. 1 nur in Strichpunktlinie gezeichnet ist. Wie erwähnt, ist bei einem Fahrrad in üblicher Weise eine zweite, um 180° versetzte Kurbel 2 mit Pedal 1a vorgesehen (vgl. Fig. 4 bzw.
Fig. 7). Das äußere, freie Ende 2b der Kurbel 2 ist hier bei der ersten Ausführungsform (Teilbewegung A) (Fig. 1 bis Fig. 3) mit einem Getriebehebel 4‘ und dem darin integrierten Getriebe 4 verbunden, während die Anordnung für die zweite Komponente (Teilbewegung B) „umgekehrt ist“ (vgl. Fig. 4 bis Fig. 7), also dort der„innere“ Getriebehebel 7 und das darin integrierte Getriebe 4 nahe am Zentrum (der Gesamtdrehung des Kurbeltriebes) angeordnet ist und der Kurbelarm 2 in Radialrichtung weiter außen.
Das Getriebe 4 weist hier zumindest drei außenverzahnte Stirnräder 4a, 4b, 4c auf. Dabei sind alle Zahnräder in einem bevorzugt geschlossenen Gehäuse 5 gelagert und umlaufen das größere Zahnrad 4a radial nach außen aneinandergereiht (oder wie in Fig. 8 dargestellt, in einem Winkel im Gehäuse in Dreiecksform) epizykloidal. Die Stirnräder 4a, 4b, 4c befinden sich dabei zueinander kämmend im ständigen Eingriff (vgl. Fig. 2 mit gestreckter Position des Getriebes 4 zur Kurbel 2), wobei für die„orbitale“ Teilbewegung A ein für sich starres (nicht freidrehendes) Pedal 1a mit dem äußeren Stirnrad 4c drehfest verbunden ist, insbesondere über einen angeformten Wellenfortsatz. Das (größere) Stirnrad 4a ist somit relativ zur Kurbel 2 fixiert und trägt auf zwei Ringabsätzen zwei Wälzlager 6. Das zur Kurbel 2 hin angeordnete Lager 6 kann auch stärker dimensioniert sein, um den Übergang zwischen Kurbel 2 und Gehäuse 5 zu stabilisieren, während die weiteren Wälzlager 6 im Gehäuse 5 wegen geringerer Beanspruchung relativ schmal ausgeführt werden können.
Es sei darauf hingewiesen, dass die beiden Wälzlager 6 rechts und links des mittleren Stirnrades 4b auch durch eine einzige Lagerung, z. B. mit einer Nadellagerbuchse ersetzt sein können und auch für die übrigen Wälzlager 6 andere Lagerarten verwendet werden können. Das in Seitenansicht (vgl. Fig. 2) hier birnenförmig gestaltete Getriebehebel- Gehäuse 5 ist bevorzugt aus zwei flach-ovalen oder flach-längliche Gehäuseschalen 5a, 5b gebildet, sodass sich das Gehäuse 5 nach Einbau der Stirnräder 4a, 4b, 4c z. B. durch Verschrauben, Verschweißen, Löten, Kleben, Durchsetzfügen oder ähnliche Fügeverfahren als geschlossene Hülle und damit dichte Kapselung für das Getriebe 4 hersteilen lässt. Die Gehäuseschalen 5a, 5b können z. B. formgleich (spiegelbildlich) aus Metallblech gepresst sein und so preiswert und stabil hergestellt werden. Durch die Kapselung und längliche Gestalt des Getriebes 4 wirkt dieser Teil als zusätzlicher Hebel an der Kurbel 2, so dass die Bezeichnung„Getriebehebel“ 4’ in zweifacher Hinsicht passend erscheint. Die Stirnräder 4a, 4b, 4c können statt Geradeverzahnungen auch
Schrägverzahnungen oder andere Verzahnungsarten aufweisen, so dass die
Kraftübertragung optimiert und der Getriebelauf gleichmäßiger wird. Das mittlere Stirnrad 4b dient hierbei der Drehrichtungsumkehr, so dass sich der nachfolgend beschriebene
Bewegungsablauf gemäß Fig. 3 ergibt. Das bevorzugte Übersetzungsverhältnis bzw.
Verhältnis der Zähnezahlen der Stirnräder 4a, 4b, 4c beträgt hierbei 2 : 1 : 1 , so dass sich bei einer Drehung der Kurbel 2 über 90° (um die Tretlagerachse 3a) eine zusätzliche
Verschwenkung (Eigenrotation) des länglichen Getriebehebels 4’ um 90° (um das Zentrum des Zahnrades 4a als Drehachse 4d’) ergibt. Gesamt ändert sich somit die Winkel- Ausrichtung des Getriebehebels 4’ (bezogen auf die herkömmliche Pedalachse) bei einer 90° Drehung der Kurbel 2 um 180°.
In Fig. 3 ist die Fahrtrichtung mit einem Pfeil V bezeichnet und die strichpunktierte Kreislinie N stellt die herkömmliche Tretbahn dar (= Kreisbogen, der sich bei der Tretbewegung für die herkömmliche Pedalachse der Kurbel 2 um das zentrale Tretlager 3 herum ergeben würde). Diese Kreisbewegung um 360° erfolgt hier im Uhrzeigersinn. Im oberen Totpunkt (OT= 0-Uhr oder 12-Uhr-Stellung) ist der Getriebehebel 4’ mit darin integriertem Getriebe 4 am oberen Ende der Kurbel 2 um etwa 90° nach hinten geschwenkt und wird dann durch den
Zahnradeingriff mit dem Übersetzungsverhältnis 2 : 1 : 1 nach einem Drehwinkel von 90° (3- Uhr-Stellung) in die gestreckte Lage gemäß Fig. 2 überführt. In dieser Stellung ist der Hebelarm in der Teilbewegung A maximal, da sich die Länge des Getriebe-Achsabstandes zwischen den Zahnrädern 4a und 4c im Getriebehebel 4’ zu der Länge des Kurbelarms 2 hinzuaddiert. Somit ergibt sich eine in Fahrtrichtung V versetzte Umlaufbewegungsbahn L für die Krafteinleitung am Pedal 1 a, wie dies in einer punktierten Bahn dargestellt ist. Nach weiterem Antrieb um 90° gelangt der Kurbeltrieb 1 zum unteren Totpunkt (UT), entsprechend einer 6-Uhr-Stellung. Dort ist der Getriebehebel 4’ dann um weitere 180° (beim Fahrrad somit zum Hinterrad hin) in Eigenrotation verschwenkt. Im rückseitigen Teil der
Kurbelbewegung beim Durchlauf etwa von 7-Uhr bis 11-Uhr ist der Getriebehebel 4’ mit dem Pedal 1 a in Radialrichtung einwärts geschwenkt, so dass die resultierende
Umlaufbewegungsbahn L innerhalb der Kreislinie N verläuft. Durch diese kontinuierliche Änderung der wirksamen Hebellänge des Kurbeltriebs 1 bei einem 360° Umlauf ergibt sich die gewünschte Änderung der effektiven Hebellänge in der Teilbewegung A, sodass die gleiche auf das Pedal 1 a einwirkende (Druck) Kraft F eine relative Drehmoment-Steigerung im Vergleich zur herkömmlichen Pedalbewegung bewirkt. Somit wird bei der in Fig. 3 rechten 3-Uhr-Stellung das Maximum des effektiven Hebels erzielt. Durch die aufgrund der Übersetzung 2:1 :1 bereits um 90° nach hinten geschwenkte Position des Getriebehebels 4’ (ca. auf der 12-Uhr und 6-Uhr-Stellung der Kurbel 2) und dem damit verhältnismäßig großen Versatz durch den vorgesehenen Achsabstand zwischen den Stirnrädern 4a und 4c, wird der Totpunkt„abgemildert“ (effektiver Winkel zwischen Kurbel 2 und Getriebehebel 4‘ beträgt bei einer Standard-Kurbellänge von 175 mm nur ca. 14°), was insbesondere beim Fahrrad einen ergonomisch vorteilhaften Tretablauf bewirkt und die herkömmliche Totpunktzone dem Krafteinleitbereich erschließt. Der entscheidende Gewinn an Drehmoment und dadurch Leistungsabgabe ergibt sich jedoch dadurch, dass der effektiv wirksame Hebel des
Kurbeltriebs bei der Kraftabgabe (max. etwa in 3-Uhr-Position), also beim nach unten Treten deutlich größer als bei herkömmlichen Kurbeltrieben ist. Bei der Bewegung aus der 6-Uhr- Stellung (UT) zurück über die 9-Uhr-Stellung in die 12-Uhr-Stellung (OT) wird die Hebellänge durch das Verlagern der neuen Umlaufbewegungsbahn L in Antriebs- oder Fahrtrichtung im Vergleich zur herkömmlichen Tretbahn N teilweise verkürzt. Durch die an der Kurbel 2 erfolgende Zunahme der wirksamem Hebellänge im Bereich der maximal möglichen (Druck-) Kraftabgabe (etwa in 3-Uhr - Stellung) wird somit bei in etwa gleichbleibendem
Gesamttretweg und eingeleiteter Gesamtkraft auf der neuen Umlaufbewegungsbahn L eine (im Verhältnis zur herkömmlichen Tretbahn N) wesentlich höhere Drehmoment- und damit Leistungsabgabe erzielt. Die im weitgehend passiven Bereich (ca. 7-Uhr bis 1 1 -Uhr-Zone) bewirkte Hebelverkürzung lässt sich z. B. beim„In-den-Wind drehen“ eines Windflügels vorteilhaft nützen, während in 3-Uhr-Position bei Windrichtung entsprechend dem Kraftpfeil F eine maximale Hebellänge und damit Drehmomentgewinn nutzbar ist.
Mit der Einstellung des Winkelversatzes zu der (in 12-Uhr-Stellung als Referenz) um 90° nach hinten geschwenkten Position des Getriebehebels 4’ auf der Achse 4a‘ (z. B. auch als Profilwelle ausgeführt) über die entsprechende Justierung (Drehung) der Pedale 1 a lässt sich die Tretbewegungsbahn L relativ zur Kreislinie N variieren bzw. verdreht sich der Getriebehebel 4’ auf der herkömmlichen Pedalachse relativ zur Kurbelposition. Somit kann die„Tretkurve“ individuell an verschiedene Benutzer und deren Vorlieben angepasst werden, ebenso an unterschiedliche Einsatzbereiche (Gelände, Straße, etc.) und auch auf die bevorzugte Trittfrequenz hin eingestellt werden. Der Winkelversatz (z. B. 22,5°) hängt weitgehend von der Teilung der erwähnten Profilwelle oder einer ähnlichen ausgeführten Verbindung zwischen Kurbel 2 und Getriebehebel 4’ ab und wird z. B. bei größerer
Zähnezahl entsprechend feiner. Auf diese Weise wird eine fahrerindividuelle Einstellung einer ersten Komponente (Teilbewegung A) des vorgeschlagenen Kurbeltrieb 1 auf einfache Weise und mit minimalem Kostenaufwand möglich. Dies gilt auch für eine
Neigungsverstellung des Pedals 1 a an einer entsprechenden Profilverzahnung 4d. In Fig. 4 und zugehöriger Fig. 5 bzw. Fig. 6 ist eine zweite Komponente (Teilbewegung B) des Kurbeltriebs 1 dargestellt, nämlich der zusätzliche Getriebehebel 7, der ähnlich wie der bereits beschriebene Getriebehebel 4‘ aufgebaut ist, sofern nicht nachfolgend anders beschrieben. Während sich bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1 bis Fig. 3) der
Getriebehebel 4’ außen am freien Ende 2b der Kurbel 2 befindet, um so als Einheit zusammen mit der Kurbel 2 bei der Tretbewegung umzulaufen (nämlich in gesteuerter Eigenrotation um das Zentrum des Stirnrades 4a am äußeren Kurbel-Ende 2b), ist bei der zweiten Ausführungsform das größere, zentrale Stirnrad 4a drehfest zum Rahmen 10 eines Fahrrades, genauer drehfest zum zentralen Wellen- bzw. Tretlager 3 (insbesondere über eine Zwischenbuchse mit Absatz) befestigt. Auf der Antriebsseite (also gewöhnlich mit einem Ketten- oder Riemenrad zum Hinterrad hin) ist hier ein bevorzugt mehrstufiger Getriebehebel 7 angeordnet (vgl. Fig. 4), an dem auch das Kettenblatt 8 mit Schrauben 9 befestigt ist. Die hier gegenüber den Zahnrädern 4a, 4b, 4c zusätzlichen drei Zahnräder 4a’, 4b’, 4c’ (zum Tretlager 3 bzw. Rahmen 10 hin ausgerichtet) bilden so eine bevorzugte Reversierstufe, wobei an das Stirnrad 4a’, das auf dem zum Tretlager 3 hin führenden Wellenfortsatz des Stirnrades 4a gelagert ist, insbesondere in Verbindung mit einer Zwischenbuchse (vgl. Fig.
9), das Kettenrad 8 befestigt ist und dieses - trotz gegenläufigem inneren Getriebehebel 7 - die Kette in herkömmlicher Weise antreibt, da eben die Reversierstufe vorgesehen ist. Mit dem Abziehen des Getriebehebels 7 kann auch der Austausch des (vorderen) Kettenrades 8 (vgl. Fig. 4 bzw. Fig. 9) in einfacher Weise vorgenommen werden, wenn für den Ketten- oder Riementrieb ein anderes Übersetzungsverhältnis gewünscht wird.
Auf der (kettenlosen) Nichtantriebsseite (= linke Seite von Fig. 4; vgl. auch Fig. 5) genügt ein ähnlich wie in Fig. 2 geformter Getriebehebel 4‘ zum Anbringen am Tretlager 3, wobei das innere Stirnrad 4a wiederum (wie auf der rechten Seite) relativ zum Rahmen 10 fixiert ist, während das äußere Stirnrad 4c mit seiner Achse mit dem inneren Ende 2a der Kurbel 2 drehfest und bevorzugt mit einer Profilverzahnung 4d justierbar verbunden ist. Am freien Ende 2b der Kurbeln 2 kann auch in bekannter Weise ein Pedal 1 a angebracht sein, wie in Fig. 6 gezeigt, wobei das Pedal 1 a - wie bei Fahrrädern herkömmlich üblich - auch
freidrehend sein kann, während bei der orbitalen Ausführung gemäß Fig. 1 bis Fig. 3, die Ausrichtung der Pedale justiert ist (aber mit der Profilverzahnung 4d auch in der Neigung voreinstellbar ist).
In Fig. 4 (und auch Fig. 5) sind die jeweils drei Stirnräder 4a, 4b, 4c der Getriebehebel 4’ bzw. 7 mit dem Übersetzungsverhältnis 2 : 1 : 1 im kämmendem Eingriff gezeigt, wie dies mit sich überkreuzenden Linien zwischen den genannten Stirnrädern eingezeichnet ist. Ähnlich wie Fig. 1 sind diese Stirnräder mit entsprechenden Lagern 6 innerhalb der Getriebehebel- Gehäuse 5 mit Halbschalen 5a, 5b gelagert. Diese Halbschalen-Bauweise bietet sich auch für den„zentralen“ Getriebehebel 7 (mit im Vergleich zum Getriebehebel 4’ weiteren
Übersetzungen und integrierter Reversierstufe) auf der in Fig. 4 rechten Antriebsseite (vgl. auch Fig. 7 bzw. Fig. 9) an. Anstelle des Kettenblatts 8, dass hier mit Schraubenbolzen 9 an der zum Rahmen 10 hin gelegenen Seite befestigt ist, kann auch ein Zahnriemenrad für den Hinterradantrieb mittels eines Zahnriemens eingesetzt werden.
Durch Beaufschlagung des Pedals 1 a wird die Kurbel 2 in Drehung versetzt und die beiden Stirnräder 4b, 4c rollen relativ zueinander im Gehäuse 5 des so gebildeten Getriebehebels 4‘ um das größere Stirnrad 4a ab, (ebenso im„breiteren“ Getriebehebel 7, der zur
Drehrichtungsumkehr hier auch noch die Stirnräder 4a’, 4b‘ 4c’ als zweite Zahnradebene zum Rahmen 10 hin enthält), wobei dieses Stirnrad 4a doppelt so viele Zähne aufweist, wie die Stirnräder 4b (als Zwischenrad) und 4c (als Koppelrad zur Kurbel 2 hin). Dadurch kann wiederum die periodische Änderung der effektiven Kurbeltrieblänge des wirksamen
Gesamthebels, zusammengesetzt aus der Kurbel 2 und den beiden Getriebehebel 4’ bzw. 7 erreicht werden. Um in den herkömmlichen Totpunkten (6- und 12-Uhr-Stellung) die gewohnte Höhenlage der Pedale entsprechend der Kreislinie N (vgl. Fig. 3 und Fig. 8) anzupassen, ist es bei der zentralen Ausführung vorteilhaft, die Kurbeln 2 um (etwa) den Betrag der Achsdifferenz zwischen dem größeren Zahnrad 4a und dem am Getriebehebel 4' außenliegenden Zahnrad 4c zu verlängern. Mit dieser Verlängerung in der Kombination A +
B können auch ansonsten in der Tretbahn kaum genutzte Totpunktzonen dem
Krafteinleitbereich erschlossen werden. Ohne Kombination (zentraler und orbitaler
Bewegungsanteil) gilt dies nur im Verhältnis zu dem Ausmaß in dem (in 12-Uhr-Stellung als Referenzposition) zwischen Kurbelhebel 4‘ bzw. 7 und Kurbel 2 ein Winkelversatz eingestellt wird. Bei einer relativ zum zentralen Getriebehebel 4’ bzw. 7 längeren Kurbel 2 führt der Getriebehebel 4' bzw. 7 bei der zentralen Ausführungsform am innenliegenden Kurbelende 2a eine der Gesamt-Kurbelbewegung proportional gegenläufige Drehbewegung aus (durch das Beaufschlagen des Pedals 1 a verdreht die Kurbel 2 hier den innenliegenden
Getriebehebel 4‘ bzw. 7 proportional mit der Verdrehung der Kurbel gegenläufig und winkelgleich), wobei im OT (12-Uhr-Stellung des Pedals) der Getriebehebel 4‘ bzw. 7, z. B. in entgegengesetzter Richtung zur Kurbel 2 steht und in 3-Uhr-Stellung parallel zur Kurbel 2 und dort damit periodisch eine doppelte Hebelverlängerung (zentrale Getriebehebel
Achsdifferenz 4a bis 4c + Betrag der Kurbelverlängerung) bewirkt. In dieser zentralen Ausführungsform wird die Hebellänge sowohl in der Abwärtsbewegung des Pedals (während der üblichen Kraftabgabe) als auch in der Aufwärtsphase des jeweiligen Pedals gezielt wesentlich verändert. Damit kann bei Verwendung von Fußfixiersystemen am Pedal 1 a (Klickpedalen, Pedalschuhen, und dgl.) hier der zentrale Bewegungsanteil auch im Bereich des sog. Heraufziehens der Pedale drehmomentsteigernd genutzt werden. Resultierend ergibt sich wiederum bei je nach Kurbelverlängerungsbetrag nur ein unverhältnismäßig längerem Gesamtweg der Pedalbewegungsbahn (gegenüber der Kreisbahn N als
herkömmlichem Tretweg) durch die neue Bewegungsbahn L (mit periodisch zum Zeitpunkt der Kraftabgabe verlängertem Gesamthebel) bei gleicher Kraftabgabe und nur
unverhältnismäßig längerer Umlaufbahn des Krafteinleitungsteils (Pedals) eine wesentliche Drehmomentzunahme und damit eine größere Gesamtleistung pro Kurbelumdrehung (meist natürlich der beiden Kurbeln bei einem Fahrrad), wie mit Fig. 8 im Detail dargestellt.
In Fig. 5 ist der linke Bereich gemäß Fig. 4 in Seitenansicht dargestellt, also die sog.
Nichtantriebsseite (ohne Kettenrad). Die sich bei dieser zentralen Anordnung eines
Getriebehebels 4’ bzw. 7 ergebende Umlaufbewegungsbahn L der Pedale, genauer gesagt den Ort der maximal erreichbaren, orbitalen Exzentrizität und Lage (zur Horizontalen) der Pedalbewegungsbahn, kann einerseits durch Ausrichtung vorzugsweise im OT (immer ausgehend von der grundsätzlich dort entgegengesetzten Stellung) zwischen (äußerer) Kurbel 2 und dem (am Tretlager 3 zentral inneren) Getriebehebel 4’ bzw. 7 individuell, z. B. über eine Profilverzahnung 4d eingestellt werden (vgl. auch Bezugszeichen 4d in Fig. 4).
Hier in Fig. 5 ist eine„geknickte“ Ausrichtung der Kurbel 2 im OT (bzw. 12-Uhr-Stellung) um 22,5° zur Ausrichtung des länglichen Gehäuses 5 des Getriebehebels 4’ gezeigt. Falls gewünscht, kann die Kurbel 2 auch in Erstreckung des Getriebehebels 4‘ bzw. 7 ausgerichtet werden, oder mit der Profilverzahnung 4d stufenweise in einem anderen geeigneten Winkel „geknickt“ werden. Wie oben ausgeführt, ist dieser Knickwinkel hier weitgehend von der Teilung der zur Kurbel 2 hinführenden Profilverzahnung 4d am Stirnrad 4c abhängig. In diesem Beispiel besitzt die Profilverzahnung bevorzugt 32 Zähne, kann jedoch auch eine höhere Zähnezahl aufweisen, so dass sich der einstellbare Knickwinkel noch feiner variieren lässt (z. B. mit 64 Zähnen dann um 11 ,25°). Durch diese„Knickung“ kann auch die Lage des effektivsten Hebels beeinflusst werden, so dass dessen Lage„wandert“, z. B. von der 3-Uhr- Stellung (in Fig. 3) in Richtung hin zur 2-Uhr-Stellung, was für diverse Anwendungen und ergonomische Betätigung des Kurbeltriebs 1 vorteilhaft sein kann. Andererseits bietet sich zur zusätzlichen Variation der Bahnumlaufbewegung L der Pedale insbesondere die vorgeschlagene Kombination (vgl. Fig. 7, Fig. 8, bzw. Fig. 10) mit dem orbitalen
Getriebehebel 4’ am äußeren Kurbelende 2b der Kurbel 2 an, wobei der Getriebehebel 4’ auch starr (z. B. ohne vollständiges Getriebe 4 und damit ohne Eigendrehung um die
Stirnradachse) in bestimmter Winkel-Justierung mit herkömmlichen (freidrehenden) Pedalen als Kurbelverlängerung eingebaut werden kann. In Fig. 6 ist die in Fig. 4 rechts dargestellte Antriebsseite mit dem Getriebehebel 7 in
Seitenansicht gezeigt, der hier eine achtförmige Außengestalt aufweist, zum Einbau einer Reversierstufe bevorzugt jedoch in flach-ovaler Form (vgl. Fig. 9) gestaltet ist. Dazu ist in der Zahnradebene zum Rahmen 10 hin ein größeres Stirnrad 4c’ angeordnet, das hier wiederum die gleiche Zähnezahl wie das feststehende Stirnrad 4a aufweist. Die Kurbel 2 ist
insbesondere über eine Zwischenbuchse bevorzugt lösbar (Press-, Steck-, oder
Schraubverbindung) mit dem Stirnrad 4c verbunden, wobei dieses in der inneren
Zahnradebene ein größeres Stirnrad 4c‘ trägt, welches über ein kleineres Verbindungsrad 4b’ mit einem Stirnrad 4a’ (mit gleicher Zähnezahl wie beim Stirnrad 4a und daher in der Seitenansicht deckungsgleich mit diesem dargestellt) in Eingriff steht. In dieser Anordnung und dem gewähltem Zähnezahlverhältnis der Stirnräder 4a, 4b, 4c und 4a’, 4b’, 4c’ ist gewährleistet, dass ein mit dem Stirnrad 4a’ mit Schraubenbolzen 9 (vgl. Fig. 4)
verbundenes Kettenrad sich (wie bei Fahrrädern herkömmlich üblich) drehgleich mit der Kurbel 2 bewegt, obwohl sich die zentralen Getriebehebel 4‘ bzw. 7 zur Drehung der Kurbel 2 gegenläufig verhalten. Diese Reversierung ist hier von eigenständiger, erfinderischer Bedeutung (nebengeordneter Anspruch 5). Auch hier ist die zum zentralen Getriebehebel 7 (auch 4‘) außenliegende Kurbel 2 gegenüber der Ausrichtung des Getriebehebels 7 abgewinkelt dargestellt, wobei diese„Knickung" wiederum analog zur Nichtantriebsseite individuell einstellbar ist, um die relative Position des größten wirksamen Hebels (z. B. im Bereich der 3-Uhr-Stellung) und damit den Bereich der maximalen Drehmomentsteigerung sowie den Verlauf der Umlaufbewegungsbahn L (vgl. Fig. 3 bzw. 8) und dessen Lage im Verhältnis zur Horizontalen zu variieren. Durch die Winkelstellung zwischen Kurbel 2 und den zentralen Getriebehebeln 4‘ bzw. 7 können - ähnlich wie durch die vorgeschlagene Kombination mit der orbitalen Getriebehebel-Anordnung am äußeren Kurbelende 2b der Kurbel 2 - das Ausmaß der herkömmlichen Totpunktbereiche minimiert und die Nutzung der Totpunktzonen für die Krafteinleitung individuell angepasst werden.
In Fig. 7 ist die besonders effektive Kombination der beiden Ausführungsformen (Kurbel 2 mit zentralem und orbitalem Getriebehebel 4’ bzw. 7) dargestellt. Insbesondere soll hier eine einwärts (in Richtung Fahrrad-Rahmen 10) gekröpfte Kurbel 2 eine möglichst geringen querseitigen Pedalabstand (Q-Faktor) bewirken, wobei sich die dem Rahmen 10 zugewandte Innen-Seite des äußeren Kurbelendes 2b relativ zum inneren Kurbel-Ende 2a auf etwa gleicher oder sogar auf einer rahmenseitig weiter innenliegenden Drehebene bewegt. Dabei kann die jeweilige Kurbel 2 zumindest teilweise als rohrförmiger Hohlkörper ausgeführt sein (vgl. Fig. 10), der Lagersitze an einer Halbschale 5a bzw. 5b und Wellenfortsätze der Stirnräder 4a, 4a’ bzw. 4c ganz oder teilweise umschließt. So wird ermöglicht, dass der äußere, orbitale Getriebehebel kaum über die Außenkontur der Kurbel 2 hinausragt. Grundsätzlich kann die Kurbel 2 aber auch herkömmlich gestaltet sein. Zudem ist hier als (zumindest) teilweiser Ersatz für das Stirnradgetriebe 4a, 4b, 4c ein Ketten- oder
Riementrieb 4f im Inneren des Getriebehebel 4‘ angedeutet, ebenso beim Getriebehebel 7, wobei achsgleich (insbesondere zum äußeren Zahnrad 4c‘ der Reversierstufe) ein Ketten- oder Riemenrad 4g eingezeichnet ist. So können Zahnradantrieb und Kettenantrieb im Getriebehebel 7 zur Drehrichtungsumkehr des Kettenrades 8 auf der Antriebsseite miteinander kombiniert sein.
Fig. 8 zeigt neben der herkömmlichen Tretbahn N (vgl. Fig. 3) die resultierende, angestrebte ovale Bewegungsbahn O des gesamten Kurbeltriebs 1 (gemäß Fig. 7, zusammengesetzt aus zentraler und orbitaler Bewegungskomponente der Getriebehebel 7 und 4‘) in
Kombination mit der Kurbel 2. Die orbitalen Getriebehebel 4‘ sind hier eiförmig gestaltet, wobei der Stirnradzug 4a, 4b, 4c (oder auch der Riementrieb 4f) abgewinkelt ist. Wie im Vergleich zur ebenfalls eingezeichneten elliptischen Umlaufbahn L (mit nur einem
Getriebehebel, vgl. Fig. 3) erkennbar, ergibt die Doppel-Anordnung, also einem zentralen Getriebehebel am inneren Kurbelende 2a und einem orbitalen Getriebehebel am äußeren Kurbelende 2b eine zusätzliche Hebelverlängerung (maximal etwa in der gewünschten 2- bis 3-Uhr-Position mit hoher Krafteinwirkung F auf das Pedal 1 a), während in der passiven Zone (etwa 9-Uhr) die Gesamt-Hebellänge minimiert ist. Hierdurch ergibt sich eine optimale Leistung bei ergonomisch günstiger Bewegung, insbesondere mit Reduzierung der
Totpunktzonen. Es sei betont, dass sich beim Übergang von der 6-Uhr zur 9-Uhr-Position eine Neigung der Pedalfläche (zur Horizontalen) ergibt, die dann von der 12-Uhr-Stellung zur 3-Uhr-Stellung in die entgegengesetzte Neigung übergeht. Somit wird eine optimale
Anpassung an die Krafteinleitung (Beinkraft-Richtung eines Radfahrers) erzielt. So ist in der 2-Uhr-Stellung der äußerste Rand des Pedals 1a nach rechts oben ausgerichtet und damit die Pedalfläche etwa rechtwinklig zur Streckbewegung des Radfahrer-Beins in dieser Position (vgl. oberer Kraftpfeil F). Beim Übergang in die 3-Uhr-Position schwenkt das Pedal 1 a aufgrund der Getriebe-Zwangssteuerung in die Horizontale und somit in die optimale Krafteinleit-Richtung beim Nach-unten-Treten des Radfahrers.
Dieser Bewegungsablauf kann vorteilhaft auch für Wind- oder Wasserräder genutzt werden, wobei die Kurbeln 2 (ggf. auch die orbitalen Getriebehebel 4‘) entsprechende Flügelprofile tragen können. Wenn z. B. der Wind (mit W angedeutet) von links oben weht, ist die
Ausbeute in 2- bis 3-Uhr-Position aufgrund der dort maximalen Hebelverlängerung besonders groß, während das Rückdrehen in den Wind (linke Hälfte der Fig. 8) relativ kraftsparend ist (minimaler Hebelarm und günstige Ausrichtung analog zur Pedalfläche). In Fig. 9 ist die Anbindung des Getriebehebels 7 an die zentrale Tretlagerwelle 3a im
Längsschnitt dargestellt. Hierbei ist ähnlich wie in Fig. 6 und 7 eine hier nach rechts weisende Kurbel 2 mit einer Profilverzahnung 4d am Stirnrad 4c aufgesetzt. Die in Fig. 6 gezeigten Zwischenräder 4b und 4b‘ sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Das größere Stirnrad 4a ist über einen Rohrfortsatz und eine Zwischenbuchse 3b drehfest am Tretlager 3 verankert, während das Stirnrad 4a‘ der Reversierstufe drehbar auf dem genannten Rohrfortsatz gelagert ist und zum Kettenrad 8 hin geführt ist. Die Zahnräder 4a' und 4c‘ der Reversierstufe sind gleich groß und über das (in Fig. 6 gezeigte)
Zwischenrad 4b‘ gekoppelt (Verhältnis 1 : 1 , während die hier obere Stirnradgruppe 4a, 4b und 4c das Zähnezahl-Verhältnis 2 : 1 : 1 aufweisen). Das Zahnrad 4c' ist mit dem Stirnrad 4c achsgleich gekoppelt und über abgedichtete Lager 6 stabil in den Halbschalen 5a, 5b gelagert. Mit dieser Bauweise lässt sich der Getriebehebel 7 einfach am Tretlager 3 montieren und weist eine schmale Form auf, insbesondere auch wegen der radial innerhalb der Zahnlauffläche vertieft eingefügten Lager 6.
Fig. 10 zeigt eine 3D-Ansicht des Kurbeltriebs 1 in seiner„zusammengeklappten“ Länge, wobei sich der orbitale Getriebehebel 4' (hier rechts) und der breitere, zentrale Getriebehebel 7 (hier links) entlang der gekröpften Kurbel 2 erstrecken. Diese ist bevorzugt aus
Leichtmetall hohlgegossen, während die Gehäuse der Getriebehebel 4‘ und 7 bevorzugt aus Kunststoff (insbes. hochfesten Polyamiden oder verstärkt mit Glas- bzw. Karbonfasern) hergestellt sind. Hierdurch lässt sich eine strömungsgünstige Außenform erzielen und für den Einsatz bei Wind- oder Wasserkraftwerken auch Flügelprofile leicht anformen, wie dies in Strichpunktlinien nach unten hin an der Kurbel 2 und nach oben hin am orbitalen
Getriebehebel 4' angedeutet ist. Bei nach außen abstehenden Getriebehebel 4‘ (vgl. 2- bis 4- Uhr-Position in Fig. 8) wirkt das Flügelprofil P besonders effektiv, während bei der
Rückdrehung (linke Hälfte von Fig. 8) weniger Drehmoment erforderlich ist. Dieses Konzept kann man so auch an oder in Propellern, Schiffsschrauben, Turbinenblätter und bei anderen Kurbelantrieben (z. B. in Förderanlagen, Aufspulvorrichtungen oder Rührwerken) wie auch Kolbenmotoren, Dampfmaschinen und dgl. einsetzen, um ein höheres Drehmoment zu erzielen, die jeweiligen Totpunkte besser zu überwinden, das Anlaufverhalten zu verbessern, die Geräuschemissionen zu verringern oder die notwendige Antriebskraft herabzusetzen. Dies ermöglicht eine höhere Leistung und geringeren Kraftstoffverbrauch und Emissionen (Umweltschutz). Insbesondere bei Rührwerken kann aufgrund der sich deutlich und periodisch veränderten Hebellänge (ggf. mit aufgesetzten Rührprofilen ähnlich den
vorstehenden Flügelprofilen P) eine sehr gute Durchmischung eines umgebenden Fluids erzielt werden, wobei der motorische Antrieb an der zentralen Achse 3a angeflanscht ist (anstatt eines Generators bei Wind- oder Wasserkraftanlagen).

Claims

Patentansprüche:
1. Kurbeltrieb mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere für eine ovale Tretbahn bzw. Umlaufbahn eines Krafteinleitungsteils, vorzugsweise eines Pedals (1a), mit wenigstens einer Kurbel (2) mit einem äußeren Ende (2b) und einem inneren Ende (2a), wobei ein Getriebe (4), insbesondere aus drei außenverzahnten Stirnrädern (4a, 4b, 4c) in Hebelform vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Kurbel (2) sowohl am inneren Ende (2a) als auch am äußeren Ende (2b) je ein Getriebehebel (4‘, 7) angeordnet ist, der insbesondere jeweils ein Getriebe (4) im
Zähnezahlverhältnis von 2 : 1 : 1 einschließt, wobei bevorzugt eines der Stirnräder (4a, 4c) mit seiner Stirnradachse (4d’) an die Kurbel (2) gekoppelt ist und das entsprechend andere Stirnrad (4c bzw. 4a) drehfest mit dem Rahmen (10) bzw. einem Pedal (1a), insbesondere durch eine Steck-, Press- oder Schraubverbindung (4d), verbunden ist, sowie einer der beiden Getriebehebel (4’ bzw.7) eine gegenläufige Eigenrotation relativ zur Umlaufrichtung der Kurbel (2) vollzieht.
2. Kurbeltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Getriebehebel (4‘ bzw. 7) jeweils ein ovales oder birnenförmiges Gehäuse (5) aus zwei Halbschalen (5a, 5b) aufweisen, das eine staub- und/oder wasserdichte gekapselte Einheit bildet, in die bevorzugt Wälzlager (6) als Lagerung der Stirnräder (4a, 4b, 4c) eingepresst sind.
3. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die Pedalstellung eines nicht freidrehendes Pedals (1a), das drehfest am Stirnrad (4a oder 4c) am Getriebehebel (4’) justiert ist, insbesondere durch Umsetzen an einer Profilverzahnung (4d) bzw. Nachdrehen einer Ratsche verstellbar ist und dadurch die Winkellage des
Getriebehebels (4’) relativ zur Kurbel (2) einstellbar ist.
4. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung der Kurbel (2) relativ zu ihrer vertikalen Ausrichtung durch Nachdrehen einer Ratsche bzw. Umsetzen einer Profilverzahnung (4d) verstellbar ist und dadurch die Winkellage des
Getriebehebels (4’) relativ zur Kurbel (2) einstellbar ist.
5. Kurbeltrieb mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bzw. den oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebehebel (7) als mehrstufiges Getriebe mit einer Reversierstufe ausgebildet ist, wobei das Stirnrad (4c’) der Reversierstufe drehfest mit dem Stirnrad (4c) verbunden ist und eine identische Zähnezahl mit den Stirnrädern (4a) und (4a’) besitzt, sowie das am Rohrfortsatz des Stirnrads (4a) gelagerte Stirnrad (4a’) an ein
Kettenrad (8) gekoppelt ist, um dieses mit gleicher Drehrichtung wie der Kurbelumlauf im Verhältnis 1 : 1 anzutreiben.
6. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stirnrad (4a, 4b, 4c, bzw. 4a’, 4b’, 4c’) innerhalb des Getriebehebels (4‘ bzw. 7) seitlich unter die Verzahnungslaufläche reichende Ausnehmungen für das Einpressen von
Wälzlagern (6) aufweist.
7. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbel (2) im Vergleich zur herkömmlichen Standardkurbellänge verlängerbar ist, insbesondere etwa um die Achsdifferenz der Stirnräder (4a bis 4c) im Getriebehebel (4’ bzw. 7), um in der 3-Uhr-Stellung eine entsprechende Hebelverlängerung zu bewirken, wobei die Kurbel (2) bevorzugt ganz oder teilweise hohl ausgeführt ist und eine Kröpfung aufweist, bei der sich die zum Fahrrad-Rahmen (10) gewandte Seite des freien äußere Ende (2b) relativ zum inneren Endes (2a) auf einer rahmenseitig weiter inneren Drehebene bewegt.
8. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das drehfeste Stirnrad (4a) des zentralen Getriebehebels (7) am Tretlager (3) lösbar befestigt ist, insbesondere mit einer Feingewindebuchse (3b).
9. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Stirnradachse (4d‘) am Getriebehebel (4’ bzw. 7) eines als Ketten- oder Riementrieb (4f) gestalteten Getriebes (4) mit einem Zähnezahlverhältnis von 2 : 1 ausgebildet ist, wobei insbesondere ein Kettenspannrad oder eine Riemenspannscheibe eine Ketten- oder
Riemenspannung bewirkt.
10. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche bzw. den
oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Kurbeltrieb (1 ) in oder an einer Energieerzeugungsmaschine, insbesondere einem Wind- oder Wasserkraftrad Verwendung findet, vorzugsweise mit zusätzlichen Flügelprofilen (P) an der Kurbel (2) und/oder Getriebehebel (4‘).
11. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbeltrieb (1) in oder an einem Ventilator, Propeller oder Rotor, insbesondere zum Antrieb von Luft,- Raum oder Seefahrzeugen zum Einsatz kommt, wobei der Kurbeltrieb (1) in seiner äußeren Form ganz oder teilweise als Ventilator,- Propeller, - oder Rotorblatt geformt ist.
12. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kurbeltrieb (1 ) in oder an einem Rührwerk für Gase, Flüssigkeiten und Feststoffe, insbesondere für die Lebensmittelproduktion, Getränkemischprozesse, Gärprozesse, Abfallverarbeitung (Kläranlagen) sowie Chemikalien-Aufbereitung verbaut ist.
13. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche bzw. den
oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Kurbeltrieb (1) mit einer weitgehend ovalen Umlaufbahn (O) in einem Kolbenmotor oder einer Dampfmaschine verbaut ist.
14. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche bzw. den
oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Kurbeltrieb (1 ) in oder an einer Wickelvorrichtung, insbesondere für Seilwinden, Angeln, für die hin- hergehende Seilführung bei Seilspulen bzw. Kabeltrommeln verwendet wird, wobei der/die Getriebehebel (4‘ bzw. 7‘) bevorzugt längengleich mit der Kurbel (2) ist.
15. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kurbeltrieb (1 ) Bestandteil eines Fitness- oder Reha-Geräts ist, wobei das größere Stirnrad (4a) eines Getriebehebels (4’ bzw. 7) ortsfest verankert ist oder zumindest weitgehend stationär bleibt und die Kurbel (2) eine zur Drehrichtung (A bzw. B) des Getriebehebels (4’ bzw. 7) gegenläufige Umlaufbewegung ausführt.
EP19752421.8A 2018-07-18 2019-07-18 Kurbeltrieb mit periodischer änderung der wirksamen hebellänge Pending EP3823888A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202018003342.1U DE202018003342U1 (de) 2018-07-18 2018-07-18 Kurbeltrieb mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge
PCT/EP2019/000223 WO2020015852A1 (de) 2018-07-18 2019-07-18 Kurbeltrieb mit periodischer änderung der wirksamen hebellänge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3823888A1 true EP3823888A1 (de) 2021-05-26

Family

ID=64279318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19752421.8A Pending EP3823888A1 (de) 2018-07-18 2019-07-18 Kurbeltrieb mit periodischer änderung der wirksamen hebellänge

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11993342B2 (de)
EP (1) EP3823888A1 (de)
JP (2) JP2022502314A (de)
CN (1) CN112437737B (de)
DE (1) DE202018003342U1 (de)
WO (1) WO2020015852A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021115943A (ja) * 2020-01-24 2021-08-10 睦 竹田 自転車
TWI801798B (zh) * 2021-01-20 2023-05-11 林暄智 自行車之省力型曲柄結構及總成
US11958565B2 (en) 2022-07-03 2024-04-16 Lance A Heitz Crank assembly for a bicycle
DE102023000029B4 (de) 2023-01-09 2024-09-26 Josef Nagerl Pedalantrieb mit Umlaufrädergetriebe
WO2024149765A1 (en) * 2023-01-09 2024-07-18 Vuljaj Sokolj Stair climbing machine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2259006A1 (en) * 1974-01-28 1975-08-22 Stantial Charles Variable motion pedal assembly for foot-powered vehicle - has pedal driving through gear arrangement to give different pedal paths
US20070137427A1 (en) * 2005-04-29 2007-06-21 Stallard Gregory K Power cranks
WO2016134044A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-25 Willem Den Boer Pedal-driven vehicle crank

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US608341A (en) * 1898-08-02 Whinotoh
US318532A (en) * 1885-05-19 Velocipede
US4261223A (en) * 1978-10-06 1981-04-14 Johnson Kenneth M Power transmission assembly
ES2002571A6 (es) * 1987-02-20 1988-08-16 B H Sa Mejoras introducidas en los sistemas de inercia para bicicletas gimnasticas y-o similares
JPS63284085A (ja) * 1987-05-15 1988-11-21 鈴木　軸彦 脚力駆動トルクアツプ装置
US4960013A (en) 1989-12-04 1990-10-02 Sander Keith D Bicycle crank assembly
DE4311404C2 (de) * 1993-04-07 1997-05-28 Franz Florschuetz Synchron-Tretkurbelantrieb für Fahrräder
US5419572A (en) * 1994-01-28 1995-05-30 Stiller; Alfred H. Reciprocating bicycle drive
JPH09142361A (ja) * 1995-11-25 1997-06-03 Minoru Nakagawa 回転子一対式・足踏力パワーユニット
JPH09323691A (ja) * 1996-06-07 1997-12-16 Shigeyuki Maruyama 人力駆動装置
JPH1035573A (ja) 1996-07-25 1998-02-10 Shuhei Takasu 自転車等のクランク機構
JP3282077B2 (ja) * 1998-09-22 2002-05-13 オーテック有限会社 人力駆動機構
JP2000142534A (ja) * 1998-11-02 2000-05-23 Noriyuki Sumitomo ペダルクランク伸縮自転車
CA2352977A1 (fr) 1998-11-10 2000-05-18 Andre Jacques Dispositif pour pedalier
US6840136B1 (en) * 2000-10-23 2005-01-11 Earle H Jones Pedal drive mechanism
JP2003011878A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Hideo Tsukishiro 楕円軌跡クランク
US6830259B2 (en) * 2003-02-05 2004-12-14 Petar Jakovljevic Pedal-type driving device suitable for bicycle
JP2006159919A (ja) * 2003-04-14 2006-06-22 Noma Toshie クランク装置とそれを備えた乗り物用クランクペダル装置
CA2436110A1 (fr) 2003-08-04 2005-02-04 Normand Beaudoin Pedaliers ergonomiques et pompos-moteurs
EP1701878A2 (de) * 2003-12-22 2006-09-20 Ziad Badarneh Körperübungsvorrichtung und kurbelvorrichtung und fussstützplattformen zur verwendung mit solch einer vorrichtung
JP2005271894A (ja) 2004-03-22 2005-10-06 Takao Watanabe 屈伸クランク機構
DE102004023091B8 (de) * 2004-05-05 2008-04-30 Kurt Oehlschlaeger Tretkurbelantrieb für durch Muskelkraft betriebene Geräte, insbesondere Fahrzeuge und Trainingsgeräte
DE102004031418A1 (de) 2004-06-29 2006-02-16 Rumpf, Paul Kurbeltriebmomentwandler, zur Drehmomentsteuerung der Drehkraftaufnahme und Drehkraftübertragung von Kurbeltriebe
US20060066073A1 (en) 2004-09-17 2006-03-30 Charles Schuft Pedal drive
DE102005030094A1 (de) * 2005-06-28 2007-01-04 Rumpf, Paul Kurbeltriebsmomentwandler für Kurbeltriebe
WO2007019645A1 (en) * 2005-08-18 2007-02-22 Peter Bortolin Crank assemblies
DE202005013966U1 (de) 2005-09-03 2006-10-12 Schuhwerk, Christoph Kurbeltrieb mit einer Vorrichtung der periodischen Änderung der Länge von dessen wirksamem Hebel
US7686317B2 (en) 2007-08-06 2010-03-30 Dirck Ten Broeck Hartmann Ellipticycle with torque amplifying pedal beams and a fully enclosed multiple speed dual rear wheel drive
JP2010076512A (ja) 2008-09-24 2010-04-08 Hashizu Kankyo Kenchiku Sekkei Jimusho:Kk 自転車用駆動構造
RU2421366C1 (ru) * 2010-03-16 2011-06-20 Михаил Викторович Борзенко Педальный привод (варианты)
DE102011016263A1 (de) 2011-04-06 2012-10-11 Wilfried Zigan Tretkurbelantrieb
US10710673B2 (en) * 2012-12-21 2020-07-14 Proto Fab Inc. Crankset and method for transfering power in a crankset
TWM479782U (zh) * 2014-02-21 2014-06-11 Ventek Fitness Corp 健身車
US20150292548A1 (en) * 2015-06-24 2015-10-15 Jhong-Lin Wu Crank arm
JP6867547B2 (ja) * 2018-03-05 2021-04-28 本田技研工業株式会社 自転車用発電装置及び自転車
EP3816031B1 (de) * 2018-05-16 2023-05-10 Honda Motor Co., Ltd. Elektrische nachrüstvorrichtung für ein fahrrad und fahrrad
US11161566B1 (en) * 2019-01-02 2021-11-02 Floyd FITZGIBBONS Drive systems for bicycles
US11465709B2 (en) * 2020-03-12 2022-10-11 Gregory Kenneth POMPEA Bicycle pedal and crank system that is transformable into fixed foot pegs

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2259006A1 (en) * 1974-01-28 1975-08-22 Stantial Charles Variable motion pedal assembly for foot-powered vehicle - has pedal driving through gear arrangement to give different pedal paths
US20070137427A1 (en) * 2005-04-29 2007-06-21 Stallard Gregory K Power cranks
WO2016134044A1 (en) * 2015-02-18 2016-08-25 Willem Den Boer Pedal-driven vehicle crank

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2020015852A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US11993342B2 (en) 2024-05-28
DE202018003342U1 (de) 2018-10-29
CN112437737B (zh) 2023-06-13
US20210163095A1 (en) 2021-06-03
JP2022502314A (ja) 2022-01-11
JP2024107075A (ja) 2024-08-08
WO2020015852A1 (de) 2020-01-23
CN112437737A (zh) 2021-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020015852A1 (de) Kurbeltrieb mit periodischer änderung der wirksamen hebellänge
EP1926924B1 (de) Kurbeltrieb mit einer vorrichtung zur periodischen änderung der länge von dessen wirksamen hebel
WO1991019637A1 (de) Planetengetriebe für hybridfahrzeuge
DE102010033211B4 (de) Ökonomischer Tretkurbelantrieb
DE60007747T2 (de) Antriebssystem
WO2006000206A2 (de) Kurbeltriebmomentwandler für kurbeltriebe
DE102011056471B4 (de) Roller mit Handantrieb
DE3346139A1 (de) Tretantrieb, insbesondere fuer ein fahrrad od. dgl.
DE3038165A1 (de) Tretkurbelantrieb fuer ein fahrrad
DE102005030094A1 (de) Kurbeltriebsmomentwandler für Kurbeltriebe
EP0661203B1 (de) Tretlagergetriebe
DE102005032539A1 (de) Tretkurbel-Antriebs-System für ein Fahrrad
DE10336120A1 (de) Pedalangetriebenes Fahrzeug o. dgl.
DE102007014163A1 (de) Kurbelantrieb
DE102011016263A1 (de) Tretkurbelantrieb
DE29919404U1 (de) In der Länge veränderbarer Hebel eines Kurbelwellenantriebs
EP0756989A2 (de) Fahrradantrieb
EP0348408A1 (de) Kurbelgetriebe für fahrräder, dreiräder oder dergleichen
DE8027005U1 (de) Tretkurbelantrieb fuer zweiraeder
DE2250253B2 (de) Hubschrauber mit ueber eine tretkurbeleinrichtung muskelkraftgetriebenem rotor
CH205284A (de) Ubersetzungsgetriebe zur kontinuierlichen, stufenlosen Veränderung der Tourenzahl und des Drehmomentes von rotierenden Kraftübertragungsorganen.
DE224368C (de)
CH680723A5 (en) Bicycle drive system with bottom bracket bearing - has cranks, acting directly on bracket, and alternately pivoted in opposite direction by toothed gearing
DE202005010971U1 (de) Tretkurbel-Antriebs-System für ein Fahrrad
DE202007004336U1 (de) Kurbelantrieb

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210218

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20220425