EP3823888A1 - Crank drive with periodic change of effective lever length - Google Patents

Crank drive with periodic change of effective lever length

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
German (de)
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/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/02Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length
    • B62M3/04Construction of cranks operated by hand or foot of adjustable length automatically adjusting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M1/00Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/36Rider propulsion of wheeled vehicles with rotary cranks, e.g. with pedal cranks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/06Construction of cranks operated by hand or foot with elliptical or other non-circular rotary movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H21/00Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/16Gearings 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
    • F16H21/18Crank gearings; Eccentric gearings
    • F16H21/20Crank gearings; Eccentric gearings with adjustment of throw
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M2003/006Crank arrangements to overcome dead points
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H37/00Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02Combinations 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

In order to form a largely oval circulatory path, in particular a pedal (1a), a crank drive (1) is described which periodically changes the effective lever length of a crank (2). In this case, gear levers (4' or 7) are mounted on a crank (2) at both ends (2 a, 2b) which rotate in opposite directions with respect to one another and thus form two further movement axes within the pedal path and are thus adapted to the natural human leg movement in a force-saving and ergonomic manner.

Description

Beschreibung:  Description:
Kurbeltrieb mit periodischer Änderung der wirksamen Hebeiiänge Crank drive with periodic change in the effective lifting length
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere auf einer ovalen Pedalbahn, gemäß dem Oberbegriff des 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
Anspruches 1 sowie zugehörige Anordnungen. Claim 1 and related arrangements.
In der Vergangenheit wurde vielfach versucht, bei einem Kurbeltrieb die effektiv wirksame Hebellänge zu verändern, um zum Zeitpunkt der Kraftabgabe (insbesondere beim In the past, many attempts have been made to change the effective lever length in a crank mechanism in order to at the time of power delivery (especially when
„Nachuntentreten“ beim Fahrrad) einen längeren Hebel zu nutzen und dadurch das "Pedaling down" on the bike) to use a longer lever and thereby the
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 Increase torque. For example, US 4,960,013 describes a telescopic extension of the crank arm in a bicycle. However, this construction is quite complex and prone to wear. From JP 10-35573 a crank mechanism with a timing chain is known which converts the pedal orbit into an elliptical shape. It also shows a gearbox version with three identical gears, which should have a high wear, and due to the elliptical pedal path in the dead center for the
Radfahrer einen ergonomisch ungünstigen Bewegungsablauf aufweist. Eine mehr „eiförmige“, ovale Tretbahn wäre hier anzustreben, aber bislang nicht bekannt. Cyclist has an ergonomically unfavorable movement sequence. A more "egg-shaped" oval pedal track would be desirable here, but is not yet known.
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 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. In particular, conventional dead center zones are to be largely avoided and the course of movement (pedal track shape) adapted to individual needs. In addition, a slim, weight-saving, stable and long-lasting construction should be guaranteed. Furthermore, associated arrangements, in particular for sports equipment, are to be proposed, in which the proposed one
Kurbeltrieb einen naturgemäßen Bewegungsverlauf und/oder Wirkungsgrad unterstützt. Crank drive supports a natural course of movement and / or efficiency.
Diese Aufgabe wird durch einen Kurbeltrieb gemäß Anspruch 1 gelöst sowie durch die entsprechenden Anordnungen. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a crank mechanism according to claim 1 and by the corresponding arrangements. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
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 BESTATIGUNGSKOPIE To solve this problem, it is provided that 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
(Zähnezahl) von 2 : 1 : 1 aufweisen. Durch die Außenverzahnung ergibt sich eine (Number of teeth) of 2: 1: 1. The external toothing results in a
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 Inexpensive manufacture and stable construction, so that the gearbox is particularly compact and can be easily encapsulated, in particular to protect it from dirt and provide optimal lubrication. With an equally possible chain or
Zahnriemenantrieb verbindet eine Kette bzw. ein Riemen zwei Kettenräder bzw. Toothed belt drive connects a chain or a belt two sprockets or
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. Pulleys with a gear ratio of 2: 1 (in contrast to a 1: 1 gear ratio in JP 10-35573), with a tensioning device preferably also being arranged within the gear lever shells.
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 + According to the invention, 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 , Here, 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 +
Getriebehebel) die Eigenrotation des Getriebehebels um die Stirnradachse des größeren Stirnrades. Zum anderen ergibt sich die zentrale Bewegungskomponente, bei der ein Gear lever) the self-rotation of the gear lever around the spur gear axis of the larger spur gear. On the other hand, there is the central movement component, in which a
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 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
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 Gear lever ensures about the spur gear axis of the larger spur gear. For both superimposed partial movements A + B, 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
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. Machines (e.g. for energy conversion) is possible at low cost. For example, the 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.
Ein robuster, einfacher und ansprechender Aufbau der Getriebehebel ergibt sich bevorzugt durch die jeweilige Anordnung der drei (oder weiterer) Zahnräder zwischen zwei A robust, simple and appealing construction of the gear lever results preferably from the respective arrangement of the three (or further) gear wheels between two
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. self-supporting, tightly connected flat-oval or flat-pear-shaped bearing or housing shells as a completely closed housing. The gears are well protected against dirt and water to ensure optimal lubrication in the long term. 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).
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Further advantages are more preferred from the following description
Ausführungsformen anhand der schematischen Zeichnungen. Hierbei zeigen: Embodiments based on the schematic drawings. Here show:
Fig. 1 in (teilweiser geschnittener) Draufsicht eine erste Ausführungsform einer Komponente (Teilbewegung A) des Kurbeltriebs in der Anwendung bei einem Fahrrad, 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 eine Seitenansicht der Kurbeltriebkomponente gemäß Fig. 1 ,  2 shows a side view of the crank drive component according to FIG. 1,
Fig. 3 eine Seitenansicht des Kurbeltriebs (mit Teilbewegung A) beim Umlauf um 360 ° bei einem Fahrrad,  3 is a side view of the crank mechanism (with partial movement A) when rotating through 360 ° in a bicycle,
Fig. 4 eine (teilweise geschnittene) Draufsicht einer zweiten Komponente (Teilbewegung B) des Kurbeltriebs bei einem Fahrrad,  4 is a (partially sectioned) top view of a second component (partial movement B) of the crank mechanism in a bicycle,
Fig. 5 eine Seitenansicht zu der linken Hälfte des Kurbeltriebs gemäß Fig. 4,  5 is a side view of the left half of the crank mechanism according to FIG. 4,
Fig. 6 eine Seitenansicht zu der rechten Hälfte eines Kurbeltriebs gemäß Fig. 4,  6 is a side view of the right half of a crank mechanism according to FIG. 4,
Fig. 7. eine Kombination der Kurbeltrieb-Komponenten A + B bei einem Fahrrad,  7. a combination of the crank drive components A + B in a bicycle,
Fig. 8 eine Seitenansicht der Gesamtbewegung (aus Teilbewegung A und B) beim Umlauf um 360 ° bei einem Fahrrad,  8 is a side view of the total movement (from partial movement A and B) when rotating through 360 ° in a bicycle,
Fig. 9 ein Längsschnitt der zentralen Anordnung im Bereich des Tretlagers, und  9 shows a longitudinal section of the central arrangement in the region of the bottom bracket, and
Fig. 10 eine 3D-Ansicht des Kurbeltriebs. Fig. 10 is a 3D view of the crank mechanism.
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.In 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. In this preferred application on 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). Since the crank mechanism 1 also for recumbent bicycles. Like. Can be used with manual drive, 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. As mentioned, a second crank 2 with pedal 1a offset by 180 ° is provided in the usual way on a bicycle (cf. FIG. 4 or
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. Fig. 7). 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.
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. 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.
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 It should be noted that the two roller bearings 6 right and left of the central spur gear 4b by a single bearing, for. B. can be replaced with a needle bearing bushing and 6 other types of bearings can also be used for the other rolling bearings. The side view (see FIG. 2) here 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. be of the same shape (mirror image) pressed from sheet metal and thus inexpensive and stable. Due to the encapsulation and elongated shape of the gear 4, this part acts as an additional lever on the crank 2, so that the designation "gear lever" 4 'appears appropriate in two respects. The spur gears 4a, 4b, 4c can also be used instead of straight gears
Schrägverzahnungen oder andere Verzahnungsarten aufweisen, so dass die Have helical gears or other types of gearing, so that the
Kraftübertragung optimiert und der Getriebelauf gleichmäßiger wird. Das mittlere Stirnrad 4b dient hierbei der Drehrichtungsumkehr, so dass sich der nachfolgend beschriebene Power transmission optimized and the transmission runs more evenly. The middle spur gear 4b serves to reverse the direction of rotation, so that the one described below
Bewegungsablauf gemäß Fig. 3 ergibt. Das bevorzugte Übersetzungsverhältnis bzw. 3 results. The preferred gear ratio or
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 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
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°. 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. Overall, the angular orientation of the gear lever 4 '(based on the conventional pedal axis) changes when the crank 2 is rotated 90 ° by 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 In Fig. 3 the direction of travel is indicated by an arrow V and the dash-dotted circular line N represents the conventional pedal track (= circular arc that would result from the pedal pedal movement of the crank 2 around the central bottom bracket 3). This circular movement through 360 ° takes place clockwise. At top dead center (OT = 0 o'clock or 12 o'clock position), the gear lever 4 ’with integrated gear 4 at the upper end of the crank 2 is pivoted backwards by approximately 90 ° and is then pivoted through the
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 Gear engagement with the gear ratio 2: 1: 1 after a rotation angle of 90 ° (3 o'clock position) in the extended position shown in FIG. 2 transferred. In this position, the lever arm is maximal in the partial movement A, since the length of the gear center distance between the gear wheels 4a and 4c in the gear lever 4 'is added to the length of the crank arm 2. This results in an orbital movement path L offset in the direction of travel V for the force application on the pedal 1 a, as shown in a dotted path. After another 90 ° drive, crank mechanism 1 reaches bottom dead center (UT), corresponding to a 6 o'clock position. There, the gear lever 4 ’is then pivoted by a further 180 ° (towards the rear wheel in the bicycle) in self-rotation. In the back part of the
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 Crank movement during the passage from about 7:00 a.m. to 11:00 a.m., the gear lever 4 'with the pedal 1 a is pivoted inward in the radial direction, so that the resulting
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 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 right one in FIG 3 o'clock position achieved the maximum of the effective lever. 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
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 Crank drive when the power is output (max. Around 3 o'clock position), i.e. when pedaling down, it is significantly larger than with conventional crank drives. When moving from the 6 o'clock position (UT) back over the 9 o'clock position to the 12 o'clock position (OT), the lever length is changed by moving the new orbital movement path L in the drive or travel direction compared to the conventional one Pedalway N partially shortened. As a result of the increase in the effective lever length in the area of the maximum possible (pressure) power output (approximately in the 3 o'clock position) taking place on the crank 2, the force is approximately the same
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. 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 (approx. 7 a.m. to 1 1 a.m. zone) 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.
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 With the adjustment of the angular offset to the position of the gear lever 4 'on the axis 4a' (e.g. also designed as a profile shaft) pivoted backwards by 90 ° (in the 12 o'clock position as reference) via the corresponding adjustment (rotation) the pedal 1 a, 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. Thus, 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
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 Number of teeth correspondingly finer. In this way, a driver-specific setting of a first component (partial movement A) of the proposed crank mechanism 1 is possible in a simple manner and with minimal cost. This also applies to one
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 Tilt adjustment of the pedal 1 a on a corresponding profile toothing 4 d. 4 and associated FIGS. 5 and 6 show a second component (partial movement B) of the crank mechanism 1, namely the additional gear lever 7, which is constructed similarly to the gear lever 4 ′ already described, unless otherwise described below , While in the first embodiment (FIGS. 1 to 3) the
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.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.
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. 9), the sprocket 8 is attached and this - in spite of the opposite inner gear lever 7 - drives the chain in a conventional manner, since the reversing stage is provided. With the removal of the gear lever 7, the exchange of the (front) sprocket 8 (cf. FIG. 4 or FIG. 9) can be carried out in a simple manner if a different transmission ratio is desired for the chain or belt drive.
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 On the (chainless) non-drive side (= left side of FIG. 4; see also FIG. 5), 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. At the free end 2b of the cranks 2, 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
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). 1 to 3, 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.
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 In 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 '
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. Translations and integrated reversing stage) on the right in Fig. 4 drive side (see also Fig. 7 and Fig. 9). Instead of the chainring 8, which is fastened here with screw bolts 9 on the side facing the frame 10, a toothed belt wheel can also be used for the rear wheel drive by means of a toothed belt.
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 By actuating the pedal 1 a, the crank 2 is set in rotation and the two spur gears 4b, 4c roll relative to one another in the housing 5 of the gear lever 4 'thus formed around the larger spur gear 4a (also in the “wider” gear lever 7, which is used for
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 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
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 +Overall lever, composed of the crank 2 and the two transmission levers 4 'and 7 can be reached. In order to adjust the usual height of the pedals according to the circular line N (see FIG. 3 and FIG. 8) in the conventional dead centers (6 and 12 o'clock position), it is advantageous in the central embodiment to turn the cranks 2 by ( approximately) to extend the amount of the axis difference between the larger gear 4a and the gear 4c on the outside of the gear lever 4 '. With this extension in the combination A +
B können auch ansonsten in der Tretbahn kaum genutzte Totpunktzonen dem B can also use dead center zones that are hardly used in the pedal train
Krafteinleitbereich erschlossen werden. Ohne Kombination (zentraler und orbitaler Force introduction area can be developed. Without a combination (central and orbital
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 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). In the case of a crank 2 which is longer relative to the central gear lever 4 'or 7, 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
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 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
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 Axle difference 4a to 4c + amount of crank extension). In this central embodiment, 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.) Here, 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
herkömmlichem Tretweg) durch die neue Bewegungsbahn L (mit periodisch zum Zeitpunkt der Kraftabgabe verlängertem Gesamthebel) bei gleicher Kraftabgabe und nur conventional pedal path) through the new movement path L (with the overall lever extended periodically at the time of power delivery) with the same power delivery and only
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. disproportionately longer orbit of the force introduction part (pedals) a substantial increase in torque and thus a greater total power per crank revolution (usually of course the two cranks in a bicycle), as shown in Fig. 8 in detail.
In Fig. 5 ist der linke Bereich gemäß Fig. 4 in Seitenansicht dargestellt, also die sog. In FIG. 5 the left area according to FIG. 4 is shown in a side view, that is to say the so-called
Nichtantriebsseite (ohne Kettenrad). Die sich bei dieser zentralen Anordnung eines Non-drive side (without sprocket). The one in this central arrangement
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).Gear lever 4 'or 7 resulting orbital motion path L of the pedals, more precisely the location of the maximum achievable, orbital eccentricity and position (to the horizontal) of the pedal motion path, 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).
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 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 ′. If desired, 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. As stated above, this kink angle is largely dependent on the pitch of the profile toothing 4d leading to the crank 2 on the spur gear 4c. In this example, 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 °). This "kinking" can also influence the position of the most effective lever, so that its position "wanders", e.g. B. from the 3 o'clock position (in Fig. 3) towards the 2 o'clock position, which can be advantageous for various applications and ergonomic actuation of the crank mechanism 1. On the other hand, the proposed combination (cf. FIG. 7, FIG. 8 or FIG. 10) with the orbital is particularly suitable for additional variation of the orbital movement L of the pedals
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 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
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 Spur gear axis) can be installed in a specific angle adjustment with conventional (freely rotating) pedals as a crank extension. In FIG. 6, the drive side with the gear lever 7 in FIG. 4 is shown on the right
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 Side view shown, which here has an eight-shaped outer shape, but is preferably designed in a flat-oval shape for the installation of a reversing step (cf. FIG. 9). For this purpose, a larger spur gear 4c ′ is arranged in the gearwheel plane towards the frame 10, which in turn has the same number of teeth as the fixed spur gear 4a. The crank 2 is
insbesondere über eine Zwischenbuchse bevorzugt lösbar (Press-, Steck-, oder in particular, preferably detachable via an intermediate socket (press, plug, or
Schraubverbindung) mit dem Stirnrad 4c verbunden, wobei dieses in der inneren Screw connection) connected to the spur gear 4c, this in the inner
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) 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 '. In this arrangement and the selected number of teeth ratio of the spur gears 4a, 4b, 4c and 4a ’, 4b’, 4c ’it is ensured that the spur gear 4a’ with screw bolts 9 (see 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. connected sprocket (as is customary in the case of bicycles) moves in rotation with the crank 2, although the central gear levers 4 'and 7 behave in opposite directions to the rotation of the crank 2. This reversal is of independent, inventive importance here (independent claim 5). Here, too, the 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. 3 and 8) and its position in relation to the horizontal the central transmission levers 4 'and 7 - similar to the proposed combination with the orbital transmission lever arrangement at the outer crank end 2b of the crank 2 - the extent of the conventional dead center areas can be minimized and the use of the dead center zones for the introduction of force can be individually adapted.
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 FIG. 7 shows the particularly effective combination of the two embodiments (crank 2 with central and orbital gear lever 4 'or 7). In particular, 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. This enables the outer orbital gear lever to hardly protrude beyond the outer contour of the crank 2. Basically, the crank 2 can also be designed conventionally. In addition, as a (at least) partial replacement for the spur gear 4a, 4b, 4c is a chain or
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. 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). For example, 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.
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 8 shows, in addition to the conventional pedal track N (cf. FIG. 3), the resultant, desired oval movement track O of the entire crank mechanism 1 (according to FIG. 7, composed of a central and orbital movement component of the gear levers 7 and 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 Combination with the crank 2. 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
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 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
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 Totpunktzonen. It should be emphasized that the transition from the 6 o'clock to the 9 o'clock position results in an inclination of the pedal surface (to the horizontal), which then changes from the 12 o'clock position to the 3 o'clock position in the opposite inclination. Thus, an optimal one
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. Adaptation to the application of force (leg force direction of a cyclist) achieved. In the 2 o'clock position, the outermost edge of the pedal 1a is aligned to the top right and thus the pedal surface is roughly perpendicular to the stretching movement of the cyclist's leg in this position (see upper force arrow F). When changing to the 3 o'clock position, the pedal 1 a swivels horizontally due to the gearbox forced control and thus in the optimal direction of force when the cyclist steps down.
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 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
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 Yield in the 2 to 3 o'clock position is particularly great due to the maximum lever extension there, while turning back into the wind (left half of Fig. 8) is relatively energy-saving (minimal lever arm and favorable alignment analogous to the pedal surface). In Fig. 9, the connection of the gear lever 7 to the central bottom bracket 3a in
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) Longitudinal section shown. Similar to FIGS. 6 and 7, here a crank 2 pointing here to the right with a profile toothing 4d is placed on the spur gear 4c. The intermediate gears 4b and 4b 'shown in FIG. 6 are not shown here for reasons of clarity. The larger spur gear 4a is anchored non-rotatably on the bottom bracket 3 via a tubular extension and an intermediate bush 3b, while the spur gear 4a 'of the reversing stage is rotatably mounted on the said tubular extension and is guided to the sprocket 8. The gearwheels 4a 'and 4c' of the reversing stage are of the same size and over the (shown in Fig. 6)
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.  Intermediate gear 4b 'coupled (ratio 1: 1, while the upper spur gear groups 4a, 4b and 4c here have the number of teeth ratio 2: 1: 1). The gear 4c 'is coupled to the spur gear 4c in the same axis and is stably supported in the half-shells 5a, 5b via sealed bearings 6. With this design, the gear lever 7 can be easily mounted on the bottom bracket 3 and has a narrow shape, in particular also because of the bearing 6, which is recessed radially inside the tooth running surface.
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 10 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
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 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
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 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
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 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). In the case of agitators in particular, the length of the lever, which may change significantly and periodically (if necessary with attached agitator profiles, may be similar to that
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). projecting wing profiles P) a very good mixing of a surrounding fluid can be achieved, the motor drive being flanged to the central axis 3a (instead of a generator in wind or hydropower plants).

Claims

Patentansprüche: claims:
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, 1. crank drive with periodic change in the effective lever length, in particular for an oval pedal track or orbit of a force introduction part, preferably a pedal (1a), with at least one crank (2) with an outer end (2b) and an inner end (2a), A gear (4), in particular consisting of three externally toothed spur gears (4a, 4b, 4c), is provided in the form of a lever,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
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 on the crank (2) both at the inner end (2a) and at the outer end (2b), a gear lever (4 ', 7) is arranged, which in particular each has a gear (4) in the
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. Teeth ratio of 2: 1: 1, preferably one of the spur gears (4a, 4c) with its spur gear axis (4d ') is coupled to the crank (2) and the corresponding other spur gear (4c or 4a) rotatably with the frame ( 10) or a pedal (1a), in particular by a plug-in, press or screw connection (4d), and one of the two gear levers (4 'or 7) an opposing self-rotation relative to the direction of rotation of the crank (2) takes place.
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. 2. Crank drive according to claim 1, characterized in that the two gear levers (4 'and 7) each have an oval or pear-shaped housing (5) from two half-shells (5a, 5b), which is a dustproof and / or watertight encapsulated unit forms, in which preferably roller bearings (6) are pressed as a bearing for the spur gears (4a, 4b, 4c).
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 3. Crank drive according to one of claims 1 or 2, characterized in that the pedal position of a non-freely rotating pedal (1a), which is non-rotatably adjusted on the spur gear (4a or 4c) on the gear lever (4 '), in particular by implementation on a profile toothing (4d ) or turning a ratchet is adjustable and thereby the angular position of the
Getriebehebels (4’) relativ zur Kurbel (2) einstellbar ist. Gear lever (4 ’) is adjustable relative to the crank (2).
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 4. Crank drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the position of the crank (2) is adjustable relative to its vertical orientation by turning a ratchet or implementing a profile toothing (4d) and thereby the angular position of the
Getriebehebels (4’) relativ zur Kurbel (2) einstellbar ist. Gear lever (4 ’) is adjustable relative to the crank (2).
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 5. crank drive with periodic change in the effective lever length, in particular according to one of claims 1 to 4 or the preamble features of claim 1, characterized in that the gear lever (7) is designed as a multi-stage gear with a reversing stage, the spur gear (4c ') of the reversing stage rotatably with the Spur gear (4c) is connected and has an identical number of teeth with the spur gears (4a) and (4a '), as well as the spur gear (4a') mounted on the tubular extension of the spur gear (4a)
Kettenrad (8) gekoppelt ist, um dieses mit gleicher Drehrichtung wie der Kurbelumlauf im Verhältnis 1 : 1 anzutreiben. Sprocket (8) is coupled to drive it with the same direction of rotation as the crank circulation in a ratio of 1: 1.
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 6. Crank drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one spur gear (4a, 4b, 4c, or 4a ', 4b', 4c ') inside the gear lever (4' or 7) laterally below the toothed running surface sufficient recesses for pressing in
Wälzlagern (6) aufweist. Rolling bearings (6).
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. 7. Crank drive according to one of claims 1 to 6, characterized in that the crank (2) can be lengthened in comparison to the conventional standard crank length, in particular approximately by the axis difference of the spur gears (4a to 4c) in the gear lever (4 'or 7), in order to effect a corresponding lever extension in the 3 o'clock position, the crank (2) preferably being wholly or partially hollow and having a crank in which the side of the free outer end (facing the bicycle frame) (10) 2b) moved relative to the inner end (2a) on a further inner plane of rotation on the frame side.
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). 8. Crank drive according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotationally fixed spur gear (4a) of the central gear lever (7) on the bottom bracket (3) is releasably attached, in particular with a fine-thread bushing (3b).
9. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die 9. Crank drive according to one of claims 1 to 8, characterized in that the
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 Helical gear axis (4d ') on the gear lever (4' or 7) of a gear (4) designed as a chain or belt drive (4f) with a tooth number ratio of 2: 1 is formed, in particular a chain tensioning wheel or a belt tensioning pulley a chain or
Riemenspannung bewirkt. Belt tension causes.
10. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche bzw. den 10. Arrangement of a crank mechanism with periodic change in the effective lever length, in particular according to one or more of the preceding claims or
oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der General features of claim 1, characterized in that the
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‘). Crank drive (1) is used in or on an energy generating machine, in particular a wind or water motorcycle, preferably with additional wing profiles (P) on the crank (2) and / or gear lever (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. 11. Arrangement of a crank mechanism with periodic change in the effective lever length, in particular according to one or more of the preceding claims, thereby characterized in that the crank mechanism (1) is used in or on a fan, propeller or rotor, in particular for driving air, space or sea vehicles, the crank mechanism (1) in its outer form wholly or partly as a fan, propeller , - or rotor blade is shaped.
12. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche, dadurch 12. Arrangement of a crank mechanism with periodic change in the effective lever length, in particular according to one or more of the preceding claims, thereby
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. characterized in that the crank mechanism (1) is installed in or on an agitator for gases, liquids and solids, in particular for food production, beverage mixing processes, fermentation processes, waste processing (sewage treatment plants) and chemical processing.
13. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche bzw. den 13. Arrangement of a crank mechanism with periodic change in the effective lever length, in particular according to one or more of the preceding claims or
oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der General features of claim 1, characterized in that the
Kurbeltrieb (1) mit einer weitgehend ovalen Umlaufbahn (O) in einem Kolbenmotor oder einer Dampfmaschine verbaut ist. Crank drive (1) with a largely oval orbit (O) is installed in a piston engine or a steam engine.
14. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche bzw. den 14. Arrangement of a crank mechanism with periodic change in the effective lever length, in particular according to one or more of the preceding claims or
oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der General features of claim 1, characterized in that the
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. Crank drive (1) in or on a winding device, in particular for winches, fishing rods, for the subsequent rope guidance in rope coils or cable drums, the gear lever (4 'or 7') preferably being of the same length as the crank (2nd ) is.
15. Anordnung eines Kurbeltriebes mit periodischer Änderung der wirksamen Hebellänge, insbesondere nach einem oder mehrerer der vorherigen Ansprüche, dadurch 15. Arrangement of a crank mechanism with periodic change in the effective lever length, in particular according to one or more of the preceding claims, thereby
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. characterized in that the crank mechanism (1) is part of a fitness or rehab device, the larger spur gear (4a) of a gear lever (4 'or 7) being fixed in place or at least largely stationary and the crank (2) one for Direction of rotation (A or B) of the gear lever (4 'or 7) executes counter-rotating movement.
EP19752421.8A 2018-07-18 2019-07-18 Crank drive with periodic change of effective lever length Pending EP3823888A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202018003342.1U DE202018003342U1 (en) 2018-07-18 2018-07-18 Crank mechanism with periodic change of effective lever length
PCT/EP2019/000223 WO2020015852A1 (en) 2018-07-18 2019-07-18 Crank drive with periodic change of effective lever length

Publications (1)

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

Family

ID=64279318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19752421.8A Pending EP3823888A1 (en) 2018-07-18 2019-07-18 Crank drive with periodic change of effective lever length

Country Status (6)

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

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021115943A (en) * 2020-01-24 2021-08-10 睦 竹田 bicycle
TWI801798B (en) * 2021-01-20 2023-05-11 林暄智 Power-saving crank structure of bicycle and assembly
US11958565B2 (en) 2022-07-03 2024-04-16 Lance A Heitz Crank assembly for a bicycle
WO2024149765A1 (en) * 2023-01-09 2024-07-18 Vuljaj Sokolj Stair climbing machine
DE102023000029B4 (en) 2023-01-09 2024-09-26 Josef Nagerl Pedal drive with epicyclic gear

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
US318532A (en) * 1885-05-19 Velocipede
US608341A (en) * 1898-08-02 Whinotoh
US4261223A (en) * 1978-10-06 1981-04-14 Johnson Kenneth M Power transmission assembly
ES2002571A6 (en) * 1987-02-20 1988-08-16 B H Sa Improvements introduced in mechanisms of inertia for gymnastic bicycles and/or the like.
JPS63284085A (en) * 1987-05-15 1988-11-21 鈴木 軸彦 Leg-force drive torque-up device
US4960013A (en) 1989-12-04 1990-10-02 Sander Keith D Bicycle crank assembly
DE4311404C2 (en) * 1993-04-07 1997-05-28 Franz Florschuetz Synchronous pedal crank drive for bicycles
US5419572A (en) * 1994-01-28 1995-05-30 Stiller; Alfred H. Reciprocating bicycle drive
JPH09142361A (en) * 1995-11-25 1997-06-03 Minoru Nakagawa Rotor pair type leg stepping force power unit
JPH09323691A (en) * 1996-06-07 1997-12-16 Shigeyuki Maruyama Human power drive unit
JPH1035573A (en) * 1996-07-25 1998-02-10 Shuhei Takasu Crank mechanism of bicycle or the like
JP3282077B2 (en) * 1998-09-22 2002-05-13 オーテック有限会社 Human driven mechanism
JP2000142534A (en) * 1998-11-02 2000-05-23 Noriyuki Sumitomo Pedal crank expansion type bicycle
CA2352977A1 (en) * 1998-11-10 2000-05-18 Andre Jacques Crankset device
US6840136B1 (en) * 2000-10-23 2005-01-11 Earle H Jones Pedal drive mechanism
JP2003011878A (en) * 2001-06-28 2003-01-15 Hideo Tsukishiro Elliptical locus crank
US6830259B2 (en) * 2003-02-05 2004-12-14 Petar Jakovljevic Pedal-type driving device suitable for bicycle
JP2006159919A (en) * 2003-04-14 2006-06-22 Noma Toshie Crank device, and vehicular crank pedal device with the same
CA2436110A1 (en) * 2003-08-04 2005-02-04 Normand Beaudoin Ergonomic pedal mechanisms and pump-motors
WO2005061056A2 (en) * 2003-12-22 2005-07-07 Ziad Badarneh An apparatus for physical exercise, and a crank device and foot supporting platforms for use with such apparatus
JP2005271894A (en) * 2004-03-22 2005-10-06 Takao Watanabe Expansion/contraction crank mechanism
DE102004023091B8 (en) * 2004-05-05 2008-04-30 Kurt Oehlschlaeger Pedal crank drive for powered by muscle power devices, especially vehicles and exercise equipment
DE102004031418A1 (en) * 2004-06-29 2006-02-16 Rumpf, Paul Crankshaft torque converter, for torque control of torque absorption and torque transmission of crank mechanisms
CN101022991A (en) * 2004-09-17 2007-08-22 查尔斯·F·舒弗特 Pedal transmission
DE102005030094A1 (en) * 2005-06-28 2007-01-04 Rumpf, Paul Torque converter for crank drive in particular of bicycle, comprises assembly of eccentric components
WO2007019645A1 (en) * 2005-08-18 2007-02-22 Peter Bortolin Crank assemblies
DE202005013966U1 (en) 2005-09-03 2006-10-12 Schuhwerk, Christoph Crankshaft drive of bicycle, comprises combination of ring wheel and planet wheel for automatic extension of crank
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 (en) * 2008-09-24 2010-04-08 Hashizu Kankyo Kenchiku Sekkei Jimusho:Kk Driving structure for cycles
RU2421366C1 (en) * 2010-03-16 2011-06-20 Михаил Викторович Борзенко Pedal drive (versions)
DE102011016263A1 (en) 2011-04-06 2012-10-11 Wilfried Zigan Pedal crank drive for bicycles, has lever and push rod connected with each other in hinged manner, where end of lever is rotary connected with gear wheel
EP2934996B1 (en) * 2012-12-21 2020-05-06 Proto Fab Inc. Crankset and method for transfering power in a crankset
TWM479782U (en) * 2014-02-21 2014-06-11 Ventek Fitness Corp Stationary bike for exercise
US20150292548A1 (en) * 2015-06-24 2015-10-15 Jhong-Lin Wu Crank arm
EP3754185B1 (en) * 2018-03-05 2021-11-24 Honda Motor Co., Ltd. Power generation device for bicycle and bicycle
US11498642B2 (en) * 2018-05-16 2022-11-15 Honda Motor Co., Ltd. Retrofit electric machine for bicycle and bicycle
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
CN112437737B (en) 2023-06-13
WO2020015852A1 (en) 2020-01-23
DE202018003342U1 (en) 2018-10-29
US20210163095A1 (en) 2021-06-03
US11993342B2 (en) 2024-05-28
CN112437737A (en) 2021-03-02
JP2022502314A (en) 2022-01-11
JP2024107075A (en) 2024-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020015852A1 (en) Crank drive with periodic change of effective lever length
EP1926924B1 (en) Crank drive with a device for periodic changes to the length of the effective lever thereof
WO1991019637A1 (en) Planetary-gear train for hybrid-drive vehicles
DE102010033211B4 (en) Economic pedal crank drive
DE60007747T2 (en) DRIVE SYSTEM
DE3346139A1 (en) Pedal drive, in particular for a cycle or the like
DE102011056471B4 (en) Hand-operated scooter
WO2006000206A2 (en) Crank mechanism torque converter for crank mechanisms
DE3038165A1 (en) Variable effect bicycle crank - has telescopic mounting, with eccentric chain wheel and bearing guided crank arms
EP0661203B1 (en) Gear crank
DE10336120A1 (en) Pedal-driven vehicle has pedals acting on drive shaft and mounted on linearly displaceable toothed rods set parallel and coupled together for reciprocal movement to engage with gearwheels and drive wheels
DE102005032539A1 (en) Foot pedal drive system for bicycle, has spring unit coupled at lifting pivot and formed in such a manner that unit stores spring force during maximum pedaling force and delivers force when pedal is found in dead center region of bicycle
DE102007014163A1 (en) Crank drive, particularly hand or pedal crank drive for bicycle, drive shaft of traction mechanism gear is fastened to fixed crank arm and pedal is arranged at its free end
DE102011016263A1 (en) Pedal crank drive for bicycles, has lever and push rod connected with each other in hinged manner, where end of lever is rotary connected with gear wheel
DE29919404U1 (en) Length-adjustable lever of a crankshaft drive
EP0756989A2 (en) Bicycle transmission
EP0348408A1 (en) Crank mechanism for bicycles, tricycles and similar
DE102005030094A1 (en) Torque converter for crank drive in particular of bicycle, comprises assembly of eccentric components
DE8027005U1 (en) CRANKSET FOR TWO WHEELS
DE2250253B2 (en) HELICOPTER WITH A MUSCULAR POWER DRIVEN ROTOR OVER A PEDAL CONTROL
CH205284A (en) Transmission gear for continuous, stepless change in the number of revolutions and the torque of rotating power transmission elements.
DE224368C (en)
CH680723A5 (en) Bicycle drive system with bottom bracket bearing - has cranks, acting directly on bracket, and alternately pivoted in opposite direction by toothed gearing
DE202007004336U1 (en) Bicycle crankshaft has variable-length crankshaft levers for foot or hand-operated pedal drive
CH300239A (en) Gears, in particular pedal crank gears for bicycles.

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