NL1025249C2 - Torque Pedal. - Google Patents

Description

Torque Pedal 1. Achtergrond van de uitvinding

Deze uitvinding genaamd Torque Pedal” heeft betrekking op het voortstuwen van alle soorten voertuigen door spierkracht van de benen. Bijzondere aandacht wordt gegeven aan de fiets 5 aangezien dit een van de meest voorkomende toepassingen is van een voertuig dat door beenspierkracht wordt voortgestuwd. Deze uitvinding biedt een verbeterde aandrijfconstructie en stelt een coureur in staat om aanzienlijk meer vermogen voor de aandrijving op te wekken met meer comfort dan conventionele constructies.

10 1.1 Stand van de techniek

Conventionele aandrijfconstructies, zoals toegepast in de fiets, maken gebruik van een trapas, dat draaibaar gelagerd is gemonteerd in het frame van het voertuig, met daaraan bevestigd twee cranks. Aan het einde van elke crank is een pedaalas met pedaalvlak bevestigd. Het pedaalvlak kan vrij draaien om de pedaalas. Deze constructie heeft een tweetal nadelen met IS betrekking tot het overbrengen van vermogen van de benen ten behoeve van de voortstuwing van het voertuig, te weten; 1. De conventionele aandrijfconstructie heefteen "dode zone" in de hoogste en laagste stand van de trapper waarin de fietser (coureur, bestuurder) slechts een beperkt vermogen kan genereren.

20 . 2. Omdat het pedaalvlak vrij kan draaien om de pedaalas kan de voet alleen een kracht tegen de pedaalas genereren en niet een (draai) moment (torsie kracht) op de pedaalas overbrengen. Echter, de voet is zeer goed in staat een (draai) moment op te wekken, vooral wanneer de voet is vastgezet op het pedaalvlak zoals bij wielrenners gebruikelijk is. Dit draaimoment zou kunnen worden benut voor de voortstuwing van 25 het voertuig. Echter, conventionele pedaalconstructies laten deze mogelijkheid onbenut.

1025249 2 2. Samenvatting van de uitvinding: de Torque Pedal

De essentie van de Torque Pedal uitvinding is dat het de coureur in staat stelt om, naast de "duwkracht" van het been tegen de pedaal, ook de torsiekracht van de voet op de pedaaMak te laten benutten voor het voortstuwen van de fiets (of ander voertuig). Tegelijkertijd wordt de S coureur in staat gesteld om in de "dode zone" substantieel meer vermogen te leveren voor de voortstuwing dan bij conventionele constructies. Tevens wordt voorkomen dat de kuitspier aangespannen moet worden zonder dat dit nuttig vermogen oplevert voor de voortstuwing van het voertuig. De essentie van de constructie is dat het pedaalvlak via een overbrenging is verbonden met een tandwiel dat roteert (loopt) binnen een tandkrans dat vast verbonden is 10 aan het frame, gecentreerd op en eventueel gelagerd op de trapas (direct of via de crank). In deze overbrenging is een "enkel draairichting” koppeling (ratel) opgenomen. Dit heeft ais resultaat dat een coureur met de voet een torsiekracht kan overbrengen op het pedaaMak dat benut wordt voor de voortstuwing van het voertuig.

15 De Torque Pedal gaat uit van een conventionele trapas met twee cranks. Echter, bij de Torque Pedal is een hulpas draaibaar gemonteerd in de crank tussen de trapas en de pedaalas. Aan deze as zijn twee tandwielen bevestigd. Aan de pedaalkant is een kettingtandwiel gemonteerd die via een ketting verbonden is met een tandwiel bevestigd aan het pedaalvlak. De overbrenging hulpastandwiel staat tot pedaaltandwiei is circa 1 staat tot 2. Aan de framekant is 20 de hulpas via een "ratel" een tandwiel gemonteerd dat loopt binnen een tandkrans die bevestigd is aan het frame en is gecentreerd op de trapas. De overbrengingtandwiel staat tot tandkrans is circa 1 staat tot 2.1. Dit hangt samen met het gegeven dat de tandwiel om de trapas zal roteren waardoor de diameter van het tandwiel altijd kleiner dan de helft van de diameter van de tandkrans zal zijn. De pedaalvlakconstructie is zodanig gemaakt dat de 25 coureur een duwkracht op de hiel kan uitoefenen waardoor een torsiekracht wordt opgewekt. Wanneer de coureur een klikbinding gebuikt zoals bij het wielrennen kan de coureur tevens de teen omhoog trekken om meer torsiekracht te ontwikkelen.

Wanneer de coureur de slag omlaag maakt van de hoogste pedaalstand naar de laagste 30 pedaalstand start de voet in een hoek van circa 45 graden ten opzichte van een horizontale lijn waarbij de hiel omhoog getrokken Is en hoger dan de teen staat De coureur drukt nu op de hiel en trekt eventueel de tenen omhoog waardoor er een torsiekracht op het pedaaMak wordt uitgeoefend met als draai-as de pedaalas. Via de aan de pedaaMak bevestigde kettingtandwiel en ketting wordt de torsiekracht overgebracht op de hulpas die draaibaar in de 35 crank is gemonteerd. De hulpas brengt het moment via de ratel (die in deze richting blokkeert) over op het tandwiel dat in de tandkrans loopt. De ratel blokkeert wanneer de hulpas tegengesteld draait aan de draairichting van de (normale) traprichting ten opzichte van het 1025249 3 tandwiel dat in de tandkrans loopt en deblokkeert in tegengestelde lichting. Het tandwiel dat in de tandkrans loopt oefent nu een kracht uit op de crank die benut wordt voor de voortstuwing van het voertuig. De twee overbrengverhoudingen worden nu zo gekozen dat de voet begint in een stand van circa 45 graden met de horizon in de hoogste stand en eindigt in de horizontale 5 stand. Wanneer de crank van de hoogste stand naar de laagste gaat maakt het een hoek van 180 graden ten opzichte van het frame. Het pedaalvlak zal een hoek doorlopen van 225 graden ten opzichte van de crank. Bij een overbrengverhouding van circa 1 staat tot 2.1 zal de tandwiel in de tandkrans een hoek doorlopen van circa 380 graden. De overbrenging tussen hulpastandwiel en pedaaltandwiel moet derhalve bedragen circa 1 staat tot 380/225 (s 1:1.7) 10

Wanneer de coureur de slag maakt van de laagste stand naar de hoogste stand kan hij alleen een trekkracht op de crank uitoefenen zoals bij een conventionele constructie omdat bij de slag omhoog de ratel deblokkeert. Deze slag is dus identiek met de slag omhoog bij een conventionele aandrijfconstructie.

15

De hierboven beschreven constructie kan, als alternatief, ook worden uitgevoerd met een pedaalas gelagerd in de crank en een hulpas vast verbonden met de crank aan de framekant van de crank en de kettingtandwielen en de verbindingsketting aan de framekant (binnenkant) van de crank.

20 3. Verklaring van de figuren

Figuur 1 Benoeming componenten (1) Achterwiel van de fiets, (2) Frame, (3) Ketting, (4) Kettingtandwiel (5) Hulpas (6) Tandkrans 25 verbonden aan het frame eventueel gelagerd op de trapas, (7) Enkel draairichting koppeling (ratel) (8) Tandwiel dat loopt in de tandkrans (9) Trapas (10) Crank (11) Kogellager (12) Kogellagerhuis, onderdeel van het frame, (13) Dubbele kettingtandwiel, bevestigd aan de trapas, ten behoeve van de aandrijving van het achterwiel, (14) Kettingtandwiel, (15) Pedaalvlakconstructie.

30

Figuur 1 toont een doorsnede bij de trapas van een fiets, inclusief een deel van het achterwiel dat toont hoe de pedaalvlak, dat gelagerd is op de pedaalas, vla een kettingoverbrenging is verbonden met de hulpas. De hulpas is gelagerd in de crank. Aan de framekant van de hulpas is via een ratel een tandwiel gemonteerd dat loopt in een tandkrans dat is gecentreerd op de 35 trapas. Een torsiekracht op het pedaalvlak (met als rotatielijn de pedaalas) leidt tot een torsiekracht op de hulpas. Wanneer de ratel blokkeert leidt de tandwieltandkrans overbrenging via de hulpas en de crank tot een torsiekracht op de trapas die wordt benut voor de 1025249 4 voortstuwing van de fiets (of ander voertuig). De coureur plaatst de voet op het pedaaMak met de voorvoet ter plaatse van de pedaalas overeenkomstig de situatie bij een conventionele trapper. De coureur duwt bij de slag omlaag op de hiel. Hiervoor is het pedaaMak verlengt in de richting van de hiel om de hiel te ondersteunen. Hierdoor ontstaat er een torsiekracht die 5 via de kettingoverbrenging op de hulpas wordt overgebracht. Wanneer de voet van de coureur via een klikbinding aan het pedaaMak is vastgezet kan de coureur tevens de tenen omhoog trekken om zo nog meer torsiekracht op het pedaaMak te genereren. De torsiekracht van de voet leidt tot een extra aandrijfkracht op de crank ter hoogte van de hulpas, die wordt benut voor de aandrijving van de fiets (of ander voertuig) 10

Figuur 2 benoeming componenten (1) Frame, (2) Dubbele kettingtandwiel, bevestigd aan de trapas, ten behoeve van de aandrijving van het achterwiel, (3) Tandwiel bevestigd aan de framekant van de hulpas en dat loopt in de tandkrans, (4) Ketting die de tandwiel bevestigd aan het pedaaMak verbindt met IS het tandwiel bevestigd aan de hulpas, (5) Tandwiel bevestigd aan het pedaaMak (het pedaaMak is hier niet getekend), (6) Pedaalas, (7) Tandwiel bevestigd aan de hulpas, (8) Tandkrans, gecentreerd op de trapas en bevestigd aan het frame waarbinnen het tandwiel beschreven onder (drie) loopt. (9) Crank, (10) Trapas, (11) Ketting ten behoeve van het aandrijven van het achterwiel.

20

Figuur 2 toont het zijaanzicht van figuur 1. De figuur toont de overbrenging tussen het kettingtandwiel dat aan het pedaaMak is verbonden (het pedaaMak is hier niet getekend) en de kettingtandwiel aan de hulpas. Te zien is de overbrengverhouding die circa 1 staat tot 1.7 zal zijn, maar mogelijk circa 1 staat tot 2.2 kan zijn. De figuur toont de tandwiel dat aan de 25 framekant van de hulpas is gemonteerd en dat loopt in de binnenzijde van de tandkrans. Voor de vakman wordt duidelijk dat een torsiekracht op de pedaalas leidt (bij het blokkeren van de ratel) tot een kracht van de hulpas op de crank en wel zodanig dat dit leidt tot een extra torsiekracht op de trapas en zo meer voortstuwingskracht naar het achterwiel van de fiets.

30 Figuur 3 benoeming componenten (1) Frame, (2) Tandkrans, gecentreerd op de trapas en bevestigd aan het frame waarbinnen het tandwiel beschreven onder (4) loopt. (3) Kettingtandwiel, bevestigd aan de trapas, ten behoeve van de aandrijving van het achterwiel, (4) Tandwiel bevestigd aan de framekant van de hulpas en dat loopt In de tandkrans, (5) Tandwiel bevestigd aan het pedaaMak (het 35 pedaaMak is hier niet getekend), (6) Ketting, (7) Tandwiel bevestigd aan de hulpas (8) Crank, (9) Ketting die het achterwiel aandrijft 1025249 5

Figuur 3 toont de Torque Pedal constructie als onderdeel van de fiets. Te zien is hoe de verschillende onderdelen passen binnen de onderdelen van de fiets als geheel. Duidelijk is dat de constructie realiseerbaar is en het "karakter van de fiets" niet wordt aangetast. De positie van de coureur op de fiets en zijn beenbeweging veranderen in principe niet. Echter bij de slag 5 omlaag brengt de coureur nu de duwkracht over op de hiel in plaats van op de voorvoet zoals bij een conventionele trapconstructie gebruikelijk is.

1025249

Claims (6)

1. Aandrijfconstructies voor het voortstuwen van een voertuig door middel van de spierkracht 5 van de benen waarbij een torsiekracht door de voet op het pedaalvlak met als rotatielljn de pedaalas resulteert in een torsiekracht op de trapas en zo wordt benut voor de voortstuwing van het voertuig.

2. Een aandrijfconstructie voor het voortstuwen van een voertuig door middel van de spierkracht van de benen bestaande uit (1) een trapas draaibaar gemonteerd in een huis 10 verbonden aan het frame van het voertuig (2) twee cranks vast verbonden aan weerszijden van de trapas onder een onderlinge hoek van circa 180 graden (3) twee pedaalassen gemonteerd aan de uiteinden van de cranks (4) een pedaalvtakconstructie die (eventueel draaibaar) verbonden is met de pedaalas en waarop de kracht (het vermogen) van de benen via de voet wordt overgebracht (5) een mechanische verbindingsconstructie 15 (overbrenging) tussen het frame en de twee pedaalvlakconstructies die bewerkstelligt dat een torsiekracht dat door de voet op het pedaalvlak wordt overgebracht (met als rotatielljn de pedaalas) resulteert in een torsiekracht op de trapas en zo benut wordt voor de voortstuwing van het voertuig (6) een of meer tandwielen of kettingtandwielen gemonteerd op de trapas (of via de crank daarmee verbonden) ten behoeve van het aandrijven door 20 middel van een ketting of aandrijfas, direct of via een secondaire constructie, van een onderdeel van het voertuig (bijvoorbeeld het achterwiel van een fiets) ten behoeve van de voortstuwing van het voertuig.

3. Een aandrijfconstructie voor het voortstuwen van een voertuig door middel van de spierkracht van de benen bestaande uit (1) een trapas draaibaar gemonteerd in een huis 25 verbonden aan het frame van het voertuig (2) twee cranks vast verbonden aan weerszijden van de trapas onder een onderlinge hoek van circa 180 graden (3) twee pedaalassen vast gemonteerd aan de uiteinden van de cranks (4) een pedaalvlak constructie draaibaar gelagerd op de pedaalas en waaraan een kettingtandwiel is bevestigd gecentreerd op de pedaalas (5) een hulpas gelagerd in de crank tussen de trapas en de pedaalas waaraan 30 aan weerszijden een tandwiel is bevestigd (6) een ketting die de pedaaltandwiel verbindt met de tandwiel van de hulpas aan de pedaalkant van de crank (7) een tandkrans met tanden aan de binnenkant (of opgespannen ketting of nokkenschijf), gecentreerd op de trapas die vast verbonden is met het frame en eventueel gelagerd is op de trapas (eventueel vla de crank), waarbinnen het tandwiel verbonden aan de framekant van de 35 hulpas loopt en (8) een eenrichtingdraaikoppeling (ratel) ergens in de overbrenging van pedaalvlak tot de tandkrans met binnenvertanding. 1 025249

4. Een aandrijfconstructie voor het voortstuwen van een voertuig door middel van de spierkracht van de benen bestaande uit (1) een trapas draaibaar gemonteerd in een huis verbonden aan het frame van het voertuig, (2) twee cranks vast verbonden aan weerszijden van de trapas onder een onderlinge hoek van circa 180 graden, (3) twee 5 pedaalassen (eventueel draaibaar) gemonteerd aan de uiteinden van de cranks, (4) een pedaalvlakconstructie die (eventueel draaibaar) verbonden is met de pedaalas en waarop de kracht (het vermogen) van de benen via de voet wordt overgebracht, (5) een hulpas (eventueel draaibaar) gemonteerd in de crank tussen de trapas en de pedaalas, (6) een tandkrans met tanden aan de binnenkant (of opgespannen ketting of nokkenschijf), 10 gecentreerd op de trapas die vast verbonden is met het frame en eventueel gelagerd is op de trapas (eventueel via de crank), (7) een tandwiel gemonteerd op de hulpas beschreven onder (5) en die loopt binnen de tandkrans met binnenvertanding (of opgespannen ketting of nokkenschijf) beschreven onder (6) en zodoende een tandwiel aandrijving vormt tussen de tandkrans en de hulpas, (8) een mechanische aandrijfverbinding tussen het pedaaMak IS en de hulpas beschreven onder (5) waardoor een rotatie van het pedaaMak leidt tot een rotatie van de hulpas, (9) een eenrichting draaikoppeling (ratel) ergens in de overbrenging van pedaaMak tot de tandkrans met binnenvertanding.

4. Conclusies en claims Ik claim als mijn uitvinding;

5. Een pedaalconstructie dat een voorziening heeft om een speciale fietsschoen vast te klemmen en dat de voet en schoen in staat stelt te roteren om de pedaalas en een 20 voorziening (bijvoorbeeld een plateau of een stijve, rigide zool) heeft waardoor de coureur de duwkracht in de slag omlaag van het been op de hiel kan laten aangrijpen waardoor een torsiekracht op de pedaaMak (met als rotatielijn de pedaalas) ontstaat dat tevens vergroot wordt wanneer de teen omhoog wordt getrokken.

6. Een pedaalvlakconstructie voor een tourfietser dat bestaat uit een vlak dat de fietser in 25 staat stelt om de voorvoet ter hoogte van de pedaalas te laten rusten en die uitstrekt tot onder de hiel zodat de fietser in staat is een duwkracht van het been via de hiel te laten aangrijpen op het pedaaMak, waardoor een torsiekracht om de pedaalas ontstaat. 1025249