NL9401074A - Fiets. - Google Patents

Description

Fiets

De uitvinding heeft betrekking op een fiets, die een fietsframe, een trapas, cranks en pedalen omvat.

Een dergelijke fiets is algemeen bekend. Zo zijn bijvoorbeeld racefietsen, mountain bikes, all terrein bikes (ATB), damesfietsen en herenfietsen bekend. Fietsen zijn geschikt voor het vervoeren van personen en vervullen tevens vaak een recreatieve functie. De afstand die met een fiets kan worden afgelegd en de snelheid die met een fiets kan worden bereikt zijn beperkt, omdat de fiets door menskracht wordt aangedreven en de mens slechts een beperkte inspanning kan leveren.

Er bestaat een grote behoefte aan een fiets waarmee de afgelegde afstand kan worden vergroot of de snelheid kan worden verhoogd. Dat blijkt bijvoorbeeld uit de grote moeite die men zich getroost om een fiets te verschaffen met een laag gewicht en een lage wrijving bij de voortbeweging van de fiets.

De uitvinding beoogt in een fiets te voorzien waarmee de afgelegde afstand nog verder kan worden vergroot of de snelheid nog verder kan worden verhoogd.

Verrassenderwijs wordt dit doel bereikt, doordat de fiets volgens de uitvinding middelen omvat, om de pedalen elke gehele omwenteling van de trapas een enkelvoudig heen- en weergaande translatie tussen een uiterste buitenste stand en een uiterste binnenste stand uit te laten voeren.

Hierdoor wordt een fiets verkregen, die ten opzichte van de bekende fiets een verbeterde ergonomie bezit, omdat de fiets beter is aangepast aan de natuurlijke beweging die de benen van de mens maken bij het aandrijven van de pedalen. Hierdoor is het mogelijk een grotere afstand met de fiets af te leggen, een hogere snelheid met de fiets te bereiken, of zelfs beide doelen te bereiken, terwijl de berijder van de fiets zich niet meer vermoeit of zich zelfs minder vermoeit dan met het rijden op de bekende fiets het geval is.

Een verder voordeel van de fiets volgens de uitvinding is dat de berijder van de fiets minder slijtage ondervindt aan de gewrichten van de benen.

Nog een verder voordeel van de fiets volgens de uitvinding is dat de berijder van de fiets minder klachten ondervindt aan het zitvlak, omdat het zitvlak minder schuifkrachten ondervindt dan bij de bekende fiets het geval is.

Een fietsframe bestaat over het algemeen uit een stelsel van buizen. De hartlijnen van de buizen vormen een vlak, dat hei viak van hei fieisirame wordt genoemd.

Door de heen- en weergaande translatie van de pedalen maken de pedalen een maal gedurende een omwenteling van de trapas opeenvolgend een translatie naar het buitenste van de fiets, bereiken een uiterste buitenste stand, voeren een beweging uit naar het binnenste van de fiets en bereiken een uiterste binnenste stand.

Onder een translatie naar het buitenste van de fiets wordt verstaan een translatie die het pedaal steeds verder verwijdert van het vlak van het fietsframe. Onder een translatie naar het binnenste van de fiets wordt de translatie verstaan die in richting tegengesteld is aan de translatie naar het buitenste van de fiets.

Bij voorkeur laten de middelen de pedalen de heen- en weergaande translatie uitvoeren langs een lijn loodrecht op het vlak van het fietsframe.

Bij voorkeur laten de middelen elk pedaal de translatie van de uiterste binnenste stand naar de uiterste buitenste stand hoofdzakelijk uitvoeren als het pedaal zich verder van het zadel verwijdert. Zo wordt bij voorkeur ten minste 60 % van de translatie van de uiterste binnenste stand naar de uiterste buitenste stand uitgevoerd terwijl het pedaal zich verder van het zadel verwijdert, meer bijvoorkeur is dit ten minste 80% en nog meer bij voorkeur is dit ten minste 90 %.

Nog betere resultaten worden daarbij bereikt indien elk pedaal de uiterste buitenste stand bereikt als het pedaal zich in de verst verwijderde stand van het zadel bevindt. In deze stand bevindt het been van de berijder dat het pedaal bedient zich in de meest gestrekte stand die het been gedurende een omwenteling van de trapas bereikt.

Nog verder verbeterde resultaten worden bereikt indien elk pedaal de uiterste binnenste stand bereikt, als het pedaal zich in de minst verwijderde stand van het zadel bevindt. In deze stand bevindt het been van de berijder dat het pedaal bedient zich in de minst gestrekte stand die het been gedurende een omwenteling van de trapas bereikt.

Bij voorkeur laten de middelen de pedalen de heen- en weergaande translatie zodanig uitvoeren dat de pedalen een vloeiende beweging uitvoeren, zonder plotselinge snelheidsveranderingen. Goede resultaten worden bereikt als de heen- en weergaande translatie wordt uitgevoerd in de vorm van een harmonische trilling.

De afstand tussen de uiterste binnenste stand en de uiterste buitenste stand van de pedalen waarbij goede resulteaten worden verkregen is onder andere afhankelijk van de grootte van de fiets en de bouw van de berijder, zoals de lengte van de benen en de afstand tussen de heupgewrichten.

Bij voorkeur bedraagt de afstand tussen de binnenste stand en de buitenste stand van de pedalen 3-40 mm. Hiermee worden met een berijder met een gemiddeld postuur zeer goede resultaten bereikt.

Meer bij voorkeur bedraagt de afstand tussen de binnenste stand en de buitenste stand van de pedalen 4-20 mm, nog meer bij voorkeur bedraagt de afstand 5-15 mm.

De middelen om de pedalen elke gehele omwenteling van de trapas de heen- en weergaande translatie beweging uit te laten voeren zijn de vakman op zich bekend uit de werktuigbouwkunde. Goede resultaten worden verkregen als de middelen worden gevormd door een schroefverbinding of een excentriek om de omwenteling van de trapas of de omwenteling van een pedaallichaam om een pedaalas om te zetten in de heen- en weergaande translatie.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een pedaal dat de middelen omvat om het pedaal de heen- en weer gaande translatie uit te laten voeren. Het voordeel van dergelijke pedalen is dat bestaande fietsen evenvoudig van de pedalen kunnen worden voorzien.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een trapas die de middelen omvat om de pedalen de heen- en weergaande translatie uit te laten voeren. Een voordeel van een dergelijke trapas is dat de trapas robust kan worden uitgevoerd, waardoor de slijtage van de trapas gering is en de betrouwbaarheid van de fiets die de trapas bevat groot is.

Een verder voordeel van de trapas is dat de middelen om de pedalen de heen- en weergaande translatie uit te laten voeren slechts een geringe bijdrage leveren tot het traagheidsmoment van het stelsel dat gevormd wordt door de trapas, cranks en pedalen. Hierdoor kan een nog grotere afstand met de fiets worden afgelegd zonder dat de berijder zich extra vermoeit.

De uitvinding wordt verder toegelicht aan de hand van de Figuren, zonder zich daartoe te beperken.

Fig. 1 toont schematisch een fiets volgens de uitvinding.

Fig. 2 en Fig. 3 tonen een pedaal volgens de uitvinding dat voorzien is van middelen om het pedaal de heen- en weergaande translatie uit te laten voeren. De middelen worden gevormd door een systeem dat een nok en een groef voor de nok omvat. Het pedaal bevindt zich in de uiterste buitenste stand.

Fig. 4 toont het pedaal van Fig. 3. Het pedaal bevindt zich in de uiterste binnenste stand.

Fig. 1 toont een schematisch vooraanzicht van een fiets volgens de uitvinding met een frame 1, een trapas 2, cranks 3a en 3b en pedalen 4a en 4b. De doorsnijding A-A vormt het vlak van het fietsframe. Het pedaal 4a bevindt zich in de uiterste buitenste stand, terwijl het pedaal zich tevens in de meest vewijderde stand van het zadel bevindt. Het pedaal 4b bevindt zich in de uiterste binnenste stand, terwijl het pedaal zich tevens in de minst verwijderde stand van het zadel bevindt. De voeten van de berijder steunen op de vlakken B van de pedalen, welke vlakken zich loodrecht op het vlak van de figuur bevinden.

Fig. 2 toont een zijaanzicht van een pedaal volgens de uitvinding met een pedaalas 1 en een pedaallichaam 2. De voet van de berijder steunt op het vlak B, dat zich loodrecht op het vlak van de figuur bevindt.

Fig 3 toont een pedaal over de doorsnede A-A uit Fig 2 met een pedaalas 1 en een pedaallichaam 2. De voet van de berijder steunt op het vlak B van het pedaallichaam. De pedaalas bevat een groef 3 om een nok 4 , die een vaste verbinding bezit met het pedaallichaam, te ontvangen. Tijdens het fietsen maakt het pedaal per omwenteling van de trapas een omwenteling om de pedaalas, waardoor door het samenspel van de groef in de pedaalas en de nokken het pedaal de heen en weergaande translatie uitvoert. Het pedaal bevat een moer 5 om het pedaal in elke gewenste positie aan de crank te bevestigen. Hierdoor kan het pedaal op een zodanige manier aan de crank worden bevestigd dat het pedaal op het gewenste moment tijdens de omwenteling van de pedalen de uiterste buitenste stand en de uiterste binenste stand bereikt.

Belangrijk daarbij is dat de voet van de berijder op vlak B van het pedaal steunt, omdat het pedaal daarbij de heen en weergaande translatie in de gewenste fase met de omwenteling van de trapas uitvoert.

De pedalen van racefietsen zijn over het algemeen van middelen voorzien om de voet van de berijder tegen het vlak B van het pedaal te fixeren. Ook is het mogelijk dat pedaal aan de zijde tegenover het vlak B verzwaard is, waardoor het pedaal onder invloed van de zwaartekracht zich altijd in de gewenste stand bevindt. Een voordeel van een dergelijk pedaal is dat het goed op een dames of herenfiets kan worden gebruikt, op welke fietsen de pedalen over het algemeen de middelen om de voet van de berijder te fixeren niet bevatten.

Een voordeel van het pedaal volgens Fig. 2 en Fig. 3 is dat de middelen om de heen en weergaande translatie uit te laten voeren opgesloten zijn in het binnenste van het pedaal, waardoor de middelen niet vervuilen, goed gesmeerd kunnen worden en de berijder van de fiets niet hinderen.

Fig. 4 toont het pedaal van Fig. 1, dat over een afstand 10 mm van de uiterste buitenste stand naar de uiterste binnenste stand is bewogen.

Het is eneneens mogelijk dat het pedaallichaam de groef bevat om een of meer nokken te ontvangen, die een vaste verbinding vormen met de pedaalas.

Het is verder eveneens mogelijk dat de trapas een vergelijkbaar systeem met een groef en een of meer nokken bevat, waarbij de trapas de groef bevat en de nok een vaste verbinding vormt met het huis waarin de trapas omwentelt. Indien de trapas de middelen bevat kan de voet van de berijder tegen elk vlak van het pedaal steunen, omdat de heen en weergande translatie onafhankelijk daarvan in de gewenste fase met de omwenteling van de trapas wordt uitgevoerd.

De uitvinding wordt verder toegelicht aan de hand van de voorbeelden, zonder zich daartoe te beperken.

Vergelijkend voorbeeld A en voorbeeld 1.

Met behulp van een Tunturi (TM) Pro Ergo Racer ergometer, geleverd door de firma Tunturi uit Finland werd een maximaal-test uitgevoerd met 4 testpersonen van ongeveer 18 jaar. De personen waren getrainde wielrenners.

In de maximaaltest werd het vermogen vanaf 150 Watt telkens na een periode van 3min. 30 sec in stappen verhoogd met 50 Watt tot 350 Watt. Er vond een kontinue Hf-registratie (registratie van de hartfrequentie) plaats en na elke stap werd 10 microliter bloed van de testpersonen afgenomen waarin met behulp van een fotometer het laktaatgehalte werd bepaald.

Daarna werd het vermogen telkens na een periode van 3 min. 30 sec. in stappen van 50 Watt verder verhoogd, totdat elke testpersoon zijn maximale vermogen bereikte.

In vergelijkend voorbeeld A was de ergometer voorzien van bekende pedalen, zodat de pedalen geen heen en weergaande translatie uitvoerden. In voorbeeld 1 was de ergometer voorzien van pedalen volgens de uitvinding, zoals getoond in Fig. 2 en Fig. 3. De afstand tussen de uiterste binnenste stand en de uiterste buitenste stand was 10 mm. De pedalen bereikten de uiterste buitenste stand als de pedalen zich in de meeste verwijderde stand van het zadel bevonden. De uiterste binnenste stand werd bereikt als de pedalen zich in de minst verwijderde stand van het zadel bevonden.

Het gemiddelde waarden van de resultaten van de 4 testpersonen worden gegeven in Tabel 1 en 2.

Tabel 1. Hf-registratie en laktaatgehalte tijdens de maximaaltest voor vergelijkend voorbeeld A en voorbeeld I.

Vermogen (Watt) hartfrequentie (1/min) laktaatgehalte (mMol/liter)

Al Al 150 123 120 3,1 2,6 200 142 131 2,6 1.9 250 156 145 2,7 3,3 300 172 158 5,2 4,5 350 186 172 10,1 8.4

Uit de resultaten blijkt dat bij gebruik van de pedalen volgens de uitvinding (Voorbeeld I) een lagere hartfrequentie en een lager laktaatgehalte in het bloed wordt gemeten dan bij gebruik van de bekende pedalen. Dit betekent dat de testpersonen bij gebruik van de pedalen volgens de uitvinding zich minder vermoeien.

Tabel 2 het maximale vermogen dat de testpersonen bereikten voor vergelijkend voorbeeld A en voorbeeld I.

Maximale vermogen (Watt)

A I

367 427

Hieruit blijkt dat met de pedalen volgens de uitvinding door de testpersonen een hoger maximaal vermogen werd bereikt. Dit betekent bijvoorbeeld dat met de pedalen volgens de uitvinding een hogere snelheid kan worden bereikt.

Uit de resultaten van de maximaaltest blijkt verder bijvoorbeeld dat de fiets volgens de uitvinding zeer geschikt is om te worden ingezet in takken van üe wielersport waarin het maximaal vermogen van de berijder nagenoeg of in zijn geheel wordt aangesproken, zoals dat het geval is tijdens baansprint, achtervolging, tijdritten, triatlon en tijdens ATB- en veldrijden.

Claims (10)

1. Fiets, die een fietsframe, een trapas, cranks en pedalen omvat, met het kenmerk, dat de fiets middelen omvat, om de pedalen elke gehele omwenteling van de trapas een enkelvoudig heen- en weergaande translatie tussen een uiterst binnenste stand en een uiterst buitenste stand uit te laten voeren.

2. Fiets volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de middelen elk pedaal de translatie van de uiterst binnenste stand naar de uiterst buitenste stand hoofdzakelijk laten uitvoeren als het pedaal zich verder van het zadel verwijdert.

3. Fiets volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat elk pedaal de uiterst buitenste stand bereikt, als het pedaal zich in de meest verwijderde stand van het zadel bevindt.

4. Fiets volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat elk pedaal de uiterst binnenste stand bereikt, als het pedaal zich in de minst verwijderde stand van het zadel bevindt.

5. Fiets volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de afstand tussen de uiterste buitenste stand en de uiterste binnenste stand van de pedalen 3-40 mm bedraagt.

6. Fiets volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de afstand 5-15 mm bedraagt.

7. Fiets volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de middelen worden gevormd door een schroefverbinding of een excentriek om de omwenteling van de trapas of de omwenteling van een pedaallichaam om een pedaalas om te zetten in de heen- en weergaande translatie.

8. Pedaal, met het kenmerk, dat het pedaal de middelen bevat om het pedaal de heen- en weergaande translatie uit te laten voeren, zoals bij de fiets volgens een der conclusies 1-7.

9. Trapas, met het kenmerk, dat de trapas de middelen bevat om de pedalen de heen- en weergaande translatie uit te laten voeren, zoais bij de fiets volgens een der conclusies 1-7.

10. Pedaal volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de middelen worden gevormd door een groef in de pedaalas om ten minste een nok, die een vaste verbinding bezit met het pedaallichaam, te ontvangen.