WO2013087769A1 - Drive mechanism, muscle- and weight-driven means of transportation, and method for muscle- and weight-driven transportation - Google Patents

Drive mechanism, muscle- and weight-driven means of transportation, and method for muscle- and weight-driven transportation Download PDF

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WO2013087769A1
WO2013087769A1 PCT/EP2012/075385 EP2012075385W WO2013087769A1 WO 2013087769 A1 WO2013087769 A1 WO 2013087769A1 EP 2012075385 W EP2012075385 W EP 2012075385W WO 2013087769 A1 WO2013087769 A1 WO 2013087769A1
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WO
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force
seat
introduction element
drive mechanism
coupled
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Application number
PCT/EP2012/075385
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Inventor
Roland Hennig
Original Assignee
Roland Hennig
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Publication date
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    • 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
    • B62M9/00Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like

Definitions

  • the present invention relates to a drive mechanism, a muscle and weight driven vehicle, and a method for muscle and weight driven travel.
  • a bicycle is a one-lane land vehicle that is powered by muscle power by pedaling a crank.
  • the drive mechanism provides via its crank a circular motion which must be described by the legs or feet of the person driving the bicycle. This circular movement contains two dead centers of the crank within one revolution, at which no force can be introduced into the mechanism.
  • the crank passes through only in a small circle segment an optimal angular position, in which the effective lever arm corresponds to the pivot point of the crank approximately the crank length. In all other positions of the crank, the angular position for generating the drive torque is not optimal.
  • DD 204 671 A5 describes a drive mechanism for bicycles, in which lever with Pedals are provided. These are alternately kicked, similar to conventional crank pedals, alternately from the left and right leg of the person driving the bicycle. The driving force thus generated is reacted either via a related crank to the levers in a rotational movement for propulsion, 'or it can be operated so that the hydraulic cylinder to provide a hydraulic pressure for a hydraulic motor, which generates a thrust.
  • this drive mechanism as in conventional bicycles, an alternating lateral force introduction through the legs is necessary.
  • the present invention has the object to provide an improved drive mechanism available. Furthermore, a means of locomotion and a method of locomotion are to be provided in which such a mechanism is used.
  • this object is achieved by a mechanism having the features of claim 1 and / or a muscle and weight-driven means of locomotion with the features of claim 22 and / or by a method having the features of claim 25. Accordingly, it is provided:
  • a drive mechanism for the muscular and weight-driven movement of a person with at least one of a person's muscular strength substantially in a first direction displaceable force introduction element, with a by weight of the person displaced in a substantially second direction seat, said at least one
  • the force introduction element and the seat are force-transmittingly coupled to at least one propulsion wheel such that displacement of the at least one force introduction element in the first direction causes a driving force on the at least one propulsion wheel and displacing the seat in the second direction drives a driving force on the at least one or another driving wheel causes.
  • a muscle and weight-driven means of locomotion for at least one person in particular with at least one drive mechanism according to the invention.
  • a method for the musculoskeletal and weight-driven movement of a person in particular with a drive mechanism according to the invention or a muscle and weight-driven means of transport according to the invention, with the steps: driving at least one propulsion wheel by muscle-power operated displacing at least one force-transmitting coupled to the at least one propulsion wheel crankless Force introduction element in a first direction, in particular in the direction of gravity, from a starting position into a displaced position; Displacing at least one force-transmitting with the at least one propulsion wheel crankless coupled seat and the body center of gravity of the person against a second direction, in particular the direction of gravity, from a starting position to a displaced position; Driving the at least one propulsion wheel through
  • the invention / idea underlying the present invention is to eliminate the losses of conventional crank mechanisms by dispensing with a crank mechanism in the drive mechanism and instead generating a torque either directly on a propulsion wheel or without transferring it to the propulsion wheel without an intermediate crank ,
  • this moment should not, as hitherto customary, only be applied by the muscular strength of one leg, but alternately by the muscular strength of both legs and / or arms and the weight of a person in two phases, a working phase and a resting phase.
  • the drive mechanism can thereby optimally use both the muscle power and the weight of the driver and crankless, d. H. Without having to overcome dead centers of a crank, evenly transferred to the propulsion wheel.
  • the muscular force and the weight force can be introduced substantially constantly and converted into a substantially constant propulsion force.
  • the person rises from the seat and thus at least partially shifts his weight to the force introduction elements, which are thereby displaced in the first direction.
  • the propulsion wheel is driven via a force-transmitting coupling. This can be done with two extremities of the person at the same time on a common force introduction element or on each extremity individually provided force introduction elements. This is conceivable
  • the mechanism is not limited to use in means of transport.
  • An application of the mechanism according to the invention is also conceivable for other motion concepts such as exercise trainer, ergometer and the like.
  • a two-wheeled vehicle in a lane for an individual is described in the embodiments. Unlike a conventional bicycle, the person driving the vehicle thus performs a movement similar to a riding movement or the movements made in squats.
  • the mechanism according to the invention and the method according to the invention can be used for any type of person-conveying means of locomotion.
  • means of transportation with two wheels for several people means of transportation with three or four wheels for one or more persons, to passenger buses for 4 to 50 or more persons are conceivable, wherein a drive mechanism may be provided for each person can.
  • each individual person in a means of transportation themselves contribute to the propulsion of the means of transport.
  • locomotion means with at least three wheels, in particular in locomotion for a person such as wheelchairs, at least two drive mechanisms and propulsion wheels according to the invention can be provided per person. These can each be coupled with separate force introduction elements, so that the vehicle can be steered by different application of force and / or by different braking.
  • a force-transmitting coupling of the force introduction element and / or the seat with a propulsion wheel may comprise any type of mechanical power transmission but also an electrical, hydraulic, pneumatic and / or other energy-transporting and convertible into driving force transmission.
  • Seat receptacles may have any correspondingly adapted design, for example pneumatic or hydraulic pistons in a cylinder for a pneumatic or hydraulic power transmission or a type of mechanical device such as a rack arranged in the gravitational direction in conjunction with a cardan shaft, a pull chain bracket with pull chain, a rod-translated Lever, a simple lever or the like or a combination thereof.
  • the seat does not have to be with the same propulsion wheel as the
  • Force introduction elements or levers coupled to transmit power may be coupled to another or additional propulsion wheel.
  • this may be a flywheel or a spring in the case of mechanical power transmission, a pressure vessel in the case of pneumatics, a bladder accumulator in the case of a hydraulic system, a battery in the case of electrical power transmission, and the like.
  • the at least one force introduction element, the seat and the drive wheel are coupled in a force-transmitting manner such that the displacement of the at least one force introduction element in the first ridge from a starting position into a displaced position simultaneously causes a driving force and a displacement of the seat causes against the second direction from an initial position to a displaced position. This restores the seat to the displaced position after a rest period.
  • This retrieval of the seat can be realized in a variety of ways, depending on the principle provided for the transmission. In a mechanical power transmission, the seat can with the
  • Force introduction elements to be mechanically coupled, for example via an additional mechanism to a freewheel and / or at least one kinematically suitably designed additional rod and / or a toothed or Kettenradcruung and / or a pull chain or the like.
  • a return spring for the seat may be provided.
  • an additional drive can be provided for this purpose.
  • the first direction in which the at least one force introduction element is displaceable and / or the second direction in which the seat is displaceable is substantially equal to the direction of gravity. "Equal gravity direction" is to be understood as perpendicular to a horizontal plane.
  • left and right force introduction elements are provided for simultaneously displacing substantially in the first direction.
  • at least two extremities of the person can simultaneously introduce muscle power into the mechanism independently of each other.
  • the at least one force introduction element is designed for leg actuation.
  • Dem- corresponding pedals, treads or anchoring devices for hanging or otherwise anchoring of one or both feet or shoes are provided.
  • the at least one force introduction element is designed for arm actuation. Accordingly, handles, elbow support surfaces or other devices designed to introduce force from one or both arms and / or one or both hands are provided. Force introduction elements can also be designed for arm and leg actuation. In a preferred embodiment, these are at least one
  • Force introduction element and the seat together or individually coupled to at least one hydraulic pressure generating device which converts the muscle and weight of the person in hydraulic pressure and at least one hydraulically coupled to a hydraulic motor, wherein the driving force is caused by means of the at least one hydraulic motor by the hydraulic pressure on at least one propulsion wheel.
  • a hydraulic accumulator for storing energy can additionally be provided between the pressure generating device and the hydraulic motor.
  • the retrieval of the seat and / or a retrieval of the at least one force introduction element can be realized hydraulically in this case by a back pressure in the respective pump and / or by a return spring. Analogous to hydraulic components and pneumatic components can be provided.
  • the at least one force introduction element is designed as a lever, which is formed at a first end for introducing force and at a second end with at least one driving wheel is coupled force-transmitting.
  • the force-transmitting coupling of the lever with the propulsion wheel depending on the principle provided for the power transmission, providable in various ways.
  • mechanical coupling for example, a freewheel or a centrifugal clutch is conceivable.
  • hydraulic coupling would be suitable for a torque converter.
  • a hydraulic accumulator or pressure cylinder downstream of the lever would be possible in combination with a corresponding drive motor.
  • an energy buffer adapted to the respective principle can be provided between the lever and the propulsion wheel.
  • the forces are introduced into the propulsion wheel on both sides of the propulsion wheel in order to avoid unilateral skewing of the levers.
  • the lever is rotatably coupled to the at least one propulsion wheel via a freewheel and describes when displacing the lever end a circular segment, with a circular arc segment extending substantially in the first direction.
  • the center of the arc is, for example, in the center of the freewheel, which is preferably also the center of the propulsion wheel. Alternatively, the freewheel can also be arranged at a different position and the force can be transmitted from this position via an additional force transmission element to the propulsion wheel.
  • the predetermined working angle can be changed so that it can be adapted to the respective requirements, depending on the type of use and / or purpose of the mechanism.
  • the reference plane can be any plane where an ergonomically sensible movement is possible to force the person normal to the plane.
  • the horizontal force transmission can act directly on the freewheel and / or the propulsion wheel.
  • the horizontal introduction of force if appropriate via further force-transmitting elements, can be diverted in a vertical direction and act vertically on the freewheel and / or the propulsion wheel.
  • the lever is provided with a return device, in particular a return spring, for returning the lever against the first direction from a displaced position to a starting position.
  • a coupling between the seat and lever for returning the lever when displacing the seat in the second direction may be provided. This coupling can be realized in a variety of ways analogous to the coupling for returning the seat, depending on the principle provided for the transmission.
  • the respective couplings of the seat and the lever may also be provided as a common coupling for returning the seat and the lever alternately in the respective phases or positions of the mechanism.
  • lever and seat could be optionally or additionally coupled via a kinematics.
  • the entire movement would be kinematically related.
  • the seat is coupled in a force-transmitting manner via a fulcrum and / or via a freewheel with at least one propulsion wheel.
  • the seat is articulated to the frame via a seat post.
  • the fulcrum works analogous to the lever.
  • the seat is connected to a seat post. This is movable or firmly connected to the seat and in a leadership linear or with a slight rotational movement about as far as possible a pole substantially in the second direction, preferably in the direction of gravity displaced.
  • the seat post is pivotally connected to the fulcrum and thus transmits the seat weight force to the seat post.
  • the lever support should preferably describe a working angle of approx. + 15 ° or less relative to the reference plane, preferably to the horizontal plane, when moving the seat.
  • the force-transmitting coupling of the seat with the driving wheel is also depending on the principle provided for the power transmission in many different ways providable. Both the fulcrum and the lever (s) may be lockable so that they can be fixed in a state of free rolling of the propulsion wheel. It is also conceivable that only the lever or only the lever support is detected, while only the lever support or only the lever is still movable.
  • the seat is hinged to the frame via the seat post. Ie. the seat post is rotatably mounted about an axis on the frame and the rotation causes a displacement of the seat along an arc segment substantially in the second
  • the introduced via the seat force is transmitted for example hydraulically, via train chains and / or at least one chain drive on the propulsion wheel.
  • the lever forms a leverage arm which is longer than the lever support and which is effective for propulsion. That is, the lever for the legs and / or arms is preferably longer than the lever support for the weight of the person.
  • the mechanism is attached to it
  • the force introduced into the lever (s) in the working phase is smaller than the weight force applied in the resting phase.
  • the lever lengths of the lever and the fulcrum are ideally designed according to the ratio of the person's muscle power to the person's weight. It is therefore conceivable that different Hebelarmfurnbib be provided for different people.
  • levers and / or the fulcrum may be provided for length and / or angle adjustment for adjusting the lever arm length ratio.
  • the levers can then be adjusted independently of each other in the lever length and / or in a lever angle.
  • known locking mechanisms, telescopic arms, locking screws, lockable adjustable angle elements or the like may be provided on the levers.
  • the at least one force introduction element, the seat and the at least one propulsion wheel are coupled in such a force-transmitting manner that the displacement of the seat in the second direction from the displaced position into the starting position simultaneously causes a driving force and a displacement of the force introduction element against first direction from a displaced position in a starting position causes.
  • the seat and the force introduction element are kinematically coupled with each other. If this coupling works in both directions, ie the seat is also displaced when the force introduction element is displaced, the sequence of movements is clearly structured and predictable, which facilitates the handling of the drive mechanism. Furthermore, it is thus possible, if only little force is to be introduced into the mechanism, only with a partial discharge the seat or the force introduction element to generate a driving force.
  • the weight of the person in the working phase could only be shifted to the force introduction element in a proportion which must be more than 50% (eg 60%, 75% or 80%) and, at the same time, a driving force and a lifting of the seat be caused. The same is true in the resting phase with the introduction of force into the seat.
  • a proportion which must be more than 50% eg 60%, 75% or 80%
  • the tensile force transmitting element is designed as a deflected pull chain.
  • the pull chain is articulated at one end to the force introduction element and at the other end to the seat and is deflected by means of a chainring such that a displacement of the force introduction element in the first direction causes a tensile force on the pull chain, which is used to displace the seat against the second direction leads.
  • the displacement of the seat in the second direction leads to a displacement of the Kraf introducing element against the first direction.
  • an easy-to-implement kinematic coupling is thus created an easy-to-implement kinematic coupling.
  • the pull chain can also be coupled in a force-transmitting manner with a shaft which is coupled in a force-transmitting manner to the drive wheel, for example via two freewheels.
  • a force introduction element in the first direction and the displacement of the seat in the second direction in each case the shaft in a driving force on the propulsion wheel generating rotation.
  • the kinematic coupling of the seat with the force introduction element advantageously combined in one element with the power transmission to the propulsion wheel.
  • the at least one force introduction element, the seat and the at least one propulsion wheel are coupled in such a force-transmitting manner that a displacement of the force introduction element both in and against the first direction causes a drive force on the at least one propulsion wheel and a displacement the seat causes a driving force on the at least one or a further driving wheel both in and against the second direction.
  • a drive mechanism is provided, in which the person can simultaneously transfer the weight of their body weight and an additional muscle force by counter-pressing or a counter-pull on the propulsion wheel. In the working phase, it is thus possible, simultaneously with the displacement of the force introduction element in the first direction, to pull the seat counter to the second direction (for example, upwards).
  • Generates force introduction element which can be used as additional driving force. For example, this can be done by an additional body extension of the upper body of the person who pulls or pushes the seat against the second direction while it pulls or pushes the force introduction element in the first direction. Furthermore, it is possible for the person to pull himself into the seat during the rest phase, for example by pulling on the force introduction element. Thus, in addition to the weight force in the seat one on the force introduction element against the first
  • Direction-acting force generated which can be used as additional driving force.
  • the first and second directions are essentially same and preferably also the same direction of gravity.
  • devices for coupling the legs and / or arms of the person to the force introduction element are provided on the force introduction element, which are designed such that forces can be introduced by the person in and against the first direction on the force introduction element.
  • a firm connection of the person to the force introduction element can be provided, which creates more possible uses of the drive mechanism.
  • the devices may be, for example, click pedals and corresponding shoes, or alternatively loops, straps or the like.
  • ergonomic grips formed in both directions for force introduction and, optionally or additionally, a hook-and-loop strap attached to the wrist are possible. Armrests and the like can also be supplemented.
  • means for coupling the body of the person to the seat are provided on the seat, which are designed such that the person forces in and against the second direction on the seat can be introduced.
  • Such devices may be formed, for example, as a hip belt, as harness with multiple straps, as a shoulder strap or shoulder straps.
  • the crankless force-transmitting coupling in the first or second direction comprises at least one chain drive with a chain extending between two sprockets in the first or second direction, at which the force introduction element or the seat by means of an articulated on the force application element or on the seat mounted coupling member is coupled force-transmitting.
  • the chain can also be replaced with a belt or other equivalent element.
  • the coupling member has a first pinion with freewheel and a first chain tensioner, and the chain drive and the pinion with freewheel are force-transmitting in a running direction.
  • the power transmission is advantageously limited to the advancing direction, so that the least possible friction arises when retrieving the force application element or the seat.
  • the freewheel thus blocks upon a displacement of the force introduction element in the first direction or a displacement of the seat in the second direction, so that the force introduced thereby is transmitted to the chain.
  • the chain is then coupled force-transmitting to the propulsion wheel, for example directly or with another chain drive.
  • the coupling member has a second pinion with freewheel and a second chain tensioner, which are arranged on the first pinion opposite side of the chain drive such that the force introduction element in a displacement against the first direction on the second pinion with the Chain drive is coupled in a force-transmitting manner in the first running direction or that the seat is coupled in a force-transmitting manner in a displacement in the second direction via the second pinion to the chain drive in the first running direction.
  • the force is allowed in and against the first direction by means of the force introduction element or in and against the second direction by means of the seat
  • the first and second directions are preferably the same or parallel to one another.
  • two chain drives are provided, wherein a first chain drive is coupled force-transmitting with the Kraftein ⁇ line element in and against the first direction and a second chain drive with the seat in and against the second direction is coupled force-transmitting.
  • This arrangement is advantageous so that a maximum stroke for the force introduction element and the seat can be made available and at the same time a first coupling element hinged to the force introduction element and a second coupling link articulated to the seat do not collide.
  • the chain drive is long enough or the stroke is rather short interpretation is also conceivable to provide only one chain drive and limit the stroke of the coupling links along the chain drive to a maximum of half the length of the chain drive.
  • the two chain drives are each coupled with a first sprocket via a respective freewheel with a sprocket, which is coupled to transmit power to the propulsion wheel.
  • Both chain drives are provided in the same first direction of force transmitting or free-rotating in the same second direction in the sprocket axis.
  • a kinematic system is provided, which makes it possible in any position of the mechanism at a force in the force application element or in the seat to implement the introduced force in a driving force on the propulsion wheel.
  • a second axis is provided, on which the two chain drives are mounted completely freely rotating, each with a second sprocket. At this axis se, if present, also be the deflection wheel for the pull chain mounted freely rotating.
  • a muscle and weight-driven means of transport at least one planetary gear and / or a double planetary gear with freewheel is provided on the at least one force introduction element for adjusting the ratio and / or gearshift.
  • the planetary gear and / or a double planetary gear can be provided and designed analogously to known hub gears for manual switching. It may additionally be provided a coupling.
  • a planetary gear is not limiting. It may optionally or additionally be provided a continuously variable and / or automatic transmission and / or any other type of transmission, which serves to adapt the translation.
  • a storage medium for storing energy and at least one drive for converting stored energy into propulsion are provided.
  • a drive mechanism according to the invention as a kind of hybrid drive.
  • any principle mentioned in connection with the drive mechanism for power transmission can be used.
  • all possible arrangements of hybrid variants are conceivable.
  • the drive can be integrated into the freewheel and / or in the transmission and / or act on the same propulsion wheel as the drive mechanism and / or act on at least one other and / or at least one additional propulsion wheel.
  • a range extender embodiment of the drive mechanism of this be designed and provided to load or fill the storage medium directly, so that the driving force is generated on the propulsion wheel only via the drive.
  • the force introduced via the drive mechanism in this case causes a drive force buffered by the storage medium.
  • the storage medium can be loaded in advance of a trip, so that by operating the drive mechanism, the range of the means of transport is increased.
  • only the work introduced via the drive mechanism on the drive can be converted into propulsion.
  • the storage medium can also serve as an energy buffer, and absorb, for example, when braking or when driving downhill excess energy, and give it back as needed, for example, on a slope or to increase the speed of travel.
  • FIG. 1 shows a mechanism according to the invention and a means of transport according to the invention; the mechanism and the means of transportation in a different position;
  • Lever and the fulcrum an embodiment of the means of locomotion; a mechanism according to the invention and a means of transport according to the invention; a flow chart of a method according to the invention; a flow chart of a method according to the invention; a chain drive for a force introduction element;
  • FIG. 1 and FIG. 2 show a mechanism 1 according to the invention and a locomotion means 8 according to the invention.
  • the locomotion means comprises a fixed frame 6 and a driving wheel 4 fastened to the fixed frame via a hub.
  • a freewheel 5 is present at the hub.
  • a lever 2 and a fulcrum 7 are connected at the hub.
  • the fulcrum is connected by a hinge to one end of a saddle rod 12.
  • a boom rod 11 is coupled thereto by a hinge.
  • a saddle 3 is attached to the linkage.
  • the boom rod 11 is also coupled to the fixed frame 6 via a hinge.
  • a return device for the saddle 3 is shown as a return spring 14 in its relaxed state.
  • the lever 2 and the lever support 7 are coupled to the freewheel 5 such that both within a certain Angular segment ⁇ in a rotation direction around the hub can move freely. In the other direction of rotation, they can move only under force or torque transfer to the propulsion wheel 4 to the hub.
  • FIG. 2 shows a displaced position B of the mechanism 1.
  • a person by their body weight generate a force or torque transfer to the propulsion wheel 4 by sitting on the saddle 3.
  • the weight of the body weight is transmitted from the saddle 3 to the seat post 12 and from the seat post 12 to the fulcrum 7.
  • the force is introduced approximately perpendicular to the fulcrum 7 substantially in the direction of gravity g in the fulcrum 7, so that thereby approximately applied to the freewheel 5 a maximum transmittable moment.
  • This moment is transmitted via the freewheel 5 on the propulsion wheel 4 and converted into a rotation of the propulsion wheel 4.
  • a driving force F A at the rolling point of the driving wheel 4 is transmitted to the ground.
  • the force introduced at the lever end 2a is introduced by the person approximately perpendicularly to the lever 2 in the direction of gravitation g into the lever 2, so that thereby an approximately maximum local moment is applied to the freewheel 5. This moment is transmitted via the freewheel 5 on the propulsion wheel 4 and converted into a rotation of it.
  • the propulsion wheel 4 progresses under power transmission from the lever 2, its end 2a descends predominantly in the direction of gravity g, with the lever 2 rotating as a whole with a rotational movement about the freewheel.
  • the lever end 2a is at its lowest point, the displaced position B of the mechanism shown in FIG. 1 is reached again and the sequence of movements can start again from the beginning.
  • levers 2 in different positions A, B and a return spring 13 for the lever are shown in the form of a helical spring.
  • starting position A is the lever end 2a at its highest point.
  • the lever is at a mathematically negative angle -a to the same.
  • displaced position B shown in a solid line, the lever is relative to the horizontal in a mathematically positive angle ⁇ to the same.
  • the return spring 13 is relaxed in the starting position A and stretched in the displaced position B.
  • the lever is returned at discharge from the displaced position B by the spring force of the return spring 13 to the starting position A.
  • the saddle 3, the seat post 12 and the fulcrum 7 are shown in the positions A and B.
  • the dashed position shown starting position A is the saddle 3 at its lowest point, that is in one Distance H A in the direction of gravity to a horizontal plane through the lowest point of the Vorriebsrades 4, ie the roller plane.
  • a propulsion must now be generated again by pedaling the lever 2.
  • the saddle 3 is at its highest point. A propulsion can then be generated by weight on the saddle 3 by putting on the person.
  • FIG. 4 shows the lever 2 and the lever support 7 in a preferred embodiment, in which the lever 2 is longer than the lever support 7.
  • the effective lever arm Li of the lever 2 is longer than the effective lever arm L2 of the fulcrum 7.
  • the different high forces are translated differently.
  • This is ergonomically favorable, because the applied muscle force is less than the applicable weight force in most people, at least for a longer load duration.
  • the duration of the rest phase can be adjusted, preferably slightly longer than the duration of the work phase.
  • FIG. 5 shows an embodiment of the means of locomotion 8 with a drive mechanism 1 according to the invention, an additional drive 10 and a storage medium 9 combined therewith.
  • the drive 10 can be, for example, an electric motor which rolls into the brake or downhill wheels
  • the storage medium 9 in this case a battery, charging.
  • this can also be loaded in advance of a trip.
  • the drive 10 can be switched on and provide an additional driving force F A on the driving wheel 4a available.
  • FIG. 6 shows an embodiment of the locomotion means 8 with a drive mechanism 1 according to the invention.
  • Hydraulic pumps 15, 16 and hydraulic motors 17, 18 are provided therein.
  • the hydraulic components are hydraulically coupled with each other and accordingly filled pressure-tight with a hydraulic fluid. Hydraulic lines are not shown for clarity.
  • the pump 15 is coupled to the hydraulic motor 17 and the pump 16 is coupled to the hydraulic motor 18.
  • the pump 16 is connected in a force-transmitting manner to the lever 2, the pump 16 being arranged on the end 2 b of the lever 2 designed for the transmission of force. It is still in front of the pivot point of the lever 2, which is located on the hub of the propulsion wheel 4, arranged.
  • the lever 2 acts with its effective lever arm Li to generate pressure on the pump 16.
  • the lever arm Li results from the distances between the end 2a of the lever 2, the pump 16 and the pivot point of the lever 2.
  • In the working phase is by moving the Force introduction trained end 2a of the lever 2 substantially in the gravitational direction g from the initial position A in the illustrated displaced position B generates a hydraulic pressure in the pump 16.
  • This pressure is conducted to the hydraulic motor 18, which converts the hydraulic pressure into a moment on the propulsion wheel 4 and thus into a driving force.
  • FIGS. 7 and 8 each show a flow chart of a method according to the invention.
  • the method is provided for the muscle- and weight-driven movement of at least one person, in particular with at least one inventive drive mechanism or a muscle and weight-driven locomotion device according to the invention.
  • a first step S1 includes driving at least one propulsion wheel by means of force-actuated displacement of at least one force-transmitting element, which is coupled to the propulsion wheel in a crank-free manner in a first directional motion. tion, in particular in the direction of gravity, from a starting position to a displaced position.
  • a second step S1 includes driving at least one propulsion wheel by means of force-actuated displacement of at least one force-transmitting element, which is coupled to the propulsion wheel in a crank-free manner in a first directional motion. tion, in particular in the direction of gravity, from a starting position to a displaced position.
  • a second step S1 includes driving at least one propulsion wheel by means of force-actuated displacement of at
  • Step S2 may, as shown in Figure 7, parallel to the first step Sl or alternatively, as shown in Figure 8, take place after the first step Sl.
  • the second step S2 includes the displacement of at least one force-transmitting with the drive wheel crankless coupled seat and the body center of gravity of the person against a second direction, in particular the direction of gravity, from a starting position in a displaced position.
  • a third step S3, which occurs after the second step S2, includes driving the propulsion wheel by displacing the seat and the center of gravity of the person in the second direction from the displaced position to the starting position by means of weight introduced from the weight of the person into the seat.
  • a fourth step S4 can, as shown in FIG. 7, take place in parallel with the third step S3 or alternatively, as shown in FIG. 8, after the third step S3.
  • the fourth step S4 includes retrieving the at least one force introduction element from the displaced position into the
  • FIG. 9 shows a chain drive 30 for a force introduction element 2.
  • the chain drive has two chain wheels 31, 32 and a chain 33 extending therebetween in the direction of gravitation g.
  • On the chain 33 a hingedly mounted on the force transmission element 2 coupling member 34 for driving the chain 33 is provided.
  • the coupling member 34 is formed as a rod and has at the end facing the chain 33 a
  • Crosspiece on which a first pinion 35 with freewheel and a first chain tensioner 36 are mounted. Further, on the cross piece on the side opposite the first pinion 35 side of the chain drive 30 and a second pinion 39th arranged with freewheel and a second chain tensioner 40. Both pinions 35, 39 with freewheel are connected to the chain 33 in operative connection.
  • the chain 33 can be rotated by application of force only a first direction 37. In the first running direction 37, forces can be transmitted from the coupling member 34 via its freewheel pinions 35, 39 to the chain 33, and from the chain 33 to the first sprocket 31.
  • the force introduction element 2 can be displaced either upwards, counter to the gravitational direction g, or downwards, in the direction of gravitation g.
  • the force introduction element 2 When moving the force introduction element 2 down locks the freewheel of the first pinion 35, so that the introduced force is transmitted from the force introduction element 2 via the coupling member 34 on the first pinion 35 on the chain 33.
  • the second pinion 39 runs freely with this movement in his freewheeling direction.
  • the force introduction element 2 is displaced upwards, the freewheeling of the second pinion 39 is blocked and the first pinion 35 runs freely, so that during this movement the force is introduced into the chain 33 on the second pinion 39.
  • the chain is always rotated in a displacement of the force introduction element in the first direction 37.
  • the force introduction element 2 is arranged substantially horizontally and rotatably mounted at a pivot point 43, which may preferably be provided on the hub of the propulsion wheel 4.
  • a pivot point 43 which may preferably be provided on the hub of the propulsion wheel 4.
  • a non-illustrated working angle .alpha..sub.a is also provided which is preferably in the range a ⁇ 25.degree., Particularly preferably in the range 10.degree. To 20.degree.
  • the sprocket axle 41 is coupled in a force-transmitting manner, for example via a further drive chain 42, to the propulsion wheel 4, which is discussed with reference to FIGS. 11 to 13.
  • Fig. 10 shows a chain drive 30 'for a seat 3.
  • This works essentially analogous to chain drive 30 for the force introduction element.
  • An essential difference is that the coupling member 3 v with the seat 3 (instead of the force introduction element 2) and the seat post 11, on which the seat 3 is fixed, is hingedly connected.
  • the seat post 11 is substantially (ie with the working angles as deviation) arranged horizontally and rotatably mounted at a pivot point 44, which may be preferably provided in the front region of a frame 51.
  • the coupling member 34 is formed bent ⁇ .
  • the cranking serves not to collide with the second sprocket 32, which is arranged vertically above the first sprocket 31.
  • Pinion 39 locks up when moving upwards.
  • FIG. 11 shows an embodiment of a drive mechanism according to the invention in which two parallel arranged chain drives 30, 30 'are provided. These are the chain drives 30, 30 * shown individually in FIGS. 9 and 10. These are arranged side by side, so that they overlap in the illustrated side view.
  • the first and the second direction, in which the force introduction element and the seat are displaceable, in this example both correspond to the direction of gravitation g.
  • the two chain drives are kinematically coupled to each other via a pull chain 20. This is fixed to the force introduction element 2 and the coupling member 34 ⁇ of the seat 3 and also serves as a compensation and return element.
  • the pull-in chain 20 When the seat 3 is displaced in the direction of gravitation g, the pull-in chain 20 simultaneously pulls the force introduction element 2 upwards, ie counter to the direction of gravitation g. Likewise, when the force introduction element 2 is displaced in the gravitational direction g, the seat 3 mounted on the seat post 11 is automatically pulled upwards by the pull chain 20. Thus, only by a weight shift of the person between the seat 3 and the force introduction element 2 already take place a drive on the propulsion wheel, not shown. This kinematic coupling allows the drive mechanism to operate in different modes.
  • Force introduction element used in the direction of gravity In a second mode of operation, the full body weight of the person can be used to shift the force introduction element 2 or, in the resting phase, the seat 3 in the direction of movement g in the work phase. Thus, a high driving force, which is generated by displacement of the seat 3 or of the force introduction element 2 with the total weight of the person's body weight, can be transferred to the propulsion wheel 4.
  • an additional force can be introduced in addition to the full body weight. This is achieved by the force coupling of the legs and the body trunk of the person in and against the gravitational direction g.
  • Fig. 12 shows the drive mechanism of Fig. 11 in a plan view. Therein, in particular the parallel arrangement of the chain drives 30 and 30 ⁇ is illustrated. Furthermore, it is also shown that the pull chain 20 and the drive chain 42 are arranged on the chain drives 30, 30 x opposite side of the drive mechanism.
  • the chain drives 30, 30 ⁇ and the frame 51 are shown here only schematically for clarity. The plotted positions are therefore changeable. In particular, the outer chain drive 30 may be located closer to the center of the frame.
  • the force introduction element 2 and the seat post 11 are each formed as U-shaped tubes and respectively to the
  • the click pedals 21 are attached to the outside of the force introduction element 2.
  • the seat 3 is formed as a saddle with a hip belt, not shown, and arranged centrally above the chain drives 30, 30 x .
  • FIG. 13 shows a means of locomotion with a drive mechanism according to FIGS. 11 and 12. This is embodied here as an example of a bicycle 50.
  • the bicycle 50 has a
  • Frame 51 on which all sprockets of the drive mechanism are mounted. Furthermore, it has a propulsion wheel 4 and a front wheel 52.
  • the frame 51 has a front 53, on which the seat post 11 is loaded. is gert. Further, it has a rear 54, on which the Raftein effetselernent is stored.
  • a separate chain drive is provided for transmitting power from the sprocket axle to the driving wheel.
  • the means of transport with a drive mechanism is exemplified here as a bicycle.
  • the principle of the drive mechanism is not limited to this, but can be applied to any type of muscle-powered means of locomotion or movement concept, in particular also to tricycles, wheelchairs, ergometers or also to multi-person vehicles.
  • the force on the force introduction element can alternatively be introduced, for example, with the arms of a person. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • Waist belt means for coupling the body trunk 30, 30 1 crank drive

Abstract

The invention relates to a drive mechanism (1) for the muscle- and weight-driven transportation of at least one person, comprising at least one force application element (2) that can be moved substantially in a first direction by the muscle force of the person and a seat (3) that can be moved substantially in a second direction by the weight force of the person, wherein the force application element (2) and the seat (3) are coupled to at least one driving wheel (4; 4a) in a force-transmitting manner without a crank in such a way that movement of the force application element (2) in the first direction causes a driving force (FA) on the at least one driving wheel (4; 4a) and movement of the seat (3) in the second direction causes a driving force (FA) on the at least one or an additional driving wheel (4; 4a). The invention further relates to a muscle- and weight-driven means of transportation (8) for at least one person comprising at least one such drive mechanism (1), and to a method for muscle- and weight-driven transportation.

Description

Antriebsmechanismus , muskel- und gewichtsangetriebenes Fortbewegungsmittel und Verfahren zum muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbewegen GEBIET DER ERFINDUNG  Drive Mechanism, Muscle and Weight Driven Vehicle, and Method of Muscle and Weight Driven Travel. FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsmechanismus, ein muskel- und gewichtsangetriebenes Fortbewegungsmittel und ein Verfahren zum muskel- und gewichts- angetriebenen Fortbewegen. The present invention relates to a drive mechanism, a muscle and weight driven vehicle, and a method for muscle and weight driven travel.
TECHNISCHER HINTERGRUND TECHNICAL BACKGROUND
Antriebsmechanismen zur muskelangetriebenen Fortbewegung existieren in den verschiedensten Ausführungen. Die verbreitetste Ausführungsform ist an Fahrrädern zu finden. Ein Fahrrad ist ein einspuriges Landfahrzeug, das mit Muskelkraft durch das Treten von Pedalen an einer Kurbel angetrieben wird. Der Antriebsmechanismus gibt über sei- ne Kurbel eine Kreisbewegung vor, welche von den Beinen bzw. den Füßen der das Fahrrad antreibenden Person beschrieben werden müssen. Diese Kreisbewegung enthält innerhalb einer Umdrehung zwei Totpunkte der Kurbel , an welchen keine Kraft in den Mechanismus eingeleitet wer- den kann. Des Weiteren durchläuft die Kurbel nur in einem kleinen Kreissegment eine optimale Winkelstellung, in welcher der wirksame Hebelarm auf den Drehpunkt der Kurbel annähernd der Kurbellänge entspricht. In allen anderen Stellungen der Kurbel ist die Winkelstellung zum Erzeugen des Antriebsmoments nicht optimal. Drive mechanisms for muscle-driven locomotion exist in various designs. The most common embodiment is found on bicycles. A bicycle is a one-lane land vehicle that is powered by muscle power by pedaling a crank. The drive mechanism provides via its crank a circular motion which must be described by the legs or feet of the person driving the bicycle. This circular movement contains two dead centers of the crank within one revolution, at which no force can be introduced into the mechanism. Furthermore, the crank passes through only in a small circle segment an optimal angular position, in which the effective lever arm corresponds to the pivot point of the crank approximately the crank length. In all other positions of the crank, the angular position for generating the drive torque is not optimal.
Es existieren bereits Ansätze für alternative Antriebsmechanismen. Die DD 204 671 A5 beschreibt einen Antriebsmechanismus für Fahrräder, bei welchem Hebel mit Pedalen vorgesehen sind. Diese werden abwechselnd, ähnlich wie bei herkömmlichen Kurbelpedalen, alternierend vom linken und rechten Bein der das Fahrrad antreibenden Person getreten. Die so erzeugte Antriebskraft wird ent- weder über eine mit den Hebeln verbundene Kurbel in eine Drehbewegung zum Vortrieb umgesetzt , ' oder es werden damit Hydraulikzylinder betrieben, um einen hydraulischen Druck für einen Hydraulikmotor bereitzustellen, welcher einen Vortrieb erzeugt. Bei diesem Antriebsmechanismus ist wie bei herkömmlichen Fahrrädern eine alternierende seitliche Krafteinbringung durch die Beine notwendig. There are already approaches for alternative drive mechanisms. DD 204 671 A5 describes a drive mechanism for bicycles, in which lever with Pedals are provided. These are alternately kicked, similar to conventional crank pedals, alternately from the left and right leg of the person driving the bicycle. The driving force thus generated is reacted either via a related crank to the levers in a rotational movement for propulsion, 'or it can be operated so that the hydraulic cylinder to provide a hydraulic pressure for a hydraulic motor, which generates a thrust. In this drive mechanism, as in conventional bicycles, an alternating lateral force introduction through the legs is necessary.
Bei Kraftübertragung über die Kurbel sind ferner Totpunkte vorhanden. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG When transmitting power via the crank further dead points are available. SUMMARY OF THE INVENTION
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Antriebsmechanismus zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren sind ein Fortbewegungs- mittel und ein Verfahren zur Fortbewegung zur Verfügung zu stellen, in welchen ein derartiger Mechanismus verwendet wird. Against this background, the present invention has the object to provide an improved drive mechanism available. Furthermore, a means of locomotion and a method of locomotion are to be provided in which such a mechanism is used.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Mechanismus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder ein Muskel- und gewichtsangetriebenes Fortbewegungsmittel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 22 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 25 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen: According to the invention this object is achieved by a mechanism having the features of claim 1 and / or a muscle and weight-driven means of locomotion with the features of claim 22 and / or by a method having the features of claim 25. Accordingly, it is provided:
Ein Antriebsmechanismus zum muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbewegen einer Person, mit zumindest einem durch Muskelkraft der Person im Wesentlichen in einer ersten Richtung verlagerbaren Krafteinleitungselement, mit einem durch Gewichtskraft der Person im Wesentlichen in einer zweiten Richtung verlagerbaren Sitz, wobei das zumindest eine A drive mechanism for the muscular and weight-driven movement of a person, with at least one of a person's muscular strength substantially in a first direction displaceable force introduction element, with a by weight of the person displaced in a substantially second direction seat, said at least one
Krafteinleitungselement und der Sitz derart kraftübertragend mit zumindest einem Vortriebsrad kurbellos gekoppelt sind, dass ein Verlagern des zumindest einen Krafteinleitungselements in der ersten Richtung eine Antriebskraft an dem zumindest einen Vortriebsrad hervorruft und ein Verlagern des Sitzes in der zweiten Richtung eine Antriebskraft an dem zu- mindest einen oder einem weiteren Vortriebsrad hervorruft. The force introduction element and the seat are force-transmittingly coupled to at least one propulsion wheel such that displacement of the at least one force introduction element in the first direction causes a driving force on the at least one propulsion wheel and displacing the seat in the second direction drives a driving force on the at least one or another driving wheel causes.
Ein Muskel- und gewichtsangetriebenes Fortbewegungsmittel für zumindest eine Person, insbesondere mit zumindest einem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus . A muscle and weight-driven means of locomotion for at least one person, in particular with at least one drive mechanism according to the invention.
Ein Verfahren zum muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbewegen einer Person, insbesondere mit einem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus oder einem erfindungsgemäßen muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbewegungsmittel, mit den Schrit- ten: Antreiben zumindest eines Vortriebsrades durch muskel- kraftbetätigtes Verlagern zumindest eines kraftübertragend mit dem zumindest einen Vortriebsrad kurbellos gekoppelten Krafteinleitungselements in einer ersten Richtung, insbesondere in Gravitationsrichtung, von einer Ausgangsposition in eine verlagerte Position; Verlagern zumindest eines kraft- übertragend mit dem zumindest einen Vortriebsrad kurbellos gekoppelten Sitzes und des Körperschwerpunkts der Person entgegen einer zweiten Richtung, insbesondere der Gravitationsrichtung, von einer Ausgangsposition in eine verlagerte Position; Antreiben des zumindest einen Vortriebsrades durchA method for the musculoskeletal and weight-driven movement of a person, in particular with a drive mechanism according to the invention or a muscle and weight-driven means of transport according to the invention, with the steps: driving at least one propulsion wheel by muscle-power operated displacing at least one force-transmitting coupled to the at least one propulsion wheel crankless Force introduction element in a first direction, in particular in the direction of gravity, from a starting position into a displaced position; Displacing at least one force-transmitting with the at least one propulsion wheel crankless coupled seat and the body center of gravity of the person against a second direction, in particular the direction of gravity, from a starting position to a displaced position; Driving the at least one propulsion wheel through
Verlagern des Sitzes und des Körperschwerpunkts der Person in der zweiten Richtung von der verlagerten Position in die Ausgangsposition mittels vom Gewicht der Person in den Sitz eingeleiteter Gewichtskraft; Rückholen des zumindest einen Krafteinleitungselements von der verlagerten Position in die Ausgangsposition. Displacing the seat and the body center of gravity of the person in the second direction from the displaced position to the starting position by means of a weight force introduced into the seat by the weight of the person; Returning the at least one Force introduction element from the displaced position to the starting position.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Erkennt- nis/Idee besteht darin, die Verluste üblicher Kurbeltriebe zu eliminieren, indem auf einen Kurbeltrieb im Antriebsmechanismus verzichtet wird und stattdessen ein Moment entweder direkt an einem Vortriebsrad erzeugt wird oder ohne eine zwischengeschaltete Kurbel auf das Vortriebsrad übertragen wird. Zudem soll dieses Moment nicht wie bislang üblich nur von der Muskelkraft eines Beines, sondern abwechselnd von der Muskelkraft beider Beine und/oder Arme und der Gewichts- kraft einer Person in zwei Phasen, einer Arbeitsphase und einer Ruhephase, aufgebracht werden. Der Antriebsmechanismus kann dadurch sowohl die Muskelkraft als auch die Gewichtskraft des Fahrers optimal nutzen und kurbellos, d. h. ohne Totpunkte einer Kurbel überwinden zu müssen, gleichmäßig auf das Vortriebsrad übertragen. Die Muskelkraft und die Gewichtskraft können dabei jeweils im Wesentlichen konstant eingeleitet und in eine im Wesentlichen konstante Vortriebskraft umgesetzt werden. In der Arbeitsphase erhebt sich die Person aus dem Sitz und verlagert damit ihr Gewicht zumindest teilweise auf die Krafteinlei- tungselemente, welche dadurch in die erste Richtung verlagert werden. Somit wird über eine kraftübertragende Kopplung das Vortriebsrad angetrieben. Dies kann mit zwei Extremitäten der Person gleichzeitig an einem gemeinsamen Krafteinleitungselement oder an für jede Extremität einzeln vorgese- henen Krafteinleitungselementen erfolgen. Denkbar ist dasThe invention / idea underlying the present invention is to eliminate the losses of conventional crank mechanisms by dispensing with a crank mechanism in the drive mechanism and instead generating a torque either directly on a propulsion wheel or without transferring it to the propulsion wheel without an intermediate crank , In addition, this moment should not, as hitherto customary, only be applied by the muscular strength of one leg, but alternately by the muscular strength of both legs and / or arms and the weight of a person in two phases, a working phase and a resting phase. The drive mechanism can thereby optimally use both the muscle power and the weight of the driver and crankless, d. H. Without having to overcome dead centers of a crank, evenly transferred to the propulsion wheel. In each case, the muscular force and the weight force can be introduced substantially constantly and converted into a substantially constant propulsion force. In the working phase, the person rises from the seat and thus at least partially shifts his weight to the force introduction elements, which are thereby displaced in the first direction. Thus, the propulsion wheel is driven via a force-transmitting coupling. This can be done with two extremities of the person at the same time on a common force introduction element or on each extremity individually provided force introduction elements. This is conceivable
Einbringen der Muskelkraft mit einer, zwei, drei oder vier Extremitäten der Person, an einem Krafteinleitungselement oder an zwei, drei oder vier Krafteinleitungselementen, und zwar je nach der jeweiligen Anzahl gemeinsam, teilweise ge- meinsam oder einzeln. Die Betätigung der Krafteinleitungselemente kann durc Abstoßen, Drücken, Heben, Ziehen oder eine andere Bewegung erfolgen. Während dessen hebt sich der dabei zumindest teilweise entlastete Sitz. Die Person hat dadurch, dass sie sich erhoben hat, gleichzeitig mit der Arbeit zum Verlagern des Krafteinleitungselementes auch noch ihren Schwerpunkt entgegen der Gravitationsrichtung gehoben. Die dadurch geleistete Höhenenergie wird in der Ruhephase genutzt, indem sich die Person auf den ebenfalls angehobenen Sitz setzt und so die Gewichtskraft ihres Körpergewichts auf den Sitz wirkt. Durch diese Gewichtskraft wird der Sitz in der zweiten Richtung verlagert und dadurch das Vortriebsrad angetrieben. Während dessen heben sich die dabei entlasteten Krafteinleitungselemente und der beschriebene Ablauf kann von vorne beginnen. Introducing the muscle force with one, two, three or four extremities of the person, on a force introduction element or on two, three or four force introduction elements, depending on the respective number together, partially alone or alone. The actuation of the force introduction elements can be done by repelling, pressing, lifting, pulling or another movement. In the meantime, the seat, which is at least partially relieved of it, lifts up. As a result of the fact that the person has risen, at the same time as working to displace the force introduction element, he has also lifted his center of gravity against the gravitational direction. The heightened energy level is used in the resting phase by the person sits on the seat also raised and thus affects the weight of their body weight on the seat. By this weight, the seat is displaced in the second direction, thereby driving the propulsion wheel. During this, the thereby relieved force application elements lift and the process described can start from scratch.
Der Mechanismus ist nicht auf den Einsatz in Fortbewegungs- mitteln beschränkt. Denkbar ist eine Anwendung des erfindungsgemäßen Mechanismus auch für andere Bewegungskonzepte wie Bewegungstrainer, Ergometer und dergleichen. The mechanism is not limited to use in means of transport. An application of the mechanism according to the invention is also conceivable for other motion concepts such as exercise trainer, ergometer and the like.
Ein Fortbewegungsmittel mit zwei Rädern in einer Spur für eine Einzelperson ist in den Ausführungsbeispielen beschrieben. Anders als bei einem herkömmlichen Fahrrad wird damit von der das Fahrzeug antreibenden Person eine Bewegung ähnlich einer Reitbewegung oder der Bewegungen, wie sie bei Kniebeugen gemacht werden, durchgeführt. Der erfindungsgemäße Mechanismus und das erfindungsgemäße Verfahren können für jede Art von personenbefördernden Fortbewegungsmitteln ver- wendet werden. Ebenso sind Fortbewegungsmittel mit zwei Rädern für mehrere Personen, Fortbewegungsmittel mit drei oder vier Rädern für eine oder mehrere Personen, bis hin zu Personenbussen für 4 bis 50 oder mehr Personen denkbar, wobei für jede Person ein Antriebsmechanismus vorgesehen sein kann. Dabei kann jede einzelne Person in einem Fortbewegungsmittel selbst zum Vortrieb des Fortbewegungsmittels beitragen. Es sind auch derartige Fortbewegungsmittel zum Transportieren von Lasten denkbar. Bei Fortbewegungsmitteln mit zumindest drei Rädern, insbesondere bei Fortbewegungs- mittein für eine Person wie beispielsweise bei Rollstühlen, können zumindest zwei erfindungsgemäße Antriebsmechanismen und Vortriebsräder pro Person vorgesehen sein. Diese können jeweils mit separaten Krafteinleitungselementen gekoppelt sein, sodass das Fahrzeug durch unterschiedliche Krafteinleitung und/oder durch unterschiedliches Bremsen gelenkt werden kann. A two-wheeled vehicle in a lane for an individual is described in the embodiments. Unlike a conventional bicycle, the person driving the vehicle thus performs a movement similar to a riding movement or the movements made in squats. The mechanism according to the invention and the method according to the invention can be used for any type of person-conveying means of locomotion. Likewise, means of transportation with two wheels for several people, means of transportation with three or four wheels for one or more persons, to passenger buses for 4 to 50 or more persons are conceivable, wherein a drive mechanism may be provided for each person can. In this case, each individual person in a means of transportation themselves contribute to the propulsion of the means of transport. There are also such means of transport for transporting loads conceivable. In locomotion means with at least three wheels, in particular in locomotion for a person such as wheelchairs, at least two drive mechanisms and propulsion wheels according to the invention can be provided per person. These can each be coupled with separate force introduction elements, so that the vehicle can be steered by different application of force and / or by different braking.
Eine kraftübertragende Kopplung des Krafteinleitungselements und/oder des Sitzes mit einem Vortriebsrad kann jede Art von mechanischer Kraftübertragung aber auch eine elektrische, hydraulische, pneumatische und/oder andersartig energietransportierende und in Antriebskraft umwandelbare Übertragungsweise umfassen. Krafteinleitungselemente und die A force-transmitting coupling of the force introduction element and / or the seat with a propulsion wheel may comprise any type of mechanical power transmission but also an electrical, hydraulic, pneumatic and / or other energy-transporting and convertible into driving force transmission. Force introduction elements and the
Sitzaufnahme können jede dementsprechend angepasste Ausführung aufweisen, beispielsweise Pneumatik- oder Hydraulikkolben in einem Zylinder für eine pneumatische oder hydraulische Kraftübertragung oder eine Art von mechanischer Vorrichtung wie beispielsweise eine in Gravitationsrichtung an- geordnete Zahnstange in Verbindung mit einer Kardanwelle, ein Zugkettenbügel mit Zugkette, ein stangenübersetzter Hebel, ein einfacher Hebel oder dergleichen oder eine Kombination daraus . Der Sitz muss nicht mit demselben Vortriebsrad wie die Seat receptacles may have any correspondingly adapted design, for example pneumatic or hydraulic pistons in a cylinder for a pneumatic or hydraulic power transmission or a type of mechanical device such as a rack arranged in the gravitational direction in conjunction with a cardan shaft, a pull chain bracket with pull chain, a rod-translated Lever, a simple lever or the like or a combination thereof. The seat does not have to be with the same propulsion wheel as the
Krafteinleitungselemente bzw. Hebel kraftübertragend gekoppelt sein, sondern kann mit einem anderen oder zusätzlichen Vortriebsrad gekoppelt sein. Bei allen Arten der Kraftüber ragung ist auch ein zwischen dem Krafteinleitungselement und dem Vortriebsrad vorgesehener Energiepuffer denkbar. Beispielsweise kann dies bei mechanischer Kraftübertragung ein Schwungrad oder eine Feder, bei einer Pneumatik ein Druckbehälter, bei einer Hydraulik ein Blasenspeicher, bei elektrischer Kraftübertragung eine Batterie und dergleichen sein. Force introduction elements or levers coupled to transmit power, but may be coupled to another or additional propulsion wheel. In all types of Kraftüber ragung also provided between the force application element and the propulsion energy buffer is conceivable. For example, this may be a flywheel or a spring in the case of mechanical power transmission, a pressure vessel in the case of pneumatics, a bladder accumulator in the case of a hydraulic system, a battery in the case of electrical power transmission, and the like.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung. Advantageous embodiments and further developments will become apparent from the other dependent claims and from the description with reference to the figures of the drawing.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das zumindest eine Krafteinleitungselement, der Sitz und das Vortriebsrad der- art kraftübertragend gekoppelt, dass das Verlagern des zumindest einen Krafteinleitungselements in der ersten Rieh- tung aus einer Ausgangsstellung in eine verlagerte Stellung gleichzeitig eine Antriebskraft hervorruft und ein Verlagern des Sitzes entgegen der zweiten Richtung aus einer Ausgangs- Stellung in eine verlagerte Stellung hervorruft. Damit wird der Sitz nach einer Ruhephase in die verlagerte Stellung zurückgeholt. Dieses Rückholen des Sitzes kann auf verschiedenste Arten realisiert werden, abhängig von dem für die Kraftübertragung vorgesehenen Prinzip. Bei einer mecha- nischen Kraftübertragung kann der Sitz dazu mit den In a preferred embodiment, the at least one force introduction element, the seat and the drive wheel are coupled in a force-transmitting manner such that the displacement of the at least one force introduction element in the first ridge from a starting position into a displaced position simultaneously causes a driving force and a displacement of the seat causes against the second direction from an initial position to a displaced position. This restores the seat to the displaced position after a rest period. This retrieval of the seat can be realized in a variety of ways, depending on the principle provided for the transmission. In a mechanical power transmission, the seat can with the
Krafteinleitungselementen mechanisch gekoppelt sein, beispielsweise über einen zusätzlichen Mechanismus an einem Freilauf und/oder über zumindest eine kinematisch dazu geeignet ausgebildete zusätzliche Stange und/oder über eine Zahn- bzw. Kettenradpaarung und/oder eine Zugkette oder dergleichen. Alternativ kann auch eine Rückholfeder für den Sitz vorgesehen sein. Im Fall pneumatischer und/oder hydraulischer und/oder elektrischer Kraftübertragung kann ein zusätzlicher Antrieb dafür vorgesehen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Richtung, in welcher das zumindest eine Krafteinleitungselement verlagerbar ist und/oder die zweite Richtung, in welcher der Sitz verlagerbar ist, im Wesentlichen gleich der Gravitationsrichtung. „Gleich der Gravitationsrichtung" ist als senkrecht zu einer horizontalen Ebene zu verstehen. Force introduction elements to be mechanically coupled, for example via an additional mechanism to a freewheel and / or at least one kinematically suitably designed additional rod and / or a toothed or Kettenradpaarung and / or a pull chain or the like. Alternatively, a return spring for the seat may be provided. In the case of pneumatic and / or hydraulic and / or electrical power transmission, an additional drive can be provided for this purpose. In a preferred embodiment, the first direction in which the at least one force introduction element is displaceable and / or the second direction in which the seat is displaceable is substantially equal to the direction of gravity. "Equal gravity direction" is to be understood as perpendicular to a horizontal plane.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind ein linkes und ein rechtes Krafteinleitungselement zum gleichzeitigen Verlagern im Wesentlichen in der ersten Richtung vorgesehen. Somit können zumindest zwei Extremitäten der Person gleichzeitig unabhängig voneinander Muskelkraft in den Mechanismus einbringen. In a preferred embodiment, left and right force introduction elements are provided for simultaneously displacing substantially in the first direction. Thus, at least two extremities of the person can simultaneously introduce muscle power into the mechanism independently of each other.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Krafteinleitungselement zur Beinbetätigung ausgebildet. Dem- entsprechende sind daran Pedale, Trittschalen oder Verankerungsvorrichtungen zum Einhängen oder anderweitig verankern von einem oder beiden Füßen bzw. Schuhen vorgesehen. In a preferred embodiment, the at least one force introduction element is designed for leg actuation. Dem- corresponding pedals, treads or anchoring devices for hanging or otherwise anchoring of one or both feet or shoes are provided.
In einer weiteren Ausführungsform ist das zumindest eine Krafteinleitungselement zur Armbetätigung ausgebildet. Dementsprechend sind daran Griffe, Ellenbogenauflageflächen o- der andere zur Krafteinleitung von einem oder beiden Armen und/oder einer oder beiden Händen günstig ausgebildete Vorrichtungen vorgesehen. Krafteinleitungselemente können auch zur Arm- und zur Beinbetätigung ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das zumindest eineIn a further embodiment, the at least one force introduction element is designed for arm actuation. Accordingly, handles, elbow support surfaces or other devices designed to introduce force from one or both arms and / or one or both hands are provided. Force introduction elements can also be designed for arm and leg actuation. In a preferred embodiment, these are at least one
Krafteinleitungselement und der Sitz gemeinsam oder jeweils einzeln an zumindest eine hydraulische Druckerzeugungseinrichtung gekoppelt, welche die Muskel- und Gewichtskraft der Person in hydraulischen Druck wandelt und mit zumindest ei- nem Hydraulikmotor hydraulisch gekoppelt ist, wobei die Antriebskraft mittels des zumindest einen Hydraulikmotors durch den hydraulischen Druck an zumindest einem Vortriebs- rad hervorgerufen wird. Dabei kann zwischen der Druckerzeu- gungseinrichtung und dem Hydraulikmotor zusätzlich ein Hydraulikspeicher zum Speichern von Energie vorgesehen sein. Das Rückholen des Sitzes und/oder ein Rückholen des zumindest einen Krafteinleitungselements kann in diesem Fall hydraulisch durch einen Gegendruck in der jeweiligen Pumpe und/oder durch eine Rückholfeder realisiert werden. Analog zu hydraulischen Komponenten können auch pneumatische Komponenten vorgesehen sein. Force introduction element and the seat together or individually coupled to at least one hydraulic pressure generating device which converts the muscle and weight of the person in hydraulic pressure and at least one hydraulically coupled to a hydraulic motor, wherein the driving force is caused by means of the at least one hydraulic motor by the hydraulic pressure on at least one propulsion wheel. In this case, a hydraulic accumulator for storing energy can additionally be provided between the pressure generating device and the hydraulic motor. The retrieval of the seat and / or a retrieval of the at least one force introduction element can be realized hydraulically in this case by a back pressure in the respective pump and / or by a return spring. Analogous to hydraulic components and pneumatic components can be provided.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das zumindest eine Krafteinleitungselement als Hebel ausgebildet, welcher an einem ersten Ende zur Krafteinleitung ausgebildet ist und an einem zweiten Ende mit zumindest einem Vortriebsrad kraftübertragend gekoppelt ist. Die kraftübertragende Kopplung des Hebels mit dem Vortriebsrad ist, abhängig von dem für die Kraftübertragung vorgesehen Prinzip, auf verschiedenste Weise vorsehbar. Bei mechanischer Kopplung ist dafür beispielsweise ein Freilauf oder auch eine Fliehkraftkupplung denkbar. Bei hydraulischer Kopplung wäre dafür ein Drehmomentwandler geeignet. Bei anders gearteter hydraulischer o- der pneumatischer Kopplung wäre ein dem Hebel nachgeschalteter Hydraulikspeicher oder Druckzylinder in Kombination mit einem entsprechenden Antriebsmotor möglich. Auch hier kann optional ein an das jeweilige Prinzip angepasster Energiepuffer zwischen dem Hebel und dem Vortriebsrad vorgesehen werden. Bevorzugt werden die Kräfte auf beiden Seiten des Vortriebsrades in das Vortriebsrad eingeleitet, um ein einseitiges Schiefziehen der Hebel zu vermeiden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hebel mit dem zumindest einen Vortriebsrad über einen Freilauf drehbar gekoppelt und beschreibt beim Verlagern des Hebelendes ein Kreissegment, mit einem im Wesentlichen in der ersten Rich- tung verlaufenden Kreisbogensegment. In a preferred embodiment, the at least one force introduction element is designed as a lever, which is formed at a first end for introducing force and at a second end with at least one driving wheel is coupled force-transmitting. The force-transmitting coupling of the lever with the propulsion wheel, depending on the principle provided for the power transmission, providable in various ways. For mechanical coupling, for example, a freewheel or a centrifugal clutch is conceivable. For hydraulic coupling would be suitable for a torque converter. In other types of hydraulic o or pneumatic coupling, a hydraulic accumulator or pressure cylinder downstream of the lever would be possible in combination with a corresponding drive motor. Here as well, optionally an energy buffer adapted to the respective principle can be provided between the lever and the propulsion wheel. Preferably, the forces are introduced into the propulsion wheel on both sides of the propulsion wheel in order to avoid unilateral skewing of the levers. In a preferred embodiment, the lever is rotatably coupled to the at least one propulsion wheel via a freewheel and describes when displacing the lever end a circular segment, with a circular arc segment extending substantially in the first direction.
Der Arbeitswinkel beträgt bevorzugt etwa α = ±15° zu einer zur ersten Richtung senkrecht ausgerichteten Bezugsebene, insbesondere der horizontalen Ebene. Der Öffnungswinkel des von dem Hebel bei einer kompletten Bewegung durchlaufenen Kreisbogensegments beträgt insgesamt somit etwa 2a = 30°. Dabei beträgt der wirksame Hebelarm aufgrund der trigonometrischen Beziehung wirksamer Hebelarm / Hebellänge = cos(a) zu jeder Zeit zumindest etwa 96% (=cos(15°)) der gesamten HebeHänge. Das Zentrum des Kreisbogens liegt beispielsweise im Zentrum des Freilaufs, welches bevorzugt auch das Zentrum des Vortriebsrads ist. Alternativ kann der Freilauf auch an einer anderen Position angeordnet sein und die Kraft von dieser Position über ein zusätzliches Kraftübertragungselement zum Vortriebsrad übertragen werden. Der vorgegebene Arbeitswinkel kann veränderbar sein, sodass er je nach Einsatzart und/oder -Zweck des Mechanismus an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden kann. Die Bezugsebene kann jede Ebene sein, bei der eine ergonomisch sinnvolle Bewegung zur Krafteinleitung von der Person normal zu der Ebene möglich ist. Bei Verlagerung des The working angle is preferably approximately α = ± 15 ° to a reference plane oriented perpendicular to the first direction, in particular the horizontal plane. The opening angle of the arcuate segment that has been traversed by the lever during a complete movement thus amounts to a total of approximately 2a = 30 °. The effective lever arm is at least about 96% (= cos (15 °)) of total lift depending on the trigonometric relationship of effective lever arm / lever length = cos (a) at all times. The center of the arc is, for example, in the center of the freewheel, which is preferably also the center of the propulsion wheel. Alternatively, the freewheel can also be arranged at a different position and the force can be transmitted from this position via an additional force transmission element to the propulsion wheel. The predetermined working angle can be changed so that it can be adapted to the respective requirements, depending on the type of use and / or purpose of the mechanism. The reference plane can be any plane where an ergonomically sensible movement is possible to force the person normal to the plane. When relocating the
Krafteinleitungselements in Gravitationsrichtung ist dies die horizontale Ebene. Beispielsweise kann dies aber auch eine vertikale Ebene sein. In diesem Fall würde das Force application element in the direction of gravity, this is the horizontal plane. For example, but this can also to be a vertical plane. In that case, that would
Krafteinleitungselement im Wesentlichen in einer horizontalen Richtung verlagert. Die horizontale Krafteinleitung kann dabei direkt auf den Freilauf und/oder das Vortriebsrad wir- ken. Optional oder zusätzlich kann die horizontale Krafteinleitung, gegebenenfalls über weitere kraftübertragende Elemente, in eine vertikale Richtung umgeleitet werden und vertikal auf den Freilauf und/oder das Vortriebsrad wirken. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hebel mit einer Rückholvorrichtung, insbesondere einer Rückstellfeder, zum Rückholen des Hebels entgegen der ersten Richtung aus einer verlagerten Stellung in eine Ausgangsstellung versehen. Alternativ kann auch eine Kopplung zwischen Sitz und Hebel zum Rückholen des Hebels beim Verlagern des Sitzes in die zweite Richtung vorgesehen sein. Diese Kopplung kann analog zur Kopplung zum Rückholen des Sitzes auf verschiedenste Weisen realisiert werden, abhängig von dem für die Kraftübertragung vorgesehenen Prinzip. Die jeweiligen Kopplungen des Sitzes und des Hebels können auch als eine gemeinsame Kopplung zum Rückholen des Sitzes und des Hebels abwechselnd in den jeweiligen Phasen bzw. Stellungen des Mechanismus vorgesehen sein. Beispielsweise könnten Hebel und Sitz optional oder zusätzlich über eine Kinematik gekoppelt sein. Damit würde der gesamte Bewegungsablauf kinematisch zusammenhängen. Force introduction element displaced in a substantially horizontal direction. The horizontal force transmission can act directly on the freewheel and / or the propulsion wheel. Optionally or additionally, the horizontal introduction of force, if appropriate via further force-transmitting elements, can be diverted in a vertical direction and act vertically on the freewheel and / or the propulsion wheel. In a preferred embodiment, the lever is provided with a return device, in particular a return spring, for returning the lever against the first direction from a displaced position to a starting position. Alternatively, a coupling between the seat and lever for returning the lever when displacing the seat in the second direction may be provided. This coupling can be realized in a variety of ways analogous to the coupling for returning the seat, depending on the principle provided for the transmission. The respective couplings of the seat and the lever may also be provided as a common coupling for returning the seat and the lever alternately in the respective phases or positions of the mechanism. For example, lever and seat could be optionally or additionally coupled via a kinematics. Thus, the entire movement would be kinematically related.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sitz über eine Hebelstütze und/oder über einen Freilauf mit zumindest einem Vortriebsrad kraftübertragend gekoppelt. Alternativ oder zu- sätzlich ist der Sitz über eine Sattelstange am Rahmen angelenkt. Die Hebelstütze funktioniert dabei analog zum Hebel. Der Sitz ist beispielsweise in einer Ausführungsform mit einer Sattelstange verbunden. Diese ist beweglich oder fest mit dem Sitz verbunden und in einer Führung linear oder mit einer leichten Drehbewegung um einen möglichst weit entfernten Pol im Wesentlichen in der zweiten Richtung, bevorzugt in Gravitationsrichtung verlagerbar. Die Sattelstange ist drehbar mit der Hebelstütze verbunden und überträgt so die am Sitz eingeleitete Gewichtskraft auf die Sattelstütze. Dies findet bevorzugt in einer im Wesentlichen senkrechten Stellung der Sattelstange zur Sattelstütze statt, sodass der maximale wirkende Hebelarm zum Aufbau des Antriebsmoments auf den Freilauf genutzt werden kann. Analog zum Hebel soll- te die Hebelstütze beim Verlagern des Sitzes bevorzugt einen Arbeitswinkel von ca. + 15° oder weniger zur Bezugsebene, bevorzugt zur horizontalen Ebene beschreiben. Die kraftübertragende Kopplung des Sitzes mit dem Vortriebsrad ist auch abhängig von dem für die Kraftübertragung vorgesehen Prinzip auf verschiedenste Weise vorsehbar. Sowohl die Hebelstütze als auch der/die Hebel können dabei feststellbar vorgesehen sein, sodass sie in einem Zustand des freien Rollens des Vortriebsrades fixiert werden können. Es ist auch denkbar, dass nur der Hebel oder nur die Hebelstütze festgestellt wird, während nur die Hebelstütze oder nur der Hebel weiterhin bewegbar ist. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Sitz über die Sattelstange am Rahmen angelenkt. D. h. die Sattelstange ist um eine Achse drehbar am Rahmen angebracht und die Drehung bewirkt eine Verlagerung des Sitzes entlang eines Bogensegments im Wesentlichen in der zweitenIn a preferred embodiment, the seat is coupled in a force-transmitting manner via a fulcrum and / or via a freewheel with at least one propulsion wheel. Alternatively or additionally, the seat is articulated to the frame via a seat post. The fulcrum works analogous to the lever. For example, in one embodiment, the seat is connected to a seat post. This is movable or firmly connected to the seat and in a leadership linear or with a slight rotational movement about as far as possible a pole substantially in the second direction, preferably in the direction of gravity displaced. The seat post is pivotally connected to the fulcrum and thus transmits the seat weight force to the seat post. This preferably takes place in a substantially vertical position of the seat post to the seat post, so that the maximum-acting lever arm can be used to build up the drive torque on the freewheel. Similar to the lever, the lever support should preferably describe a working angle of approx. + 15 ° or less relative to the reference plane, preferably to the horizontal plane, when moving the seat. The force-transmitting coupling of the seat with the driving wheel is also depending on the principle provided for the power transmission in many different ways providable. Both the fulcrum and the lever (s) may be lockable so that they can be fixed in a state of free rolling of the propulsion wheel. It is also conceivable that only the lever or only the lever support is detected, while only the lever support or only the lever is still movable. In an alternative embodiment, the seat is hinged to the frame via the seat post. Ie. the seat post is rotatably mounted about an axis on the frame and the rotation causes a displacement of the seat along an arc segment substantially in the second
Richtung. Die über den Sitz eingebrachte Kraft wird beispielsweise hydraulisch, über Zugketten und/oder über zumindest einen Kettentrieb auf das Vortriebsrad übertragen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet der Hebel einen gegenüber der Hebelstütze längeren zum Vortrieb wirksamen Hebelarm. Das heißt, der Hebel für die Beine und/oder Arme ist bevorzugt länger als die Hebelstütze für das Gewicht der Person. Somit wird der Mechanismus daran an- gepasst, dass bei vielen Personen die in der Arbeitsphase in den/die Hebel eingebrachte Kraft kleiner ist als die in der Ruhephase eingebrachte Gewichtskraft. Die Hebellängen des Hebels und der Hebelstütze sind idealerweise nach dem Ver- hältnis der von der Person eingebrachten Muskelkraft zur von der Person eingebrachten Gewichtskraft ausgelegt. Es ist daher denkbar, dass für unterschiedliche Personen unterschiedliche Hebelarmlängenverhältnisse zur Verfügung gestellt werden. Ebenso können Hebel und/oder die Hebelstütze zur Anpas- sung des Hebelarmlängenverhältnisses längen- und/oder winkelverstellbar vorgesehen sein. Zur besseren ergonomischen Anpassung an die Körperabmessungen einer Person können die Hebel dann unabhängig voneinander in der Hebellänge und/oder in einem Hebelwinkel eingestellt werden. Hierzu können bei- spielsweise bekannte Rastmechanismen, Teleskoparme, Feststellschrauben, arretierbar verstellbare Winkelelemente oder dergleichen an den Hebeln vorgesehen sein. Direction. The introduced via the seat force is transmitted for example hydraulically, via train chains and / or at least one chain drive on the propulsion wheel. In a further preferred embodiment, the lever forms a leverage arm which is longer than the lever support and which is effective for propulsion. That is, the lever for the legs and / or arms is preferably longer than the lever support for the weight of the person. Thus, the mechanism is attached to it For many people, the force introduced into the lever (s) in the working phase is smaller than the weight force applied in the resting phase. The lever lengths of the lever and the fulcrum are ideally designed according to the ratio of the person's muscle power to the person's weight. It is therefore conceivable that different Hebelarmlängenverhältnisse be provided for different people. Likewise, levers and / or the fulcrum may be provided for length and / or angle adjustment for adjusting the lever arm length ratio. For better ergonomic adaptation to the body dimensions of a person, the levers can then be adjusted independently of each other in the lever length and / or in a lever angle. For this purpose, for example, known locking mechanisms, telescopic arms, locking screws, lockable adjustable angle elements or the like may be provided on the levers.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind das zumindest eine Krafteinleitungselement, der Sitz und das zumindest eine Vortriebsrad derart kraftübertragend gekoppelt, dass das Verlagern des Sitzes in der zweiten Richtung aus der verlagerten Stellung in die Ausgangsstellung gleichzeitig eine Antriebskraft hervorruft und ein Verlagern des Krafteinlei- tungselements entgegen der ersten Richtung aus einer verlagerten Stellung in eine Ausgangsstellung hervorruft. Somit werden der Sitz und das Krafteinleitungselement miteinander kinematisch gekoppelt. Wenn diese Kopplung in beide Richtungen funktioniert, d.h. bei Verlagerung des Krafteinleitungs- elements auch der Sitz verlagert wird, ist dadurch der Bewegungsablauf klar strukturiert und vorhersehbar, was die Handhabung des Antriebsmechanismus erleichtert. Ferner ist es damit möglich, falls nur wenig Kraft in den Mechanismus eingebracht werden soll, nur mit einer teilweisen Entlastung des Sitzes oder des Krafteinleitungseleraents eine Antriebskraft zu erzeugen. Beispielsweise könnte das Gewicht der Person in der Arbeitsphase nur zu einem Anteil, welcher mehr als 50% (z. B. 60%, 75% oder 80%) betragen muss, auf das Krafteinleitungselement verlagert werden und dabei eine Antriebskraft und ein Heben des Sitzes hervorgerufen werden. Ebenso verhält es sich in der Ruhephase mit der Krafteinleitung in den Sitz. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungs form sind dasIn an advantageous embodiment, the at least one force introduction element, the seat and the at least one propulsion wheel are coupled in such a force-transmitting manner that the displacement of the seat in the second direction from the displaced position into the starting position simultaneously causes a driving force and a displacement of the force introduction element against first direction from a displaced position in a starting position causes. Thus, the seat and the force introduction element are kinematically coupled with each other. If this coupling works in both directions, ie the seat is also displaced when the force introduction element is displaced, the sequence of movements is clearly structured and predictable, which facilitates the handling of the drive mechanism. Furthermore, it is thus possible, if only little force is to be introduced into the mechanism, only with a partial discharge the seat or the force introduction element to generate a driving force. For example, the weight of the person in the working phase could only be shifted to the force introduction element in a proportion which must be more than 50% (eg 60%, 75% or 80%) and, at the same time, a driving force and a lifting of the seat be caused. The same is true in the resting phase with the introduction of force into the seat. In a further advantageous embodiment form are
Krafteinleitungselement und der Sitz über ein zugkraftübertragendes Element miteinander kinematisch gekoppelt. Bevorzugt ist das zugkraftübertragende Element als umgelenkte Zugkette ausgebildet. In diesem Fall ist die Zugkette mit einem Ende am Krafteinleitungselement und mit dem anderen Ende am Sitz angelenkt und wird mittels eines Kettenblatts derart umgelenkt, dass eine Verlagerung des Krafteinleitungselements in die erste Richtung eine Zugkraft an der Zugkette hervorruft, die zur Verlagerung des Sitzes entgegen der zweiten Richtung führt. Umgekehrt führt auch die Verlagerung des Sitzes in der zweiten Richtung zu einer Verlagerung des Kraf einleitungselements entgegen der ersten Richtung. Besonders vorteilhaft ist damit eine einfach zu realisierende kinematische Kopplung geschaffen. Alternativ kann aber auch eine andere Art kinematische Kopplung, beispielsweise ein Riemen, ein Gestänge oder dergleichen anstatt der Zugkette vorgesehen sein. Ferner kann die Zugkette auch mit einer mit dem Vortriebsrad, beispielsweise über 2 Freiläufe kraftübertragend gekoppelten Welle, kraftübertragend gekop- pelt sein. Beispielsweise versetzen dazu die Verlagerung desForce introduction element and the seat via a traction-transmitting element kinematically coupled. Preferably, the tensile force transmitting element is designed as a deflected pull chain. In this case, the pull chain is articulated at one end to the force introduction element and at the other end to the seat and is deflected by means of a chainring such that a displacement of the force introduction element in the first direction causes a tensile force on the pull chain, which is used to displace the seat against the second direction leads. Conversely, the displacement of the seat in the second direction leads to a displacement of the Kraf introducing element against the first direction. Particularly advantageous is thus created an easy-to-implement kinematic coupling. Alternatively, however, another type of kinematic coupling, for example a belt, a linkage or the like may be provided instead of the pull chain. Furthermore, the pull chain can also be coupled in a force-transmitting manner with a shaft which is coupled in a force-transmitting manner to the drive wheel, for example via two freewheels. For example, the relocation of the
Krafteinleitungselements in der ersten Richtung und die Verlagerung des Sitzes in der zweiten Richtung jeweils die Welle in eine eine Antriebskraft am Vortriebsrad erzeugende Rotation. Somit wird die kinematische Kopplung des Sitzes mit dem Krafteinleitungselement vorteilhaft in einem Element mit der Kraftübertragung auf das Vortriebsrad kombiniert. A force introduction element in the first direction and the displacement of the seat in the second direction in each case the shaft in a driving force on the propulsion wheel generating rotation. Thus, the kinematic coupling of the seat with the force introduction element advantageously combined in one element with the power transmission to the propulsion wheel.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das zu- mindest eine Krafteinleitungselement, der Sitz und das zumindest eine Vortriebsrad derart kraftübertragend gekoppelt, dass eine Verlagerung des Krafteinleitungselements sowohl in als auch entgegen der ersten Richtung eine Antriebskraft an dem zumindest einen Vortriebsrad hervorruft und eine Verla- gerung des Sitzes sowohl in als auch entgegen der zweiten Richtung eine Antriebskraft an dem zumindest einen oder einem weiteren Vortriebsrad hervorruft. Somit wird ein Antriebsmechanismus bereitgestellt, bei welchem die Person gleichzeitig die Gewichtskraft ihres Körpergewichts und eine zusätzliche Muskelkraft durch ein Gegendrücken oder ein Gegenziehen auf das Vortriebsrad übertragen kann. In der Arbeitsphase ist es damit möglich, gleichzeitig zur Verlagerung des Krafteinleitungselements in der ersten Richtung, den Sitz entgegen der zweiten Richtung (beispielsweise nach oben) zu ziehen. Somit wird eine Spreizung zwischen Sitz undIn a further preferred embodiment, the at least one force introduction element, the seat and the at least one propulsion wheel are coupled in such a force-transmitting manner that a displacement of the force introduction element both in and against the first direction causes a drive force on the at least one propulsion wheel and a displacement the seat causes a driving force on the at least one or a further driving wheel both in and against the second direction. Thus, a drive mechanism is provided, in which the person can simultaneously transfer the weight of their body weight and an additional muscle force by counter-pressing or a counter-pull on the propulsion wheel. In the working phase, it is thus possible, simultaneously with the displacement of the force introduction element in the first direction, to pull the seat counter to the second direction (for example, upwards). Thus, a spread between seat and
Krafteinleitungselement erzeugt, welche als zusätzliche Vortriebskraft genutzt werden kann. Beispielsweise kann dies durch eine zusätzliche Körperstreckung des Oberkörpers der Person erfolgen, welche den Sitz entgegen der zweiten Rich- tung zieht oder drückt während sie das Krafteinleitungselement in die erste Richtung zieht oder drückt. Ferner ist es möglich, dass die Person sich in der Ruhephase beispielsweise durch Ziehen am Krafteinleitungselement in den Sitz hinein zieht. Somit wird eine zusätzlich zur Gewichtskraft in den Sitz eine am Krafteinleitungselement entgegen der erstenGenerates force introduction element, which can be used as additional driving force. For example, this can be done by an additional body extension of the upper body of the person who pulls or pushes the seat against the second direction while it pulls or pushes the force introduction element in the first direction. Furthermore, it is possible for the person to pull himself into the seat during the rest phase, for example by pulling on the force introduction element. Thus, in addition to the weight force in the seat one on the force introduction element against the first
Richtung wirkende Kraft erzeugt, welche als zusätzliche Vortriebskraft genutzt werden kann. Bevorzugt sind für diese Ausführungsform die erste und zweite Richtung im Wesentli- chen gleich und bevorzugt auch gleich der Gravitationsrichtung. Direction-acting force generated, which can be used as additional driving force. Preferably, for this embodiment, the first and second directions are essentially same and preferably also the same direction of gravity.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind am Kraftein- leitungselement Einrichtungen zum Koppeln der Beine und/oder Arme der Person an das Krafteinleitungselement vorgesehen, die derart ausgebildet sind, dass von der Person Kräfte in und entgegen der ersten Richtung am Krafteinleitungselement einbringbar sind. Somit kann eine feste Verbindung der Per- son zum Krafteinleitungselement bereitgestellt werden, was mehr Einsatzmöglichkeiten des Antriebsmechanismus schafft. Für den Fall, dass das Krafteinleitungselement über die Beine der Person betätigt wird, können die Einrichtungen beispielsweise Klick-Pedale und entsprechende Schuhe, oder al- ternativ Schlaufen, Riemen oder dergleichen sein. Für Armbetätigung kommen beispielsweise zur Krafteinleitung in beide Richtungen geformte ergonomische Griffe und optional oder zusätzlich ein Klettverschluss-Riemen, der am Handgelenk befestigt wird, in Frage. Armauflagen und dergleichen können ebenfalls ergänzt werden. According to an advantageous embodiment, devices for coupling the legs and / or arms of the person to the force introduction element are provided on the force introduction element, which are designed such that forces can be introduced by the person in and against the first direction on the force introduction element. Thus, a firm connection of the person to the force introduction element can be provided, which creates more possible uses of the drive mechanism. In the event that the force introduction element is actuated via the legs of the person, the devices may be, for example, click pedals and corresponding shoes, or alternatively loops, straps or the like. For arming, for example, ergonomic grips formed in both directions for force introduction and, optionally or additionally, a hook-and-loop strap attached to the wrist are possible. Armrests and the like can also be supplemented.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind am Sitz Einrichtungen zum Koppeln des Körperrumpfes der Person an den Sitz vorgesehen, die derart ausgebildet sind, dass von der Person Kräfte in und entgegen der zweiten Richtung am Sitz einbringbar sind. Derartige Einrichtungen können beispielsweise als Hüftgurt, als Geschirr mit mehreren Riemen, als Schulterbügel oder als Schulterschlaufen ausgebildet sein. Bei einer Ausführungsform weist die kurbellose, kraftübertragende Kopplung in der ersten oder zweiten Richtung zumindest einen Kettentrieb mit einer zwischen zwei Kettenrädern in der ersten oder zweiten Richtung verlaufenden Kette auf, an welcher das Krafteinleitungselement oder der Sitz mittels eines gelenkig am Krafteinleitungselement oder am Sitz gelagerten Koppelglieds kraftübertragend gekoppelt ist. Somit ist eine einfach herzustellende kraftübertragende Kopplung geschaffen, die flexibel einsetzbar ist. Die Kette kann da- bei auch mit einem Riemen oder einem anderen gleichwirkenden Element ersetzt werden. In another embodiment, means for coupling the body of the person to the seat are provided on the seat, which are designed such that the person forces in and against the second direction on the seat can be introduced. Such devices may be formed, for example, as a hip belt, as harness with multiple straps, as a shoulder strap or shoulder straps. In one embodiment, the crankless force-transmitting coupling in the first or second direction comprises at least one chain drive with a chain extending between two sprockets in the first or second direction, at which the force introduction element or the seat by means of an articulated on the force application element or on the seat mounted coupling member is coupled force-transmitting. Thus, a simple-to-produce force-transmitting coupling is created, which is flexible. The chain can also be replaced with a belt or other equivalent element.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Koppelglied ein erstes Ritzel mit Freilauf und einen ersten Kettenspanner auf, und der Kettentrieb und das Ritzel mit Freilauf sind in eine Laufrichtung kraftübertragend. Somit wird die Kraftübertragung vorteilhaft auf die Vortriebsrichtung beschränkt, sodass beim Rückholen des Krafteinleitungselements oder des Sitzes möglichst wenig Reibung entsteht. Der Freilauf sperrt somit bei einer Verlagerung des Krafteinleitungselements in der ersten Richtung oder einer Verlagerung des Sitzes in der zweiten Richtung, damit die dabei eingebrachte Kraft auf die Kette übertragen wird. Die Kette ist dann mit dem Vortriebsrad kraftübertragend gekoppelt, beispielsweise direkt oder mit einem weiteren Kettentrieb. In an advantageous embodiment, the coupling member has a first pinion with freewheel and a first chain tensioner, and the chain drive and the pinion with freewheel are force-transmitting in a running direction. Thus, the power transmission is advantageously limited to the advancing direction, so that the least possible friction arises when retrieving the force application element or the seat. The freewheel thus blocks upon a displacement of the force introduction element in the first direction or a displacement of the seat in the second direction, so that the force introduced thereby is transmitted to the chain. The chain is then coupled force-transmitting to the propulsion wheel, for example directly or with another chain drive.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Koppelglied ein zweites Ritzel mit Freilauf und einen zweiten Kettenspanner auf, welche an der dem ersten Ritzel gegenüberlie- genden Seite des Kettentriebs derart angeordnet sind, dass das Krafteinleitungselement bei einer Verlagerung entgegen der ersten Richtung über das zweite Ritzel mit dem Kettentrieb in der ersten Laufrichtung kraftübertragend gekoppelt ist oder dass der Sitz bei einer Verlagerung entgegen der zweiten Richtung über das zweite Ritzel mit dem Kettentrieb in der ersten Laufrichtung kraftübertragend gekoppelt ist. Somit wird die Krafteinleitung in und entgegen der ersten Richtung mittels des Krafteinleitungselements oder in und entgegen der zweiten Richtung mittels des Sitzes ermöglicht Bevorzugt sind dazu die erste und zweite Richtung gleich o- der parallel zueinander. In a preferred embodiment, the coupling member has a second pinion with freewheel and a second chain tensioner, which are arranged on the first pinion opposite side of the chain drive such that the force introduction element in a displacement against the first direction on the second pinion with the Chain drive is coupled in a force-transmitting manner in the first running direction or that the seat is coupled in a force-transmitting manner in a displacement in the second direction via the second pinion to the chain drive in the first running direction. Thus, the force is allowed in and against the first direction by means of the force introduction element or in and against the second direction by means of the seat For this purpose, the first and second directions are preferably the same or parallel to one another.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Kettentriebe vorgesehen, wobei ein erster Kettentrieb mit dem Kraftein¬ leitungselement in und entgegen der ersten Richtung kraftübertragend gekoppelt ist und ein zweiter Kettentrieb mit dem Sitz in und entgegen der zweiten Richtung kraftübertragend gekoppelt ist. Diese Anordnung ist vorteilhaft, damit ein maximaler Hubweg für das Krafteinleitungselement und den Sitz zur Verfügung gestellt werden kann und gleichzeitig ein am Krafteinleitungselement angelenktes erstes Koppelglied und ein am Sitz angelenktes zweites Koppelglied nicht kollidieren. Alternativ wäre, falls der Kettentrieb lang genug ist oder der Hubweg eher kurz auslegt wird auch denkbar, nur einen Kettentrieb vorzusehen und den Hubweg der Koppelglieder entlang des Kettentriebs auf maximal die halbe Länge des Kettentriebs zu beschränken. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden Kettentriebe jeweils mit einem ersten Kettenrad über je einen Freilauf mit einer Kettenradachse gekoppelt, welche kraftübertragend mit dem Vortriebsrad gekoppelt ist. Beide Kettentriebe sind dabei in der gleichen ersten Laufrichtung kraftübertragend bzw. in der gleichen zweiten Laufrichtung freidrehend an der Kettenradachse vorgesehen. Insgesamt ist somit ein kinematisches System geschaffen, welches es in jeder Stellung des Mechanismus bei einer Krafteinleitung in das Krafteinleitungselement oder in den Sitz ermöglicht, die eingeleitete Kraft in eine Antriebskraft am Vortriebsrad umzusetzen. Es ist dabei eine zweite Achse vorgesehen, an welcher die beiden Kettentriebe jeweils mit einem zweiten Kettenrad komplett frei drehend angebracht sind. An dieser Ach- se kann, sofern vorhanden, auch das Umlenkrad für die Zugkette freidrehend angebracht sein. In a preferred embodiment, two chain drives are provided, wherein a first chain drive is coupled force-transmitting with the Kraftein ¬ line element in and against the first direction and a second chain drive with the seat in and against the second direction is coupled force-transmitting. This arrangement is advantageous so that a maximum stroke for the force introduction element and the seat can be made available and at the same time a first coupling element hinged to the force introduction element and a second coupling link articulated to the seat do not collide. Alternatively, if the chain drive is long enough or the stroke is rather short interpretation is also conceivable to provide only one chain drive and limit the stroke of the coupling links along the chain drive to a maximum of half the length of the chain drive. In an advantageous embodiment, the two chain drives are each coupled with a first sprocket via a respective freewheel with a sprocket, which is coupled to transmit power to the propulsion wheel. Both chain drives are provided in the same first direction of force transmitting or free-rotating in the same second direction in the sprocket axis. Overall, therefore, a kinematic system is provided, which makes it possible in any position of the mechanism at a force in the force application element or in the seat to implement the introduced force in a driving force on the propulsion wheel. In this case, a second axis is provided, on which the two chain drives are mounted completely freely rotating, each with a second sprocket. At this axis se, if present, also be the deflection wheel for the pull chain mounted freely rotating.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines muskel- und ge- wichtsangetriebenen Fortbewegungsmittels ist zumindest ein Planetengetriebe und/oder ein Doppelplanetengetriebe mit Freilauf an dem zumindest einen Krafteinleitungselement zur Anpassung der Übersetzung und/oder zur Gangschaltung vorgesehen. Damit kann die Endübersetzung an die von der Person eingebrachten Kräfte und an die Widerstandskräfte beim Fortbewegen angepasst werden. Das Planetengetriebe und/oder ein Doppelplanetengetriebe kann analog zu bekannten Nabenschaltungen zum manuellen Schalten vorgesehen und ausgebildet sein. Es kann zusätzlich eine Kupplung vorgesehen sein. Ein Planetengetriebe ist jedoch nicht begrenzend zu verstehen. Es kann optional oder zusätzlich ein stufenloses- und/oder Automatikgetriebe und/oder jede andere Art von Getriebe vorgesehen sein, welche der Anpassung der Übersetzung dient. In einer weiteren Ausführungsform eines muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbewegungsmittels sind zumindest ein Speichermedium zum Speichern von Energie und zumindest ein Antrieb zum Wandeln von gespeicherter Energie in Vortrieb vorgesehen. Diese sind mit einem erfindungsgemäßen Antriebs- mechanismus als eine Art Hybridantrieb kombiniert. Dabei ist jedes in Zusammenhang mit dem Antriebsmechanismus erwähnte Prinzip zur Kraftübertragung verwendbar. Des Weiteren sind alle möglichen Anordnungen von Hybridvarianten denkbar. So kann beispielsweise der Antrieb mit in den Freilauf und/oder in das Getriebe integriert sein und/oder auf dasselbe Vortriebsrad wie der Antriebsmechanismus wirken und/oder auf zumindest ein anderes und/oder zumindest ein zusätzliches Vortriebsrad wirken. Des Weiteren kann in einer Range- Extender Ausführungsform des Antriebsmechanismus dieser dazu ausgebildet und vorgesehen sein, das Speichermedium direkt zu laden bzw. zu füllen, sodass die Antriebskraft am Vortriebsrad nur über den Antrieb erzeugt wird. Die über den Antriebsmechanismus eingebrachte Kraft ruft in diesem Fall eine durch das Speichermedium gepufferte Antriebskraft hervor . Das Speichermedium kann im Voraus einer Fahrt geladen werden, sodass durch Betätigen des Antriebsmechanismus die Reichweite des Fortbewegungsmittels erhöht wird. Alternativ kann auch nur die über den Antriebsmechanismus eingebrachte Arbeit am Antrieb in Vortrieb gewandelt werden. Das Speichermedium kann zudem als Energiepuffer dienen, und beispielsweise beim Bremsen oder bei Bergabfahrt überschüssige Energie aufnehmen, und bei Bedarf, beispielsweise an einer Steigung oder zum Erhöhen der Fortbewegungsgeschwindigkeit wieder abgeben. In a preferred embodiment of a muscle and weight-driven means of transport at least one planetary gear and / or a double planetary gear with freewheel is provided on the at least one force introduction element for adjusting the ratio and / or gearshift. Thus, the final translation can be adapted to the forces introduced by the person and to the resistance forces while moving. The planetary gear and / or a double planetary gear can be provided and designed analogously to known hub gears for manual switching. It may additionally be provided a coupling. However, a planetary gear is not limiting. It may optionally or additionally be provided a continuously variable and / or automatic transmission and / or any other type of transmission, which serves to adapt the translation. In a further embodiment of a muscle and weight-driven locomotion means, at least one storage medium for storing energy and at least one drive for converting stored energy into propulsion are provided. These are combined with a drive mechanism according to the invention as a kind of hybrid drive. In this case, any principle mentioned in connection with the drive mechanism for power transmission can be used. Furthermore, all possible arrangements of hybrid variants are conceivable. Thus, for example, the drive can be integrated into the freewheel and / or in the transmission and / or act on the same propulsion wheel as the drive mechanism and / or act on at least one other and / or at least one additional propulsion wheel. Furthermore, in a range extender embodiment of the drive mechanism of this be designed and provided to load or fill the storage medium directly, so that the driving force is generated on the propulsion wheel only via the drive. The force introduced via the drive mechanism in this case causes a drive force buffered by the storage medium. The storage medium can be loaded in advance of a trip, so that by operating the drive mechanism, the range of the means of transport is increased. Alternatively, only the work introduced via the drive mechanism on the drive can be converted into propulsion. The storage medium can also serve as an energy buffer, and absorb, for example, when braking or when driving downhill excess energy, and give it back as needed, for example, on a slope or to increase the speed of travel.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementie- rungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen. The above embodiments and developments can, if appropriate, combine with each other as desired. Further possible refinements, further developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG CONTENT OF THE DRAWING
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei: The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawing. It shows:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Mechanismus und ein erfindungsgemäßes Fortbewegungsmittel ; den Mechanismus und das Fortbewegungsmittel in einer anderen Stellung; 1 shows a mechanism according to the invention and a means of transport according to the invention; the mechanism and the means of transportation in a different position;
Hebel in unterschiedlichen Stellungen; einen Sitz mit Hebelstütze in unterschiedlichen Stellungen; Levers in different positions; a seat with a fulcrum in different positions;
Hebel und die Hebelstütze; eine Ausführungsform des Fortbewegungsmittels; einen erfindungsgemäßen Mechanismus und ein erfindungsgemäßes Fortbewegungsmittel ; ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens ; ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens ; einen Kettentrieb für ein Krafteinleitungselement; Lever and the fulcrum; an embodiment of the means of locomotion; a mechanism according to the invention and a means of transport according to the invention; a flow chart of a method according to the invention; a flow chart of a method according to the invention; a chain drive for a force introduction element;
Einen Kettentrieb für einen Sitz; A chain drive for a seat;
Eine Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus ; An embodiment of a drive mechanism according to the invention;
Den Antriebsmechanismus aus Fig. 11 in einer Drauf sieht; Sees the drive mechanism of Figure 11 in a plan;
Ein Fortbewegungsmittel mit einem Antriebsmechanis mus gemäß Figur 11 und 12. Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen die Ausführungsformen und dienen im Zu- sammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der. Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. A means of locomotion with a Antriebsmechanis mechanism according to Figure 11 and 12th The accompanying figures of the drawing are intended to convey a further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate the embodiments and serve in conjunction with the description of the explanation of principles and concepts of. Invention. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures of the drawing are the same, functionally identical and same-acting elements, features and components - unless otherwise stated - each provided with the same reference numerals.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Figur 1 und Figur 2 zeigen einen erfindungsgemäßen Mechanismus 1 und ein erfindungsgemäßes Fortbewegungsmittel 8. Das Fortbewegungsmittel weist einen festen Rahmen 6 und ein an dem festen Rahmen über eine Nabe befestigtes Vortriebsrad 4 auf. An der Nabe ist ein Freilauf 5 vorhanden. Mit dem Freilauf sind ein Hebel 2 und eine Hebelstütze 7 verbunden. Die Hebelstütze ist über ein Scharnier mit einem Ende einer Sat- telstange 12 verbunden. An dem anderen Ende der SattelstangeFIG. 1 and FIG. 2 show a mechanism 1 according to the invention and a locomotion means 8 according to the invention. The locomotion means comprises a fixed frame 6 and a driving wheel 4 fastened to the fixed frame via a hub. At the hub a freewheel 5 is present. With the freewheel, a lever 2 and a fulcrum 7 are connected. The fulcrum is connected by a hinge to one end of a saddle rod 12. At the other end of the seat post
12 ist eine Auslegerstange 11 über ein Scharnier mit ihr gekoppelt. An diesem Scharnier ist ein Sattel 3 an das Gestänge angebracht. Die Auslegerstange 11 ist ebenfalls über ein Scharnier mit dem festen Rahmen 6 gekoppelt. Eine Rückhol- Vorrichtung für den Sattel 3 ist als Rückholfeder 14 in ihrem entspannten Zustand dargestellt. 12, a boom rod 11 is coupled thereto by a hinge. At this hinge, a saddle 3 is attached to the linkage. The boom rod 11 is also coupled to the fixed frame 6 via a hinge. A return device for the saddle 3 is shown as a return spring 14 in its relaxed state.
Der Hebel 2 und die Hebelstütze 7 sind mit dem Freilauf 5 derart gekoppelt, dass sich beide innerhalb eines bestimmten Winkelsegments ± in einer Rotationsrichtung um die Nabe frei bewegen können. In die andere Rotationsrichtung können sie sich nur unter Kraft- bzw. unter Momentübertragung auf das Vortriebsrad 4 um die Nabe bewegen. The lever 2 and the lever support 7 are coupled to the freewheel 5 such that both within a certain Angular segment ± in a rotation direction around the hub can move freely. In the other direction of rotation, they can move only under force or torque transfer to the propulsion wheel 4 to the hub.
In Figur 2 ist eine verlagerte Stellung B des Mechanismus 1 dargestellt. In dieser Stellung kann eine Person durch ihr Körpergewicht eine Kraft- bzw. Momentübertragung auf das Vortriebsrad 4 erzeugen, indem sie sich auf den Sattel 3 setzt. Die Gewichtskraft des Körpergewichts wird dabei vom Sattel 3 auf die Sattelstange 12 und von der Sattelstange 12 auf die Hebelstütze 7 übertragen. Die Kraft wird annähernd senkrecht zur Hebelstütze 7 im Wesentlichen in Gravitationsrichtung g in die Hebelstütze 7 eingeleitet, sodass dadurch am Freilauf 5 annähernd ein maximal übertragbares Moment anliegt. Dieses Moment wird über den Freilauf 5 auf das Vortriebsrad 4 übertragen und in eine Drehung des Vortriebsrads 4 umgesetzt. Folglich wird eine Vortriebskraft FA am Abrollpunkt des Vortriebsrades 4 auf den Boden übertragen. Bei fortschreitender Drehung des Vortriebsrades 4 unter Kraftübertragung vom Sattel 3 senkt sich dieser, mit einer von der Kinematik der beteiligten Stangen vorgegebenen Bewegung, vorwiegend in Gravitationsrichtung g ab. Mit diesem Absenken des Sattels 3 verändert sich der Winkel der Hebelstütze 7 zur Horizontalen H. Befindet sich die Hebelstütze 7 in dem maximal gewünschten Winkel α zur Horizontalen H, ist die in Figur 2 dargestellte Ausgangsstellung A des Mechanismus erreicht, in welcher der Sattel 3 seinen tiefsten Punkterreicht hat. Die Rückholfeder 14 ist nun gespannt und sorgt bei Entlastung des Sattels 3 dafür, dass dieser wieder in die Ausgangsposition gebracht wird. In dieser Ausgangsstellung A kann eine Person durch Muskelkraft eine Kraft- bzw. Momentübertragung auf das Vortriebsrad 4 erzeugen, indem sie auf die Hebel 2 am Ende 2a der Hebel 2 tritt und somit auto- matisch den Sattel 3 entlastet. Die am Hebelende 2a eingeleitete Kraft wird von der Person annähernd senkrecht zum Hebel 2 in Gravitationsrichtung g in den Hebel 2 eingeleitet, sodass dadurch am Freilauf 5 ein annähernd maximal ög- liches Moment anliegt. Dieses Moment wird über den Freilauf 5 auf das Vortriebsrad 4 übertragen und in eine Drehung dessen umgesetzt. Bei fortschreitender Drehung des Vortriebsrades 4 unter Kraftübertragung vom Hebel 2 senkt sich dessen Ende 2a vorwiegend in Gravitationsrichtung g ab, wobei sich der Hebel 2 als Ganzes mit einer Drehbewegung um den Freilauf dreht. Wenn sich das Hebelende 2a an seinem tiefsten Punkt befindet, ist wieder die in Figur 1 dargestellte verlagerte Stellung B des Mechanismus erreicht und der Bewegungsablauf kann von vorne beginnen. FIG. 2 shows a displaced position B of the mechanism 1. In this position, a person by their body weight generate a force or torque transfer to the propulsion wheel 4 by sitting on the saddle 3. The weight of the body weight is transmitted from the saddle 3 to the seat post 12 and from the seat post 12 to the fulcrum 7. The force is introduced approximately perpendicular to the fulcrum 7 substantially in the direction of gravity g in the fulcrum 7, so that thereby approximately applied to the freewheel 5 a maximum transmittable moment. This moment is transmitted via the freewheel 5 on the propulsion wheel 4 and converted into a rotation of the propulsion wheel 4. As a result, a driving force F A at the rolling point of the driving wheel 4 is transmitted to the ground. With progressive rotation of the propulsion wheel 4 under power transmission from the saddle 3, this lowers, with a predetermined by the kinematics of the rods involved movement, mainly in the gravitational direction g. With this lowering of the saddle 3, the angle of the lever support 7 to the horizontal H. If the fulcrum 7 in the maximum desired angle α to the horizontal H, the initial position A shown in Figure 2 of the mechanism is achieved in which the saddle 3 its lowest point has reached. The return spring 14 is now stretched and ensures relief of the saddle 3 that this is brought back into the starting position. In this initial position A, a person can generate by force of force a force or torque transmission to the propulsion wheel 4 by acting on the lever 2 at the end 2a of the lever 2 and thus automatically mentally relieves the saddle 3. The force introduced at the lever end 2a is introduced by the person approximately perpendicularly to the lever 2 in the direction of gravitation g into the lever 2, so that thereby an approximately maximum local moment is applied to the freewheel 5. This moment is transmitted via the freewheel 5 on the propulsion wheel 4 and converted into a rotation of it. As the propulsion wheel 4 progresses under power transmission from the lever 2, its end 2a descends predominantly in the direction of gravity g, with the lever 2 rotating as a whole with a rotational movement about the freewheel. When the lever end 2a is at its lowest point, the displaced position B of the mechanism shown in FIG. 1 is reached again and the sequence of movements can start again from the beginning.
■ In Figur 3A sind Hebel 2 in unterschiedlichen Stellungen A, B und eine Rückholfeder 13 für den Hebel in Form einer Spiralfeder dargestellt. In der gestrichelt dargestellten Ausgangsstellung A befindet sich das Hebelende 2a an seinem höchsten Punkt. Relativ zur Horizontalen H steht der Hebel dabei in einem mathematisch negativen Winkel -a zu derselben. In der mit durchgezogener Linie dargestellten verlagerten Stellung B steht der Hebel relativ zur Horizontalen in einem mathematisch positiven Winkel α zu derselben. Die Rückholfeder 13 ist in der Ausgangsstellung A entspannt und in der verlagerten Stellung B gespannt. Der Hebel wird bei Entlastung aus der verlagerten Stellung B durch die Federkraft der Rückholfeder 13 in die Ausgangsposition A zurückgebracht . In FIG. 3A, levers 2 in different positions A, B and a return spring 13 for the lever are shown in the form of a helical spring. In the dashed position shown starting position A is the lever end 2a at its highest point. Relative to the horizontal H, the lever is at a mathematically negative angle -a to the same. In the displaced position B shown in a solid line, the lever is relative to the horizontal in a mathematically positive angle α to the same. The return spring 13 is relaxed in the starting position A and stretched in the displaced position B. The lever is returned at discharge from the displaced position B by the spring force of the return spring 13 to the starting position A.
In Figur 3B sind der Sattel 3, die Sattelstange 12 und die Hebelstütze 7 in den Stellungen A und B dargestellt. In der gestrichelt dargestellten Ausgangsstellung A befindet sich der Sattel 3 an seinem tiefsten Punkt, das heißt in einem Abstand HA in Gravitationsrichtung zu einer horizontalen Ebene durch den untersten Punkt des Vorriebsrades 4, also der Rollebene. An diesem Punkt ist keine potentielle Energie zum Vortrieb durch Gewichtskraft mehr übrig. Ein Vortrieb muss nun wieder durch Treten der Hebel 2 erzeugt werden. In der mit durchgezogener Linie dargestellten verlagerten Stellung B befindet sich der Sattel 3 an seinem höchsten Punkt. Ein Vortrieb kann dann durch Gewichtskraft auf den Sattel 3 durch Daraufsetzen der Person erzeugt werden. In Figure 3B, the saddle 3, the seat post 12 and the fulcrum 7 are shown in the positions A and B. In the dashed position shown starting position A is the saddle 3 at its lowest point, that is in one Distance H A in the direction of gravity to a horizontal plane through the lowest point of the Vorriebsrades 4, ie the roller plane. At this point, there is no potential energy for propulsion through weight left. A propulsion must now be generated again by pedaling the lever 2. In the displaced position B shown in a solid line, the saddle 3 is at its highest point. A propulsion can then be generated by weight on the saddle 3 by putting on the person.
Figur 4 zeigt den Hebel 2 und die Hebelstütze 7 in einer bevorzugten Ausführungsform, in welcher der Hebel 2 länger als die Hebelstütze 7 ist. Als Folge dessen ist auch der wirksame Hebelarm Li des Hebels 2 länger als der wirksame Hebelarm L2 der Hebelstütze 7. Dies bedeutet, dass die unterschiedlich hohen Kräfte unterschiedlich übersetzt werden. Das ist ergonomisch günstig, denn die aufbringbare Muskelkraft ist bei den meisten Personen zumindest bei einer längeren Belastungsdauer geringer als die aufbringbare Gewichtskraft. So- mit kann in den Arbeits- und Ruhephasen eine im Wesentlichen konstante Vortriebskraft am Vortriebsrad 4 ermöglicht werden. Zudem kann die Dauer der Ruhephase dadurch eingestellt werden, bevorzugt etwas länger als die Dauer der Arbeitsphase. FIG. 4 shows the lever 2 and the lever support 7 in a preferred embodiment, in which the lever 2 is longer than the lever support 7. As a result, also the effective lever arm Li of the lever 2 is longer than the effective lever arm L2 of the fulcrum 7. This means that the different high forces are translated differently. This is ergonomically favorable, because the applied muscle force is less than the applicable weight force in most people, at least for a longer load duration. Thus, a substantially constant propulsion force on the propulsion wheel 4 can be made possible in the working and rest phases. In addition, the duration of the rest phase can be adjusted, preferably slightly longer than the duration of the work phase.
Figur 5 zeigt eine Ausführungsform des Fortbewegungsmittels 8 mit einem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus 1, einem damit kombinierten zusätzlichen Antrieb 10 und einem Speichermedium 9. Der Antrieb 10 kann beispielsweise ein Elekt- romotor sein, welcher zum Bremsen oder bergab Rollen in denFIG. 5 shows an embodiment of the means of locomotion 8 with a drive mechanism 1 according to the invention, an additional drive 10 and a storage medium 9 combined therewith. The drive 10 can be, for example, an electric motor which rolls into the brake or downhill wheels
Generatorbetrieb geschaltet werden und so das Speichermedium 9, in diesem Falle eine Batterie, auflädt. Diese kann natürlich auch im Voraus einer Fahrt geladen werden. Bei Bedarf kann der Antrieb 10 zugeschaltet werden und eine zusätzliche Antriebskraft FA am Vortriebsrad 4a zur Verfügung stellen. Generator operation are switched, and so the storage medium 9, in this case a battery, charging. Of course, this can also be loaded in advance of a trip. If necessary the drive 10 can be switched on and provide an additional driving force F A on the driving wheel 4a available.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform des Fortbewegungsmittels 8 mit einem erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus 1. Darin sind hydraulische Pumpen 15,16 und hydraulische Motoren 17, 18 vorgesehen. Die hydraulischen Komponenten sind miteinander hydraulisch gekoppelt und dementsprechend druckdicht mit einem Hydraulikfluid gefüllt. Hydraulikleitungen sind zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Die Pumpe 15 ist mit dem Hydraulikmotor 17 gekoppelt und die Pumpe 16 ist mit dem Hydraulikmotor 18 gekoppelt. Die Pumpe 16 ist mit dem Hebel 2 kraftübertragend verbunden, wobei die Pumpe 16 am zur Kraftübertragung ausgebildeten Ende 2b des Hebels 2 angeordnet ist. Sie ist noch vor dem Drehpunkt des Hebels 2, der sich an der Nabe des Vortriebsrads 4 befindet, angeordnet. Somit wirkt der Hebel 2 mit seinem wirksamen Hebelarm Li zur Druckerzeugung auf die Pumpe 16. Der Hebelarm Li resultiert aus den Abständen zwischen dem Ende 2a des Hebels 2, der Pumpe 16 und dem Drehpunkt des Hebels 2. In der Arbeitsphase wird durch Verlagern des zur Krafteinleitung ausgebildeten Endes 2a des Hebels 2 im Wesentlichen in Gravitationsrichtung g aus der Ausgangsstellung A in die dargestellte verlagerte Stellung B ein hydraulischer Druck in der Pumpe 16 erzeugt. Dieser Druck wird zum Hydraulikmotor 18 geleitet, welcher den hydraulischen Druck in ein Moment am Vortriebsrad 4 und somit in eine Antriebskraft wandelt. Hat der Hebel 2 die verlagerte Stellung B erreicht, wird er im entlasteten Zustand in der Ruhephase von einem Restdruck in der Pumpe 16 und/oder von einem über eine Bypassleitung von der Pumpe 15 in die Pumpe 16 eingebrachten Druck und/oder von der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder 13 aus der dargestellten verlagerten Stellung B in die Ausgangsstellung A gebracht. Der Sattel 3 ist mit der Hebelstange 11 verbunden, welche in diesem Ausführungsbeispiel ihren Drehpunkt am vorderen Rahmen 6 hat. Die Hebelstange 11 ist kraftübertragend mit der Pumpe 15 verbunden. Die Pumpe 15 ist zwischen dem Drehpunkt der Hebelstange 11 und dem Sattel 3 angeordnet. Somit wirkt ein aus den jeweiligen Abständen resultierender wirksamer Hebelarm L2 der Hebelstange 11 auf die Pumpe 15. In der Ruhephase wird durch Verlagern des Sattels 3 im Wesentlichen in Gravitationsrichtung g aus der dargestellten verlagerten Stellung B in die Ausgangsstellung A ein hydraulischer Druck in der Pumpe 15 in Folge der Gewichtskraft der Person erzeugt. Ein darin somit entstehender Druck wird zum Hydraulikmotor 17 geleitet und dort in ein Moment bzw. eine An- triebskraft FÄ am Vortriebsrad 4a gewandelt. Während dessen verlagert sich der Sattel 3 bis in die Ausgangsstellung A. Wenn die Ausgangsstellung erreicht ist und wenn die Person in der Arbeitsphase wieder den Hebel 2 belastet, wird der Sattel 3 im entlasteten Zustand von einem Restdruck in der Pumpe 15 und/oder von einem über eine Bypassleitung von der Pumpe 16 in die Pumpe 15 eingebrachten Druck und/oder von der Federkraft einer nicht dargestellten Rückholfeder 14 in die dargestellte verlagerte Stellung gebracht. Figur 7 und 8 zeigen jeweils ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren ist zum muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbewegen zumindest einer Person, insbesondere mit zumindest einem e findungsgemäßen Antriebsmechanismus oder einem erfindungsgemäßen muskel- und ge- wichtsangetriebenen Fortbewegungsmittel vorgesehen. Dabei enthält ein erster Schritt Sl das Antreiben zumindest eines Vortriebsrades durch muskelkraftbetätigtes Verlagern zumindest eines kraftübertragend mit dem Vortriebsrad kurbellos gekoppelten Krafteinleitungselements in einer ersten Rieh- tung, insbesondere in Gravitationsrichtung, von einer Ausgangsposition in eine verlagerte Position. Ein zweiter FIG. 6 shows an embodiment of the locomotion means 8 with a drive mechanism 1 according to the invention. Hydraulic pumps 15, 16 and hydraulic motors 17, 18 are provided therein. The hydraulic components are hydraulically coupled with each other and accordingly filled pressure-tight with a hydraulic fluid. Hydraulic lines are not shown for clarity. The pump 15 is coupled to the hydraulic motor 17 and the pump 16 is coupled to the hydraulic motor 18. The pump 16 is connected in a force-transmitting manner to the lever 2, the pump 16 being arranged on the end 2 b of the lever 2 designed for the transmission of force. It is still in front of the pivot point of the lever 2, which is located on the hub of the propulsion wheel 4, arranged. Thus, the lever 2 acts with its effective lever arm Li to generate pressure on the pump 16. The lever arm Li results from the distances between the end 2a of the lever 2, the pump 16 and the pivot point of the lever 2. In the working phase is by moving the Force introduction trained end 2a of the lever 2 substantially in the gravitational direction g from the initial position A in the illustrated displaced position B generates a hydraulic pressure in the pump 16. This pressure is conducted to the hydraulic motor 18, which converts the hydraulic pressure into a moment on the propulsion wheel 4 and thus into a driving force. Has the lever 2 reaches the displaced position B, it is in the unloaded state in the resting phase of a residual pressure in the pump 16 and / or a via a bypass line from the pump 15 into the pump 16 introduced pressure and / or by the spring force of a Return spring 13, not shown, brought from the illustrated displaced position B in the initial position A. The saddle 3 is connected to the lever rod 11, which in this embodiment has its pivot point on the front frame 6. The lever rod 11 is connected to transmit power to the pump 15. The pump 15 is arranged between the fulcrum of the lever rod 11 and the saddle 3. Thus, effective from the respective distances effective lever arm L2 of the lever rod 11 acts on the pump 15. In the resting phase by displacing the saddle 3 substantially in the gravitational direction g from the illustrated displaced position B to the starting position A, a hydraulic pressure in the pump 15th generated as a result of the weight of the person. A pressure resulting therefrom is conducted to the hydraulic motor 17 where it is converted into a moment or a drive force F A on the propulsion wheel 4 a. During which the saddle 3 moves to the starting position A. When the starting position is reached and when the person in the working phase again the lever 2 loaded, the saddle 3 is in the unloaded state of a residual pressure in the pump 15 and / or by a brought via a bypass line from the pump 16 into the pump 15 introduced pressure and / or by the spring force of a return spring 14, not shown in the illustrated displaced position. FIGS. 7 and 8 each show a flow chart of a method according to the invention. The method is provided for the muscle- and weight-driven movement of at least one person, in particular with at least one inventive drive mechanism or a muscle and weight-driven locomotion device according to the invention. In this case, a first step S1 includes driving at least one propulsion wheel by means of force-actuated displacement of at least one force-transmitting element, which is coupled to the propulsion wheel in a crank-free manner in a first directional motion. tion, in particular in the direction of gravity, from a starting position to a displaced position. A second
Schritt S2 kann, wie in Figur 7 gezeigt, parallel zum ersten Schritt Sl oder alternativ, wie in Figur 8 dargestellt, nach dem ersten Schritt Sl erfolgen. Der zweite Schritt S2 enthält das Verlagern zumindest eines kraftübertragend mit dem Vortriebsrad kurbellos gekoppelten Sitzes und des Körperschwerpunkts der Person entgegen einer zweiten Richtung, insbesondere der Gravitationsrichtung, von einer Ausgangspo- sition in eine verlagerte Position. Ein dritter Schritt S3, welcher nach dem zweiten Schritt S2 erfolgt, enthält das Antreiben des Vortriebsrades durch Verlagern des Sitzes und des Körperschwerpunkts der Person in der zweiten Richtung von der verlagerten Position in die Ausgangsposition mittels vom Gewicht der Person in den Sitz eingeleiteter Gewichtskraft. Ein vierter Schritt S4 kann, wie in Figur 7 gezeigt, parallel zum dritten Schritt S3 oder alternativ, wie in Figur 8 dargestellt, nach dem dritten Schritt S3 erfolgen. Der vierte Schritt S4 enthält das Rückholen des zumindest einen Krafteinleitungselements von der verlagerten Position in dieStep S2 may, as shown in Figure 7, parallel to the first step Sl or alternatively, as shown in Figure 8, take place after the first step Sl. The second step S2 includes the displacement of at least one force-transmitting with the drive wheel crankless coupled seat and the body center of gravity of the person against a second direction, in particular the direction of gravity, from a starting position in a displaced position. A third step S3, which occurs after the second step S2, includes driving the propulsion wheel by displacing the seat and the center of gravity of the person in the second direction from the displaced position to the starting position by means of weight introduced from the weight of the person into the seat. A fourth step S4 can, as shown in FIG. 7, take place in parallel with the third step S3 or alternatively, as shown in FIG. 8, after the third step S3. The fourth step S4 includes retrieving the at least one force introduction element from the displaced position into the
Ausgangsposition. Das Verfahren zur Fortbewegung kann nun von vorne beginnen. Starting position. The method of locomotion can now start over.
Fig. 9 zeigt einen Kettentrieb 30 für ein Krafteinleitungs- element 2. Der Kettentrieb weist zwei Kettenräder 31, 32 und eine dazwischen in Gravitationsrichtung g verlaufende Kette 33 auf. An der Kette 33 ist ein gelenkig am Krafteinleitungselement 2 gelagertes Koppelglied 34 zum Antrieb der Kette 33 vorgesehen. Das Koppelglied 34 ist als Stange aus- gebildet und weist an dem der Kette 33 zugewandten Ende einFIG. 9 shows a chain drive 30 for a force introduction element 2. The chain drive has two chain wheels 31, 32 and a chain 33 extending therebetween in the direction of gravitation g. On the chain 33 a hingedly mounted on the force transmission element 2 coupling member 34 for driving the chain 33 is provided. The coupling member 34 is formed as a rod and has at the end facing the chain 33 a
Querstück auf, an welchem ein erstes Ritzel 35 mit Freilauf und ein erster Kettenspanner 36 angebracht sind. Ferner sind an dem Querstück an der dem ersten Ritzel 35 gegenüberliegenden Seite des Kettentriebs 30 auch ein zweites Ritzel 39 mit Freilauf und ein zweiter Kettenspanner 40 angeordnet. Beide Ritzel 35, 39 mit Freilauf stehen mit der Kette 33 in Wirkverbindung. Die Kette 33 kann durch Krafteinleitung nur eine erste Laufrichtung 37 gedreht werden. In der ersten Laufrichtung 37 können Kräfte vom Koppelglied 34 über seine Freilaufritzel 35, 39 auf die Kette 33, und von der Kette 33 auf das erste Kettenrad 31 übertragen werden. Crosspiece on which a first pinion 35 with freewheel and a first chain tensioner 36 are mounted. Further, on the cross piece on the side opposite the first pinion 35 side of the chain drive 30 and a second pinion 39th arranged with freewheel and a second chain tensioner 40. Both pinions 35, 39 with freewheel are connected to the chain 33 in operative connection. The chain 33 can be rotated by application of force only a first direction 37. In the first running direction 37, forces can be transmitted from the coupling member 34 via its freewheel pinions 35, 39 to the chain 33, and from the chain 33 to the first sprocket 31.
Um Kraft auf die Kette 33 aufzubringen kann das Krafteinleitungselement 2 entweder nach oben, entgegen der Gravitati- onsrichtung g, oder nach unten, in der Gravitationsrichtung g verlagert werden. Beim Verlagern des Krafteinleitungselements 2 nach unten sperrt der Freilauf des ersten Ritzels 35, sodass die eingebrachte Kraft vom Krafteinleitungselement 2 über das Koppelglied 34 am ersten Ritzel 35 auf die Kette 33 übertragen wird. Das zweite Ritzel 39 läuft bei dieser Bewegung in seiner Freilauf ichtung frei mit. Beim Verlagern des Krafteinleitungselements 2 nach oben sperrt der Freilauf des zweiten Ritzels 39 und das erste Ritzel 35 läuft frei mit, sodass bei dieser Bewegung die Krafteinlei- tung in die Kette 33 am zweiten Ritzel 39 erfolgt. Somit wird die Kette bei einer Verlagerung des Krafteinleitungselements stets in der ersten Laufrichtung 37 gedreht. In order to apply force to the chain 33, the force introduction element 2 can be displaced either upwards, counter to the gravitational direction g, or downwards, in the direction of gravitation g. When moving the force introduction element 2 down locks the freewheel of the first pinion 35, so that the introduced force is transmitted from the force introduction element 2 via the coupling member 34 on the first pinion 35 on the chain 33. The second pinion 39 runs freely with this movement in his freewheeling direction. When the force introduction element 2 is displaced upwards, the freewheeling of the second pinion 39 is blocked and the first pinion 35 runs freely, so that during this movement the force is introduced into the chain 33 on the second pinion 39. Thus, the chain is always rotated in a displacement of the force introduction element in the first direction 37.
Das Krafteinleitungselement 2 ist im Wesentlichen waagrecht angeordnet und an einem Drehpunkt 43, welcher bevorzugt an der Nabe des Vortriebsrades 4 vorgesehen sein kann, drehbar gelagert. Somit ist es im Bereich des Gelenkpunkts, an dem das Koppelglied 34 angelenkt ist, bei einer Drehung um den Drehpunkt 43 im Wesentlichen in Gravitationsrichtung g ver- lagerbar, wobei es tatsächlich ein kleines Bogensegment abfährt. Analog zu den in Bezug auf Fig. 1-4 beschriebenen Winkeln ist auch hier ein nicht eingezeichneter Arbeitswinkel ± α vorgesehen, der bevorzugt im Bereich a<25°, besonders bevorzugt im Bereich 10° bis 20° liegt. Die Kettenradachse 41 ist beispielsweise über eine weitere Antriebskette 42 mit dem Vortriebsrad 4 kraftübertragend gekoppelt, worauf in Bezug auf die Figuren 11 bis 13 eingegan- gen wird. The force introduction element 2 is arranged substantially horizontally and rotatably mounted at a pivot point 43, which may preferably be provided on the hub of the propulsion wheel 4. Thus, in the region of the point of articulation on which the coupling member 34 is articulated, it can be displaced substantially in the direction of gravitation g when it is rotated about the pivot point 43, in which case it actually leaves a small arc segment. Analogous to the angles described with reference to FIGS. 1-4, a non-illustrated working angle .alpha..sub.a is also provided which is preferably in the range a <25.degree., Particularly preferably in the range 10.degree. To 20.degree. The sprocket axle 41 is coupled in a force-transmitting manner, for example via a further drive chain 42, to the propulsion wheel 4, which is discussed with reference to FIGS. 11 to 13.
Fig. 10 zeigt einen Kettentrieb 30' für einen Sitz 3. Dieser funktioniert im Wesentlichen analog zu Kettentrieb 30 für das Krafteinleitungselement. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass das Koppelglied 3 v mit dem Sitz 3 (anstatt des Krafteinleitungselements 2) bzw. der Sattelstange 11, an welcher der Sitz 3 befestigt ist, gelenkig verbunden ist. Die Sattelstange 11 ist im Wesentlichen (d.h. mit den Arbeitswinkeln als Abweichung) waagrecht angeordnet und an einem Drehpunkt 44, welcher bevorzugt im vorderen Bereich eines Rahmens 51 vorgesehen sein kann, drehbar gelagert. Ferner ist das Koppelglied 34 λ gekröpft ausgebildet. Die Kröpfung dient dazu, nicht mit dem zweiten Kettenrad 32, welches vertikal oberhalb des ersten Kettenrads 31 angeord- net ist, zu kollidieren. Fig. 10 shows a chain drive 30 'for a seat 3. This works essentially analogous to chain drive 30 for the force introduction element. An essential difference is that the coupling member 3 v with the seat 3 (instead of the force introduction element 2) and the seat post 11, on which the seat 3 is fixed, is hingedly connected. The seat post 11 is substantially (ie with the working angles as deviation) arranged horizontally and rotatably mounted at a pivot point 44, which may be preferably provided in the front region of a frame 51. Furthermore, the coupling member 34 is formed bent λ . The cranking serves not to collide with the second sprocket 32, which is arranged vertically above the first sprocket 31.
Gleich wie beim Koppelglied 34 sperren die Freiläufe der Ritzel 35, 39 des Koppelglieds 34 x jeweils bei Verlagerung des Sitzes 3, wobei das erste Ritzel 35 bei Verlagerung nach unten, d.h. in Gravitationsrichtung g, sperrt und das zweiteSame as the coupling member 34 lock the freewheels of the pinion 35, 39 of the coupling member 34 x each with displacement of the seat 3, wherein the first pinion 35 upon displacement downwards, ie in the gravitational direction g, blocks and the second
Ritzel 39 bei Verlagerung nach oben sperrt. Pinion 39 locks up when moving upwards.
Fig.11 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus, bei dem zwei parallel angeordnete Ket- tentriebe 30, 30' vorgesehen sind. Es handelt sich dabei um die in den Figuren 9 und 10 einzeln dargestellten Kettentriebe 30, 30*. Diese sind nebeneinander angeordnet, sodass sie sich in der dargestellten Seitenansicht überdecken. Die erste und die zweite Richtung, in welcher das Krafteinleitungselement und der Sitz verlagerbar sind, entsprechen in diesem Beispiel beide der Gravitationsrichtung g. Die beiden Kettentriebe sind miteinander kinematisch über eine Zugkette 20 gekoppelt. Diese ist am Krafteinleitungselement 2 und am Koppelglied 34 λ des Sitzes 3 befestigt und dient gleichzeitig als Ausgleichs- und Rückholelement. Bei einer Verlagerung des Sitzes 3 in Gravitationsrichtung g wird durch die Zugkette 20 gleichzeitig das Krafteinleitungselement 2 nach oben, d.h. entgegen der Gravitationsrichtung g, gezogen. Ebenso wird bei einer Verlagerung des Krafteinleitungselements 2 in Gravitationsrichtung g automatisch der an der Sattelstange 11 montierte Sitz 3 durch die Zugkette 20 nach oben gezogen. Somit kann lediglich durch eine Gewichtsverlagerung der Person zwischen dem Sitz 3 und dem Krafteinleitungselement 2 schon ein Antrieb am nicht dargestellten Vortriebsrad stattfinden. Diese kinematische Kopplung erlaubt es, den Antriebsmechanismus in unterschiedlichen Betriebsarten zu betreiben. Es ist bei einer ersten Betriebsart möglich, durch teilweise Entlastung des Sitzes in der Arbeitsphase und teilweise Entlastung des Krafteinleitungselements in der Ruhephase, d. h. jeweils im Wesentlichen durch Gewichtsverlagerung der Person um mehr als die Hälfte ihres Körpergewichts, eine Antriebskraft am Vortriebsrad mit relativ wenig Krafteinsatz zu erzeugen. Für die Antriebskraft kann dabei die Differenz der auf den Sitz und das Krafteinleitungselement wirkenden Ge- wichtskräfte für eine Verlagerung des Sitzes oder des 11 shows an embodiment of a drive mechanism according to the invention in which two parallel arranged chain drives 30, 30 'are provided. These are the chain drives 30, 30 * shown individually in FIGS. 9 and 10. These are arranged side by side, so that they overlap in the illustrated side view. The first and the second direction, in which the force introduction element and the seat are displaceable, in this example both correspond to the direction of gravitation g. The two chain drives are kinematically coupled to each other via a pull chain 20. This is fixed to the force introduction element 2 and the coupling member 34 λ of the seat 3 and also serves as a compensation and return element. When the seat 3 is displaced in the direction of gravitation g, the pull-in chain 20 simultaneously pulls the force introduction element 2 upwards, ie counter to the direction of gravitation g. Likewise, when the force introduction element 2 is displaced in the gravitational direction g, the seat 3 mounted on the seat post 11 is automatically pulled upwards by the pull chain 20. Thus, only by a weight shift of the person between the seat 3 and the force introduction element 2 already take place a drive on the propulsion wheel, not shown. This kinematic coupling allows the drive mechanism to operate in different modes. It is possible in a first mode, by partially relieving the seat in the working phase and partial relief of the force introduction element in the resting phase, ie in each case essentially by shifting the person by more than half their body weight, a driving force on the propulsion wheel with relatively little use of force produce. For the driving force, the difference between the force acting on the seat and the force introduction element weight forces for a displacement of the seat or the
Krafteinleitungselements in Gravitationsrichtung genutzt werden . In einer zweiten Betriebsart kann das volle Körpergewicht der Person eingesetzt werden, um jeweils in der Arbeitsphase das Krafteinleitungselement 2 oder in der Ruhephase den Sitz 3 in G avitationsrichtung g zu verlagern. Somit ist eine ho- he Antriebskraft, die durch Verlagerung des Sitzes 3 oder des Krafteinleitungselements 2 mit der gesamten Gewichtskraft des Körpergewichts der Person erzeugt wird, auf das. Vortriebsrad 4 übertragbar. Bei einer dritten Betriebsart kann zusätzlich zum vollen Körpergewicht noch eine zusätzliche Kraft eingeleitet werden. Dies wird durch die Kraftkopplung der Beine und des Körperrumpfes der Person in und entgegen der Gravitationsrichtung g erreicht. Somit kann in der Ruhephase, wenn die Person ihr volles Körpergewicht auf den Sitz 3 verlagert zusätzlich über die Klick-Pedale 21 das Krafteinleitungselement 2 nach oben gezogen werden. Somit wird an beiden Kettentrieben 30, 30* gleichzeitig eine Kraft eingeleitet. Die Person zieht den Mechanismus dabei sozusagen zusammen. Fer- ner kann die Person in der Arbeitsphase, wenn sie ihr gesamtes Körpergewicht auf das Krafteinleitungselement 2 verlagert, zusätzlich über den Hüftgurt 22 eine den Sitz 3 nach oben ziehende Kraft einbringen. Die Person stemmt sich sozusagen zwischen das Krafteinleitungselement 2 an den Pedalen 21 und den Sitz 3 am Hüftgurt 22 und spreizt so den Mechanismus. Somit wird auch in dieser Phase an beiden Kettentrieben 30, 30 λ gleichzeitig eine Kraft eingeleitet. Die so in die beiden Kettentriebe 30, 30' eingebrachten Kräfte addieren sich jeweils an der Kettenradachse 41, sodass eine über die Gewichtskraft hinaus gehende Kraft auf die Kettenradachse 41 wirkt. Diese Kraft kann über eine Antriebskette 42 auf das Vortriebsrad 4 übertragen werden. Zur Kraftübertragung von der Kettenradachse 41 auf das Vortriebsrad 4 ist hier ein eigener Kettenrieb 42 vorgesehen. Dieser führt zur Nabe des Vortriebsrades , an welcher weitere Kraftwandlungselemente, beispielsweise eine Naben- oder Ket- tengangschaltung, vorgesehen sein können. Force introduction element used in the direction of gravity. In a second mode of operation, the full body weight of the person can be used to shift the force introduction element 2 or, in the resting phase, the seat 3 in the direction of movement g in the work phase. Thus, a high driving force, which is generated by displacement of the seat 3 or of the force introduction element 2 with the total weight of the person's body weight, can be transferred to the propulsion wheel 4. In a third mode of operation, an additional force can be introduced in addition to the full body weight. This is achieved by the force coupling of the legs and the body trunk of the person in and against the gravitational direction g. Thus, in the resting phase, when the person shifts their full body weight on the seat 3 in addition to the click pedals 21, the force introduction element 2 are pulled upwards. Thus, at both chain drives 30, 30 * simultaneously initiated a force. The person pulls the mechanism together so to speak. Furthermore, in the working phase, when the person shifts their entire body weight onto the force introduction element 2, the person can additionally introduce a force pulling the seat 3 upwards over the hip belt 22. The person braces himself so to speak between the force introduction element 2 on the pedals 21 and the seat 3 on the hip belt 22 and thus spreads the mechanism. Thus, a force is simultaneously introduced at both chain drives 30, 30 λ in this phase. The forces thus introduced into the two chain drives 30, 30 'are in each case added to the sprocket axle 41, so that a force exceeding the weight force acts on the sprocket axle 41. This force can be transmitted to the propulsion wheel 4 via a drive chain 42. For transmitting power from the sprocket axle 41 to the propulsion wheel 4, a separate chain drive 42 is provided here. This leads to the hub of the propulsion wheel, on which further force conversion elements, for example, a hub or Ket- tengangschaltung, can be provided.
Fig. 12 zeigt den Antriebsmechanismus aus Fig. 11 in einer Draufsicht. Darin ist insbesondere die parallele Anordnung der Kettentriebe 30 und 30 λ illustriert. Ferner ist auch dargestellt, dass die Zugkette 20 und die Antriebskette 42 auf der den Kettentrieben 30, 30 x gegenüberliegenden Seite des Antriebsmechanismus angeordnet sind. Die Kettentriebe 30, 30 λ und der Rahmen 51 sind hier zur besseren Übersichtlichkeit lediglich schematisch dargestellt. Die eingezeich- neten Positionen sind daher veränderbar. Insbesondere der äußere Kettentrieb 30 kann näher in die Mitte des Rahmens angeordnet sein. Fig. 12 shows the drive mechanism of Fig. 11 in a plan view. Therein, in particular the parallel arrangement of the chain drives 30 and 30 λ is illustrated. Furthermore, it is also shown that the pull chain 20 and the drive chain 42 are arranged on the chain drives 30, 30 x opposite side of the drive mechanism. The chain drives 30, 30 λ and the frame 51 are shown here only schematically for clarity. The plotted positions are therefore changeable. In particular, the outer chain drive 30 may be located closer to the center of the frame.
Das Krafteinleitungselement 2 und die Sattelstange 11 sind jeweils als U-förmige Rohre ausgebildet und jeweils an denThe force introduction element 2 and the seat post 11 are each formed as U-shaped tubes and respectively to the
Enden der U-Form gelenkig mit dem Rahmen 51 bzw. einer festen Achse an den Drehpunkten 43, 44 verbunden. Die Klick- Pedale 21 sind außen an das Krafteinleitungselement 2 angebracht. Der Sitz 3 ist als Sattel mit einem nicht darge- stellten Hüftriemen ausgebildet und mittig oberhalb der Kettentriebe 30, 30 x angeordnet. Ends of the U-shape hingedly connected to the frame 51 and a fixed axis at the pivot points 43, 44. The click pedals 21 are attached to the outside of the force introduction element 2. The seat 3 is formed as a saddle with a hip belt, not shown, and arranged centrally above the chain drives 30, 30 x .
Fig. 13 zeigt ein Fortbewegungsmittel mit einem Antriebsmechanismus gemäß Figur 11 und 12. Dieses ist hier beispiel- haft als Fahrrad 50 ausgebildet. Das Fahrrad 50 weist einenFIG. 13 shows a means of locomotion with a drive mechanism according to FIGS. 11 and 12. This is embodied here as an example of a bicycle 50. The bicycle 50 has a
Rahmen 51 auf, an welchem sämtliche Kettenräder des Antriebsmechanismus gelagert sind. Ferner weist es ein Vortriebsrad 4 und ein Vorderrad 52 auf. Der Rahmen 51 weist einen Vorderbau 53 auf, an welchem die Sattelstange 11 gela- gert ist. Ferner weist er einen Hinterbau 54 auf, an welchem das rafteinleitungselernent gelagert ist. Frame 51 on which all sprockets of the drive mechanism are mounted. Furthermore, it has a propulsion wheel 4 and a front wheel 52. The frame 51 has a front 53, on which the seat post 11 is loaded. is gert. Further, it has a rear 54, on which the Rafteinleitungselernent is stored.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Der maximale Arbeitswinkel zum Verlagern des Krafteinleitungselements im Wesentlichen in einer ersten Richtung kann je nach gewünschtem Wirkungsgrad des Antriebsmechanismus vorgesehen werden. Im Wesentlichen in einer Richtung ist dahingehend zu verstehen, dass die Verlagerung eine geradlini- ge Bewegung und/oder auch eine Drehung um einen ausreichend weit entfernten Pol enthalten kann. Aufgrund der Entfernung vom Pol kommt bereits bei einem geringen Drehwinkel ein ausreichender Hub zum Verlagern des Krafteinleitungselements zustande. Ein denkbarer kleinerer Winkel von beispielsweise a=10° erhöht dabei den Wirkungsgrad des Mechanismus, verkürzt aber den Hub für den Bewegungsablauf. Andersherum verschlechtert ein ebenfalls denkbarer größerer Winkel von beispielsweise a=25° den Wirkungsgrad des Mechanismus. Das Prinzip des unterschiedlichen Hebellängenverhältnisses ist stellvertretend für jedes vorgesehene Prinzip zur Kraftübertragung als unterschiedliche Kraftübersetzung von Sitz und Krafteinleitungselement auf das Vortriebsrad zu verstehen. Although the present invention has been fully described above with reference to preferred embodiments, it is not limited thereto but is modifiable in a variety of ways. The maximum working angle for displacing the force introduction element substantially in a first direction may be provided according to the desired efficiency of the drive mechanism. Essentially in one direction, it should be understood that the displacement may include straight line motion and / or rotation about a sufficiently far pole. Due to the distance from the pole, a sufficient stroke for displacing the force introduction element comes about even at a low angle of rotation. A conceivable smaller angle of, for example, a = 10 ° increases the efficiency of the mechanism, but shortens the stroke for the movement. Conversely, a likewise conceivable larger angle of, for example, a = 25 ° deteriorates the efficiency of the mechanism. The principle of the different lever length ratio is representative of each proposed principle of power transmission to be understood as a different power transmission of seat and force introduction element on the propulsion wheel.
Es sind auch alternative Bewegungsabläufe und/oder Verfahren denkbar. Beispielsweise kann in der Arbeitsphase erst ein erster Hebel, und anschließend ein zweiter Hebel in Gravitationsrichtung verlagert werden und erst dann die Ruhephase beginnen. Dieses aufeinanderfolgende Verlagern der Hebel in Gravitationsrichtung ist auch mit drei oder vier Hebeln denkbar, wobei auch zwei Hebel gemeinsam (z. B. zwei Hebel zur Armbetätigung an zwei Vortriebsrädern) in einem Schritt verlagert werden können. In der Ruhephase könnten alle Hebel gleichzeitig oder in derselben Reihenfolge oder in umgekehrter Reihenfolge in die Ausgangsposition rückgeholt werden. Des Weiteren könnte in der Ruhephase durch zusätzliches Anziehen oder Abstoßen der Person in den Sitz hinein eine Kraft zusätzlich zur Gewichtskraft in den Sitz eingebracht werden . Alternative movement sequences and / or methods are also conceivable. For example, in the working phase, only a first lever, and then a second lever are moved in the direction of gravity and only then the rest phase kick off. This successive displacement of the levers in the direction of gravity is also conceivable with three or four levers, it also being possible for two levers to be displaced together (eg two levers for arm actuation on two driving wheels) in one step. During rest, all levers could be returned to their original positions simultaneously or in the same order or in reverse order. Furthermore, a force in addition to the weight in the seat could be introduced in the resting phase by additional tightening or repelling the person in the seat into it.
Bei den Kettentrieben ist zur Kraftübertragung von der Kettenradachse auf das Vortriebsrad ein eigener Kettenrieb vor- gesehen. Alternativ wäre auch denkbar, die Ketten nach dem Bereich, in dem die Koppelglieder laufen, durch Umlenkungen direkt bis an die Nabe zu führen. In diesem Fall könnte auch auf das untere erste Kettenrad verzichtet werden, allerdings wären dann beispielsweise zusätzliche Umlenkritzel anstelle des Kettenrades notwendig. In the case of the chain drives, a separate chain drive is provided for transmitting power from the sprocket axle to the driving wheel. Alternatively, it would also be conceivable to guide the chains to the region in which the coupling links run, by deflections directly to the hub. In this case, could also be dispensed with the lower first sprocket, but then, for example, additional sprocket instead of the sprocket would be necessary.
Das Fortbewegungsmittel mit einem Antriebsmechanismus ist hier beispielhaft als Fahrrad dargestellt. Das Prinzip des Antriebsmechanismus ist darauf jedoch nicht beschränkt, son- dern auf jede Art von muskelbetriebenem Fortbewegungsmittel oder Bewegungskonzept übertragbar, insbesondere auch auf Dreiräder, Rollstühle, Ergometer oder auch auf Mehrpersonenfahrzeuge. Die Kraft am Krafteinleitungselement kann dabei alternativ beispielsweise auch mit den Armen einer Person eingebracht werden. Bezugszeichenliste The means of transport with a drive mechanism is exemplified here as a bicycle. However, the principle of the drive mechanism is not limited to this, but can be applied to any type of muscle-powered means of locomotion or movement concept, in particular also to tricycles, wheelchairs, ergometers or also to multi-person vehicles. The force on the force introduction element can alternatively be introduced, for example, with the arms of a person. LIST OF REFERENCE NUMBERS
I Antriebsmechanismus I drive mechanism
2 Krafteinleitungselement, Hebel 2 force transmission element, lever
2a zur Krafteinleitung ausgebildetes Ende, Hebelende 2a formed for introduction of force end, lever end
2b zur Kraftübertragung auf das Vortriebsrad ausgebildetes Ende 2b for transmitting power to the propulsion wheel end formed
3 Sitz/Sattel  3 seat / saddle
4, 4a Vortriebsrad 4, 4a driving wheel
5 Freilauf  5 freewheel
6 fester Rahmen  6 fixed frame
7 Hebelstütze  7 fulcrum
8 Fortbewegungsmittel  8 means of transportation
9 Speichermedium 9 storage medium
10 Antrieb  10 drive
II Auslegerstange  II boom rod
12 Sattelstange  12 seat post
13 Rückholfeder für Krafteinleitungselement  13 return spring for force application element
14 Rückholfeder für Sitz 14 Return spring for seat
Hydraulische Pumpe, hydraulische Druckerzeugungsein richtung  Hydraulic pump, hydraulic Druckzeugungsein direction
Hydraulikmotor  hydraulic motor
Zugkette, zugkraftübe tragendes Element Pull chain, traction element carrying element
Klick-Pedale, Einrichtung zum Koppeln der Beine und/oder Arme  Click pedals, device for coupling the legs and / or arms
Hüftgurt, Einrichtung zum Koppeln des Körperrumpfes 30, 301 Kurbeltrieb Waist belt, means for coupling the body trunk 30, 30 1 crank drive
31, 32 Kettenrad  31, 32 sprocket
33 Kette 33 chain
34, 34^ Koppelglied  34, 34 ^ coupling link
35, 39 Ritzel mit Freilauf 36, 40 Kettenspanner 35, 39 pinion with freewheel 36, 40 chain tensioner
37 Laufrichtung  37 direction of travel
41 Achse  41 axis
42 Antriebskette  42 drive chain
43 , 44 Drehpunkte 43, 44 pivot points
50 Fahrrad, Fahrzeug 50 bicycle, vehicle
51 Rahmen  51 frames
52 Vorderrad  52 front wheel
53 Vorderbau 53 front construction
54 Hinterbau  54 rear triangle
A Ausgangsposition, Ausgangsstellung A starting position, starting position
B verlagerte Position, verlagerte Stellung  B relocated position, relocated position
FA Vortriebskraft F A driving force
g Gravitationsrichtung g gravitational direction
H Horizontale  H horizontal
HA Sitzhöhe in Ausgangsposition bzw. -StellungH A Seat height in starting position or position
HB Sitzhöhe in verlagerter Position bzw. -Stellung Li Länge des Hebels H B Seat height in displaced position or position Li Length of the lever
L2 Länge der Hebelstütze  L2 length of the fulcrum
51 erster Schritt  51 first step
52 zweiter Schritt  52 second step
53 dritter Schritt  53 third step
S4 vierter Schritt S4 fourth step
α Winkel des Hebels zur Bezugsebene α Angle of the lever to the reference plane

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Antriebsmechanismus (1) zum muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbewegen einer Person, mit zumindest einem durch Muskelkraft der Person im Wesentlichen in einer ersten Richtung verlagerbaren Krafteinleitungselement (2), mit einem durch Gewichtskraft der Person im Wesentlichen in einer zweiten Richtung verlagerbaren Sitz (3), wobei das zumindest eine Krafteinleitungselement (2) und der Sitz (3) derart kraftübertragend mit zumindest einem Vor- triebsrad (4; 4a) kurbellos gekoppelt sind, dass ein Verlagern des zumindest einen Krafteinleitungselements (2) in der ersten Richtung eine Antriebskraft (FA) an dem zumindest einen Vortriebsrad (4; 4a) hervorruft und ein Verlagern des Sitzes (3) in der zweiten Richtung eine Antriebskraft (FA) an dem zumindest einen oder einem weiteren Vortriebsrad (4; 4a) hervorruft . A drive mechanism (1) for moving a person with muscle and weight, comprising at least one force introduction element (2) displaceable in a first direction by muscular force of the person, with a seat displaceable in a second direction essentially by a weight force of the person (3 ), wherein the at least one force introduction element (2) and the seat (3) are coupled in a force-transmitting manner to at least one propulsion wheel (4; 4a) in such a way that a displacement of the at least one force introduction element (2) in the first direction F A ) on the at least one propulsion wheel (4, 4a) causes and a displacement of the seat (3) in the second direction causes a driving force (F A ) on the at least one or a further propulsion wheel (4, 4a).
2. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1, 2. Drive mechanism according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass das zumindest eine Krafteinleitungselement (2), der Sitz (3) und das Vortriebsrad (4; 4a) derart kraftübertragend gekoppelt sind, dass das Verlagern des zumindest einen Krafteinleitungselements (2) in der ersten Richtung aus einer Ausgangsstellung (A) in eine verlagerte Stellung (B) gleichzeitig eine Antriebskraft (FA) hervorruft und ein Verlagern des Sitzes (3) entgegen der zweiten Richtung aus einer Ausgangsstellung (A) in eine verlagerte Stellung (B) hervorruft . in that the at least one force introduction element (2), the seat (3) and the propulsion wheel (4; 4a) are coupled in a force-transmitting manner in such a way that the displacement of the at least one force introduction element (2) in the first direction is shifted from an initial position (A) into one Position (B) simultaneously causes a driving force (F A ) and causes a displacement of the seat (3) against the second direction from a starting position (A) in a displaced position (B).
3. Antriebsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, 3. Drive mechanism according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass die erste Richtung, in welcher das zumindest eine Krafteinleitungselement (2) verlagerbar ist und/oder die zweite Richtung, in welcher der Sitz (3) verlagerbar ist, im Wesentlichen gleich der Gravitationsrichtung (g) ist. in that the first direction in which the at least one force introduction element (2) is displaceable and / or the second direction in which the seat (3) is displaceable is substantially equal to the direction of gravitation (g).
4. Antriebsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprü- che, 4. Drive mechanism according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass ein linkes und ein rechtes Krafteinleitungselement (2) zum gleichzeitigen Verlagern im Wesentlichen in der ersten Richtung vorgesehen sind. in that a left and a right force introduction element (2) are provided for simultaneously displacing substantially in the first direction.
5. Antriebsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, 5. Drive mechanism according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass das zumindest eine Krafteinleitungselement (2) zur Beinbetätigung und/oder zur Armbetätigung ausgebildet ist in that the at least one force introduction element (2) is designed for leg actuation and / or for arm actuation
6. Antriebsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, 6. Drive mechanism according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass das zumindest eine Krafteinleitungselement (2) und der Sitz (3) gemeinsam oder jeweils einzeln an zumindest eine hydraulische Druckerzeugungseinrichtung (15; 16) gekoppelt sind, welche die Muskel- und Gewichtskraft der Person in hydraulischen Druck wandelt und mit zumindest einem Hydrau- likmotor (17; 18) hydraulisch gekoppelt ist, wobei die Antriebskraft (FA) mittels des zumindest einen Hydraulikmotors (17; 18) durch den hydraulischen Druck an zumindest einem Vortriebsrad (4; 4a) hervorgerufen wird. in that the at least one force introduction element (2) and the seat (3) are jointly or individually coupled to at least one hydraulic pressure generating device (15; 16) which converts the muscular and weight force of the person into hydraulic pressure and with at least one hydraulic motor (17; 18) is hydraulically coupled, wherein the driving force (F A ) by means of the at least one hydraulic motor (17; 18) by the hydraulic pressure on at least one propulsion wheel (4; 4a) is caused.
7. Antriebsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, 7. Drive mechanism according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das zumindest eine Krafteinleitungselement (2) als He- bei (2) ausgebildet ist, welcher an einem ersten Ende (2a) zur Krafteinleitung ausgebildet ist und an einem zweiten Ende (2b) mit zumindest einem Vortriebsrad (4; 4a) kraftübertragend gekoppelt ist. in that the at least one force introduction element (2) is designed as a lever (2), which is designed to introduce force at a first end (2a) and is coupled in a force-transmitting manner to at least one propulsion wheel (4; 4a) at a second end (2b) ,
8. Antriebsmechanismus nach Anspruch 7, 8. Drive mechanism according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass der Hebel (2) mit dem zumindest einen Vortriebsrad (4; 4a) über einen Freilauf (5) drehbar gekoppelt ist und beim Verlagern des Hebelendes (2a) ein Kreissegment, mit einem im Wesentlichen in der ersten Richtung verlaufenden Kreisbogensegment, insbesondere mit einem Arbeitswinkel ( ) von ± 15° zu einer senkrecht zur ersten Richtung ausgerichteten Bezugsebene, beschreibt. in that the lever (2) is rotatably coupled to the at least one propulsion wheel (4; 4a) via a freewheel (5) and when displacing the lever end (2a) a circular segment, with a circular arc segment extending substantially in the first direction, in particular with a Working angle () of ± 15 ° to a reference plane oriented perpendicular to the first direction describes.
9. Antriebsmechanismus nach Anspruch 7 oder 8, 9. Drive mechanism according to claim 7 or 8,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass der Hebel (2) mit einer RückholVorrichtung (13), insbesondere einer Rückstellfeder, zum Rückholen des Hebels (2) entgegen der ersten Richtung aus einer verlagerten Stellung (B) in eine Ausgangsstellung (A) versehen ist. in that the lever (2) is provided with a return device (13), in particular a return spring, for returning the lever (2) against the first direction from a displaced position (B) to an initial position (A).
10. Antriebsmechanismus nach einem der vorstehenden Ansprüche, 10. Drive mechanism according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass der Sitz (3) über eine Hebelstütze (7) und/oder über einen Freilauf (5; 31, 33, 35, 41) mit zumindest einem Vortriebsrad (4; 4a) kraftübertragend gekoppelt ist und/oder dass der Sitz über eine Sattelstange (11) am Rahmen angelenkt ist. in that the seat (3) is coupled in a force-transmitting manner via a lever support (7) and / or via a freewheel (5; 31, 33, 35, 41) to at least one propulsion wheel (4; 4a) and / or that the seat has a seat post (11) hinged to the frame.
11. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 7 bis 9 und nach Anspruch 10, 11. Drive mechanism according to one of claims 7 to 9 and according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass der Hebel (2) einen gegenüber der Hebelstütze (7) längeren zum Vortrieb wirksamen Hebelarm (Li; L2) bildet. the lever (2) forms a lever arm (Li; L2) which is longer than the lever support (7) and which is effective for propulsion.
12. Antriebsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, 12. Drive mechanism according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass das zumindest eine Krafteinleitungselement (2) , derin that the at least one force introduction element (2), the
Sitz (3) und das zumindest eine Vortriebsrad (4; 4a) derart kraftübertragend gekoppelt sind, dass das Verlagern des Sitzes (3) in der zweiten Richtung aus der verlagerten Stellung (B) in die Ausgangsstellung (A) gleichzeitig eine Antriebs- kraft (FA) hervorruft und ein Verlagern des Krafteinleitungselements (2) entgegen der ersten Richtung aus einer verlagerten Stellung (B) in eine Ausgangsstellung (A) hervorruft. Seat (3) and the at least one propulsion wheel (4; 4a) are coupled in such a force-transmitting manner that the displacement of the seat (3) in the second direction from the displaced position (B) to the starting position (A) at the same time a driving force ( F A ) causes and a displacement of the force introduction element (2) against the first direction from a displaced position (B) in an initial position (A) causes.
13. Antriebsmechanismus nach Anspruch 12 , 13. Drive mechanism according to claim 12,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass das Krafteinleitungselement (2) und der Sitz (3) über ein zugkraftübertragendes Element (20) , insbesondere eine umgelenkte Zugkette (20) , miteinander kinematisch gekoppelt sind. in that the force introduction element (2) and the seat (3) are coupled kinematically to one another via a tensile force-transmitting element (20), in particular a deflected pull chain (20).
14. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 12 oder 13, 14. Drive mechanism according to one of claims 1 to 5, 12 or 13,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass das zumindest eine Krafteinleitungselement (2), der Sitz (3) und das zumindest eine Vortriebsrad (4, 4a) derart kraftübertragend gekoppelt sind, dass eine Verlagerung des Krafteinleitungselements (2) sowohl in als auch entgegen der ersten Richtung eine Antriebskraft (FA) an dem zumindest einen Vortriebsrad (4; 4a) hervorruft und eine Verlagerung des Sitzes (3) sowohl in als auch entgegen der zweiten Richtung eine Antriebskraft (FA) an dem zumindest einen oder einem weiteren Vortriebsrad (4; 4a) hervorruft. the at least one force introduction element (2), the seat (3) and the at least one propulsion wheel (4, 4a) are coupled in a force-transmitting manner in such a way that a displacement of the force introduction element (2) both in and against the first direction has a driving force (F A ) on the at least one propulsion wheel (4, 4a) causes and a displacement of the Seat (3) both in and against the second direction causes a driving force (F A ) on the at least one or a further driving wheel (4, 4a).
15. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5 o- der 12 bis 14, 15. Drive mechanism according to one of claims 1 to 5 o- 12 to 14,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass am Krafteinleitungselement (2) Einrichtungen zum Koppeln der Beine und/oder Arme der Person an das Krafteinlei- tungselement (2) vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, dass von der Person Kräfte in und entgegen der ersten Richtung am Krafteinleitungselement (2) einbringbar sind. in that means for coupling the legs and / or arms of the person to the force introduction element (2) are provided on the force introduction element (2), which are designed such that forces can be introduced by the person in and against the first direction on the force introduction element (2) are.
16. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5 o- der 12 bis 15, 16. Drive mechanism according to one of claims 1 to 5 o- 12 to 15,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass am Sitz (3) Einrichtungen (22) zum Koppeln des Körperrumpfes der Person an den Sitz (3) vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, dass von der Person Kräfte in und entgegen der zweiten Richtung am Sitz (3) einbringbar sind. in that means (22) for coupling the body trunk of the person to the seat (3) are provided on the seat (3), which are designed such that forces can be introduced by the person in and against the second direction on the seat (3).
17. Antriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5 o- der 12 bis 16, 17. Drive mechanism according to one of claims 1 to 5 o- 12 to 16,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die kurbellose, kra tübertragende Kopplung in der ersteh oder zweiten Richtung zumindest einen Kettentrieb (30) mit einer zwischen zwei Kettenrädern (31, 32) in der ersten oder zweiten Richtung verlaufenden Kette (33) aufweist, an welcher das Krafteinleitungselement (2) oder der Sitz (3) mittels eines gelenkig am Krafteinleitungselement (2) oder am Sitz (3) gelagerten Koppelglieds (34) kraftübertragend gekoppelt ist. the crankless, kra tübertragende coupling in the first or second direction at least one chain drive (30) with a between two sprockets (31, 32) in the first or second direction extending chain (33) on which the force introduction element (2) or the seat (3) is coupled in a force-transmitting manner by means of a coupling member (34) mounted in an articulated manner on the force introduction element (2) or on the seat (3).
18. Antriebsmechanismus nach Anspruch 17, 18. Drive mechanism according to claim 17,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass das Koppelglied (34) ein erstes Ritzel (35) mit Freilauf und einen ersten Kettenspanner (36) aufweist und der Kettentrieb (30) und das erste Ritzel (35) mit Freilauf in eine Laufrichtung (37) kraftübertragend ausgebildet sind. in that the coupling member (34) has a first pinion (35) with freewheel and a first chain tensioner (36) and the chain drive (30) and the first pinion (35) with freewheeling in a running direction (37) are designed to transmit force.
19. Antriebsmechanismus nach Anspruch 18, 19. Drive mechanism according to claim 18,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass das Koppelglied (34) ein zweites Ritzel (39) mit Frei¬ lauf und einen zweiten Kettenspanner (40) aufweist, welche an der dem ersten Ritzel (35) gegenüberliegenden Seite des Kettentriebs (30) derart angeordnet sind, dass das in that the coupling member (34) has a second pinion (39) with free running and a second chain tensioner (40) which are arranged on the side of the chain drive (30) opposite the first pinion (35) such that the
Krafteinleitungselement (2) bei einer Verlagerung entgegen der ersten Richtung über das zweite Ritzel (39) mit Freilauf mit dem Kettentrieb (30) in der ersten Laufrichtung (37) kraftübertragend gekoppelt ist oder dass der Sitz (3) bei einer Verlagerung entgegen der zweiten Richtung über das Ritzel (39) mit Freilauf mit dem Kettentrieb (30) in der ersten Laufrichtung (37) kraftübertragend gekoppelt ist. Force introduction element (2) in a displacement against the first direction via the second pinion (39) with freewheel with the chain drive (30) in the first direction (37) is coupled force transmitting or that the seat (3) in a displacement against the second direction via the pinion (39) with freewheel with the chain drive (30) in the first direction (37) is coupled force-transmitting.
20. Antriebsmechanismus nach Anspruch 19, 20. Drive mechanism according to claim 19,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass zwei Kettentriebe (30, 30') vorgesehen sind, wobei ein erster Kettentrieb (30) mit dem Krafteinleitungselement (2) in und entgegen der ersten Richtung kraftübertragend gekoppelt ist und ein zweiter Kettentrieb (30' ) mit dem Sitz (3) in und entgegen der zweiten Richtung kraftübertragend gekoppelt ist. in that two chain drives (30, 30 ') are provided, a first chain drive (30) being force-transmittingly coupled with the force introduction element (2) in and against the first direction and a second chain drive (30') with the seat (3) in and coupled in a force-transmitting manner against the second direction.
21. Antriebsmechanismus nach Anspruch 20, 21. Drive mechanism according to claim 20,
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass die beiden Kettentriebe (30, 301) jeweils mit einem ersten Kettenrad (31) über einen Freilauf mit einer Ketten- radachse (41) gekoppelt sind, welche kraftübertragend mit dem zumindest einen Vortriebsrad (4, 4a) gekoppelt ist. that the two chain drives (30, 30 1 ) each have a first sprocket (31) via a freewheel with a chain sprocket (31). Wheel axle (41) are coupled, which is force-transmitting coupled to the at least one propulsion wheel (4, 4a).
22. Muskel- und gewichtsangetriebenes Fortbewegungsmittel (8) für zumindest eine Person, insbesondere mit zumindest einem Antriebsmechanismus (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche . 22, muscle and weight-driven means of transportation (8) for at least one person, in particular with at least one drive mechanism (1) according to one of the preceding claims.
23. Muskel- und gewichtsangetriebenes Fortbewegungsmittel nach Anspruch 22, 23. muscle and weight-driven means of transport according to claim 22,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zumindest ein Planetengetriebe und/oder ein Doppelplanetengetriebe mit Freilauf (5) an dem zumindest einen that at least one planetary gear and / or a double planetary gear with freewheel (5) on the at least one
Krafteinleitungselement (2) zur Anpassung der Übersetzung und/oder zur Gangschaltung vorgesehen ist. Force introduction element (2) is provided for adjusting the ratio and / or gearshift.
24. Muskel- und gewichtsangetriebenes Fortbewegungsmittel nach Anspruch 22 oder 23, 24. Muscle and weight-driven means of transport according to claim 22 or 23,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zumindest ein Speichermedium (9) zum Speichern vonin that at least one storage medium (9) for storing
Energie und zumindest ein Antrieb (10) zum Wandeln von gespeicherter Energie in Vortrieb vorgesehen sind. Energy and at least one drive (10) are provided for converting stored energy into propulsion.
25. Verfahren zum muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbe- wegen einer Person, insbesondere mit einem Antriebsmechanismus (1) nach einem der Ansprüche 1-21 oder einem muskel- und gewichtsangetriebenen Fortbewegungsmittel (8) nach einem der Ansprüche 22-24, mit den Schritten: Antreiben zumindest eines Vortriebsrades (4; 4a) durch muskelkraftbetätigtes Verlagern zumindest eines kraftübertragend mit zumindest einem Vortriebsrad (4, 4a) kurbellos gekoppelten Krafteinleitungselements (2) in einer ersten Rieh- tung, insbesondere in Gravitationsrichtung (g) , von einer Ausgangsposition (A) in eine verlagerte Position (B) ; 25. A method for the muscular and weight-driven movement of a person, in particular with a drive mechanism (1) according to one of claims 1-21 or a muscle and weight-driven locomotion means (8) according to any one of claims 22-24, with the steps: Driving at least one drive wheel (4; 4a) by force-actuated displacement of at least one force-transmitting element (2) coupled to at least one drive wheel (4, 4a) without cranking in a first drive tion, in particular in the direction of gravity (g), from a starting position (A) to a displaced position (B);
Verlagern eines kraftübertragend mit dem zumindest einen o- der einem weiteren Vortriebsrad (4; 4a) kurbellos gekoppelten Sitzes (3) und des Körperschwerpunkts der Person entgegen einer zweiten Richtung, insbesondere der Gravitations- richtung (g) , von einer Ausgangsposition (A) in eine verlagerte Position (B) ; Relocating a force-transmitting with the at least one or a further propulsion wheel (4; 4a) crankless coupled seat (3) and the body center of gravity of the person against a second direction, in particular the gravitational direction (g), from an initial position (A) a displaced position (B);
Antreiben des zumindest einen oder des weiteren Vortriebsrades (4) durch Verlagern des Sitzes (3) und des Körperschwerpunkts der Person in der zweiten Richtung von der verlagerten Position (B) in die Ausgangsposition (A) mittels vom Ge- wicht der Person in den Sitz (3) eingeleiteter Gewichtskraft; und Driving the at least one or the further propulsion wheel (4) by displacing the seat (3) and the body center of gravity of the person in the second direction from the displaced position (B) to the starting position (A) by means of the person's weight in the seat (3) weight introduced; and
Rückholen des zumindest einen Krafteinleitungselements (2) von der verlagerten Position (B) in die Ausgangsposition (A) . Returning the at least one force introduction element (2) from the displaced position (B) to the starting position (A).
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