DRIVING MEANS FOR BICYCLES AND THE LIKE

Abstract: 1. Pedal crank driving means for bicycles or the like, comprising a rotatable seated crank shaft, at each of the end of which a pedal is seated rotatable about an axis parallel to said crank shaft by means of crank arms being displaced against one another about 180 and being telescopically controlled to be lengthened or shortened, each of which crank arms having a case fixed at the crank shaft and a rod extractable from the case, whereby the case of each crank arm comprises an oblong hole passed by a bolt seated at said rod being guided resistant to torsion in said case, which bolt carries a cam follower roller passing over the way of a fixed cam disk, and whereby opposite of the cam way a guiding way is provided at a distance which corresponds to the diameter of said cam follower roller, characterized in that the guiding way strap (20) extends only over that portion of the periphery of said cam disk (17) effecting the shortening of said crank arm and that the extracting length of said rod (8) is limited by an end of said oblong hole (12) when said cam follower roller (15) runs along the guiding way free portion of said cam disk (17).

Description: Antriebsvorrichtung für Fahrräder oder dergleichen Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Fahrräder oder dergleichen, mit einer drehbar gelagerten Welle, an deren Enden mittels um 180 gegeneinander versetzten radialen Kurbelarmen jeweils eine Pedale um eine zur Welle parallele Achse drehbar gelagert ist, wobei die Pedale auf einer zur Wellenachse exzentrischen Bahn bewegt werden. Fahrräder werden durch Muskelkraft angetrieben, indem der Fahrer auf die Pedalen tritt und somit die mit diesen verbundene Welle dreht, auf der ein Kettenrad sitzt, das über eine Kette die Drehbewegungen der Welle beispielsweise auf das Hinterrad überträgt. Die Antriebsphase beschränkt sich dabei auf etwa drei Viertel des von den Pedalen bei ihrem Umlauf überstrichenen vorderen Halbkreises. Die normale Trethebellänge beträgt 17 cm, d.h. der von den Pedalen überstrichene Tretkreis hat einen Durchmesser von 34 cm. Dieser Tretkreis ist der Anatomie eines Menschen durchschnittlicher Grösse angepasst. Der Versuch, diesen Tretkreis zu vergrössern, d.h. also den Hebelarm der Tretkurbel zu verlängern, um weniger Muskelkraft für den Antrieb aufwenden zu müssen, würde an der normalen Strecklänge der menschlichen Beine scheitern. Aus diesem Grunde hat man Ubersetzungsgetriebe für Fahrräder entwickelt. Der Vorteil einer flexiblen Überset- zung liegt darin, dass man bei Bergauf fahrt en oder Gegenwind eine kleine Ubersetzung wählen kann, um mit weniger Kraftaufwand, jedoch mehr Tretbewegungen fahren zu können, während man für hohe Geschwindigkeiten bei ebener Fahrbahn eine grosse Übersetzung wählt, die zwar weniger Tretbewegungen, dafür aber mehr Muskelkraft erfordert. Der eigentliche Tretkurbelmechanismus wird dabei aber nicht verändert, so dass auch in diesem Falle die zur Verfügung stehende Muskelkraft nicht optimal ausgenutzt werden kann. Um den Wirkungsgrad des Fahrradantriebes zu erhöhen, ohne den Tretkreis wesentlich, wenn überhaupt zu ver grösseren, müsste bei der massgebenden Antriebsphase ein längerer Trethebel zur Verfügung stehen, während der Trethebel beim Rücklauf der Pedale, d.h. wenn sie von unten nach oben zurückgeführt wird, ohne weiteres kürzer sein kann. Es ist ein Fahrradantrieb bekannt, bei dem dieses Ziel erreicht wird. Die Pedale sind dabei am Ende des einen Armes eines Winkelhebels gelagert, der in seinem Scheitelbereich am äusseren Ende des eine normale Länge aufweisenden Kurbelarmes um die üblicherweise für die Pedale bestimmte Drehachse verschwenkbar gelagert ist. Der andere, nach hinten weisende Arm des Winkelhebels steht mit einer am Rahmen gebildeten, schräg von oben nach unten verlaufenden Führung in Gleitkontakt, um den die Pedale tragenden Hebelarm in jeder Drehphase nach vorne weisend zu halten. Dabei treten jedoch erhebliche Hebeikräfte auf, die vom Fahrradrahmen aufgefangen werden mussen und die der angestrebten Verbesserung des Wirkungsgrades entgegenwirken. Auch konstruktiv ist dieser Antrieb nicht sehr ansprechend. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für Fahrräder zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln die zum Bewegen der Pedale aufgewendete Muskelkraft wirkungsvoller als bisher genutzt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jeder der Kurbelarme des Fahrradantriebes teleskopartig gesteuert zu verlängern und zu verkürzen ist, so dass in der Antriebsphase, d.h. also im Bereich des von den Pedalen beim Umlauf überstrichenen vorderen Halbkreises ein grösserer Hebelarm zur Verfügung steht als beim für den Antrieb nicht genutzten Rücklauf. Da die Pedale auf einer zur Wellenachse exzentrischen Umlaufbahn bewegt werden, ist diese zeitweilige Verlängerung der Kurbelarme praktisch nicht mit einer Vergrösserung des Tretkreis es verbunden, so dass sich auch keine Probleme im Hinblick auf die normale Strecklänge der Beine des Fahrers ergeben. Da die teleskopartige Ausbildung der Kurbelarme keine technisch schwierigen Probleme aufwirft und sich für den Fahrer bei Verwendung des er findungsgemässen Fahrradantriebes keine spürbaren Verän derungen ergeben, ist es durch die Erfindung möglich, mit einfachen Mitteln den Wirkungsgrad des Fahrradantriebes zu verbessern, d.h. die zum Antreiben aufgewendete Muskelkraft besser als bisher auszunutzen. Gemäss einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der ErEindung weist jeder Kurbelarm eine an der zu drehenden Antriebswelle befestigte Hülse und eine aus dieser Hülse ausfahrbare, drehfest in der Hülse geführte Stange auf, an deren äusseren Ende eine Pedale gelagert ist. Dabei enthält die Hülse beispielsweise wenigstens ein Langloch, in das eine an der Stange gelagerte Rolle eingreift, um eine verdrehsichere Führung der zweckmEssig im Querschnitt-kreisförmigen Stange gegenüber der Hülse zu gewährleisten. Zum Ein- und Ausfahren der Stangen der Kurbelarm sind feststehende Kurvenscheiben vorgesehen, die eine Zwangsbewegung der Stangen derart bewirken, dass diese im vorderen Bereich der Umlaufbahn aus der Hülse ausgefahren und im hinteren Bereich in die Hülse zurückgezogen werden, damit die Umlaufbahn insgesamt gesehen keinen grösseren Durchmesser als der übliche Tretkreis von 34 cm erhält. Zum Abtasten der Kurvenscheiben ist nach einem weiteren Merimal der Erfindung an der aus- und einfahrbaren Stange jedes Kurbelarmes eine Rolle gelagert, welche die feststehende Kurvenscheibe abtastet, d.h. also über deren äussere Konturfläche hinwegrollt. Um zu erreichen, dass diese Rolle sich nicht von der Kurvenscheibe abhebt, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung eine Gegenkurve vorgesehen, welche der Kurvenscheibe in einem Abstand gegenüberliegt, der dem Durchmesser der Rolle entspricht. Diese Gegenkurve hat eine der Kurvenscheibe entsprechende innere Kontur, so dass die Kurvenscheibe und die Gegenkurve einen Führungskanal bilden, in den die mit der verfahrbaren Stange verbundene Abtastrolle eingreift. Aufgrund dieser Zwangsführung der Abtastrolle ist gewährleistet, dass die die Pedale tragende verschiebbare Stange der Kontur der Kurvenscheibe entsprechend bewegt, d.h. gegenüber der betreffenden Hülse ein- und ausgefahren wird. Im allgemeinen reicht es aus, wenn sich die Gegenkurve nur über einen Teil des Umfanges der Kurvenscheibe erstreckt, und zwar über den den Rücklauf der Pedale bestimmenden Teil, weil in diesem Bereich die Stange zurückgezogen bzw. in die Hülse eingefahren wird und die Abtastrolle dementsprechend zurückgezogen werden muss. Zum Ausfahren der Stange aus der Hülse ist eine Gegenkurve nicht unbedingt erforderlich, weil in diesem Bereich die Kurvenscheibe die Abtastrolle nach aussen drückt. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der er findungsgemässen Antriebsvorrichtung für Fahrräder schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht der Antriebsvorrichtung, woraus die verschiedenen Bewegungsphasen eines teleskopartig zu verlängernden Kurbelarmes mit daran gelagerter Pedale zu erkennen sind, Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die eine Seite der an einem Fahrradrahmen ange brachten Antriebsvorrichtung und Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 111-111 aus Fig. 2. In der Nabe 1 eines Fahrradrahmens 2 ist eine Antriebswelle 3 in üblicher Weise gelagert. Auf-jedes der aus der Nabe 1 herausragenden Enden der Welle 3 ist eine Buchse 4 aufgesteckt und in bekannter Weise mittels einer Keilschraube 5 drehsicher befestigt. Die Buchse 4 ist an einer im Querschnitt rechteckigen hohlen Hülse 6 befestigt, die Teil eines teleskopartig ausgebildeten Kurbelarmes 7 ist. Das andere Teil des Kurbelarmes 7 wird von einer im Querschnitt kreisförmigen Stange 8 gebildet, an deren äusseren Ende eine Pedale 9 in üblicher Weise gelagert ist. Die Stange 8 ist in der Hülse 6 in zwei Gleitlagerbuchsen 10 und 11 verschiebbar geführt, die mit nicht dargestellten Staubringen versehen sein können. An der nach innen weisenden Seite der Hülse 6 befindet sich ein die Hülsenwandung durchsetzendes Langloch 12, in das eine Rolle 13 eingreift, welche auf einer in der Stange 8 befestigte, radial zu derselben verlaufenden Welle 14 gelagert ist und dafür dient, dass die Stange 8 zwar in Längsrichtung der Hülse 6 verschoben, dabei aber nicht um ihre Längsachse verdreht werden kann. Auf der Aussenseite der Hülse 6 ist im Bereich des Langloches 12 eine hochstehende entsprechend ausgebildete Führungsschiene 16 angeordnet, welche die für die Rolle 13 zur Verfügung stehende Führungsfläche bestimmt oder wenigstens vergrössert. Auf dem äusseren Ende der Welle 14 ist eine Abtastrolle 15 gelagert, die zum Abtasten der Kontur einer Kurvenscheibe 17 vorgesehen ist. Die Kurvenscheibe 17 ist mittels Streben 18 am Fahrradrahmen 2 befestigt. Sie enthält eine Öffnung 19, durch die die Welle 3 hindurchgeführt werden kann und auch die Buchse 4, wie Fig. 2 zeigt. Die Kurvenscheibe 17 ist auf einem Teil ihres Umfanges von einem als Gegenkurve ausgebildeten Steg 20 umgeben, der mit Hilfe eines oder mehrerer Verbindungsstücke 21 an der Kurvenscheibe 17 befestigt ist. Zwischen der Kurvenscheibe 17 und dem Steg 20 ist ein Führungskanal 22 gebildet, in den die Abtastrolle 15 für die Rückziehphase der Stange 8 eingreift, wie insbesondere Fig. 1 zeigt. Der Führungskanal 22 bewirkt somit eine Zwangsführung der Abtastrolle 15. Da sich der Führungskanal 22 nur itn hinteren Bereich der Kurvenscheibe 17 befindet, erfolgt auch nur hier die Zwangsführung, die zum Zurückziehen der Stange 8 benötigt wird. Zum Ausfahren der Stange 8 wird die Abtastrolle 15 von dem ansteigenden Abschnitt 23 der Kontur der Kurvenscheibe 17 nach aussen gedrückt und läuft dann im vorderen Bereich, nämlich im Bereich der eigentlichen Antriebsphase, über die kreisförmige vordere Kontur 24 der Kurvenscheibe 17 und hält die Stange hier in der maximal ausgefahrenen Position, weil die Rolle 13 an das Ende des Langloches 12 bzw. der Führungsscheine 16 stösst und dementsprechend die Stange 8 nicht weiter ausgefahren werden kann. Statt der Zwangsführung durch den als Gegenkurve ausgebildeten Steg 20 könnte eine Anlage der Abtastrolle E an der Kontur der Kurvenscheibe 17 auch durch einen auf die Stange 8 wirkenden Rückholer wie beispeilsweise eine in der Hülse 6 angebrachte Zugfeder erreicht werden. Fig. 1 zeigt, dass der Drehpunkt der Pedale 9 auf einer von der Kontur der Kurvenscheibe 17 bestimmten Umlaufbahn 25 bewegt wird, die im vorderen Bereich, nämlich im Bereich der Antriebsphase, über den um die Achse der Welle 3 gelegten üblichen Tretkreis 26 übersteht, während im hinteren Bereich, d .h. dem Bereich des Rücklauf es der Pedale diese Umlaufbahn 25 näher an der Achse der Welle 3 liegt. Dementsprechend wird für die Antriebsphase der zum Übertragen der aufgewendeten Muskelkraft zur Verfügung stehende Hebelarm vergrössert und dadurch der Wirkungsgrad verbessert, während dieser Hebelarm bei der Rücklaufphase kleiner ist. Der jeweils zur Verfügung stehende Hebelarm bestimmt sich aus dem veränderbaren Abstand-zwischen der Achse der Welle 3 und der Drehachse der Pedale 9.

Claims: Patentansprüche: 1. Antriebsvorrichtung für Fahrräder od dgl,, mit einer drehbar gelagerten Welle, an deren Enden mittels um 180 gegeneinander versetzten radialen Kurbelarmen jeweils eine Pedale um eine zur Weile parallele Achse drehbar gelagert ist, wobei die Pedale auf einer zur Wellenachse exzentrischen Bahn bewegt werden, 4 a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder der Kurbelarme (7) teleskopartig gesteuert zu verlängern und zu verkürzen ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kurbelarm (7) eine an. der Welle (3) be festigte Hülse (6) und eine aus derselben ausfahr bare, verdrehfest in dieser geführte Stange (8) auf weist, an deren äusseren Ende eine Pedale (9) gelagert ist. p Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (6) wenigstens ein Lang loch (12, 16) enthält, in das eine an der Stange (8) gelagerte Rolle (13) eingreift. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 is 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ein- und Ausfahren der Stan gen (8) der Kurbelarme (7) feststehende Kurvenschei ben (17) vorgesehen sindt 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der aus- und einfahrbaren Stange. (8) jedes Kurbelarmes (7) eine Abtastrolle (15) gelagert ist, welche die feststehende Kurvenscheibe (17) abtastet, 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, dass der Kurvenscheibe (17) eine Gegenkurve (20) in einem Abstand (22) gegen uberliegt, der dem Durchmesser der Abtastrolle (15) entspricht, 7, vorrichtung nach Anspruch 6? dadurch gekennzeichnet, dass. sich die. Gegenkurve (20) über einen Teil des Umfanges der Kurvenscheibe (17) erstreckt.

Inventors: STUCKENBROK, FREDER
Applicants: STUCKENBROK, FREDER
Application year: 1982
Main classification: B62M3
IPC codes: B62M3