DE2752964A1

DE2752964A1 - Tretkurbel-kettenantrieb mit unrundem tretkurbel-kettenrad fuer fahrraeder

Info

Publication number: DE2752964A1
Application number: DE19772752964
Authority: DE
Inventors: Sieghart Karl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1977-11-28
Publication date: 1979-05-31

Description

Tretkurbel-Kettenantrieb mit unrundem Tretkurbel-Kettenrad für
Fahrräder Die Erfindung betrifft die Verwendung eines unrunden Tretkurbel-Kettenrades für den Kettenantrieb von Fahrrädern, wobei die Tretkurbeln in Bezug auf den größten und den kleinsten Halbmesser des unrunden Tretkurbel-Kettenrades in günstigster Stellung angeordnet sind.
Bei den üblichen Kettenantrieben für Fahrräder werden runde (kreisförmige) Tretkurbel-Kettenräder verwendet Diese machen die vom Fahrer erzielbare Leistung nicht optimal nutzbar. Sie berücksichtigen nämlich nicht, daß sich einerseits die Hebelarme der auf die beiden Pedale ausgeübten Tretkräfte - im folgenden kurz Pedalkraft genannt - in Bezug auf die Tretkurbelachse während der Tretbewegung ständig ändern und daß andererseits auch die Pedalkraft selbst nicht konstant ist, sondern unter anderem auch von der Stellung der Tretkurbeln abhängt. Infolgedessen ist das vom Fahrer erzielbare Drehmoment nicht konstant, sondern ändert sich in Abhängigkeit von der Stellung der Tretkurbeln ständig in starkem Maße. Dies führt zu einem unökonomischen Kräfteeinsatz und zu einer unnötig raschen Ermüdung des Fahrers.
Um diese Nachteile der runden Tretkurbel-Kettenräder zu vermeiden, wird in den Patentschriften Deutsches Patent Nr. 624983, 638409, 803984 und 814111 vorgeschlagen, das kreisförmige Tretkurbel-Kettenrad durch ein unrundes Tretkurbel-Kettenrad mit beispielsweise rhombenartiger, ovaler oder elliptischer Form zu ersetzen.
Zum Teil werden in den genannten Patentschriften auch bestimmte Stellungen der Hauptachsen des unrunden Tretkurbel-Kettenrades in Bezug auf die Tretkurbeln angegeben, die besonders günstig sein sollen. Die dort vorgeschlagenen Stellungen sind jedoch nicht optimal abgestimmt auf das beim Fahren auftretende Kräftespiel. Die günstigste Stellung wurde nicht erkannt und blieb offensichtlich bis heute unbekannt. Da aber nur bei optimaler Formgebung und Anordnung des unrunden Tretkurbel-Kettenrades unter Berücksichtigung der anatomischen Gegebenheiten des Fahrers und durch Ausnutzen der Wucht der Tretbewegung ein ins Gewicht fallender Vorteil gegenüber kreisförmigen Tretkurbel-Kettenrädern besteht, haben von der Kreisform abweichende Tretkurbel-Kettenräder bisher keine verbreitete Anwendung gefunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, durch eine besondere Ausbildung des Tretkurbel-Kettenantriebs ein leichteres und angenehmeres Fahren und höhere Fahrgeschwindigkeiten als mit den bisherigen Antrieben zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird, wie in Abb. 1 gezeigt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein unrundes Tretkurbel-Kettenrad 1 so gestaltet und gegenüber der Stellung der Tretkurbeln 2 so angeordnet wird, daß der größte Halbmesser des Tretkurbel-Kettenrades 1 dann auf die Kette 3 arbeitet, wenn der Hebelarm der Pedalkraft bezüglich der Tretkurbelachse sein Maximum überschritten hat und bei schräg abwärts gerichteter Stellung der jeweils nach unten bewegten Tretkurbel 2 bereits im Abnehmen begriffen ist, während der Pedaldruck bei zügiger Tretbewegung mit zunehmender Streckung des Kniegelenks des Fahrers und infolge der Wucht der nach unten gerichteten Tretbewegung seinen Größtwert erreicht. Das unrunde Tretkurbel-Kettenrad 1 wird fernerhin so gestaltet, daß es in den Phasen ungünstiger Pedalkraft-Hebelarm-Verhältnisse in der Nähe der Totpunkte der Tretbewegung, das heißt bei senkrechter und bei sehr steiler Stellung der Tretkurbeln 2, mit kleinen Halbmessern auf die Kette 3 arbeitet.
Es hat sich als günstig erwiesen, das Tretkurbel-Kettenrad 1 elliptisch oder in einer der Ellipse nahekommenden Form auszubilden. Dabei sollte der Durchmesser in Richtung der großen Hauptachse im allgemeinen um mindestens etwa 20% größer sein als der Durchmesser in Richtung der kleinen Hauptachse. Ferner hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Tretkurbeln 2 mit dem in Drehrichtung folgenden größten Halbmesser des Tretkurbel-Kettenrades 1 einen spitzen Winkel von etwa 700 einschließen, wie dies auf Abb. 1 gezeigt ist.
Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Antrieb läßt sich das Radfahren mit einem als besonders angenehm empfundenen und kräftesparenden "runden Tritt ausführen, ohne daß gegenüber kreisförmigen Tretkurbel-Kettenrädern eine Umgewöhnung erforderlich wäre. Umgekehrt wird aber bei Gewöhnung an den erfindungsgemäß optimierten Antrieb das Fahren mit kreisförmigen Tretkurbel-Kettenrädern als unangenehm ungleichmäßig und spürbar anstrengender empfunden. Mit dem erfindungsgemäßen Antrieb läßt sich das Fahrrad aus dem Stand oder aus langsamer Fahrt schneller beschleunigen. Eeim Pahren in der Ebene und beim Überwinden von Steigungen kann ein etwas höheres Übersetzungsverhältnis gewählt werden.
Nach den bisherigen Fahrversuchen lassen sich bei gleicher Anstrengung etwa 5 bis 10% höhere Geschwindigkeiten erzielen als mit kreisförmigen Tretkurbel-Kettenrädern.
Die Anwendung der Erfindung ist besonders in Verbindung mit den üblichen Kettenschaltungen von 2 bis 18 Gängen zweckmäßig und ohne Schwierigkeiten möglich. Der Ausgleich der nur geringfügigen Anderung der Kettenspannung in Abhängigkeit von der Stellung des unrunden Tretkurbel-Kettenrades erfolgt problemlos, ohne spürbaren Energieverlust und kaum sichtbar durch die bei diesen Schaltungen in den Schaltarmen vorhandenen Spannrollen.
Wird die Erfindung ohne Kettenschaltung in Verbindung mit zum Beispiel einem einfachen Freilauf oder einer im Hinterrad eingebauten Nabenschaltung verwendet, so ist im allgemeinen die Anordnung einer mit einer Spannfeder versehenen Kettenspannvorrichtung 5, wie sie schematisch in Abb. 1 angedeutet ist, zweckmäßig oder erforderlich.
Abb. 2 zeigt eine Ausführung mit einem einzelnen Tretkurbel-Kettenrad 1 in erfindungsgemäßer Ausbildung in Verbindung mit einer Kettenschaltung 6 und einem Mehrfachzahnkranz 7.
Abb. 3 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit mit zwei unterschiedlich großen Tretkurbel-Kettenrädern 1' und 1 in erfindungsgemäßer Ausbildung, auf die die Kette 3 bei Bedarf mittels eines Umwerfers 8 umgelegt werden kann. Auch bei einer solchen Ausführung mit mehrfachem Tretkurbel-Kettenrad kann der Antrieb am Hinterrad wahlweise nach Abb. 1 oder nach Abb. 2 ausgebildet werden.

Claims

Pataiithiisprti=hc : Tretkurbel-Kettenantrieb für Fahrräder, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über ein unrundes Tretkurbel-Kettenrad (1) erfolgt, das so gestaltet und bezüglich den Tretkurbeln (2) so angeordnet ist, daß das Tretkurbel-Kettenrad (1) dann mit dem größten Halbmesser auf die Kette (3) arbeitet, wenn der Hebelarm der Pedalkraft in Bezug auf die Tretkurbelachse bei schräg nach unten gerichteter Stellung der jeweils nach unten bewegten Tretkurbel (2) seinen Maximalwert überschritten hat und bereits im Abnehmen begriffen ist, während die Pedalkraft aus anatomischen Gründen und unterstützt durch die Wucht der Tretbewegung bei zügigem Fahren ihren Größtwert besitzt und daher das Drehmoment als Produkt der Pedalkraft und ihres Hebelarms in Bezug auf die Tretkurbelachse besonders groß ist; weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Tretkurbel-Kettenrad (1) mit kleinen Halbmessern auf die Kette (3) arbeitet, wenn das vom Fahrer erzielte Drehmoment in der Nähe der Totpunkte der Tretbewegung, also bei senkrechter und bei sehr steiler Stellung der Tretkurbeln (2) klein ist.
2. Tretkurbel-Kettenantrieb mit zwei oder mehr Tretkurbel-Kettenrädern (1'),(1") usw. mit unterschiedlicher Zähnezahl, auf die die Kette (3) mittels eines Umwerfers (8) wahlweise umgelegt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines dieser Tretkurbel-Kettenräder (1'), (1") usw. nach Anspruch 1 ausgebildet und angeordnet ist.
3. Tretkurbel-Kettenantrieb nach Anspruch 1 und gegebenenfalls auch in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette (3) am Hinterrad mittels einer Kettenschaltung (6) wahlweise auf die verschiedenen Kränze eines Mehrfachzahnkranzes (7) umgelegt werden kann.
4. Tretkurbel-Kettenantrieb nach Anspruch 1 und gegebenenfalls auch in Verbindung mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, die Kette (3) das Hinterrad über eine Nabenschaltung mit mehreren Getriebestufen antreibt.