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Tretfahrzeuq, insbesondere Fahrrad
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Tretfahrzeug, insbesondere Fahrrad
nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, insbesondere auf eine Antriebsvorrichtung
für ein derartiges Tretfahrzeug.
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Bei den bekannten Fahrrädern sind die Pedale so angeordnet, daß sie
auf Kreisbahnen bewegt werden können, die eine Pedale ist gegenüber der anderen
um 180 Grad versetzt. Das Tretfahrzeug wird durch eine auf einem Kreisbogen erfolgende
Tretbewegung angetrieben, dabei werden die Beine im Kniebereich mehr oder weniger
eingeknickt. Einige Menschen können jedoch ihre Kniegelenke nicht mehr benutzen,
weil sie beispielsweise ein künstliches Bein haben oder weil das Kniegelenk aus
irgendeinem Grund z.B. wegen einer Krankheit, versteift ist.
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Weiterhin ist festgestellt worden, daß eine betrachtliche Energiemenge
für den Rückweg auf dem zugehörigen Kreisbogenstück verloren geht, bei diesem Bewegungsteil
wird keine Kraft an das angetriebene Rad des Tretfahrzeugs weitergeleitet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile dieses bekannten Tretfahrzeugs
zu vermeiden und ein Tretfahrzeug der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
daß der Wirkungsgrad der Kraftübertragung vom Menschen auf das angetriebene Rad
des Tretfahrzeugs verbessert wird und daß dieses Tretfahrzeug von Personen benutzt
werden kann, die Schwierigkeiten mit ihren Kniegelenken haben. Diese Aufgabe wird
gelöst durch ein Tretfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Diese so beschriebene Antriebsvorrichtung läßt sich an einem normalen
Fahrrad, insbesondere Damenfahrrad, anbringen, ohne
daß umfangreiche
Veränderungen an diesem Fahrrad vorgenommen werden müssen. Statt auf die Pedale
zu treten, tritt der Benutzer nunmehr auf den Fußklotz bzw. ein Trittbrett dieses
Fußklotzes und bringt dadurch das Bogenstück in eine hin-und hergehende, wiegende
Bewegung auf dem Basisteil. Da das Bogenstück bzw. sein Fußklotz über die Verbindungsstange
mit der Kurbelwelle verbunden ist, wird diese Bewegung in eine Rotationsbewegung
umgesetzt. Die Kurbelwelle ist beispielsweise mit dem Tretrad eines konventionellen
Fahrrads verbunden. Tritt nun der Benutzer auf den Fußklotz und drückt er dabei
das Bogenstück nach unten, so wird die Kurbelwelle und demzufolge auch die Tretlagerachse
gedreht. Diese Bewegung wird über die Kette zum hinteren Ritzel des Fahrzeugs übertragen.
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In bevorzugter Ausbildung der Erfindung haben die Spitzenbereiche
des Bogenstücks eine erhöhte Masse, so daß das Trägheitsmoment des Bogenstücks erhöht
wird.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Bogenstück über
eine Feder mit dem Basisteil bzw. dem Rahmen verbunden.
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Diese Feder -übernimmt die Rückbewegung des Bogenstücks.
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In einer weiteren Ausbildung der Erfindung hat der das Bogenstück
mit dem Basisteil verbindende Winkel eine Anzahl Löcher für eine einstellbare Verbindung
zwischen dem Bogenstück und dem Basisteil.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen: Fig. 1 eine perspektivische
Darstellung einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung, Fig, 2 eine Ansicht der
in Fig. 1 gezeigten Antriebsvorrichtung von hinten,
Fig. 3 eine
Seitenansicht einer Verbindungsstange, Fig. 4 eine Vordersicht und eine Seitenansicht
eines Lagers, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Kurbelwelle, Fig. 6
A und B eine perspektivische Darstellung bzw. Rückansicht eines Bogenstücks, Fig.
7 eine perspektivische Darstellung eines Winkels, Fig. 8 eine Seitenansicht (oben)
und eine perspektivische Darstellung (unten) eines Basisteils, Fiy. 9 Darstellungen
eines Befestigungswinkels für die Abstützung des Basisteils auf einem Rahmen eines
Fahrrads, Fig. lo Darstellungen in Seitenansicht und in perspektivischer Ansicht
eines Trittbretts für einen Fußklotz, Fig. 11 eine Draufsicht auf eine das Bogenstück
mit dem Basisteil verbindende Feder, Fig. 12 eine Seitenansicht (oben) und eine
perspektivische Darstellung eines Hauptverbindungswinkels für die Verbindung des
Basisteils mit dem Rahmen, Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer SchelLe
für die Verbindung eines Armes des Hauptverbindungswinkels mit dem Rahmen und Fig.
14 eine Seitenansicht eines Fahrrads mit einer Antriebsvorrichtung nach der Erfindung.
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In Fig. 1 ist eine montierte Antriebsvorrichtung eines Fahrrads gemäß
Fig. 14 gezeigt, die Figuren 2 bis 13 zeigen verschiedene Ansichten der einzelnen
Teile.
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Die Antriebsvorrichtung hat ein Bogenstück 1, dessen Spitzenbereiche
2 und 3 eine erhöhte Masse haben (siehe insbesondere Fig. 6). Diese Spitzenbereiche
2 und 3 sind beispielsweise aus einem schweren Metall gefertigt. Das Bogenstück
1 ist mit einem Fußklotz 4 verbunden oder hängt einstückig mit ihm zusammen, letztere
hat ein Trittbrett 5. Der Fußklotz 4 und
das Bogenstück 1 sind mittels
eines Stiftes 26 an einem Winkel 11 angelenkt, siehe Fig. 2. Entsprechend Fig. 7
hat dieser Winkel 11 eine Anzahl von Löchern 23, durch die der Stift hindurchgesteckt
werden kann, so daß die Höhe und der Winkel des Fußklotzes 4 verändert werden können.
Diese Einheit aus Bogenstück 1, Fußklotz 4 und Winkel 11 ist in geeigneter Weise
über den Winkel 11 an einem Basisteil 8 angebracht, insbesondere angeschweißt. Dieses
Basisteil 8 ist seinerseits mit dem Rahmen eines (in den Figuren 1 bis 12 nicht
gezeigten) Fahrrads befestigt, Das Basisteil 8 hat Löcher 20, die der Befestigung
des Basisteils 8 an einem Hauptverbindungswinkel 14 dienen.
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Dieser hat wiederum Löcher 22 für die Befestigung einer Schelle 15
(siehe Figuren 2 und 13), die den Rahmen des Tretfahrzeugs umgreift.
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Das Bogenstück 1 ist ähnlich einer Banane ausgeformt und hat schwerer
ausgebildete Spitzenbereiche 2 und 3 (siehe insbesondere Fig. 6). Am vorderen Ende,
in Nähe des Spitzenbereichs 2, ist das Bogenstück 1 an eine Verbindungsstange 6
(siehe Fig. 3) angelenkt, die Verbindung erfolgt dabei am Ende 16 dieser Verbindungsstange
6. Die Verbindungsstange 6 reicht unterhalb des Basisteils 8 und ist mittels eines
Lagers 18 (siehe Fig. 4) an ihrem anderen Endbereich 17 mit einer Kurbelwelle 9
(siehe Fig. 5) verbunden0 Sie greift dabei an einem exzentrischen Bereich dieser
Kurbelwelle 9 an, da der Endbereich 17 der Verbindungsstange 6 an einem Versatz
19 der Kurbelwelle 9 angreift. Dadurch bewirkt eine Auf- und Abbewegung der Verbindungsstange
6 eine Drehbewegung der Kurbelwelle 9. In Nähe des anderen Spitzenbereichs 3 des
Bogenstücks 1 ist eine Feder 7 (siehe insbesondere Fig. 1) angeordnet, deren anderes
Ende mit dem Basisteil 8 verbunden ist. Am Basisteil 8 sind Winkelstücke 21 (siehe
Fig. 9) angeschweißt oder anderweitig befestigt, sie liefern einen zusätzlichen
Halt des Basisteils und dadurch der Antriebsvorrichtung am
Fahrzeug.
Zum bequemeren Treten ist ein Trittbrett 5 (siehe Fig. lo) vorgesehen. Die Kurbelwelle
9 ist mit einem Tretrad lo des Fahrzeugs verbunden. Die Kraft wird in bekannter
Weise über eine Kette 12 an ein hinteres Ritzel 13 weitergeleitet.
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Beim praktischen Gebrauch steigt ein Benutzer auf das Fahrrad 25 und
setzt seinen Fuß auf das Trittbrett 5. In einer anderen Ausbildung der Erfindung
kann die Antriebsvorrichtung auch auf beiden Seiten des Fahrzeugs vorgesehen sein.
Dabei kann mit beiden Füßen getreten werden. Es ist jeweils eine Verbindungsstange
vom vorderen Bereich des Bogenstücks und vom hinteren Bereich des Bogenstücks zur
Kurbelwelle vorgesehen. Je nach Anordnung ist es dabei möglich, daß beide Füße dieselbe
Bewegung ausführen, oder daß ein Fuß die Rückbewegung des Bogenstücks unterstützt
und der andere die Hinbewegung betätigt.
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Eine auf das Trittbrett 5 ausgeübte Kraft drückt den Fußklotz 4 nach
unten und damit ebenfalls das Bogenstück 1 vorn nach unten. Dadurch wird die Verbindungsstange
6 nach unten bewegt, wodurch wiederum die Kurbelwelle 9 zu einer Drehbewegung veranlaßt
wird. Die Neigungsbewegung des Bogenstücks 1 erfolgt dabei gegen die Kraft der rückholenden
Feder 7.
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Weiterhin unterstützt auch die kinetische Energie im Bogenstück 1
die Drehbewegung der Kurbelwelle 9.
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Bei der weiteren Drehbewegung der Kurbelwelle 9 kommt das Bogenstück
1 wieder in seine Ausgangslage zurück. Zugleich kann auch eine Änderung der Neigungsstellung
des Fußes die Rückbewegung unterstützen. Das Tretrad des Fahrzeugs dreht sich somit
so lange, wie die Kraft auf das Trittbrett 5 und die Bewegung des Bogenstücks 1
aufrecht erhalten werden.
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Bei dieser Antriebsvorrichtung ist es nicht notwendig, daß die Kniegelenke
betätigt werden. Weiterhin ist es möglich, das Fahrzeug mit nur einem Bein anzutreiben.
Ein Benutzer, der ein Kunstbein oder ein steifes Kniegelenk hat, kann mit diesem
Bein das Fahrrad mittels der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung antreiben, während
der andere, gesunde Fuß entweder eine Pedale tritt oder vorzugsweise ebenfalls über
die Antriebsvorrichtung, insbesondere das Bogenstück 1, das Fahrzeug antreibt. Praktische
Versuche haben gezeigt, daß die von einem Benutzer erzielbare Kraftwirkung am angetriebenen
Rad etwa 1 1/2 mal so groß ist wie bei einem normalen, mit umlaufenden Pedalen ausgerüsteten
Tretfahrzeug.
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Insbesondere ist keine Bewegung des Beins eine Leerbewegung.
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Bei den bekannten, über Pedale angetriebenen Fahrrädern ist jedoch
der Rückweg der Pedale kein Antriebsweg, sondern ein Leerhub. Bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist dagegen die Rückbewegung des Bogenstücks 1, die unter der Wirkung
der Feder 7 erfolgt, eine Antriebsbewegung.
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Neben der Verwendung des erfindungsgemäßen Tretfahrzeugs für Behinderte
ist das Tretfahrzeug auch für normale Benutzer geeignet, da es einen besseren Einsatz
der ausgeübten Kraft ermöglicht und somit ein energievolles Fahrzeug ist.
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