AT408742B - Beinmuskelbetriebenes gerät - Google Patents

Description

AT 408 742 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein beinmuskelbetriebenes Gerät, vorzugsweise Fahrrad, mit einem Rahmen, einem sich nach vorne verjüngenden Sitz (Sattel), zwei Tretkurbeln, drehfest beiderseits an einer Tretkurbelwelie befestigt, wobei das Ende jeder Tretkurbel drehbar mit einer starren Koppel verbunden ist, an derem einen Ende drehbar ein Pedal und an derem anderen Ende drehbar eine Schwinge gelagert ist, die ihrerseits mit ihrem anderen Ende mittels eines Drehgelenks am Rahmen befestigt ist, wobei das Drehgelenk hinter der Verbindungslinie zwischen Tretkurbelwelle und vorderstem Punkt des Sattels liegt.

Eine der Konstruktionen, die auf eine höhere Leistungswirksamkeit abzielen, ist in der Patentschrift US 5 172 926 A ausgeführt. Die Pedalbahn ergibt sich als nahezu ellipsenförmig mit deutlicher vertikaler Ausrichtung. Diese Erfindung kann somit jener Gruppe von Erfindungen zugeordnet werden, bei denen die Pedalführung näherungsweise oder vollständig linear in Richtung der Verbindungslinie vom Hüftgelenk zur Kurbelachse erfolgt. Als Argument für die Vorteilhaftigkeit einer solchen Pedalführung wird meist ins Treffen geführt, daß, wenn das Pedal linear von der Hüfte wegbewegt wird, die größte antriebswirksame Kraft aufgebracht werden kann.

Neuere biomechanische Erkenntnisse (Pawlik, „Biomechanik des Radfahrens“, Dissertation 1992) zeigen jedoch, daß diese Argumentation Denkfehler beinhaltet, und jedenfalls mit einer solchen Pedalbahn keine Leistungssteigerung gegenüber der herkömmlichen Kreisbahn zu erzielen ist. Im Gegenteil: Entsprechend einem Ergebnis der Dissertation sollte eine leistungswirksame Pedalbahn eher eine liegende Ellipsenform aufweisen.

Auch gemäß der Patenschrift CH 635639 A5 liegt die Hauptachse der Pedalellipse zu stark in vertikaler Position. In der dargestellten Konfiguration des Antriebs wird also das angestrebte Erfindungsziel der Leistungssteigerung nicht erreicht.

Gemäß der DE 32 41 142 A1 ist die Schwinge durch eine Kulisse ersetzt, die einer unendlich langen Schwinge entsprechen würde und die in Fig. 2 eingezeichnete Pedalbahn nicht erzeugen kann.

Der hier eingereichten Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, mit dem beschriebenen Antriebsmechanismus durch geeignete Wahl seiner Parameter (z.B. Längenverhältnisse, Winkel der Koppel) eine für größtmögliche Leistungsabgabe optimale Tretbewegung zu realisieren.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Antriebsmechanismus und seine Anordnung innerhalb des beinmuskelbetriebenen Gerätes in spezieller Weise konfiguriert ist. Charakteristisch für diese Anordnung ist, daß das Verhältnis zwischen Koppellänge und Schwingenlänge zwischen 0.6 und 1 liegt und die Verbindungslinie Tretkurbeldrehpunkt - Schwingendrehpunkt mit der Verbindungslinie Tretkurbeldrehpunkt - Pedaldrehpunkt einen stumpfen Winkel zwischen 90 und 140 Grad einschließt.

Durch die erfindungsgemäße Konfiguration des beschriebenen Antriebsmechanismus kann die Maximalleistungsabgabe des Pedalierenden, beispielsweise Radsportlers, gesteigert werden. In einer noch unveröffentlichten Dissertation von Thomas Angeli wurde in ausführlichen, wissenschaftlichen Leistungsvergleichstests eine Steigerung der erzielbaren Maximalleistung von durchschnittlich 5,2 % gegenüber dem konventionellen, kreisförmigen Fahrradantrieb festgestellt. Da die Leistungssteigerung nach einer Vorbelastung, sozusagen im bereits ermüdeten Zustand des Radfahrers prozentuell (18.3%) noch höher ausfiel, kann geschlossen werden, daß die erfindungsgemäße Konfiguration des Antriebs ein geringeres Koordinationsvermögen des Radfahrers erfordert.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand, beispielhaft in Form eines Fahrrads, dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 Das Fahrrad in einer Seitenansicht

Fig. 2 ausschnittsweise den Antriebsmechanismus, seine Lage zum Sattel, und die entstehende Pedalbahn

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie lll-lll der Fig. 1, wobei für ein besseres Verständnis der Antriebsmechanismus selbst vollständig dargestellt ist, und andere, für die Erfindung unwesentliche Teile wie Lenker und Sattel nicht dargestellt sind.

Zwei Kurbeln (2,2') sind drehbar gegenüber dem Fahrradrahmen (1) gelagert. Die Verbindung zwischen der rechtsseitig und linksseitig gelegenen Kurbel stellt die Lagereinheit (7) dar, die Drehachse ist 12. In bekannter Weise wird die Drehbewegung der Kurbeln über ein Kettenblatt (8), das über einen Kurbelstern (9) fest mit der rechtsseitigen Kurbel (2) verbunden ist, und eine Kette an 2

Claims (3)

1. AT 408 742 B das Hinterrad übertragen. Weiters befindet sich auf jeder Seite des Fahrradrahmens je ein Schwingarm (3,3'), welcher ebenfalls zum Fahrradrahmen (1) (Lagerachse 13) drehbar gelagert sind. Kurbeln und Schwingarme sind über je eine Koppel (4,4') gelenkig miteinander verbunden (Gelenksachsen 34, 3'4',24,2'4'), wobei die beiden Koppeln wie in Fig. 1 ersichtlich, beispielsweise eine Plattenform aufweisen können. Die Fahrradpedale (5,5') sind an den Koppeln (4,4') befestigt, und wie üblich drehbar gelagert (Lagerachsen 45 und 4'5'). Sie beschreiben bei Antrieb des Antriebsmechanismus eine näherungsweise ellipsenförmige Bahn (p). Die Lagerstellen des Antriebsmechanismus sind wie folgt ausgebildet: Die Lagerachsen (10,10') sind fest mit den Kurbeln (2,2') verbunden, im dargestellten Fall (Fig. 3) in den Kurbeln (2,2') eingeschraubt. Ein Wälzlager (11) stellt die reibungsarme Lagerung zu den Koppeln (4,4') dar. Die Lagerachsen (15,15') sind starr mit den Schwingarmen (3,3') verbunden, im dargestellten Fall (Fig. 3) in den Schwingarme eingepreßt. Je zwei Wälzlager (16, 17, 16', 17') stellen die reibungsarme Lagerung zu den Koppeln (4,4') dar. Die Achsen (12, 12') sind starr mit dem Fahrradrahmen (1) verbunden, im dargestellten Fall (Fig.3) in diesen eingeschraubt. Je zwei Wälzlager (13,14,13', 14') stellen die reibungsarme Lagerung zu den Schwingarmen (3,3') dar. Die Drehgelenke zwischen Schwingarmen und Rahmen sowie zwischen Schwingarmen und Koppeln sind deswegen vorteilhaft über je zwei Wälzlager (13, 14, 13',14',16,17,16',17') auszubilden, damit die Koppeln eben geführt werden und trotz der außermittig angreifenden Pedalkräfte nicht aus der Bewegungsebene kippen. Ferner ist es vorteilhaft, die beiden Koppeln (4,4') im oberen Bereich, soferne es die Forderung nach Kollisionsfreiheit gegenüber den Kurbeln (2,2') erlaubt, wie in Fig. 3 ersichtlich, nach innen in Richtung Rahmenmitte zu kröpfen, damit die Beine des Radfahrers den wünschenswerten Freiraum bekommen und nicht bei jeder Kurbelumdrehung an den Koppeln (4,4') streifen. PATENTANSPRÜCHE: 1. Beinmuskelbetriebenes Gerät, vorzugsweise Fahrrad, mit einem Rahmen (1), einem sich nach vorne verjüngenden Sitz (Sattel 6), zwei Tretkurbeln (2), drehfest beiderseits an einer Tretkurbelwelle (12) befestigt, wobei das Ende jeder Tretkurbel (2) drehbar mit einer starren Koppel verbunden ist, an derem einen Ende drehbar ein Pedal (5) und an derem anderen Ende drehbar eine Schwinge (3) gelagert ist, die ihrerseits mit ihrem anderen Ende mittels eines Drehgelenks (13) am Rahmen (1) befestigt ist, wobei das Drehgelenk (13) hinter der Verbindungslinie (g) zwischen Tretkurbelwelle (12) und vorderstem Punkt des Sattels (6) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Koppellänge (L2) und Schwingenlänge (L1) zwischen 0.6 und 1 liegt und die Verbindungslinie Tretkurbeldrehpunkt (24) - Schwingendrehpunkt (34) mit der Verbindungslinie Tretkurbeldrehpunkt (24) - Pedaldrehpunkt (45) einen stumpfen Winkel zwischen 90 und 140 Grad einschließt.
2. 2. Beinmuskelbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Schwingarme (3,3’) am Rahmen jeweils zwei Wälzlager (13,14,13',14') beinhaltet, und die Lagerung zwischen Schwingarmen (3,3') und Koppeln (4,4') ebenfalls je zwei Wälzlager (16,17,16',17') beinhaltet.
3. 3. Beinmuskelbetriebenes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeln (4,4') im Bereich der Achsen 34 bzw. 3'4' in Richtung Rahmenmitte gekröpft sind. HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 3