DE19626623A1

DE19626623A1 - Pedal drive for bicycle or tricycle

Info

Publication number: DE19626623A1
Application number: DE1996126623
Authority: DE
Inventors: Bruno Poier
Original assignee: POIER HERMANN
Current assignee: POIER HERMANN
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1998-01-08

Abstract

The pedals separately mounted in the crankcase with the crank stubs with a floating bearing support. A setting screw on each crank mounting adjusts the angle of that pedal outwards. Two belt drives connect the pedal drives to the driving axle. Additional drive can be provided by a battery driven motor which is coupled to the pedal drive via clutch plates and via worm gears to the cranks.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für zwei- und dreirädige Fahrzeuge, die vorzugsweise durch Muskelkraft über eine Drehbewegung mittels Ketten auf das Antriebsrad, z. B. Fahrrad, betätigt wird.The invention relates to a drive for two and three wheels Vehicles that are powered primarily by muscle power Rotary movement by means of chains on the drive wheel, e.g. B. bicycle, is operated.

Dem Anmelder bekannter, bisheriger Stand der Technik:
Gebrauchsmuster/Deutsches Patentamt
Rollenmuster: G 88 13 780.S
Hauptklasse: B 62 M 11/02Prior art known to the applicant:
Utility model / German Patent Office
Roll pattern: G 88 13 780.S
Main class: B 62 M 11/02

Vorteile dieses Tretlagergetriebes gegenüber bekannten Tretkurbelgetrieben ist sein einfacher Aufbau, leichte Montage und Demontage.Advantages of this bottom bracket gearbox compared to known ones Pedal crank gear is its simple construction, easy assembly and Disassembly.

Es ist Aufgabe der Erfindung, hier eine wesentliche Erleichterung durch Verbesserung des Wirkungsgrades zu schaffen, und das Fahren gegen hohen Widerstand zu erleichtern.It is an object of the invention, a significant relief here by improving efficiency, and driving against high resistance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kurbelarme getrennt geführt, aber schlüssig über ein Tretlagergetriebe so miteinander verbunden sind, daß sich für die rücklaufende Pedale eine größere Winkelgeschwindigkeit ergibt als für die vorlaufende, kraftbeaufschlagte Pedale die Totzonen und die mit schlechtem Wirkungsgrad behafteten Sektoren. Die Pedale gelangt somit schnell wieder in die Hauptantriebswinkelzone, und zwar zu einem Zeitpunkt, in der die bisher treibende Pedale gerade diese Hauptantriebswinkelzone verläßt.This object is achieved in that the Crank arms guided separately, but coherently over one Bottom bracket gearboxes are connected to each other so that the returning pedals gives a greater angular velocity than for the leading, powered pedals the Dead zones and the sectors with poor efficiency. The pedals quickly get back into the Main drive angle zone at a time when the previously driving pedals just this main drive angle zone leaves.

Durch diese Eigenschaft wird ein verlustarmer, pausenloser mit größtmöglichem Drehmoment versehbarer Energiefluß zu treibenden Antriebsrad möglich. Dieser konstante Energiefluß verhindert ein Zurückfallen der Fahrgeschwindigkeit und erspart so dem Fahrer ein zweimaliges, kraftraubendes Beschleunigen während eines Pedalumlaufes.This property makes a low loss, non-stop with maximum possible torque flow to be driven Drive wheel possible. This constant flow of energy prevents Falling back in driving speed, saving the driver a double, exhausting acceleration during one Pedal circulation.

Ausgehend von der Tatsache, daß das erreichbar möglichst große Drehmoment der Pedale im vorderen Winkelbereich etwa von 30-150 Winkelgrad durch annähernd senkrechten Druck umgesetzt werden kann, und daß bei zwei fest miteinander um 180 Winkelgrad versetzten Pedalen dadurch Totwinkelbereiche entstehen, wäre eine Anbringung von drei Pedalen jeweils um 120 Grad versetzt angeordnet nahezu ideal.Based on the fact that the greatest possible achievable Torque of the pedals in the front angular range around 30-150 Angle degrees can be implemented by approximately vertical pressure can, and that with two fixed to each other by 180 degrees offset pedals resulting in blind spots would be one Attachment of three pedals, each offset by 120 degrees arranged almost ideal.

Mit dieser theoretischen Lösung würde dann keine Unterbrechung des Kraftflusses mehr auftreten. With this theoretical solution there would be no interruption of the Force flow occur more.

Bicycle drive

Dieser Fahrradantrieb besteht aus dem Tretlager und dem Blindwellengetriebe.This bicycle drive consists of the bottom bracket and the reactive shaft gear.

Dieser Fahrradantrieb ist eine Weiterentwicklung der Patentanmeldungen:
Tretlagergetriebe P 43 45 008.3
Blindwellengetriebe 195 24 341.2 (beide Deutsches Patentamt)
Tretlagergetriebe 94 120 913.2 (Europäisches Patentamt)
Tretlager (Pos. 200) Zeichnung 2
Die Kurbelarme (Antriebshebel) sind getrennt geführt und jeweils in zwei Pendelkugellager gelagert.This bicycle drive is a further development of the patent applications:
Bottom bracket gearbox P 43 45 008.3
Blind shaft gear 195 24 341.2 (both German Patent Office)
Bottom bracket gear 94 120 913.2 (European Patent Office)
Bottom bracket (Item 200 ) Drawing 2
The crank arms (drive levers) are guided separately and each is mounted in two self-aligning ball bearings.

Antriebshebel, Welle (Achse) und Zahnriemenscheibe sind fest miteinander verbunden. Über zwei Zahnriemen wird die Kraft vom Tretlager zur Blindwelle übertragen.The drive lever, shaft (axle) and toothed belt pulley are fixed together connected. The power is transferred from the bottom bracket to the blind shaft via two toothed belts transfer.

Beide Achsen (Wellen) stehen in einer Flucht. Durch eine Verstellmöglichkeit durch eine Schraube, die das Lagergehäuse (Pos. 207) in Fahrtrichtung nach vorne zieht, verändert sich der Winkel der Wellen zum Fahrradrahmen.Both axes (waves) are in alignment. An adjustment option using a screw that pulls the bearing housing (item 207 ) forward in the direction of travel changes the angle of the shafts to the bicycle frame.

Jetzt bewegen sich die Pedale nicht mehr parallel, sondern gehen in Fahrtrichtung voneinander weg. Der Vorteil:
Die Kniegelenke werden geschont.Now the pedals no longer move in parallel, but move away from each other in the direction of travel. The advantage:
The knee joints are protected.

Jede Person kann sich das Tretlager so einstellen, wie sie am besten fährt.Every person can adjust the bottom bracket the way they drive best.

Ein weiterer Vorteil ist, hat das Fahrrad einen Kindersitz hinter dem Lenker, hat man durch die Verstellung der Pedale mehr Beinfreiheit. Another advantage is if the bike has a child seat behind the handlebar, you have through the Adjustment of the Pedals more leg room.

Gear box (item 300 )

Der Getriebekasten ist im Fahrradrahmen drehbar gelagert.The gear box is rotatably mounted in the bicycle frame.

Im Getriebekasten sind eine Blindwelle mit Klingenfreilauf und Kettenblatt sowie zwei Achsen gelagert.In the gearbox there is a dummy shaft with a freewheel and chainring as well as two Axles stored.

Auf den Wellen ist ein Getriebe mit acht Zahnrädern montiert.A gearbox with eight gears is mounted on the shafts.

Das Zahnradgetriebe ist beschrieben EP 94 120913.2
DP 195 24 341.2 (liegt als Beilage bei)
Zwischen dem Getriebe ist die Kupplungseinheit montiert.The gear transmission is described in EP 94 120913.2
DP 195 24 341.2 (enclosed as an enclosure)
The clutch unit is mounted between the gearbox.

Ein Motor (Pos. 601), (ähnlich Akkuschrauber mit Links- und Rechtslauf ist am Getriebekasten befestigt.A motor (item 601 ) (similar to a cordless screwdriver with left and right rotation is attached to the gearbox.

Coupling (item 400 )

In der Beschreibung der Patentanmeldung "Blindwellengetriebe" (Deutsches Patentamt 195 24 341.2) ist ein nicht umschaltbares Getriebe beschrieben. Um das Zahnradgetriebe auszuschalten und auf eine herkömmliche Fahrweise der Pedalkurbeln umzuschalten, bedarf es einer Kupplung.In the description of the patent application "Blind shaft gear" (German Patent Office 195 24 341.2) describes a non-switchable transmission. To do that Turn off gear and on a conventional driving style Switching pedal cranks requires a clutch.

Auf der Blindwelle (Antriebsachse Pos. 301) ist eine Mitnehmerscheibe durch eine Paßfeder fest verbunden. Kupplungsscheibe rechts und links sind durch Wälzlager gelagert, lassen aber auch eine lineare Verschiebung zu. Die rechte Zahnriemenscheibe ist mit der Kupplungsscheibe rechts durch Schrauben verbunden. Die linke Zahnriemenscheibe ist mit der linken Kupplungsscheibe durch Schrauben verbunden.A drive plate is firmly connected to the blind shaft (drive shaft item 301 ) by a feather key. Clutch discs on the right and left are supported by roller bearings, but also allow a linear displacement. The right toothed belt pulley is connected to the clutch pulley on the right by screws. The left toothed belt pulley is connected to the left clutch pulley by screws.

Angetrieben werden die Zahnriemenscheiben durch zwei Zahnriemen, die die Bewegung der zwei Zahnriemenscheiben vom Tretlager auf die Blindwelle übertragen
Ein Getriebering (Pos. 405) hat außen ein Schneckenradsatz. Auf der Innenseite besitzt es ein Rechts- und ein Linksgewinde. Die Schnecke wird durch einen Motor mit umschaltbarem Rechts- und Linkslauf in Bewegung gebracht.The toothed belt pulleys are driven by two toothed belts, which transmit the movement of the two toothed belt pulleys from the bottom bracket to the blind shaft
A gear ring (item 405 ) has a worm gear set on the outside. It has a right-hand and a left-hand thread on the inside. The worm is set in motion by a motor with switchable right and left rotation.

Es geschieht nun folgendes:
Je nach Richtung, wie der Getriebering sich dreht, laufen die zwei Gewinderinge zentrisch zueinander oder auseinander, und nehmen die Kupplungsscheiben über Nadellager mit.The following now happens:
Depending on the direction in which the gear ring rotates, the two threaded rings run centrally to one another or apart and take the clutch disks with them via needle bearings.

Die Kupplungsbolzen sind gefedert. Stimmen die Positionen, so rasten sie in die Bohrungen in der Mitnehmerscheibe bzw. In die Zahnräder des Getriebes ein. Beim Umschalten vom Getriebe zur herkömmlichen Fahrweise und zurück kommt es kurz zu einer Kraftlösung zwischen Pedal und Blindwelle. Es sollte deshalb bei Stillstand des Fahrrades umgeschaltet werden. The coupling bolts are sprung. If the positions are correct, they will snap into the Drill holes in the drive plate or in the gears of the gearbox. At the Switching from the transmission to the conventional driving style and back takes a short while a power solution between pedal and blind shaft. Therefore, when the Bicycle can be switched.

Beim Fahren mit eingeschaltetem Getriebe läßt sich der Punkt bei der Pedalumdrehung in der 120 Grad Kraftfase durch Nabenverbindungen individuell einstellen. Ideal wäre von 60 Grad oberhalb der horizontalen Mittelachse des Tretlagers. Fährt man jetzt aber eine Strecke von 30 Grad, bekommt man durch die Schräglage des Fahrrades automatisch wieder einen oberen Totpunkt. Deshalb ist der Getriebekasten pendelnd gelagert und man kann über eine Stellschraube (Pos. 501) festgestellt werden. Man kann so damit den Punkt der Kraftfase von 120 Grad neu und schnell einstellen.When driving with the gearbox switched on, the point at which the pedals turn in the 120 degree force phase can be set individually by means of hub connections. The ideal would be 60 degrees above the horizontal central axis of the bottom bracket. If you drive a distance of 30 degrees, you will automatically get an upper dead center due to the inclined position of the bike. For this reason, the gearbox is pivoted and can be locked using an adjusting screw (item 501 ). You can use it to quickly and quickly adjust the point of the force chamfer of 120 degrees.

Pos. 100 Fahrradrahmen
101 unteres Rahmenrohr
102 Hintergabelrohre
103 Sitzrohr
Pos. 200 Tretlager
201 Flansch
202 Tretlagergehäuse
203 Antriebshebel (Kurbelarm) rechts mit Welle (Achse)
204 Antriebshebel (Kurbelarm) links mit Welle (Achse)
205 Zahnriemenscheibe rechts
206 Zahnriemenscheibe links
207 Lagergehäuse
208 Stellschraube
209-212 Pendelkugellager
Pos. 300 Getriebekasten
301 Antriebsachse (Blindwelle)
302 Kettenblatt
303 Antriebskette
304 Klingenfreilauf
305 Achse
306 Achse
307-314 Wälzlager (Kugellager)
315 Wälzlager (Nadellager)
316 Wälzlager (Nadellager)
317 Nabenverbindung
318 Nabenverbindung
319-326 Zahnräder Item 100 bicycle frame
101 lower frame tube
102 rear fork tubes
103 seat tube
Pos. 200 bottom bracket
201 flange
202 bottom bracket shell
203 drive lever (crank arm) right with shaft (axle)
204 drive lever (crank arm) left with shaft (axle)
205 Timing belt pulley on the right
206 timing belt pulley left
207 bearing housing
208 set screw
209 - 212 self-aligning ball bearings
Item 300 gearbox
301 drive axle (blind shaft)
302 chainring
303 drive chain
304 blade freewheel
305 axis
306 axis
307 - 314 roller bearings (ball bearings)
315 roller bearings (needle roller bearings)
316 roller bearings (needle roller bearings)
317 hub connection
318 hub connection
319 - 326 gears

Coupling (item 400 )

Pos. 401 Paßfeder
402 Mitnehmerscheibe
403 Kupplungsscheibe rechts
404 Kupplungsscheibe links
405 Getriebering
406 Gewindering rechts mit Linksgewinde
407 Gewindering links mit Rechtsgewinde
408-411 Kupplungsbolzen
412-415 Nadellager (Rollenlager)
416 Zahnriemenscheibe rechts
417 Zahnriemenscheibe links
418 Zahnriemen rechts
419 Zahnriemen linksPos. 401 feather key
402 drive plate
403 clutch disc right
404 clutch disc left
405 gear ring
406 threaded ring on the right with left-hand thread
407 threaded ring left with right-hand thread
408 - 411 coupling pin
412 - 415 needle roller bearings
416 timing belt pulley right
417 timing belt pulley left
418 timing belt right
419 timing belt left

Adjustment unit (item 500 )

Pos. 501 Stellschraube
502 Gelenk
503 HandgriffItem 501 set screw
502 joint
503 handle

Changeover (item 600 )

Pos. 601 Aku-Motor
602 Schneckenrad Pos. 601 battery motor
602 worm wheel

Jackshaft gearbox

Die Erfindung ist eine Verbesserung der Patentanmeldung, "Tretlagergetriebe" von 12/93 (gleicher Erfinder).The invention is an improvement to the patent application, "bottom bracket gear" from 12/93 (same inventor).

Um die Belastung von dem Tretlager zu nehmen und es auch maßlich zu verkleinern, kam es zur konstruktiven Umgestaltung.In order to take the load off the bottom bracket and to reduce it in size, it came for constructive redesign.

Es ist Aufgabe der Erfindung, hier eine wesentliche Erleichterung durch Verbesserung des Wirkungsgrades zu schaffen und das Fahren gegen hohen Widerstand zu erleichtern.It is an object of the invention, a substantial relief by improving the To create efficiency and facilitate driving against high resistance.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kurbelarme getrennt geführt aber schlüssig über ein Tretlagergetriebe so miteinander verbunden sind, daß sich für das rücklaufende Pedal eine größere Winkelgeschwindigkeit ergibt, als für das vorlaufende, kraftbeaufschlagte Pedal.This object is achieved in that the crank arms are guided separately but are conclusively connected to each other via a bottom bracket gear so that for returning pedal results in a greater angular velocity than for the forward, power pedal.

Durch diese Maßnahme durcheilt nur das rücklaufende Pedal die Todzonen und die mit schlechtem Wirkungsgrad behafteten Sektoren. Das Pedal gelangt somit schnell wieder in die Hauptantriebswinkelzone, und zwar zu einem Zeitpunkt, in der das bisher treibende Pedal gerade diese Hauptantriebswinkelzone verläßt.With this measure, only the returning pedal rushes through the dead zones and with poor efficiency sectors. The pedal thus quickly gets back into the Main drive angle zone, at a time when the previously driving pedal leaves this main drive angle zone.

Durch diese Eigenschaft wird ein verlustarmer, pausenloser, mit größtmöglichem Drehmoment versehbarer Energiefluß zum treibenden Antriebsrad möglich. Dieser konstante Energiefluß verhindert ein Zurückfallen der Fahrgeschwindigkeit und erspart so dem Fahrer ein zweimaliges, kraftraubendes Beschleunigen während eines Pedalumlaufes.This property makes a low loss, non-stop, with the greatest possible torque Accidental flow of energy to the driving drive wheel possible. This constant flow of energy prevents the driving speed from falling back and thus saves the driver double, exhausting acceleration during a pedal cycle.

Ausgehend von der Tatsache, daß das erreichbar möglichst große Drehmoment der Pedale im vorderen Winkelbereich etwa von 30-150 Winkelgrad durch annähernd senkrechten Druck umgesetzt werden kann, und daß bei zwei fest miteinander um 180 Winkelgrad versetzten Pedalen dadurch Todwinkelbereiche entstehen, wäre eine Anbringung von drei Pedalen jeweils um 120 Grad versetzt angeordnet nahezu ideal.Based on the fact that the greatest possible torque of the pedals in the front angular range of about 30-150 degrees by approximately vertical pressure can be implemented, and that in two firmly offset by 180 degrees Pedals would result in dead angle areas, would be an attachment of three pedals each Almost ideally offset by 120 degrees.

Mit dieser theoretischen Lösung würde dann keine Unterbrechung des Kraftflusses mehr auftreten. With this theoretical solution there would be no interruption of the flow of force occur.

Description of a 120/240 angular degree drive

Statt einer Tretlagermuffe, wie es bei herkömmlichen Fahrrädern bekannt ist, hat dieses Tretlager zwei Kurbelarme, die getrennt gelagert sind.Instead of a bottom bracket sleeve, as is known for conventional bicycles, this has Bottom bracket two crank arms, which are stored separately.

Durch die Antriebskette (Pos. 3) ist das Kettenrad (Pos. 30) mit dem Kettenrad von Antriebshebel (Pos. 4) verbunden.Through the drive chain (Pos. 3), the sprocket (pos. 30) is connected to the sprocket of the drive lever (Pos. 4).

Durch die Antriebskette (Pos. 2) ist das Kettenrad (Pos. 31) mit dem Kettenrad von Antriebshebel (Pos. 5) verbunden.The chain (item 31 ) is connected to the chain sprocket of the drive lever (item 5 ) by the drive chain (item 2 ).

Kettenrad (Pos. 30) ist fest verbunden mit Zahnrad (Pos. 14).Sprocket (item 30 ) is firmly connected to gear (item 14 ).

Kettenrad (Pos. 31) ist fest verbunden mit Zahnrad (Pos. 11).The chain wheel (item 31 ) is firmly connected to the gear wheel (item 11 ).

Hauptkettenrad (Pos. 34) ist fest verbunden mit der Blindwelle (Pos. 8) und treibt über die Hauptkette (Pos. 6) die Hinterradnabe an.Main sprocket (item 34 ) is firmly connected to the blind shaft (item 8 ) and drives the rear wheel hub via the main chain (item 6 ).

Die Hülsenfreiläufe (Pos. 26 und 27) sind so einzustellen, daß das Zahnrad mit der größeren Geschwindigkeit die Blindwelle antreibt. The sleeve freewheels (items 26 and 27 ) must be set so that the gearwheel drives the idle shaft at the higher speed.

Es gibt nun folgenden Ablauf:
Antriebshebel (Pos. 5) wird durch Muskelkraft angetrieben. Der Antriebshebel (Pos. 5) bewegt sich von Punkt A nach Punkt B, das sind 120 Grad. Bei dieser Bewegung treibt Zahnrad (Pos. 10) das Zahnrad (Pos. 12) an (im Verhältnis 2 : 1). Zahnrad (Pos. 17) treibt Zahnrad (Pos. 14) an und somit über den Hülsenfreilauf (Pos. 26) die Blindwelle (Pos. 8) und somit über das Hauptkettenrad (Pos. 34) und Hauptkette die Hinterradnabe.The sequence now is as follows:
Drive lever (item 5 ) is driven by muscle power. The drive lever (item 5 ) moves from point A to point B, that is 120 degrees. During this movement the gear (item 10 ) drives the gear (item 12 ) (in a ratio of 2: 1). Gearwheel (item 17 ) drives gearwheel (item 14 ) and thus the idle shaft (item 8 ) via the sleeve freewheel (item 26 ) and thus the rear wheel hub via the main sprocket (item 34 ) and main chain.

Antriebshebel (Pos. 4) hat sich also um 240 Grad gedreht; von Punkt B nach Punkt A im selben Zeitraum wie Antriebshebel (Pos. 5) sich von Punkt A nach Punkt B gedreht hat.The drive lever (item 4 ) has rotated 240 degrees; from point B to point A in the same period as drive lever (item 5 ) has rotated from point A to point B.

Jetzt wird Antriebshebel (Pos. 4) durch Muskelkraft angetrieben. Der Antriebshebel (Pos. 4) bewegt sich von Punkt A nach Punkt B, das sind 120 Grad. Bei dieser Bewegung treibt Zahnrad (Pos. 15) das Zahnrad (Pos. 16) an (im Verhältnis von 2 : 1), Zahnrad (Pos. 13) treibt Zahnrad (Pos. 11) an und somit über den Hülsenfreilauf (Pos. 27) die Blindwelle und somit über das Hauptkettenrad und Hauptkette die Hinterradnabe.Now the drive lever (item 4 ) is driven by muscle power. The drive lever (item 4 ) moves from point A to point B, that is 120 degrees. During this movement, gear (item 15 ) drives the gear (item 16 ) (in a ratio of 2: 1), gear (item 13 ) drives gear (item 11 ) and thus via the sleeve freewheel (item 27 ) the blind shaft and thus the rear wheel hub via the main sprocket and main chain.

Antriebshebel (Pos. 5) hat sich also um 240 Grad gedreht, Antriebshebel (Pos. 4) nur um 120 Grad im selben Zeitraum.Drive lever (item 5 ) has rotated 240 degrees, drive lever (item 4 ) only by 120 degrees in the same period.

Claims

1. Bicycle drive characterized in that the drive levers with axles are mounted in self-aligning ball bearings, but separately in the bottom bracket shell.

2.2) Characterized in that the drive lever over an adjusting screw and movable bearing housing at an angle to each other so that they move diagonally outwards in the direction of travel.

3.3) Characterized in that the driving force of two timing belts from Bottom bracket is transmitted to the dummy shaft and thus to the drive plate.

4.4) characterized in that by a battery motor with right and Counter-clockwise rotation via worm gear on the gear ring with the threaded rings Move right and left hand threads inwards and optionally outwards and thus over the clutch discs and the clutch discs and the sprung Switch the coupling pin on and off the gear transmission.

5.5) Characterized in that the gearbox is swinging and itself can be adjusted via an adjusting screw and thus the pedal position in Force range.