DE2734560C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein fahrradähnliches Zweiradfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Zweiradfahrzeug ist aus der CH-PS 2 48 369 bekannt. Es hat einen Viergelenkrahmen, bei dem der obere Rahmenteil den Sattel, der vordere Rahmenteil eine in einem Steuerkopf drehbar gelagerte und mit einer Lenkstange verbundene Vorderradgabel und der untere Rahmenteil das Hinterrad und das treibende Kettenrad eines Kettentriebs trägt. Am unteren Rahmenteil sind außerdem Fußstützen angebracht, und es ist zwischen dem oberen Rahmenteil und einer mit dem treibenden Kettenrad drehfest verbundenen Kurbel ein beidendig gelenkig gelagertes Pleuel vorhanden, durch welches bei Relativbewegung der Rahmenteile über die Kurbel ein Drehmoment auf das Kettenrad ausgeübt wird.

Bei dem bekannten Zweiradfahrzeug befindet sich das Gelenk zwischen dem oberen und dem vorderen Rahmenteil auf halber Länge zwischen dem Steuerkopf und dem Gelenk zwischen dem vorderen und dem unteren Rahmenteil. Das Gelenk zwischen dem unteren und dem hinteren Rahmenteil ist mit geringem Abstand oberhalb und vor der Hinterradachse angeordnet. Das Gelenk zwischen dem oberen und dem hinteren Rahmenteil liegt vor dem Gelenk zwischen dem oberen Rahmenteil und dem Pleuel. Als Folge dieser Konstruktion bleibt die über den hinteren Rahmenteil abgestützte Belastung des Sattels ohne überzeugende Wirkung für den Vortrieb des Fahrzeugs. Außerdem verändert das vordere Ende des Sattels sein Niveau während eines Kurbelzyklus nur geringfügig, so daß auch die in kinetische Energie umgesetzte Änderung der potentiellen Energie entsprechend gering ist. Nachteilig ist weiterhin, daß der Sattel in seiner höchsten Stellung eine steile Kipplage nach vorn hat. Es fällt schwer, ihn in dieser Stellung senkrecht zu belasten, ohne herunterzurutschen, und wenn man den Körper durch Abstützung am Lenker gleichzeitig nach hinten drückt, nimmt die wirkungsarm bleibende, über den hinteren Rahmenteil abgestützte Kraftkomponente nur gering zu.

Aus vorstehenden Gründen ist das Antriebsverhalten des bekannten Zweiradfahrzeugs sehr ungleichmäßig. Während bei Belastung der Fußstützen ein kräftiges Vortriebsmoment erzeugt werden kann, läßt sich jeweils in der anschließenden Phase der Belastung des Sattels nur ein wesentlich kleineres Antriebsmoment erzeugen. Man kann deshalb mit dem bekannten Fahrzeug schon kleine Steigungen nicht mehr überwinden.

Aus der DE-PS 6 47 394 ist auch bereits ein fahrradähnliches Zweiradfahrzeug bekannt, bei dem sich das Gelenk zwischen dem hinteren und dem unteren Rahmenteil mit Abstand hinter der Hinterradachse befindet, das Gelenk zwischen dem oberen und dem hinteren Rahmenteil hinter dem Gelenk zwischen dem Pleuel und dem oberen Rahmenteil angeordnet ist und letzterer unmittelbar am Steuerkopf gelenkig mit diesem verbunden ist. Dieses Fahrzeug hat jedoch zwei verschiedene Gelenke am Steuerkopf zu dessen schwenkbarer Verbindung einerseits mit dem oberen und andererseits mit einem weiteren vorderen Rahmenteil, der gelenkig mit dem unteren Rahmenteil verbunden ist. Dadurch ergibt sich insgesamt ein Fünfgelenkrahmen, der völlig andere Eigenschaften hat als ein Viergelenkrahmen, so daß positive Auswirkungen der vorstehend besonders erwähnten konstruktiven Merkmale nicht feststellbar sind.

Ausgehend von dem eingangs erwähnten bekannten Zweiradfahrzeug mit Viergelenkrahmen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Antriebseigenschaften zu verbessern, so daß in Zug- und Druckphase einer Kurbelumdrehung ein vergleichbares Antriebsmoment erzeugt wird, wobei der Fahrer eine sehr harmonische Auf- und Abwärtsbewegung ausführt.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gesamtheit der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Funktionsweise des neuen Fahrzeugs läßt sich am besten verstehen, wenn man davon ausgeht, daß die Achse des treibenden Kettenrads während der Fahrt eine kreisende Bewegung um das untere Gelenk des Pleuels ausführt. In der einen Antriebsphase wird durch Verlagerung des Gewichts des Fahrers auf die mit dem vorderen oder unteren Rahmenteil verbundenen Fußstützen die Achse des treibenden Kettenrads mit Bezug auf das Gelenk des Pleuels nach unten gedrückt, während in der anderen Antriebsphase durch Gewichtsverlagerung auf den Sattel und Übertragung der Gewichtskraft über die oberen und die als zweiarmige Hebel wirkenden unteren Streben der Hinterradgabel die Achse des treibenden Kettenrads mit Bezug auf das untere Gelenk des Pleuels wieder angehoben wird. Die genannten Kräfte werden noch unterstützt durch Zug am Lenker während der ersten Phase und nach vorn gerichteten Druck auf den Lenker während der zweiten Phase.

Die Drehung der Achse des treibenden Kettenrads um das untere Gelenk des Pleuels erzeugt nicht nur die zum Antrieb des Hinterrads erforderliche Zugkraft in der Kette, sondern bewirkt über das Pleuel und die anderen gelenkig miteinander verbundenen Teile des Rahmens eine schwingende Auf- und Abbewegung des Sattels, eine gegenläufige Bewegung der Fußstützen und eine Schwenkbewegung des Lenkers in Fahrtrichtung. Die Bewegungen vermitteln dem Fahrer den Eindruck des Reitens.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. So ist gemäß Anspruch 2 der Sattel längs des oberen Rahmenteils verschieblich und in unterschiedlichen Stellungen festlegbar.

Vorzugsweise sind gemäß Anspruch 3 axial an beiden Seiten des Lagers des treibenden Kettenrades in paralleler Anordnung je eine Kurbel, und je eine Pleuelstange angebracht. Auf diese Weise hat das Lager des treibenden Kettenrades wesentlich geringere Biegemomente als normalerweise bei einem Fahrrad aufzunehmen. Wegen der gleichmäßigeren Lagerbelastung können einfachere und billigere Lager, z. B. Buchsen aus Kunststoff Verwendung finden. Derartige einfache Lager eignen sich auch für andere Gelenke des Rahmens.

Wegen der einfacheren und billigeren Ausbildung der Lager kann es gemäß Anspruch 4 auch zweckmäßig sein, das Lager des treibenden Kettenrades am unteren Rahmenteil neben dem Gelenk zwischen diesem und dem vorderen Rahmenteil anzuordnen. In diesem Fall ist das Kettenrad an den unteren Streben der Hinterradgabel zu lagern, damit der Achsabstand der Kettenräder während der Relativbewegung der Rahmenteile konstant bleibt.

Vorzugsweise wird gemäß Anspruch 5 der untere Rahmenteil an der Hinterradachse um ungefähr 10-30° nach oben abgebogen oder abgewinkelt, so daß er bei gleichen Kräfteverhältnissen im Vergleich zu geraden Streben kürzer ausgebildet werden kann.

Es ist zur Überwindung der Totpunkte der Antriebsbewegung zwischen den beiden abwechselnden Bewegungsphasen gemäß Anspruch 6 vorteilhaft, wenn das getriebene Kettenrad drehfest, aber auskuppelbar mit dem Hinterrad verbunden ist. Im Bereich der Totpunkte treibt dann das Hinterrad das vordere Kettenrad an. Andererseits kann es erwünscht sein, das Fahrzeug rollen zu lassen, ohne daß das Pleuel den Sattel hebt und senkt. Um auch einen solchen Fahrzustand zu ermöglichen, kann in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung zwischen dem getriebenen Kettenrad und dem Hinterrad eine willkürlich lösbare Kupplung oder eine einstellbare Rutschkupplung angeordnet sein. Als weitere Ausgestaltung kann eine Gangschaltung vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Das als Ausführungsbeispiel dargestellte Fahrzeug entspricht hinsichtlich der Räder 10, 12, der Vorderradgabel 14 und des Lenkers 16 einem normalen Fahrrad. Auch der Sattel 18 sowie der Kettentrieb, bestehend aus einem vorderen, treibenden Kettenrad 20, einem auf der Achse des Hinterrads sitzenden getriebenen Kettenrad 22 und einer Kette 24, sind handelsübliche Teile. Dasselbe gilt für das normale Fahrradzubehör, wie z. B. Schutzbleche, Lampen und Rückstrahler, Gepäckträger und dgl.

Eine Besonderheit des neuen Fahrzeugs sind zahlreiche Gelenke zwischen den verschiedenen Teilen des Rahmens. Sämtliche dargestellten Gelenke haben eine horizontale quer zur Längsrichtung verlaufende Drehachse.

Im einzelnen besteht der Rahmen aus einem oberen Rahmenteil 26, welcher über ein Gelenk 28 mit einem vorderen Rahmenteil 30 verbunden ist. Zu dem letzteren gehört das Lager der Vorderradgabel 14 und des Lenkers 16.

Die Hinterradgabel besteht aus paarweise angeordneten oberen Streben 32 und unteren in Längsrichtung verlaufenden Streben 34. Die oberen Streben 32 bilden den hinteren Rahmenteil und sind mittels eines Gelenks 36 am oberen Rahmenteil 26 angelenkt, während die unteren Streben 34 den unteren Rahmenteil darstellen und über ein Gelenk 38 mit dem vorderen Rahmenteil 30 verbunden sind. An den zuletzt genannten Streben 34 ist auch die Hinterradachse 40 gelagert. Sie sind nach hinten über die Hinterradachse 40 hinaus verlängert und am Ende über jeweils ein Gelenk 42 mit den oberen Streben 32 verbunden. Wie in der Zeichnung dargestellt, kann dabei das mit 44 bezeichnete hintere Ende der unteren Streben 34 um z. B. 10 bis 30° nach oben abgebogen oder abgewinkelt sein, um ohne Veränderung der Hebelübersetzung möglichst kurze untere Streben 34, 44 zu erhalten.

Im Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 38 aus fertigungstechnischen Gründen getrennt von dem mit 46 bezeichneten Lager des treibenden Kettenrades 20. Dieses Lager 46 ist fest an den unteren Streben 34 angebracht, so daß der Achsabstand zwischen den beiden Kettenrädern 20, 22 konstant ist. Mit dem Kettenrad 20 ist zu beiden Seiten des Lagers 46 je eine Kurbel 48 drehfest verbunden. Beide Kurbeln erstrecken sich vom Lager 46 aus radial in dieselbe Richtung und sind gleich lang. Jede Kurbel 48 ist über ein an ihrem freien Ende angebrachtes Gelenk 50 mit einer Pleuelstange 52 verbunden, welche am oberen Ende über ein Gelenk 54 am oberen Rahmenteil 26 angreift. Die Gelenke 36 und 54 sind im Beispielsfall mittels Klemmschellen 56 bzw. 58 am oberen Rahmenteil 26 befestigt, so daß sie längs des Rohrs, welches den oberen Rahmenteil 26 bildet, verstellt werden können. Auch der Sattel 18 ist in ähnlicher Weise längs des oberen Rahmenteils verstellbar. Das Gelenk 28 ist gleichfalls mittels einer Klemmschelle 62 verstellbar.

Am vorderen Rahmenteil 30 sind im unteren Bereich in ihrer Höhe einstellbare Fußstützen 60 angebracht. Wie ersichtlich, wird in derjenigen Bewegungsphase, in welcher der Fahrer sein Gewicht auf den Fußstützen 60 abstützt, das Lager 46 des treibenden Kettenrads 20 zusammen mit dem vorderen Rahmenteil 30 mit Bezug auf das untere Gelenk 50 des Pleuels 52 nach unten gedrückt. Nach Überschreiten des unteren Totpunkts wird dann das Lager 46 mit Bezug auf das Gelenk 50 wieder angehoben, wenn der Fahrer in der nächsten Bewegungsphase sein Gewicht stärker auf den Sattel verlagert und dabei über die oberen Streben 32 der Hinterradgabel die unteren Streben 34 um deren Abstützung an der Hinterradachse 40 mit Bezug auf die Zeichnung im Uhrzeigersinn verschwenkt.

Die Drehung des Lagers 46 um das Gelenk 50 bedeutet wegen der drehfesten Verbindung zwischen dem treibenden Kettenrad 20 und den Kurbeln 48 gleichzeitig eine Drehung des Kettenrads 20, wodurch der Antrieb auf das Hinterrad erfolgt. Weiterhin bringt die zyklische Bewegung der Kurbel 48 und des Pleuels 52 eine abwechselnde Spreizung und Verengung des aus den Rahmenteilen 26, 30 und den Streben 32, 34 der Hinterradgabel gebildeten Gelenk-Vierecks mit sich, was zu der erwünschten Relativbewegung zwischen dem Sattel 18, dem Lenker 16 und den Fußstützen 60 führt.

Bei einem Ausführungsbeispiel mit 26-Zoll-Rädern kann der obere Rahmenteil 26 eine Länge von 85 cm und der vordere Rahmenteil 30 zwischen den Gelenken 28 und 38 eine Länge von 60 cm haben. Die Pleuelstangen 52 sind im Beispielsfall 38 cm, die Kurbeln 48 sind 12 cm, die Streben 32 sind 40 cm und die Streben 34 sind zwischen dem Gelenk 38 und der Hinterradachse 40 37 cm und im hinteren Abschnitt 44 18 cm lang. Die Abstände zwischen den Gelenken am oberen Rahmenteil 26 können z. B. so eingestellt werden, daß der Abstand zwischen den Gelenken 28 und 54 50 cm und der Abstand zwischen den Gelenken 54 und 36 25 cm beträgt.

Claims (6)

1. Fahrradähnliches Zweiradfahrzeug mit einem aus vier gelenkig miteinander verbundenen Teilen (Rahmenteile 26 u. 30, Streben 32 u. 34) bestehenden Rahmen, von denen der obere Rahmenteil (26) einen Sattel (18), der vordere Rahmenteil (30) eine in einem mit ihm starr verbundenen Steuerkopf drehbar gelagerte und mit einer Lenkstange (16) verbundene Vorderradgabel (14), der untere Rahmenteil (Streben 34) das Hinterrad (12) und das treibende Kettenrad (20) eines Kettentriebs (20, Kettenrad 22, Kette 24) trägt und der hintere Rahmenteil den oberen Rahmenteil mit dem hinteren Ende des unteren Rahmenteils verbindet, wobei am vorderen oder unteren Rahmenteil (30 bzw. Streben 34) Fußstützen (60) angebracht sind und zwischen dem oberen Rahmenteil (26) und einer mit dem treibenden Kettenrad drehfest verbundenen Kurbel (48) ein beidendig gelenkig gelagertes Pleuel (52) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet daß das Gelenk (28) zwischen dem oberen und dem vorderen Rahmenteil (26 bzw. 30) unmittelbar neben dem Steuerkopf angeordnet ist, das Pleuel (52) am oberen Rahmenteil (26) zwischen dessen Gelenkverbindungen (28, 36) mit dem vorderen und dem hinteren Rahmenteil (30, Streben 32) gelagert ist und sich der untere Rahmenteil (Streben 34) mit seinem hinteren Ende (44) über die Hinterradachse (40) hinaus erstreckt, wobei durch eine auf das hintere Ende (44) des unteren Rahmenteils (Streben 34) wirkende Belastung des Sattels (18) und durch Zug an der Lenkstange (16) zum Sattel (18) hin entgegengesetzte Drehmomente auf den unteren Rahmenteil (Streben 34) ausübbar sind.

2. Zweiradfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sattel (18) längs des oberen Rahmenteils (26) verschieblich und in unterschiedlichen Stellungen festlegbar ist.

3. Zweiradfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß axial zu beiden Seiten des Lagers (46) des treibenden Kettenrads (20) in paralleler Anordnung je eine Kurbel (48) und je eine Pleuelstange (52) angebracht sind.

4. Zweiradfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (46) des treibenden Kettenrads (20) am unteren Rahmenteil (Streben 34) neben dem Gelenk (38) zwischen diesem und dem vorderen Rahmenteil (30) angeordnet ist.

5. Zweiradfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rahmenteil (Streben 34, 44) an der Hinterradachse (40) um ungefähr 10-30° nach hinten oben abgebogen oder abgewinkelt ist.

6. Zweiradfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das getriebene Kettenrad (22) drehfest, aber auskuppelbar mit dem Hinterrad (12) verbunden ist.