WO2013143005A1

WO2013143005A1 - Device for a vehicle with a pedal drive for selectively changing over between a drive mode and an eccentric braking mode

Info

Publication number: WO2013143005A1
Application number: PCT/CH2012/000068
Authority: WO
Inventors: Kurt Ruffieux; Fabian VOLKART; Andreas Kaiser
Original assignee: Synergy Biosurgical AG
Current assignee: Synergy Biosurgical AG
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2014-09-28

Description

Vorrichtung für ein Fahrzeug mit Pedalantrieb zum wahlweisen Umschalten zwischen einem Antriebsmodus und einem exzentrischen Bremsmodus Device for a pedal drive vehicle for selectively switching between a drive mode and an eccentric brake mode

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für ein Fahrzeug mit Pedalantrieb zum wahlweisen Umschalten zwischen einem Antriebsmodus und einem exzentrischen Bremsmodus gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , auf ein Fahrzeug mit Pedalantrieb und einer erfindungsgemässen Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 19 und auf ein Verfahren für das exzentrische Muskeltraining mit einem erfindungsgemässen Fahrzeug gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 28. The invention relates to a device for a pedal drive vehicle for selectively switching between a drive mode and an eccentric braking mode according to the preamble of claim 1, to a vehicle with pedal drive and an inventive device according to the preamble of claim 19 and to a method for the eccentric muscle training with a vehicle according to the invention according to the preamble of claim 28.

Für eine Vorwärtsbewegung eines Fahrrads werden die Pedale üblicherweise vorwärts getreten, was eine optimale Belastung der Gelenke und der Muskulatur bewirkt. Bei der Abwärtsfahrt können die Pedale stillstehen und eine Freilaufmechanik lässt die Räder frei rollen, ohne dass die Pedale mitdrehen. Als Bremsen werden Bremsbacken, Trommelbremsen, Scheibenbremsen oder andere energieumwandelnde Mechanismen über einen Handhebel oder eine Rücktrittmechanik verwendet. For a forward movement of a bicycle, the pedals are usually kicked forward, which causes optimal stress on the joints and the muscles. When driving downhill, the pedals can stand still and a freewheel mechanism lets the wheels roll freely without the pedals turning. As brakes brake shoes, drum brakes, disc brakes or other energy conversion mechanisms via a hand lever or a withdrawal mechanism are used.

Aus der US 7,445,223 HONG ist ein Fahrradantrieb mit Umkehrgetriebe bekannt, wobei durch Ein- und Ausschalten des Umkehrgetriebes erreichbar ist, dass sich das Fahrrad vorwärts bewegt, wenn die Pedale in vorwärts oder rückwärts gerichteter Drehrichtung angetrieben werden. Das Umkehrgetriebe ist am Tretachsenlager angeordnet. Beim Vorwärtsdrehen der Tretachse wird das über die Pedale ausgeübte Drehmoment durch eine Einweg-Kupplung auf das Kettenrad übertragen, so dass das Hinterrad vorwärts dreht, während bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe beim Rückwärtsdrehen der Tretachse das über die Pedale ausgeübte Drehmoment durch eine weitere Einweg- Kupplung über ein Planetenradgetriebe auf das Kettenrad übertragen wird, so dass das Hinterrad ebenfalls vorwärts dreht. Dadurch, dass beide Einweg-Kupplungen ein Drehmoment nur von der Tretachse auf das Kettenrad übertragen und ein Drehmoment vom Hinterrad auf die Tretachse in beiden Fällen durch die beiden Einweg-Kupplungen nicht übertragen wird, kann keine Bremswirkung durch Rückwärtsdrehen der Tretachse auf das Hinterrad ausgeübt werden. Das im Tretlager angebrachte Getriebe ermöglicht es durch Umschalten die Tretrichtung zu ändern. Dabei bleibt die Drehrichtung der Kettenräder der Antriebsvorrichtung gleich. Das Umkehrgetriebe umfasst ein Planetengetriebe mit einem Planetenradträger, welcher mittels ein- und ausrastbaren Stiften gegenüber einem Fahrzeugrahmen lösbar blockierbar ist. Diese bekannte Vorrichtung hat daher den Nachteil, dass der Umschaltvorgang des Umkehrgetriebes durch das Ein- oder Ausrasten der Stifte im Planetenradträger abrupt erfolgt, so dass ein Umschaltvorgang während der Fahrt gefährlich ist oder insbesondere bei schneller Fahrt zu einem Sturz oder einer Beschädigung der Antriebsvorrichtung führen kann. From US 7,445,223 HONG a bicycle drive with reverse gear is known, which can be reached by turning on and off the reverse gear that the bicycle moves forward when the pedals are driven in a forward or reverse direction of rotation. The reverse gear is arranged on Tretachsenlager. During forward rotation of the pedal axle, the torque exerted on the pedals is transmitted through a one-way clutch to the sprocket, so that the rear wheel rotates forward, while when reverse gear in reverse rotation of the treadle the torque exerted on the pedals by another one-way clutch via a Planetary gear is transmitted to the sprocket, so that the rear wheel also rotates forward. Due to the fact that both one-way clutches transmit torque only from the pedal axle to the sprocket and torque from the rear wheel to the pedal axle is not transmitted by the two one-way clutches in both cases, no braking action can be exerted on the rear wheel by reverse rotation of the pedal axle , The gearbox mounted in the bottom bracket makes it possible to change the direction of travel by switching. The direction of rotation remains Sprockets of the drive device the same. The reverse gear comprises a planetary gear with a planet carrier, which is releasably blockable by means of snap-in pins and against a vehicle frame. Therefore, this known device has the disadvantage that the switching operation of the reverse gear by the engagement or disengagement of the pins in the planet carrier is abrupt, so that a switching operation while driving is dangerous or can lead to a fall or damage to the drive device especially at high speed ,

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für ein Fahrzeug mit Pedalantrieb zum wahlweisen Umschalten zwischen einem Antriebsmodus und einem exzentrischen Bremsmodus zu schaffen, welche insbesondere während der Fahrt einen schlagfreien Umschaltvorgang des Umkehrgetriebes ermöglicht, so dass die Sicherheit des Fahrers beim Umschalten der Vorrichtung vom Antriebs- in den Bremsmodus und umgekehrt nicht gefährdet wird. The invention aims to remedy this situation. The invention has for its object to provide a device for a vehicle with pedal drive for selectively switching between a drive mode and an eccentric braking mode, which allows in particular during driving a shock-free switching operation of the reverse gear, so that the safety of the driver when switching the device from Drive in the braking mode and vice versa is not endangered.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung für ein Fahrzeug mit Pedalantrieb zum wahlweisen Umschalten zwischen einem Antriebsmodus und einem exzentrischen Bremsmodus, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, sowie mit einem Fahrzeug mit Pedalantrieb und einer erfindungsgemässen Vorrichtung, welches die Merkmale des Anspruchs 19 aufweist und mit einem Verfahren für das exzentrische Muskeltraining mit einem erfindungsgemässen Fahrzeug gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 28. The invention solves the stated object with a device for a vehicle with pedal drive for selectively switching between a drive mode and an eccentric braking mode, which has the features of claim 1, as well as with a vehicle with pedal drive and an inventive device, which has the features of claim 19 and with a method for the eccentric muscle training with a vehicle according to the invention according to the preamble of claim 28.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass dank der erfindungsgemässen Vorrichtung: The advantages achieved by the invention are essentially to be seen in the fact that thanks to the device according to the invention:

- durch die mit einer Bremsvorrichtung ausgestattete Umschaltvorrichtung ein Umschaltvorgang des Umkehrgetriebes ermöglicht wird, der nicht abrupt erfolgt, so dass Schläge aus sicherheitstechnischen Gründen vermieden werden können. Im Übergang (schleifende Bremsvorrichtung, z.B. Scheibenbremse) wird eine allfällige Antriebsbewegung des Fahrers (vorwärtstreten) zuerst abgebremst und geht dann allmählich in eine erzwungene Rückwärtsbewegung der Pedale über. Durch gegendrücken auf die Pedale kann der Fahrer somit im Gegenzug die Bremswirkung auf das Rad erzeugen. Falls der Fahrer nicht vorwärts tritt und die Beine„hängen lässt" (Hauptfreilauf in der Nabe), wird die Bewegung auf halbem Schaltweg direkt mit der Rückwärtsbewegung beginnen; - By the equipped with a braking device switching device, a switching operation of the reverse gear is made possible, which is not abrupt, so that shocks can be avoided for safety reasons. In the transition (grinding brake device, eg disc brake) any driving movement of the driver (forward pedal) is first decelerated and then gradually goes into a forced backward movement of the pedals. By pressing against the pedals, the driver can thus generate the braking effect on the wheel in return. If the driver does not move forward and If the legs "hang" (main freewheel in the hub), the movement will start directly on the half-way backward with the movement;

- der Fahrer durch nicht vollständiges Anziehen der Bremsvorrichtung eine statische Bremskraft ausüben kann. Es ist damit durchaus möglich durch leichtes schleifen lassen der Bremsvorrichtung und statisches Gegendrücken der Beine (statische Haltekraft) eine Bremswirkung zu erzeugen. Die Bremsleistung wird dann allerdings ähnlich einer herkömmlichen Scheibenbremse als Reibung in die Bremsscheibe eingeleitet. Nur ein kleiner Teil kommt als Belastung bei der Beinmuskulatur an; - The driver can exercise a static braking force by not fully tightening the brake device. It is thus quite possible by easy grind the brake device and static back pressure of the legs (static holding force) to produce a braking effect. The braking power is, however, then initiated as friction in the brake disc similar to a conventional disc brake. Only a small part comes as a burden on the leg muscles;

- bei zu hohen Bremskräften beim Abwärtsfahren die Bremsvorrichtung durch den Fahrer ruckfrei gelöst werden kann, so dass die Antriebskraft vom Hinterrad nicht mehr auf die Pedale übertragen wird und das Fahrzeug bergabrollen kann, ohne dass die Pedale mitdrehen; - At excessive braking forces when driving down the brake device can be solved by the driver without jerk, so that the driving force from the rear wheel is no longer transmitted to the pedals and the vehicle can roll down without the pedals turn;

- eine kompakte Ausführung der Vorrichtung erreichbar ist, so dass nur wenige Änderungen an einem bestehenden Fahrrad vorgenommen werden müssen. Auch ist es möglich, nur eine Umrüstung von bestehenden Fahrrädern vorzunehmen. Eine herkömmliche Kettenwechsler-Kassette mit Freilaufkupplung kann verwendet werden, so dass alle Komponenten von der Tretkurbel bis zur Kettenwechsler-Kassette einer herkömmlichen Ritzel-Schaltung entsprechend dem Standard von bestehenden Fahrrädern verwendet werden können. Damit ist offen, ob das Produkt in der Form eines kompletten speziellen Fahrrads oder Hometrainers oder auch als Nachrüstsatz verkauft wird; - A compact design of the device is achievable, so that only a few changes to an existing bike must be made. It is also possible to make only a conversion of existing bicycles. A conventional derailleur cassette with overrunning clutch can be used so that all components from the pedal to the derailleur cassette of a conventional pinion gearshift can be used according to the standard of existing bicycles. Thus, it is unclear whether the product is sold in the form of a complete special bike or exercise bike or as a retrofit kit;

- beim exzentrischen Bremsen die Muskeln gegen ihren Widerstand gedehnt und so belastet und auf andere Weise trainiert werden als beim konzentrischen Training. Vorteile dieser Bewegungsumkehr liegen in einem bei gleicher Arbeit bis zu Faktor 5 verminderten Sauerstoffverbrauch bei gleichem oder sogar gesteigertem Muskelaufbau. Die Muskeln und Gelenke werden bei der Bremsbewegung mit denselben Kraftvektoren belastet wie bei der aktiven Vorwärtsbewegung des Fahrrads, jedoch eben in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung der Muskeln (d.h. z.B. Pedale und Füsse drehen bremsend rückwärts während z.B. das Fahrrad vorwärts bergab rollt). Dies hat sich auch als vorteilhaft für die Gelenkbelastung erwiesen, da so die optimalen Belastungsverhältnisse für Muskeln und Gelenke erreicht werden; und - beim exzentrischen Bremsen der Bewegungsapparat (Muskeln, Sehen, Bänder, Knochen und Gelenke) im Vergleich zum Kreislauf überproportional belastet wird. Der Energieverbrauch und damit die Kreislaufbelastung ist bei exzentrischer Muskelarbeit deutlich geringer als bei vergleichbarer konzentrischer Belastung. - In eccentric braking, the muscles are stretched against their resistance and so loaded and trained in other ways than in concentric training. Advantages of this reversal of motion are reduced oxygen consumption for the same work up to a factor of 5 with the same or even increased muscle growth. The muscles and joints are loaded with the same force vectors in the braking movement as in the active forward movement of the bicycle, but just in the opposite direction of movement of the muscles (ie, for example, pedals and feet turn backwards braking while, for example, the bicycle rolls downhill). This has also proved to be beneficial for the joint load, as the optimal load conditions for muscles and joints are achieved; and - When eccentric braking of the musculoskeletal system (muscles, vision, ligaments, bones and joints) is disproportionately burdened compared to the circulation. The energy consumption and thus the circulation load is significantly lower with eccentric muscle work than with comparable concentric load.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können wie folgt kommentiert werden: Further advantageous embodiments of the invention can be commented on as follows:

In einer speziellen Ausführungsform der Vorrichtung ist das Umkehrgetriebe als Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, mehreren an einem Planetenradträger rotierbar angeordneten Planetenrädern und einem Hohlrad mit Innenverzahnung ausgebildet, wobei der Planetenradträger mittels der Bremsvorrichtung rotativ lösbar blockierbar ist. In a special embodiment of the device, the reverse gear is designed as a planetary gear with a sun gear, a plurality of planetary gears rotatably arranged planetary gears and a ring gear with internal teeth, wherein the planet carrier is releasably lockable by means of the braking device.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung für ein Fahrzeug mit Pedalantrieb, welche ein wahlweises Umschalten zwischen einem Antriebsmodus und einem exzentrischen Bremsmodus gestattet, umfasst die Vorrichtung: In another embodiment of the device for a pedal drive vehicle, which allows selective switching between a drive mode and an eccentric brake mode, the device comprises:

ein wahlweise ein- und ausschaltbares Umkehrgetriebe, das mit einer Antriebsvorrichtung eines Fahrzeugs mit Pedalantrieb verbindbar ist; und an optional on and off reversible gearbox which is connectable to a drive device of a vehicle with pedal drive; and

eine Umschaltvorrichtung zum Ein- und Ausschalten des Umkehrgetriebes, wobei a switching device for turning on and off the reverse gear, wherein

das Umkehrgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist und eine innere Welle mit einem Sonnenrad, eine als Planetenradträger ausgebildete mittlere Hohlwelle mit mehreren Planetenrädern und eine ein Hohlrad mit Innenverzahnung umfassende äussere Hohlwelle umfasst; the reverse gear is designed as a planetary gear and comprises an inner shaft with a sun gear, designed as a planet carrier medium hollow shaft with a plurality of planet gears and a ring gear with internal teeth comprehensive outer hollow shaft;

bei ausgeschaltetem Umkehrgetriebe eine gleichsinnige Drehrichtung zwischen der inneren Welle und der äusseren Hohlwelle erzeugt wird und bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe eine gegenläufige Drehrichtung zwischen der inneren Welle und der äusseren Hohlwelle erzeugt wird; und when reversing gear is turned off, a direction of rotation in the same direction between the inner shaft and the outer hollow shaft is generated and when the reversing gear is engaged, an opposite direction of rotation is produced between the inner shaft and the outer hollow shaft; and

die Umschaltvorrichtung als Bremsvorrichtung für die mittlere Hohlwelle ausgebildet ist. the switching device is designed as a braking device for the middle hollow shaft.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst das Planetengetriebe eine innere Welle mit dem Sonnenrad, eine den Planetenradträger bildende mittlere Hohlwelle mit den Planetenrädern und eine das Hohlrad mit Innenverzahnung umfassende äussere Hohlwelle. In a further embodiment of the device, the planetary gear comprises an inner shaft with the sun gear, a center carrier forming the planet carrier Hollow shaft with the planetary gears and a ring gear with internal teeth comprehensive outer hollow shaft.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist bei ausgeschaltetem Umkehrgetriebe eine gleichsinnige Drehrichtung zwischen der inneren Welle und der äusseren Hohlwelle erzeugbar und bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe ist eine gegenläufige Drehrichtung zwischen der inneren Welle und der äusseren Hohlwelle erzeugbar. In another embodiment of the device when the reverse gear is turned off, a direction of rotation in the same direction between the inner shaft and the outer hollow shaft can be generated and when the reversing gear is an opposite direction of rotation between the inner shaft and the outer hollow shaft generated.

Vorzugsweise ist die mittlere Hohlwelle des Planetengetriebes mittels der Bremsvorrichtung relativ zu einem Fahrzeugrahmen rotativ lösbar blockierbar. Preferably, the central hollow shaft of the planetary gear by means of the braking device relative to a vehicle frame is rotatably releasably blocked.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist jedes der Planetenräder als Zahnradpaar ausgebildet. Grundsätzlich wäre es die einfachste Lösung, die Zahnradpaare jeweils durch ein einzelnes Zahnrad zu ersetzen, welches mit dem Sonnen- und Hohlrad direkt im Eingriff steht. Dies würde allerdings bedeuten, dass im Bremsmodus eine Untersetzung der Umlaufgeschwindigkeiten vom Rad auf die Ritzel stattfindet. Gefordert ist das Gegenteil: beim Abbremsen von hohen Geschwindigkeiten soll sich die Tretkurbel nur langsam (mit kleiner Tretfrequenz) rückwärts bewegen, so dass der Fahrer grosse Bremsmomente erzeugen muss/kann. Aus diesem Grund wird mit dem Zahnradpaar eine Übersetzung eingebaut. Das Verhältnis dieser Übersetzung ist durch eine Wahl der Zahnraddurchmesser bestimmbar. In another embodiment of the device, each of the planet gears is formed as a gear pair. Basically, it would be the simplest solution to replace the gear pairs each by a single gear, which is directly in engagement with the sun and ring gear. However, this would mean that in braking mode, a reduction of the rotational speeds takes place from the wheel to the pinion. Demanded is the opposite: when braking at high speeds, the pedal should move only slowly (with low pedaling frequency) backwards, so that the driver must generate large braking torques / can. For this reason, a translation is installed with the gear pair. The ratio of this translation can be determined by a choice of gear diameter.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung umfasst jedes Zahnradpaar ein erstes Zahnrad und dazu koaxial ein grösseres zweites Zahnrad, wobei das erste Zahnrad mit dem Sonnenrad im Eingriff ist und das zweite Zahnrad mit dem Hohlrad mit Innenverzahnung in der äusseren Hohlwelle im Eingriff ist. In another embodiment of the apparatus, each pair of gears comprises a first gear and coaxial therewith a larger second gear, the first gear meshing with the sun gear and the second gear meshing with the internal gear ring gear in the outer sleeve.

In wiederum einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist die Vorrichtung bei ausgeschaltetem Umkehrgetriebe in einem Antriebsmodus und zwischen der mittleren Hohlwelle und jedem Planetenrad ist eine Planetenfreilaufkupplung angeordnet, welche im Antriebsmodus bei angetriebener innerer Welle eine Rotation der Planetenräder relativ zur mittleren Hohlwelle verhindert. In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung Mittel zur Drehmomentaufnahme, mittels welcher die mittlere Hohlwelle relativ zu einem Fahrzeugrahmen lösbar blockierbar ist. In yet another embodiment of the device, the device is in reverse drive in a drive mode and between the central hollow shaft and each planetary gear planetary clutch is arranged, which prevents in the drive mode with driven inner shaft rotation of the planet gears relative to the central hollow shaft. In a further embodiment of the device, the device comprises means for torque absorption, by means of which the central hollow shaft is releasably blockable relative to a vehicle frame.

Vorzugsweise ist die Bremsvorrichtung als Scheibenbremse ausgebildet. Preferably, the braking device is designed as a disc brake.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Bremsvorrichtung Bremsbacken und die Mittel zur Drehmomentaufnahme sind als mit den Bremsbacken verbundener Arm zur Drehmomentaufnahme ausgebildet, wobei der Arm zur Drehmomentaufnahme vorzugsweise an einem Fahrzeugrahmen fixierbar ist. In another embodiment of the device, the brake device comprises brake shoes and the means for torque absorption are formed as connected to the brake shoes arm for torque absorption, wherein the arm for torque absorption is preferably fixable to a vehicle frame.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist bei gelöster Bremsvorrichtung das Umkehrgetriebe ausgeschaltet und die Vorrichtung ist in einem Antriebsmodus während bei angezogener Bremsvorrichtung das Umkehrgetriebe eingeschaltet ist und die Vorrichtung in einem exzentrischen Bremsmodus ist. In another embodiment of the device, when the brake device is released, the reverse gear is turned off and the device is in a drive mode while the brake is applied, the reverse gear is on and the device is in an eccentric braking mode.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die äussere Hohlwelle als Radnabe für ein Hinterrad eines Fahrzeugs mit Pedalantrieb ausgebildet. In a further embodiment of the device, the outer hollow shaft is designed as a wheel hub for a rear wheel of a vehicle with pedal drive.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung sind an der inneren Welle Antriebsmittel angeordnet, welche ein oder mehrere Kettenräder, Riemenräder oder Elemente eines Kardanantriebs umfassen. In a further embodiment of the device drive means are arranged on the inner shaft, which comprise one or more sprockets, pulleys or elements of a cardan drive.

In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung eine Freilaufkupplung, welche zwischen der inneren Welle und den Antriebsmitteln angeordnet ist und im Antriebsmodus bei angetriebenen Antriebsmitteln eine Rotation der Antriebsmittel relativ zur inneren Welle verhindert. In a further embodiment of the device, the device comprises a one-way clutch, which is arranged between the inner shaft and the drive means and prevents in drive mode with driven drive means rotation of the drive means relative to the inner shaft.

In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist die innere Welle als Hohlwelle ausgebildet. Dadurch ist der Vorteil erreichbar, dass die innere Welle auf die Achse eines Fahrradhinterrads montiert werden kann. Über eine solche handelsübliche Achse kann die gesamte Vorrichtung z.B. mit Schnellspannern an der Hinterradgabel eines Fahrradrahmes fixiert werden. In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Vorrichtung ein Brems- /Leerlaufsystem, welches bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe aktivierbar ist und im Bremsmodus alternierende Brems- und Leerlaufmodi der Antriebsmittel verursacht. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass das Brems-/Leerlaufsystem in schneller Abfolge alternierende Blockier- und Leerlaufmodi ausführen kann, z.B. Klemm- und Loslassbewegungen, was zu einem Rütteln der Pedale während der Bremsbelastung führt (Rüttelmechanismus). In another embodiment of the device, the inner shaft is formed as a hollow shaft. This provides the advantage that the inner shaft can be mounted on the axle of a bicycle rear wheel. About such a commercial axis, the entire device can be fixed, for example, with quick releases on the rear fork of a bicycle frame. In another embodiment of the device, the device comprises a brake / idle system which can be activated when the reversing gear is switched on and, in the braking mode, causes alternating braking and idling modes of the drive means. The advantage of this embodiment is that the braking / idling system can execute alternating blocking and idling modes in rapid succession, eg, clamping and releasing movements, resulting in jarring of the pedals during braking loading (jarring mechanism).

In einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Messvorrichtung zum Messen der Bremsleistung im Bremsmodus und/oder der Antriebsleistung im Antriebsmodus und vorzugsweise einen Mikrocomputer. Die Messvorrichtung kann beispielsweise in der Hinterradnabe des Fahrzeugs eingebaut werden. In another embodiment, the device comprises a measuring device for measuring the braking power in the braking mode and / or the drive power in the drive mode and preferably a microcomputer. The measuring device can be installed, for example, in the rear hub of the vehicle.

In einer speziellen Ausführungsform des Fahrzeugs umfasst dieses eine Messvorrichtung zum Messen der Bremsleistung im Bremsmodus und/oder der Antriebsleistung im Antriebsmodus und vorzugsweise einen Mikrocomputer. Die Messvorrichtung kann beispielsweise in der Hinterradnabe des Fahrzeugs eingebaut werden. Mit einem ebenfalls eingebauten Computer und einer gleichzeitig durchgeführten Pulsmessung kann das Fahrzeug auch therapeutisch oder für den Leistungssport eingesetzt werden. In a specific embodiment of the vehicle, this comprises a measuring device for measuring the brake power in the braking mode and / or the drive power in the drive mode and preferably a microcomputer. The measuring device can be installed, for example, in the rear hub of the vehicle. With a built-in computer and a simultaneous pulse measurement, the vehicle can also be used therapeutically or for competitive sports.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Elektroantrieb, mittels welchem das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung antreibbar ist, und welcher vorzugsweise im Bereich einer Tretkurbel an einem Fahrzeugrahmen angeordnet ist. In a further embodiment, the vehicle comprises an electric drive, by means of which the vehicle can be driven in the forward direction, and which is preferably arranged in the region of a crank on a vehicle frame.

In einer weiteren Ausführungsform des Fahrzeugs umfasst der Elektroantrieb einen programmierbaren Mikrocomputer, mittels welchem die Antriebskraft und/oder die Drehzahl des Elektroantriebs einstellbar ist. Damit können beispielsweise Belastungsmuster für Trainingszwecke, eine Diagnose oder eine Therapie programmiert werden. Ferner wird ermöglicht, dass je mehr ein Trainierender im Bremsmodus bremst, d.h. exzentrisch trainiert, desto schneller wird das Fahrrad durch den Elektroantrieb angetrieben, wodurch ein motivierender Effekt erreichbar ist. In a further embodiment of the vehicle, the electric drive comprises a programmable microcomputer, by means of which the driving force and / or the rotational speed of the electric drive is adjustable. Thus, for example, exercise patterns for training purposes, a diagnosis or a therapy can be programmed. Furthermore, the more a trainee is allowed to brake in brake mode, that is eccentrically trained, the faster the bicycle is driven by the electric drive, whereby a motivating effect is achievable.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Kraftsensor, mittels welchem die Antriebskraft des Elektroantriebs regelbar ist. Damit ist der Vorteil erreichbar, dass bei einer bestimmten gewählten Drehzahl die Antriebsleistung an die Bedürfnisse des Benutzers angepasst werden kann. In a further embodiment, the vehicle comprises a force sensor, by means of which the driving force of the electric drive can be regulated. That's the advantage achievable that at a certain selected speed, the drive power can be adapted to the needs of the user.

In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs ist der Elektromotor auch als Generator betreibbar. In another embodiment of the vehicle, the electric motor can also be operated as a generator.

In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs ist eine zusätzliche Motor/Generator- Gruppe an dem mindestens einen Hinterrad angeordnet. Es gibt somit zwei mechanisch getrennte Funktionelle Gruppen. Die Erste ist verbunden mit dem Tretlager und somit in direktem mechanischem Kontakt mit dem Fahrer. Der Motor im Tretlager kann dabei auch als Generator betrieben werden. Ebenfalls sitzt in der Hinterradnabe eine Motor/Generator-Gruppe. Die Verbindung zwischen den beiden Funktionellen Gruppen ist ein elektrischer Speicher/Akku. Beim Bremsen treibt der Motor (im Tretlager) das Fahrrad an und bezieht Energie vom Akku; im Antriebsmodus agiert der Motor als Generator und speist den Akku. Genau gleich verhält es sich mit der Funktionellen Gruppe am Hinterrad. Durch die mechanische Entkopplung der beiden funktionellen Gruppen ist das System sehr variabel. In another embodiment of the vehicle, an additional motor / generator group is arranged on the at least one rear wheel. There are thus two mechanically separate functional groups. The first one is connected to the bottom bracket and thus in direct mechanical contact with the driver. The engine in the bottom bracket can also be operated as a generator. Also sits in the rear hub, a motor / generator group. The connection between the two functional groups is an electrical storage / battery. When braking, the engine (in the bottom bracket) drives the bike and draws energy from the battery; In drive mode, the motor acts as a generator and powers the battery. The same applies to the functional group on the rear wheel. Due to the mechanical decoupling of the two functional groups, the system is very variable.

Das Fahrzeug kann für das exzentrische Muskeltraining verwendet werden. Eine weitere bevorzugte Verwendung des Fahrzeugs ist in Diagnose- und/oder Therapieverfahren, insbesondere im Rehabilitationstraining von Herzpatienten zu sehen. Das erfindungsgemässe Fahrzeug kann bei der Verwendung in Therapieverfahren oder im Rehabilitationstraining stationär durch elektrisch angetriebene Rollen betrieben werden. Der Energieverbrauch und damit die Kreislaufbelastung ist bei exzentrischer Muskelarbeit deutlich geringer als bei vergleichbarer konzentrischer Belastung. Der Bewegungsapparat (Muskeln, Sehen, Bänder, Knochen und Gelenke) wird im Vergleich zum Kreislauf überproportional belastet. Diese Eigenschaft kann man sich beispielsweise im Rehabilitationstraining von Herzpatienten zunutze machen. The vehicle can be used for eccentric muscle training. Another preferred use of the vehicle is to be seen in diagnostic and / or therapeutic procedures, in particular in the rehabilitation training of cardiac patients. When used in therapeutic procedures or in rehabilitation training, the vehicle according to the invention can be operated stationarily by electrically driven rollers. The energy consumption and thus the circulation load is significantly lower with eccentric muscle work than with comparable concentric load. The musculoskeletal system (muscles, vision, ligaments, bones and joints) is disproportionately burdened compared to the circulatory system. This property can be used, for example, in the rehabilitation training of cardiac patients.

In einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Antreiben des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung durch Bergabwärtsfahren. Alternativ oder zusätzlich kann das Antreiben des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung durch einen Elektromotor erfolgen. Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In a specific embodiment of the method, the vehicle is driven in the forward direction by driving downhill. Alternatively or additionally, the driving of the vehicle in the forward direction can be effected by an electric motor. The invention and further developments of the invention will be explained in more detail below with reference to the partially schematic representations of an embodiment.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Schnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung; Fig. 1 is a perspective sectional view of an embodiment of the inventive device;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Fahrrads mit der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung; und FIG. 2 shows a side view of a bicycle with the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1; FIG. and

Fig. 3 eine vergrösserte Seitenansicht des Details A in Fig. 2. 3 is an enlarged side view of the detail A in Fig. 2nd

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 30 umfasst im Wesentlichen ein wahlweise ein- und ausschaltbares Umkehrgetriebe 23, das mit einer Antriebsvorrichtung 21 eines Fahrzeugs mit Pedalantrieb verbindbar ist, und eine Umschaltvorrichtung 5 zum Ein- und Ausschalten des Umkehrgetriebes 23. Die Umschaltvorrichtung 15 umfasst eine Bremsvorrichtung 7, mittels welcher das Umkehrgetriebe 23 vom Antriebsmodus in den Bremsmodus umgeschaltet wird. The illustrated in Fig. 1 embodiment of the inventive device 30 essentially comprises an optional on and off reversible gear 23, which is connectable to a drive device 21 of a vehicle with pedal drive, and a switching device 5 for switching on and off of the reverse gear 23. Die Umschaltvorrichtung 15 includes a braking device 7, by means of which the reversing gear 23 is switched from the drive mode to the braking mode.

Das Umkehrgetriebe 23 ist als Planetengetriebe 10 ausgebildet und umfasst eine innere Welle 4 mit einem Sonnenrad 37, eine als Planetenradträger 27 ausgebildete mittlere Hohlwelle 9 mit mehreren Planetenrädern 16 und eine ein Hohlrad mit Innenverzahnung 38 umfassende äussere Hohlwelle 11. Die Umschaltvorrichtung 15 umfasst eine als Scheibenbremse ausgebildete Bremsvorrichtung 7, mittels welcher der Planetenradträger 27, d.h. die mittlere Hohlwelle 9 relativ zu einem Fahrzeugrahmen 35 (Fig. 2) rotativ lösbar blockierbar ist. Bei gelöster Bremsvorrichtung 7 ist das Planetengetriebe 10 so blockiert, dass eine direkte Drehmomentübertragung von den Antriebsmitteln 21 (Fig. 2) über das Umkehrgetriebe 23 auf das Hinterrad 33 eines Fahrrads erfolgt. In den Fig. 2 und 3 ist eine Ausführungsform eines Fahrrads 20 dargestellt, welches ein spezielles Hinterrad 33 mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung 30 gemäss Figur 1 umfasst. Das Fahrrad 20 umfasst im Wesentlichen einen Fahrzeugrahmen 35 mit einer Lenkvorrichtung 42, ein mittels einer ersten Radachse an der Lenkvorrichtung 42 befestigtes Vorderrad 41 , ein Hinterrad 33 mit der erfindungsgemässen Vorrichtung 30 gemäss Figur 1 , welches mittels einer zweiten Radachse an dem Fahrzeugrahmen 35 befestigbar ist und eine Antriebsvorrichtung 21 mit einer durch Pedale 22 antreibbaren Tretkurbel 24 und einem zwischen der Tretkurbel 24 und dem mindestens einen Hinterrad 33 angeordneten Kettenantrieb 29. Alternativ kann anstelle des Kettenantriebs 29 ein Riemenantrieb oder Kardanantrieb vorgesehen sein. The reversing gear 23 is formed as a planetary gear 10 and includes an inner shaft 4 with a sun gear 37, designed as a planet carrier 27 middle hollow shaft 9 with a plurality of planetary gears 16 and a ring gear with internal teeth 38 comprehensive outer hollow shaft 11. The switching device 15 includes a disc brake trained braking device 7, by means of which the planet carrier 27, ie the central hollow shaft 9 relative to a vehicle frame 35 (Fig. 2) is rotatably releasably blocked. When the brake device 7 is released, the planetary gear 10 is blocked so that a direct torque transmission from the drive means 21 (FIG. 2) via the reversing gear 23 to the rear wheel 33 of a bicycle takes place. FIGS. 2 and 3 show an embodiment of a bicycle 20, which comprises a special rear wheel 33 with an inventive device 30 according to FIG. The bicycle 20 essentially comprises a vehicle frame 35 with a steering device 42, a front wheel 41 attached to the steering device 42 by means of a first wheel axle, a rear wheel 33 with the inventive device 30 according to FIG. 1, which can be fastened to the vehicle frame 35 by means of a second wheel axle and a drive device 21 with a pedals 22 drivable pedal crank 24 and arranged between the pedal crank 24 and the at least one rear wheel 33 chain drive 29. Alternatively, instead of the chain drive 29 may be provided a belt drive or cardan drive.

Bei gelöster Bremsvorrichtung 7 ist das Umkehrgetriebe 23 ausgeschaltet und die Vorrichtung 30 in einem Antriebsmodus, so dass das Fahrrad 20 über die Pedale 22 und die Antriebsvorrichtung 21 in Vorwärtsrichtung angetrieben werden kann. Beim Anziehen der Bremsvorrichtung 7 wird das Umkehrgetriebe 23 eingeschaltet und das Fahrrad 20 kann beim Bergabwärtsfahren oder bei eingeschaltetem Elektroantrieb vom Fahrer durch exzentrisches Bremsen gebremst werden. When the brake device 7 is released, the reversing gear 23 is switched off and the device 30 is in a drive mode, so that the bicycle 20 can be driven in the forward direction via the pedals 22 and the drive device 21. When tightening the brake device 7, the reverse gear 23 is turned on and the bicycle 20 can be braked when driving downhill or when the electric drive from the driver by eccentric braking.

Im Antriebsmodus bei ausgeschaltetem Umkehrgetriebe 23, d.h. bei blockiertem Planetengetriebe 10 wird somit eine gleichsinnige Drehrichtung zwischen der inneren Welle 4 und der äusseren Hohlwelle 11 erzeugt, während im Bremsmodus bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe 23 durch das Planetengetriebe 10 eine gegenläufige Drehrichtung zwischen der inneren Welle 4 und- der äusseren Hohlwelle 1 erzeugt wird. In drive mode with reversing gear 23 turned off, i. When blocked planetary gear 10 thus an equal direction of rotation between the inner shaft 4 and the outer hollow shaft 11 is generated, while in the braking mode with reversing gear 23 by the planetary gear 10, an opposite direction of rotation between the inner shaft 4 and the outer hollow shaft 1 is generated.

Die äussere Hohlwelle 11 ist als Radnabe für des Hinterrad 33 des Fahrrads 20 (Fig. 2) ausgebildet und umfasst endständig je einen Flansch mit Fassungen 12 für die Speichen des Hinterrads 33. Die innere Welle 4 umfasst Antriebsmittel 1 , welche als Wechsler-Kassette einer handelsüblichen Ritzel-Schaltung ausgebildet sind und mehrere Kettenräder 19 umfasst. Alternativ können anstelle der Kettenräder 19 Riemenräder oder Elemente eines Kardanantriebs als Antriebsmittel 1 vorgesehen sein. The outer hollow shaft 11 is formed as a hub for the rear wheel 33 of the bicycle 20 (FIG. 2) and includes at each end a flange with sockets 12 for the spokes of the rear wheel 33. The inner shaft 4 comprises drive means 1 serving as a changer cassette commercially available pinion circuit are formed and includes a plurality of sprockets 19. Alternatively, instead of the sprockets 19, pulleys or elements of a cardan drive may be provided as drive means 1.

Die innere Welle 4 ist als Hohlwelle ausgebildet und kann somit auf die Achse 6 des Hinterrads 33 des Fahrrads 20 montiert werden. Die gesamte erfindungsgemässe Vorrichtung 30 kann somit an der Hinterradgabel des Fahrzeugrahmes 35 (Fig. 2 und 3) fixiert werden. The inner shaft 4 is formed as a hollow shaft and thus can be mounted on the axle 6 of the rear wheel 33 of the bicycle 20. The entire inventive Device 30 can thus be fixed to the rear fork of the vehicle frame 35 (Figures 2 and 3).

Da die erfindungsgemässe Vorrichtung 30 gemäss Fig. 1 als spezielle, funktionelle Nabe für das Hinterrad 35 eines Fahrrads 20 (Fig. 2 und 3) ausgebildet ist, erfordert die Umrüstung eines handelsüblichen Fahrrads 20 demnach lediglich den Einbau eines die erfindungsgemässe Vorrichtung 30 umfassenden Hinterrads 35 zuzüglich eines Arms 14 für die Drehmomentaufnahme, welcher am Fahrzeugrahmen 35 befestigbar ist, und eines Schalthebels 43 im für den Fahrer greifbaren Bereich an der Lenkvorrichtung 42. Since the inventive device 30 according to FIG. 1 is designed as a special, functional hub for the rear wheel 35 of a bicycle 20 (FIGS. 2 and 3), the conversion of a commercially available bicycle 20 therefore only requires the installation of a rear wheel 35 comprising the device 30 according to the invention plus a torque-receiving arm 14, which is attachable to the vehicle frame 35, and a shift lever 43 in the driver-reachable area on the steering device 42.

Alle Komponenten von der Tretkurbel 24 bis zur Wechsler-Kassette einer herkömmlichen Ritzel-Schaltung können entsprechend dem Standard von bestehenden Fahrrädern 20 verwendet werden. Die Schnittstelle zwischen der erfindungsgemässen Vorrichtung 30 gemäss Fig. 1 und einem herkömmlichem Fahrrad 20 sind die Antriebsmittel 1 , welche in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform eine Wechsler- Kassette umfassen, resp. den Nuten-Sitz 2 der Wechsler-Kassette auf der Büchse 25. Zwischen dem Nuten-Sitz 2 und der inneren Welle 4 ist eine Büchse 25 angeordnet, welche mittels des Nuten-Sitzes 2 mit den Kettenrädern 19 rotativ starr verbunden ist. All of the components from the pedal crank 24 to the changer cartridge of a conventional pinion gearshift can be used in accordance with the standard of existing bicycles 20. The interface between the inventive device 30 according to FIG. 1 and a conventional bicycle 20 are the drive means 1, which in the embodiment shown in FIG. 1 comprise a change-over cassette, resp. the groove seat 2 of the changer cassette on the sleeve 25. Between the groove seat 2 and the inner shaft 4, a sleeve 25 is arranged, which is rotationally rigidly connected by means of the groove seat 2 with the sprockets 19.

Wie in Fig. 1 gezeigt befindet sich direkt unter dem Sitz der mit den Kettenrädern 19 rotativ starr verbundenen Büchse 25 die Freilaufkupplung 3, welche bei einer Drehung der Kettenräder 19 im Uhrzeigersinn (Pfeil U) die als Hohlwelle ausgebildete innere Welle 4 erfasst und mitbewegt. In der Gegenrichtung (Gegenuhrzeigersinn) findet keine Kopplung zwischen der mit den Kettenrädern 19 rotativ starr verbunden Büchse 25 und der inneren Welle 4 statt. As shown in Fig. 1 is located directly under the seat of the rotationally rigidly connected to the sprockets 19 bushing 25, the overrunning clutch 3, which detects when rotating the sprockets 19 in a clockwise direction (arrow U) designed as a hollow shaft inner shaft 4 and moved. In the opposite direction (counterclockwise) is no coupling between the rotationally rigidly connected to the sprockets 19 sleeve 25 and the inner shaft 4 instead.

Die Umschaltvorrichtung 15 umfasst eine Bremsvorrichtung 7 für die mittlere Hohlwelle 9 des Planetengetriebes 10. Die Bremsvorrichtung 7 ist als handelsübliche Scheibenbremse (starkes Modell wie für Down-Hill-Bikes) ausgebildet, deren Bremsscheibe 8 entsprechend auf der die erfindungsgemässe Vorrichtung 30 umfassenden Spezialnabe montiert ist. The switching device 15 comprises a braking device 7 for the central hollow shaft 9 of the planetary gear 10. The braking device 7 is designed as a commercially available disc brake (strong model as for down-hill bikes), the brake disc 8 is mounted according to the inventive device 30 comprehensive special hub ,

Ferner umfasst die Bremsvorrichtung 7 Bremsbacken 13 und Mittel zur Drehmomentaufnahme, wobei letztere einen mit den Bremsbacken 13 verbundenen Arm 14 für die Drehmomentaufnahme umfassen. Der Arm 14 für die Drehmomentaufnahme ist im Bereich der Achse 6 des Hinterrads 33 am Fahrzeugrahmen 35 befestigt und mit seinem ersten Ende 31 im Bereich der Tretkurbel 24 am Fahrzeugrahmen 35 abgestützt oder fixiert (Fig. 3), so dass durch die Hebellänge des Arms 14 für die Drehmomentaufnahme grosse Bremskräfte aufgenommen werden können. Die Bremsbacken 13 sind am zweiten Ende 32 des Arms 14 für die Drehmomentaufnahme befestigt, so dass bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe, d.h. bei angezogener Bremsvorrichtung 7 die Bremsscheibe 8 und damit die mittlere Hohlwelle 9 des Umkehrgetriebes 23 relativ zum Fahrzeugrahmen 35 rotativ fixiert sind. Furthermore, the brake device 7 comprises brake shoes 13 and means for torque absorption, the latter one connected to the brake shoes 13 Arm 14 for torque absorption include. The arm 14 for torque absorption is attached to the vehicle frame 35 in the region of the axis 6 of the rear wheel 33 and is supported or fixed with its first end 31 in the region of the pedal crank 24 on the vehicle frame 35 (FIG. 3), so that the lever length of the arm 14 for the torque absorption large braking forces can be absorbed. The brake shoes 13 are attached to the second end 32 of the arm 14 for torque absorption, so that when the reversing gear, ie when the brake device 7, the brake disc 8 and thus the central hollow shaft 9 of the reverse gear 23 are rotatably fixed relative to the vehicle frame 35.

Das Planetengetriebe 10 umfasst ein Sonnenrad 37, welches auf der inneren Welle 4 fixiert ist, eine als Hohlrad mit Innenverzahnung 38 äussere Hohlwelle 11 und mehrere Planetenräder 16, welche jeweils fest auf einer Planetenradachse 26 angeordnet sind und als kleinere koaxiale Zahnradpaare mit einem ersten Zahnrad 39 und einem zweiten Zahnrad 40 ausgebildet sind. Dabei greift das erste Zahnrad 39 in das Sonnenrad 37 ein und das einen grösseren Durchmesser aufweisende zweite Zahnrad 40 steht mit der Innenverzahnung 38 im Hohlrad an der äusseren Hohlwelle 11 im Eingriff. Die Planetenräder 16 sind mittels der Planetenradachsen 26 an der mittleren Hohlwelle 9 rotierbar gelagert. Durch die Ausbildung der Planetenräder 16 als Zahnradpaare mit einem ersten und einem zweiten Zahnrad 39, 40 wird erreicht, dass sich beim Abbremsen von hohen Geschwindigkeiten die Tretkurbel 24 nur langsam (kleiner als die Tretfrequenz) rückwärts bewegt, so dass der Fahrer grosse Bremsmomente erzeugen muss/kann. The planetary gear 10 comprises a sun gear 37 which is fixed on the inner shaft 4, a hollow gear with internal teeth 38 outer hollow shaft 11 and a plurality of planetary gears 16 which are each fixedly arranged on a Planetenradachse 26 and smaller coaxial gear pairs with a first gear 39th and a second gear 40 are formed. In this case, engages the first gear 39 in the sun gear 37 and the larger diameter having second gear 40 is connected to the internal teeth 38 in the ring gear on the outer hollow shaft 11 in engagement. The planet gears 16 are rotatably supported by the Planetenradachsen 26 on the central hollow shaft 9. Due to the design of the planet gears 16 as pairs of gears with a first and a second gear 39, 40 is achieved when slowing down of high speeds, the crank 24 only slowly (less than the pedaling frequency) moves backwards, so that the driver has to generate large braking torques / can.

Ferner sind die Planetenradachsen 26 je mittels einer Planetenradfreilaufkupplung 17 in der mittleren Hohlwelle 9 gelagert. Im Antriebsmodus bei im Uhrzeigersinn (Pfeil U) angetriebenen Kettenrädern 19 verhindern die Planetenradfreilaufkupplungen 17 eine Rotation der Planetenräder 16 relativ zur mittleren Hohlwelle 9. Da die Planetenräder 16 nicht im Gegenuhrzeigersinn (Pfeil G) relativ zur mittleren Hohlwelle 9 rotieren können, erfolgt eine direkte Drehmomentübertragung von der inneren Welle 4 auf die äussere Hohlwelle 11. Das Planetengetriebe 10 ist in diesem Fall blockiert. Antriebsmodus: Furthermore, the Planetenradachsen 26 are each mounted by means of a Planetenradfreilaufkupplung 17 in the central hollow shaft 9. In the drive mode with clockwise (arrow U) driven sprockets 19 prevent the Planetenradfreilaufkupplungen 17 a rotation of the planetary gears 16 relative to the central hollow shaft 9. Since the planet gears 16 can not rotate counterclockwise (arrow G) relative to the central hollow shaft 9, there is a direct torque transmission from the inner shaft 4 to the outer hollow shaft 11. The planetary gear 10 is blocked in this case. Drive mode:

Das Drehmoment, welches der Fahrer generiert, wirkt über die Antriebsmittel 21 auf eines der Kettenräder 19 an den als Wechsler-Kassette ausgebildeten Antriebsmitteln 1 und treibt die innere Welle 4 auf welcher das Sonnenrad 37 sitzt an, da die Freilaufkupplung 3 in Antriebsrichtung Relativbewegungen zwischen den Kettenrädern 19 und der inneren Welle 4 blockiert. The torque generated by the driver acts via the drive means 21 on one of the sprockets 19 on the drive means designed as a changeover cassette 1 and drives the inner shaft 4 on which the sun gear 37 is seated, since the overrunning clutch 3 in the drive direction relative movements between the Sprockets 19 and the inner shaft 4 blocked.

Das Sonnenrad 37 überträgt das Drehmoment auf die Planetenräder 16, welche ihrerseits über die Planetenradfreilaufkupplungen 17 an der mittleren Hohlwelle 9 gelagert sind. Im Antriebsmodus bei im Uhrzeigersinn angetriebener innerer Welle 4 (Drehsinn gemäss Pfeil U) verhindern die Planetenradfreilaufkupplungen 17 ein gegendrehen von Sonnenrad 37 und Planetenrädern 16. Das ganze Planetengetriebe 10 ist somit blockiert und dreht sich wie eine herkömmliche, starre Nabe um die Hauptlager 5. Die Bremsvorrichtung 7 ist nicht angezogen, d.h. sowohl die Bremsscheibe 8 und somit auch mittlere Hohlwelle 9 können relativ zum Fahrzeugrahmen 35 frei rotieren. The sun gear 37 transmits the torque to the planet gears 16, which in turn are mounted on the central hollow shaft 9 via the Planetenradfreilaufkupplungen 17. In the drive mode with clockwise driven inner shaft 4 (rotation according to arrow U) prevent the Planetenradfreilaufkupplungen 17 a counter rotation of the sun gear 37 and planetary gears 16. The whole planetary gear 10 is thus blocked and rotates like a conventional, rigid hub to the main bearing 5. Die Brake device 7 is not energized, ie Both the brake disc 8 and thus also middle hollow shaft 9 can rotate freely relative to the vehicle frame 35.

Bremsmodus: Braking mode:

Das Rad-Fahrer-System fährt infolge der Schwerkraft (abschüssige Strecke) oder Trägheit (eben oder leicht steigende Strecke) ohne Antrieb mit der Geschwindigkeit v>0. Andererseits kann das Fahrrad 20 auch mit Elektroantrieb angetrieben, welcher vorzugsweise beim Tretlager am Fahrzeugrahmen 35 angeordnet ist und mit der Tretkurbel 24 verbunden ist. Das Hinterrad 33 und somit auch die äussere Hohlwelle 11 drehen dann in Fahrtrichtung um die Achse 6. The wheel-driver system moves due to gravity (sloping track) or inertia (flat or slightly rising track) without drive with the speed v> 0. On the other hand, the bicycle 20 can also be driven by an electric drive, which is preferably arranged at the bottom bracket on the vehicle frame 35 and is connected to the pedal crank 24. The rear wheel 33 and thus also the outer hollow shaft 11 then rotate in the direction of travel about the axis 6.

Die Bremsvorrichtung 7 ist angezogen und die Bremsbacken 13 blockieren die Bremsscheibe 8 und somit auch die mittlere Hohlwelle 9, welcher starr mit der Bremsscheibe 8 verbunden ist. Die mittlere Hohlwelle 9 kann sich dann relativ zum Fahrzeugrahmen 35 nicht mehr bewegen. The brake device 7 is tightened and the brake shoes 13 block the brake disc 8 and thus also the central hollow shaft 9, which is rigidly connected to the brake disc 8. The central hollow shaft 9 can then move relative to the vehicle frame 35 no longer.

Die äussere Hohlwelle 11 mit dem eine Innenverzahnung 38 umfassenden Hohlrad zwingt die Planetenräder 16 sich um ihre eigene Achse zu drehen - und zwar im Uhrzeigersinn, d.h. in jener Drehrichtung, welche die Planetenfreilaufkupplungen 17 zulassen. Weil mittlere Hohlwelle 9 durch die Bremsvorrichtung 7 fixiert ist, wird die Bewegung von den Planetenrädern 16 auf das Sonnenrad 37 und somit auf die innere Hohlwelle 4 übertragen. Das Planetengetriebe 10 vollzieht die Umkehrung des Drehsinns, so dass die innere Welle 4 und die äussere Hohlwelle 11 nun im Gegenuhrzeigersinn drehen. Die Freilaufkupplung 3 wiederum blockiert in dieser Drehrichtung die Relativbewegung zwischen der inneren Welle 4 und dem Nuten-Sitz 2 der Antriebsmittel 1. Es kommt somit zu einer Kraftübertragung vom Rad auf die Kettenräder 19 und über die Kette bis hin zur Tretkurbel 24, wobei die Drehrichtungen des Hinterrads 35 und der Tretkurbel 24 gegenläufig sind. The outer hollow shaft 11 with the internal gear 38 comprising a ring gear forces the planet gears 16 to rotate about its own axis - in the clockwise direction, ie in the direction of rotation, which allow the planetary clutch 17. Because central hollow shaft 9 is fixed by the braking device 7, the Movement of the planetary gears 16 transmitted to the sun gear 37 and thus to the inner hollow shaft 4. The planetary gear 10 completes the reversal of the sense of rotation, so that the inner shaft 4 and the outer hollow shaft 11 now rotate in the counterclockwise direction. The overrunning clutch 3 in turn blocked in this direction of rotation, the relative movement between the inner shaft 4 and the groove seat 2 of the drive means 1. It thus comes to a power transmission from the wheel to the sprockets 19 and the chain to the pedal crank 24, wherein the directions of rotation of the rear wheel 35 and the pedal crank 24 are in opposite directions.

Das Umschalten zwischen Antriebsmodus und Bremsmodus findet fliessend statt. Sobald der für die Umschaltung vorgesehene zusätzliche Schalthebel 43 für die Betätigung der Bremsvorrichtung 7 betätigt wird, bremst dies die Rotation der mit der Bremsscheibe 8 verbundenen mittleren Hohlwelle 9 relativ zum Fahrzeugrahmen 35 ab (die Bremse schleift). Da sich das Hinterrad 35 und somit die äussere Hohlwelle 11 gleichförmig weiterbewegen entsteht eine Relativbewegung zwischen der äusseren Hohlwelle 11 resp. dem Hohlrad mit der Innenverzahnung 38 und der mittleren Hohlwelle 9. Die Rotation der Planetenräder 16 wird im Falle der vorliegenden Drehrichtungen nicht durch die Planetenradfreilaufkupplung 17 verhindert. Die Endposition ist dann erreicht, wenn die mittlere Hohlwelle 9 gegenüber dem Fahrzeugrahmen 35 durch die Bremsvorrichtung 7 fixiert ist. Switching between drive mode and brake mode takes place smoothly. As soon as the additional shift lever 43 provided for switching over the brake device 7 is actuated, this slows down the rotation of the central hollow shaft 9 connected to the brake disk 8 relative to the vehicle frame 35 (the brake grinds). Since the rear wheel 35 and thus the outer hollow shaft 11 continue to move uniformly creates a relative movement between the outer hollow shaft 11, respectively. the ring gear with the internal teeth 38 and the central hollow shaft 9. The rotation of the planetary gears 16 is not prevented in the case of the present directions of rotation by the Planetenradfreilaufkupplung 17. The end position is reached when the central hollow shaft 9 is fixed relative to the vehicle frame 35 by the braking device 7.

Das Fahrzeug kann ferner eine Messvorrichtung zum Messen der Bremsleistung im Bremsmodus und/oder der Antriebsleistung im Antriebsmodus und vorzugsweise einen Mikrocomputer umfassen. Die Messvorrichtung kann beispielsweise in der Nabe des Hinterrads 33 des Fahrrads 20 eingebaut werden. The vehicle may further comprise a measuring device for measuring the brake power in the braking mode and / or the drive power in the drive mode, and preferably a microcomputer. For example, the measuring device may be installed in the hub of the rear wheel 33 of the bicycle 20.

Obwohl wie oben beschrieben verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorliegen, sind diese so zu verstehen, dass die verschiedenen Merkmale sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination verwendet werden können. While various embodiments of the present invention are described above, it should be understood that the various features may be used both individually and in any combination.

Diese Erfindung ist daher nicht einfach auf die oben erwähnten, besonders bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. This invention is therefore not limited to the above-mentioned, particularly preferred embodiments.

Claims

claims

A pedal drive device (30) permitting selective switching between a drive mode and an eccentric brake mode, the device (30) comprising: an optional reverse drive (23) engageable with a drive device (21 ) of a vehicle with pedal drive, characterized in that the device (30) in the region of the reverse gear (23) arranged braking device (7), by means of which the reversing gear (23) is switched on and off.

2. Device (30) according to claim 1, characterized in that the reversing gear (23) as a planetary gear (10) with a sun gear (37), a plurality of planet carrier (27) rotatably arranged planetary gears (16) and a ring gear with internal toothing (23). 38) is formed and the planet carrier (27) by means of the braking device (7) is rotatably releasably blocked.

3. Device (30) according to claim 2, characterized in that the planetary gear (10) an inner shaft (4) with the sun gear (37), a planet carrier (27) forming central hollow shaft (9) with the planet wheels (16 ) and a ring gear with internal teeth (38) comprising outer hollow shaft (11).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that when the reversing gear (23) is turned off in the same direction between the inner shaft (4) and the outer hollow shaft (11) can be generated and when reversing gear (23) an opposite direction of rotation between the inner shaft (4) and the outer hollow shaft (11) can be generated.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the central hollow shaft (9) of the planetary gear (10) by means of the braking device (7) relative to a vehicle frame (35) is rotatably releasably blocked.

6. Device (30) according to any one of claims 2 to 5, characterized in that each of the planet gears (16) is designed as a gear pair.

A device (30) according to claim 6, characterized in that each gear pair comprises a first gear (39) and coaxial therewith a larger second gear (40), the first gear (39) being engaged with the sun gear (37) and the second gear (40) is engaged with the internal gear ring gear (38) in the outer sleeve shaft (11).

8. The device (30) according to any one of claims 3 to 7, characterized in that the device (30) with the reversing gear (23) is in a drive mode and between the central hollow shaft (9) and each planetary gear (16) a planetary clutch ( 17) is arranged, which in the drive mode with driven inner shaft (4) prevents rotation of the planet gears (16) relative to the central hollow shaft (9).

9. Device (30) according to any one of claims 3 to 8, characterized in that the device (30) comprises means for receiving torque by means of which the central hollow shaft (9) relative to a vehicle frame (35) is releasably blockable.

10. Device (30) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the braking device (7) is designed as a disc brake.

11. Device (30) according to claim 10, characterized in that the braking device (7) brake shoes (13) and the means for torque absorption as with the brake shoes (13) connected arm (14) are formed for torque absorption, wherein the arm ( 14) is preferably fixable to a vehicle frame (35) for receiving torque.

12. Device (30) according to any one of claims 1 to 11, characterized in that when the brake device is dissolved, the reverse gear (23) is turned off and the device (30) is in a drive mode while the brake device (23) is turned on when the brake device and the device (30) is in an eccentric braking mode.

13. Device (30) according to any one of claims 3 to 12, characterized in that the outer hollow shaft (11) is designed as a wheel hub for a rear wheel (33) of a vehicle with pedal drive.

14. Device (30) according to any one of claims 3 to 13, characterized in that on the inner shaft (4) drive means (1) are arranged, which comprise one or more sprockets (19), pulleys or elements of a cardan drive.

15. Device (30) according to claim 14, characterized in that the device (30) comprises an overrunning clutch (3) which is arranged between the inner shaft (4) and the drive means (1) and in the drive mode with driven drive means (1 ) prevents rotation of the drive means (1) relative to the inner shaft (4).

16. Device (30) according to any one of claims 3 to 15, characterized in that the inner shaft (4) is designed as a hollow shaft.

17. Device (30) according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the device (30) comprises a brake / idle system which is activated when the reversing gear (23) and in braking mode alternating braking and idling modes of the drive means ( 1).

18. Device (30) according to one of claims 1 to 17, characterized in that the device (30) comprises a measuring device for measuring the braking power in the braking mode and / or the drive power in the drive mode and preferably a microcomputer.

19. Pedal-driven vehicle, in particular bicycle (20) comprising:

a vehicle frame (35) having a steering device (42); at least one front wheel (41) fixed to the steering device (42) by means of a first wheel axle;

at least one rear wheel (33) which can be attached to the vehicle frame (35) by means of a second wheel axle and comprises a device (30) according to one of claims 1 to 15; and

a drive device (21) having a pedal crank (24) driven by pedals (22) and a chain drive (29), belt drive or cardan drive arranged between the pedal crank (24) and the at least one rear wheel (33).

20. Vehicle according to claim 19, characterized in that the vehicle comprises a measuring device for measuring the braking power in the braking mode and / or the drive power in the drive mode and preferably a microcomputer.

21. Vehicle according to claim 19 or 20, characterized in that the vehicle comprises an electric drive, by means of which the vehicle is driven in the forward direction, and which is preferably arranged in the region of a crank (24) on a vehicle frame (35).

22. Vehicle according to claim 21, characterized in that the electric drive comprises a programmable microcomputer, by means of which the driving force and / or the rotational speed of the electric drive is adjustable.

23. Vehicle according to claim 21 or 22, characterized in that the vehicle comprises a force sensor, by means of which the driving force of the electric drive is controllable.

24. Vehicle according to one of claims 19 to 23, characterized in that the electric motor can also be operated as a generator.

25. Vehicle according to one of claims 19 to 24, characterized in that an additional motor / generator group on the at least one rear wheel (33) is arranged.

26. Use of the vehicle according to one of claims 19 to 25 for the eccentric muscle training.

27. Vehicle according to one of claims 19 to 25 for use in diagnostic and / or therapeutic procedures, in particular in the rehabilitation training of cardiac patients.

28. A method for eccentric muscle training with a vehicle according to any one of claims 9 to 25, comprising the steps of:

a) driving the vehicle in the forward direction;

b) switching on the reverse gear (23) by means of the braking device (7); and c) Braking the rearwardly moved pedals (22) by muscle power.

29. The method according to claim 28, characterized in that the driving of the vehicle takes place in the forward direction by driving downhill.

30. The method of claim 28 or 29, characterized in that the driving of the vehicle takes place in the forward direction by an electric motor.