DE2734560A1 - Fahrradaehnliches zweiradfahrzeug - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Jochem

Frankfurt/iKain Staufenstraße 36

Dipl.-Ing.

Hans Günter BaIs

646 Gelnhausen

Fahrradähnliches Zweiradfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein fahrradähnliches Zweiradfahrzeug mit Kettentrieb zum Hinterrad, und einem Rahmen, bestehend aus einem den Sattel tragenden oberen Rahmenteil, einem vorn und hinten mit diesem verbundenen unteren Rahmenteil, einer am Rahmen gelagerten lenkbaren Vorderradgabel und einer aus oberen und unteren Streben gebildeten Hinterradgabel·

Normalerweise sind bei Fahrrädern die Rahmenteile untereinander und mit den Streben der Hinterradgabel fest verschweißt oder verschraubt. Der Antrieb erfolgt in bekannter Weise mittels Fußkraft über mit dem treibenden Kettenrad verbundene Pedale. Der Sattel und das Lager der Vorderradgabel sind relativ zueinander und zum Rahmen fest.

Es sind auch zahlreiche fahrradähnliche Zweiradfahrzeuge bekannt geworden, bei denen Sattel, Lenkerachse und Tretlager relativ zueinander beweglich sind und die Füße des Fahrers parallel zueinander bewegt werden. Dabei sollen z.B. durch geeignete Hebelübersetzungen und andere Getriebe Arm- und

909808/0029

BaIs 8852 Hg / 27.7.1977

Beinbewegungen des Fahrers, ähnlich wie beim Rudern, in ein Antriebsdrehmoment umgesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere als Spielzeug oder Trainingsgerät geeignetes Fahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, auf welchem der Fahrer eine den gesamten Körper erfassende, sehr harmonische Reitbewegung ausführt, während die dabei stattfindende Gewichtsverlagerung in zwei Phasen zum Antrieb des treibenden Kettenrads über 360° ausgenutzt wird.

Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der untere Rahmenteil vorn gelenkig mit dem oberen Rahmenteil verbunden ist und die Vorderradgabel trägt, die die Hinterradgabel bildenden Streben paarweise gelenkig miteinander und mit dem oberen bzw. unteren Rahmenteil verbunden sind, wobei die Hinterradachse an den unteren Streben gelagert ist, an diesen oder dem unteren Rahmenteil Fußstützen angebracht sind und zwischen dem oberen Rahmenteil und dem treibenden Kettenrad oder einer mit diesem drehfest verbundenen Kurbel ein beidseitig gelenkig gelagertes Pleuel angeordnet ist.

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 Antriebsphaso wird durch Verlagerung des Gewichts des Fahrers auf die mit dem 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

909808/0029

BaIs 8852 Hg / 27.7.1977

gerichteten Druck auf den Lenker während der zweiten Phase. Die abwechselnde Spreizung und Streckung der aus dem oberen und unteren Rahmenteil sowie den Streben der Hinterradgabel bestehenden Gelenkvierecks bei gleichzeitiger Drehung der Achse des treibenden Kettenrads um das untere Gelenk des Pleuels funktioniert auch dann, wenn die Hinterradachae unmittelbar am Verbindungsgelenk zwischen den oberen und unteren Streben der Hinterradachse gelagert ist und die oberen Streben schräg von vorn oben nach hinten unten verlaufen.

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. Diese Bewegungen vermitteln dem Fahrer den Eindruck des Reitens.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Anlenkpunkte des unteren Rahmenteils,des Pleuels und der oberen Streben der Hinterradgabel am oberen Rahmenteil verstellbar. Dadurch ergeben sich je nach Lage dieser Gelenke unterschiedliche Hübe und, über den Umfang einer Umdrehung des treibenden Kettenrads gesehen - unterschiedliche Drehmomentkurven. Der Fahrer hat es damit in der Hand, sich eine bevorzugte Antriebscharakteristik selbst einzustellen.

Auch der Sattel ist in bevorzugter Ausführung der Erfindung in Längsrichtung verstellbar am oberen Rahmenteil befestigt.

Falls gewünscht, könnten auch das untere Rahmenteil zwischen der vorderen gelenkigen Verbindung mit dem oberen Rahmenteil und der Gelenkverbindung mit den unteren Streben der Hinterradgabel, das Pleuel und die oberen Streben der Hinterradgabel z.B. nach Art von Teleskoprohren in der Länge unterschiedlich einstellbar sein. Hierdurch ergeben sich weitere Möglichkeiten, das Fahrzeug nach der Körpergröße des Fahrers einzustellen, die einzelnen

909808/0029

BaIs 8852 Hg"/ 27.7.1977

gen in ihrer räumlichen und zeitlichen Zuordnung zu verändern und den zyklischen Verlauf des Antriebsdrehmoments zu beeinflussen.

Vorzugsweise ist das treibende Kettenrad mit zwei gleichgerichteten und gleichlangen Kurbelarmen verbunden, die wiederum mit zwei parallelen Pleuelstangen gelenkig verbunden sind. Auf diese Weise treten im Lager des treibenden Kettenrads wesentlich geringere Kippkräfte auf als normalerweise bei einem Fahrrad. Wegen der gleichmäßigeren Lagerbelastung können einfachere und billigere Lager, z.B. Buchsen aus Polyamid oder einem anderen Kunststoff, Verwendung finden. Derartige einfache Lager eignen sich auch für andere Gelenke des Rahmens.

Wegen der einfacheren und billigeren Ausbildung der Lager kann es auch zweckmäßig sein, das Gelenk zwischen dem unteren Rahmenteil und den unteren Streben der Hinterradgabel vom Lager des treibenden Kettenrads zu trennen. 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.

Die unteren Streben der Hinterradgabel werden vorzugsweise am Lager des Hinterrads nach oben abgewinkelt, so daß sie bei gleichen Kräfteverhältnissen im Vergleich zu geraden Streben kürzer ausgebildet werden können.

Es ist zur Überwindung der Totpunkte der Antriebsbewegung zwischen den beiden abwechselnden Bewegungsphasen vorteilhaft, wenn zwischen dem Hinterrad und dem treibenden Kettenrad mittels der Kette eine drehfeste Verbindung besteht. 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.

909808/0029

BaIs 8852 Hg / 27.7.1977

- ß - 273A56Q

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 Drehachse.

Im einzelnen besteht der Rahmen aus einem oberen Rahmenteil 26, welcher über ein Gelenk 28 mit einem unteren 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 Streben 34. Die oberen Streben 32 sind mittels eines Gelenks 36 am oberen Rahmenteil 26 angelenkt, während die unteren Streben 34 über ein Gelenk 38 mit dem unteren 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 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. Das Gelenk 42 könnte sich aber auch bei der Hinterradachse 40 befinden.

909808/0029

BaIs 8852 Hg / 27.7.1977

Im Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 38 aus fertigungstechnischen Gründen getrennt von dem mit 46 bezeichneten Lager des treibenden Kettenrades 20. Dieses Lager ist fest an den unteren Streben 34 angebracht, so daß der Achsab— stand zwischen den beiden Kettenrädern 20, 22 konstant ist. Kit dem Kettenrad 20 ist zu beiden Seiten des Lagers 46 je eine Kurbel 48 drehfest verbunden. Beide Kurbeln erstrekken sich vom Lager 46 aus 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 unteren 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 unteren Rahmenteil 30 mit Bezug auf das untere Gelenk 50 des Pleuels 52 nach unten gedruckt. 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 Ketten rads 20, wodurch der Antrieb auf das Hinterrad erfolgt. Wei terhin bringt die zyklische Bewegung der Kurbel 48 und des

909808/0029

BaIs 8852 Hg / 27.7.1977

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 untere 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 25cm beträgt.

909808/0029

BaIs 8852 Hg / 27.7.1977

Claims (12)

Patentansprüche

1. Fahrradähnliches Zweiradfahrzeug mit Kettentrieb zum Hinterrad und einem Rahmen, bestehend aus einem den Sattel tragenden oberen Rahmenteil, einem vorn und hinten mit diesem verbundenen unteren Rahmenteil, einer am Rahmen gelagerten lenkbaren Vorderradgabel und einer aus oberen und unteren Streben gebildeten Hinterradgabel, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rahmenteil (30) vorn gelenkig mit dem oberen Rahmenteil (26) verbunden ist und die Vorderradgabel (14) trägt, die die Hinterradgabel bildenden Streben (32, 34) paarweise gelenkig miteinander und mit dem oberen bzw. unteren Rahmenteil (26, 30) verbunden sind, wobei die Hinter— radachse (40) an den unteren Streben (34, 44) gelagert ist, an diesen oder dem unteren Rahmenteil (30) Fußstützen (60) angebracht sind und zwischen dem oberen Rahmenteil (26) und dem treibenden Kettenrad (20) oder einer mit diesem drehfest verbundenen Kurbel (48) ein beidseitig gelenkig gelagertes Pleuel (52) angeordnet ist.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rahmenteil (26) wenigstens im Bereich des Sattels (18) ein sich im wesentlichen in Längsrichtung erstreckendes Rohr ist, längs dessen die oberen Gelenke (54, 36) des Pleuels (52) und der oberen Streben (32) der Hinterradgabel verschieblich und in unterschiedlichen Stellungen festlegbar sind.

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

909808/0029

BaIs 8852 HG-/ 27.7.1977

4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet , daß zu beiden Seiten des Lagers (46) des treibenden Kettenrads (20) in paralleler Anordnung je eine Kurbel (48) und eine Pleuelstange (52) angebracht sind.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Streben (34, 44) der Hinterradgabel gelenkig auf der Achse des Lagers (46) des treibenden Kettenrads (20) gelagert sind.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Lager (46) des treibenden Kettenrads (20) neben dem Gelenk (38) zwischen dem unteren Rahmenteil (30) und den unteren Streben (34) der Hinterradgabel in fester Verbindung mit den Streben (34) angeordnet ist.

7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Fußstützen (60) am unteren Rahmenteil (30) verstellbar befestigt sind.

8. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinter— radachse (40) mit Zwischenabstand vor den Gelenken (42), welche die oberen und unteren Streben (32, 34) der Hinterradgabel miteinander verbinden, angeordnet ist und die unteren Streben (34) hinter der Hinterradachse (40) um ungefähr 10 bis 30° nach oben abgebogen oder abgewinkelt sind.

9. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gangschaltung zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Kettentriebs (20, 22, 24).

909808/0029

BaIs 8852 Hg / 27.7.1977

10. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das getriebene Kettenrad (22) drehfest, aber auskuppelbar mit dem Hinterrad (12) verbunden ist.

11. Fahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das getriebene Kettenrad (22) über eine Rutschkupplung mit dem Hinterrad (12) verbunden ist.

12. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a— durch gekennzeichnet, daß das vordere Gelenk (28) zwischen dem oberen und dem unteren Rahmenteil (26,30) mittels einer Klemmschelle (62) od. dgl. in der Höhe verstellbar ist.

909808/0029
BaIs 8852 Hg/ 27.7.1977