Antriebsvorrichtung für Fahrräder und andere durch Muskelkraft fortzubewegende Fahrzeuge. Die vorliegende, von Ernst Isler in Basel stammende Erfindung betrifft eine mit einem Federtriebwerk versehene Antriebsvorrich tung für Fahrräder und andere durch Muskel kraft fortzubewegende Fahrzeuge.
Bei bekannten Antriebsvorrichtungen die ser Art ist auf der mit den Fusspedalen ver- sehenen Antriebswelle eine Spiralfeder ange ordnet, mittels welcher die zum Fortbewegen ,des Fahrrades notwendige Antriebskraft dem üblichen Kettenrad am Fahrrad übermittelt wird. Ohneweiterauf die Konstruktion solcher Antriebsvorrichtungen einzugehen, kann ge sagt werden, dass. diese Spiralfeder beim Fah ren ständig unter Spannung ist.
Was für Vor teile solche Antriebe ausser vielleicht dem jenigen eines sanfteren (elastischeren) Tre- tens aufweisen könnten, ist nicht einzusehen.
Im Gegensatz zu diesen bekannten An triebsvorrichtungen zeichnet sich die An triebsvorrichtung gemäss der Erfindung .da- durch aus, dass das genannte Federtriebwerk zwei koaehsial nebeneinander angeordnete, durch Vermittlung von Sperrgetrieben ab wechslungsweise stets im .gleichen Sinne drehende Antriebswellen aufweist,
die mittels ihnen zugeordneter Spannfedern ihre Dreh bewegungen abwechslungsweise unter Span nung der einen und gleichzeitiger Entspan nung der andern Feder derart einer Antriebs hülse übermitteln, @dassy diese letztere zum Fortbewegen des Fahrzeuges eine aus den zwei periodisch unterbrochenen Einzeldreh- bewegungender Antriebswellen resultierende, ununterbrochene Antriebsdrehbewegung aus führt.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung gemäss der Erfindung dargestellt.
Auf dieser Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt eines zeit der Antriebsvorrichtung versehenen Fahrrades, Fig. 2 einen Achsiialschnitt durch ,diese Antriebsvorrichtung und Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.
Die dargestellte, für Fahrräder bestimmte Antriebsvorrichtung hat ein Federtriebwerk mit zwei koachsial nebeneinander angeordne ten Antriebswellen 2 und 3, auf welchen je eine Spiralfeder 4 bezw. 5 angeordnet ist. Während die innern Enden dieser beiden Spiralfedern in der in Fig. 3 ersichtlichen Weise mit den Wellen 2 und 3 verbunden sind, greifen deren äussere Enden in zwei ent sprechende Schlitze 8a (Fig. 2 und 3) einer mittels zweier Walzenlager 6 im sogenannten Tretlager 7 des Fahrrades gelagerten An triebshülse 8,
in welcher wiederum die beiden Antriebswellen 2 und 3 mittels je zweier Kugellager 9 gelagert sind. Auf .den nach aussen gekehrten, leicht abgesetzten Endteilen der beiden Wellen 2 und 3 ist je eine dick wandige, mit Aussengewinde versehene Mit nehmerhülse 10 bezw. 11 aufgekeilt. Diese beiden Hülsen 10 und 11.
tragen je zwei Sperrgetriebe (Freiläufe) 12, 13 bezw. 14, 15, die mittels einer auf das Stirnende der entsprechenden Mitnehmerhülse 10 bezw. 11 befestigten Endkappe 16 in ihrer Arbeitslage gesichert sind. Diese Sperrgetriebe sind an sich bekannt, so dass sich eine nähere Be schreibung derselben erübrigt.
Auf dem äussern Antriebsteil der beiden mit 12 und 15 bezeichneten Sperrgetriebe ist ein Fuss pedal 17 bezw. 18 starr montiert, während die äussern Antriebsteile der Sperrgetriebe 13 und 14 unter Verankerung derselben in hier für geschaffenen Lagersitzen im Fahrrad rahmen 19 eingesetzt sind.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, sind die beiden Fusspedale 17, 18 durch Vermittlung eines in seiner Gesamtheit mit 20 bezeichneten Um kehrgetriebes miteinander verbunden, so dass die beiden Pedale zwangläufig im umge kehrten Sinn zueinander bewegt werden. Das Treten der Fusspedale erfolgt normalerweise ungefähr in dem in Fig. 1 mittels Umkehr pfeile angegebenen Bereich, der einem Tret- winkel von x entspricht.
Die Funktionsweise der oben beschriebe nen Antriebsvorrichtung ist wie folgt: Fängt der Fahrer z. B. mit dem Pedal 18 an zu treten, so dreht er, vorerst noch bei Stillstand der Antriebshülse 8 und damit des Fahrrades, durch Vermittlung des Sperrge triebes 15 die Antriebswelle 3 und spannt dadurch die Spiralfeder 5, die innerends durch das ,Sperrgetriebe 14 gegen Rückdrehen blockiert ist.
Drückt er jetzt auf das inzwi schen in seine obere Schwenkstellung ge langte Pedal 17, so wird in ähnlicher Weise die Spiralfeder 4 gespannt, die ihrerseits innerends durch das Sperrgetriebe 13 gegen Rückdrehen blockiert ist. Bei geeigneter Be messung der beiden Spiralfedern 4 und 5 be ginnt die Hülse 8 sich von einer gewissen Spannung der Feder 4 an unter der gemein samen Spannkraft beider Federn zu drehen.
Von diesem Moment an entspannt sich nun aber die Feder 5 unter Abgabe der bei der vorausgegangenen Tretbewegung des Pedals 18 in ihr aufgespeicherten Spannkraft an die Hülse 8, während die Spannung der Feder 4 im gleichen Masse zunimmt, indem die Hülse 8 sieh weniger rasch dreht, als der Tretbewe- gung des Pedals 17 entspricht. Daraus folgt, dass die Federn 4 und 5 zusammen immer die oben erwähnte Spannkraft aufrechterhalten, und zwar so lange die Pedale 17 und 18 wei ter betätigt werden.
Man sieht dadurch, dass die- Spiralfedern 4 und 5 durch abwechs- lungsweises Drehen der Wellen 2 und 3 ab wechslungsweise gespannt und entspannt werden.
Die auf diese Weise aus zwei perio disch unterbrochenen Einzeldrehbewegungen der beiden Wellen 2 und 3 resultierende, un unterbrochene Drehbewegung der Antriebs hülse 8 wird über ein mit ihr ein einziges Stück bildendes Kettenrad 21 mittels einer Gliederkette in bekannter Weiee auf das Hin terrad des Fahrrades übertragen.
Interessant und von besonderem Vorteil sind bei dieser Antriebsvorrichtung die durch die eigenartige Ausbildung derselben sich er gebenden Übersetzungsverhältnisse. Um näm lich bei maximal überwindbarem Fahrwider stand die Antriebshülse 8 einmal um 360 zu drehen, müssen beide Wellen 2 und 3 je ein mal um diesen Winkel gedreht werden. Um aber diese Wellen je einmal zu drehen, müs sen beide Pedale um 180 abwärts und um <B>180'</B> aufwärts und dann nochmals um<B>180'</B> abwärts und um<B>180'</B> aufwärts gedreht wer den. Dies käme somit für jedes .der beiden Pedale zwei vollen Umdrehungen gleich, während bei einem üblichen Fahrrad für eine volle Umdrehung des Kettenrades bekannt lich jedes Pedal nur eine volle Umdrehung ausführt.
Es ergibt sich somit bei der be schriebenen Antriebsvorrichtung ein maxi males Übersetzungsverhältnis von 2 : 1. Dies setzt allerdings voraus, dass die beiden Spiral federn 4 und 5 so stark beansprucht werden, dass die eine Welle der andern jeweils um einen Maximalwinkel voreilt. Bei .dem früher bereits angenommenen Tretwinkel von x (siehe Fig. 1) beträgt dieser Maximalwinkel Wird dieser Winkes kleiner, was bei 2 einer Abnahme des mit dem Fahrrad zu über windenden Widerstandes und demzufolge bei kleinerer Beanspruchung der Spiralfeder ein tritt,
so reduziert sich dementsprechend auch das Übersetzungsverhältnis und nähert sich um so mehr dem Wert 1 : 1, je kleiner dieser Winkel wird. Aus diesen Erläuterungen er gibt sich, dass man es hier mit einer variablen, sich den Fahrverhältnissen selbsttätig anpas senden Übersetzung zu tun hat, die z.
B. bei Fahrten auf -der Ebene gross und bei Berg fahrten klein ist, ein Umstand, der begreif- licherweise das Radfahren in bezug auf Kraftanstrengung bedeutend erleichtert.
Aus der Zeichnung geht hervor, dass die ganze Antriebsvorrichtung in stark gedräng ter Anordnung am Fahrrad montiert ist, so dass das Aussehen desselben im Vergleich zu einem gewöhnlichen Fahrrad unwesentlich beeinträchtigt ist.
An Stelle des bei der dargestellten An triebsvorrichtung vorgesehenen Tretmechanis- mus könnte auch ein solcher vorgesehen sein, bei dem die Fusspedale wie bei einem gewöhn lichen Fahrrad ringsum .getreten werden müs sen. In diesem Falle müsste allerdings eine Bewegungsübertragungsvorrichtung vorgese hen sein, die stets nur die Abwärtskompo- nente der Drehbewegung der Fusspedale auf die beiden Antriebswellen 4 und 5 überträgt. Es ist hier eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrrad erläutert worden. Die Erfindung umfasst aber auch Antriebsvorrichtungen für andere Fahrzeuge, wie z. B.
Invalidenwagen, Boote etc., die durch Muskelkraft zu bewegen sind.
Drive device for bicycles and other vehicles that can be moved by muscle power. The present invention, originating from Ernst Isler in Basel, relates to a spring-powered drive device for bicycles and other vehicles to be moved by muscle power.
In known drive devices of this type, a spiral spring is arranged on the drive shaft provided with the foot pedals, by means of which the drive force necessary to move the bike is transmitted to the usual chain wheel on the bike. Without going into the construction of such drive devices, it can be said that this spiral spring is constantly under tension when driving.
It is impossible to see what advantages such drives could have except perhaps that of a gentler (more elastic) kick.
In contrast to these known drive devices, the drive device according to the invention is distinguished by the fact that the said spring drive mechanism has two drive shafts which are arranged coaxially next to one another and which always rotate in the same sense by means of locking gears,
which by means of tension springs assigned to them transmit their rotary movements alternately under tension of one spring and simultaneous relaxation of the other spring in such a way to a drive sleeve, @dassy this latter one from the two periodically interrupted individual rotary movements of the drive shafts resulting from the two periodically interrupted individual rotary movements of the drive shafts, the latter from leads.
An embodiment of the drive device according to the invention is shown in the accompanying drawing.
In this drawing: FIG. 1 shows a detail of a bicycle provided with the drive device, FIG. 2 shows an axial section through this drive device, and FIG. 3 shows a cross section along the line III-III in FIG.
The illustrated drive device intended for bicycles has a spring drive mechanism with two coaxially arranged side by side th drive shafts 2 and 3, on each of which a spiral spring 4 respectively. 5 is arranged. While the inner ends of these two coil springs are connected to the shafts 2 and 3 in the manner shown in FIG. 3, their outer ends engage in two corresponding slots 8a (FIGS. 2 and 3) one by means of two roller bearings 6 in the so-called bottom bracket 7 of the bicycle mounted on drive sleeve 8,
in which in turn the two drive shafts 2 and 3 are each supported by two ball bearings 9. On .den facing outward, slightly offset end parts of the two shafts 2 and 3 is a thick-walled, externally threaded with slave sleeve 10 respectively. 11 wedged. These two sleeves 10 and 11.
wear two locking gears (freewheels) 12, 13 respectively. 14, 15, respectively by means of a on the front end of the corresponding driver sleeve 10. 11 attached end cap 16 are secured in their working position. These locking gears are known per se, so that a more detailed description of the same is unnecessary.
On the outer drive part of the two locking gears designated 12 and 15 is a foot pedal 17 respectively. 18 rigidly mounted, while the outer drive parts of the locking gears 13 and 14 are used under anchoring the same in here for bearing seats created in the bicycle frame 19.
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the two foot pedals 17, 18 are connected to one another by means of a reversing gear designated in its entirety by 20, so that the two pedals are inevitably moved in the opposite direction to one another. The foot pedals are normally treadled approximately in the area indicated by the reverse arrows in FIG.
The operation of the drive device described above is as follows: If the driver starts z. B. to step with the pedal 18, it rotates, for the time being at a standstill of the drive sleeve 8 and thus the bicycle, through the intermediary of the Sperrge gear 15, the drive shaft 3 and thereby tensions the coil spring 5, the inner end by the locking gear 14 against Reverse rotation is blocked.
If he now presses the meanwhile ge reached into its upper pivot position pedal 17, the coil spring 4 is tensioned in a similar manner, which in turn is blocked internally by the locking gear 13 against turning back. With a suitable loading measurement of the two coil springs 4 and 5 be the sleeve 8 begins to rotate from a certain tension of the spring 4 under the common tension force of both springs.
From this moment on, however, the spring 5 relaxes, releasing the tensioning force stored in it during the previous pedaling movement of the pedal 18 to the sleeve 8, while the tension of the spring 4 increases to the same extent as the sleeve 8 rotates less rapidly, than corresponds to the pedaling movement of the pedal 17. From this it follows that the springs 4 and 5 together always maintain the above-mentioned tensioning force, namely as long as the pedals 17 and 18 are operated further.
It can be seen that the spiral springs 4 and 5 are alternately tensioned and relaxed by alternately rotating the shafts 2 and 3.
The in this way from two periodically interrupted individual rotational movements of the two shafts 2 and 3 resulting, uninterrupted rotational movement of the drive sleeve 8 is transmitted via a chain wheel 21 forming a single piece with it by means of a link chain in a known manner on the back wheel of the bicycle.
Interesting and of particular advantage in this drive device are the transmission ratios resulting from the peculiar design of the same. In order to be able to rotate the drive sleeve 8 once by 360, both shafts 2 and 3 must each be rotated once by this angle. But in order to turn these shafts once, both pedals have to go 180 downwards and <B> 180 '</B> up and then again <B> 180' </B> down and <B> 180 '< / B> can be turned upwards. This would be two full revolutions for each of the two pedals, while in a conventional bicycle, as is known, each pedal only performs one full revolution for one full revolution of the chain wheel.
This results in a maximum transmission ratio of 2: 1 for the drive device described. However, this requires that the two spiral springs 4 and 5 are so heavily stressed that one shaft leads the other by a maximum angle. At the pedaling angle of x (see Fig. 1) already assumed earlier, this maximum angle is. If this angle becomes smaller, which occurs with 2 a decrease in the resistance to be overcome with the bicycle and consequently with less stress on the spiral spring,
the transmission ratio is reduced accordingly and approaches the value 1: 1 the closer this angle becomes. From these explanations, it is clear that it is here with a variable, automatically adapting to the driving conditions send translation that z.
B. is large when driving on -the level and small when driving uphill, a circumstance which understandably makes cycling much easier with regard to exertion.
From the drawing it can be seen that the entire drive device is mounted on the bicycle in a strongly compressed arrangement, so that the appearance of the same is insignificantly affected in comparison to an ordinary bicycle.
Instead of the pedal mechanism provided in the drive device shown, one could also be provided in which the foot pedals have to be stepped on all around, as in an ordinary bicycle. In this case, however, a movement transmission device would have to be provided which always only transmits the downward component of the rotary movement of the foot pedals to the two drive shafts 4 and 5. A drive device for a bicycle has been explained here. The invention also includes drive devices for other vehicles, such as. B.
Disabled cars, boats, etc. that can be moved by muscle power.