Pedalantrieb für Fahrräder. Das Fahrrad ist, eine durch die Muskel kraft des Menschen angetriebene Maschine, welche den Einsatz bestimmter llusli#elgrup- pen verlangt, welche das Hüftgelenk, das Kniegelenk und das Fussgelenk des Fahrers beugen und strecken. Die sich aus der Zusam menarbeit von Mensch und Maschine erge bende Leistung ist in weitgehendem Masse von der Konstruktion der Maschine abhängig, d. h. von der Anpassung derselben an die dem Menschen zur Verfügung stehenden energe tischen und muskelmechanischen Kräfte.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass die bei nor malen Fahrrädern übliche kreisförmige Bewe gungsbahn der Pedale für die Entwicklung der muskelmechanisehen Kräfte nicht sehr günstig ist, aus welchem Grunde schon ver schiedene Konstruktionen versucht wurden, die eine elliptische Bewegungsbahn der Pedale ermöglichen.
Zu diesem Zwecke wurde bei spielsweise ein Tretkurbelarm verwendet, der sich im Rhythmus der Tretbeweg-Ling entspre chend verlängert und verkürzt, oder es wurde an Stelle des kreisrunden Antriebszahnrades ein solches mit elliptiseher Form verwendet, um bei der Tretbewegung den Drehmoment- verlauf so zu gestalten, wie wenn die Bahn der Pedale eine elliptische wäre.
Diese Lösungen sind meist umständlich und mit technischen Schwierigkeiten verbun den und erhöhen daher den Gestehungspreis des Fahrrades.
Die vorliegende Erfindung will den Ab lauf der muskelmechanisehen Bewegung und damit die vom Fahrer erzielte Dauerleistung durch einen Pedalantrieb für Fahrräder ver bessern, der sich dadurch auszeichnet, dass am freien Ende jedes Tretkurbelarmes ein Len ker drehbar gelagert. ist., dessen freies Ende das starr daran befestigte Pedal trägt, so da.ss das Pedal mit dem Lenker um dessen zur Tretkurbelachse parallele Drehaehse drehbar ist.
Die beiliegende Zeichnung stellt rein bei spielsweise eine Ausführungsform des Erfin- dungsgegenstandes dar.
Fig. 1 zeigt einen Aufriss des Pedals teil. weise im Schnitt in Fahrtrichtung des Fahr rades gesehen.
Fig. 2 ist eine Ansieht des Pedals in Rich tung des Pfeils II in Fig.1 gesehen.
Fig. 3 zeigt das Pedal in Draufsieht.
Fig. 4 veranschaulicht schematisch den Be wegungsablauf des Pedals bzw. des Fusses bei der Tretbewegung.
Im freien Ende des Tretkurbelarmes 1 ist ein Lenker 5 mit seinem Drehzapfen 2 drehbar gelagert. Das aus einem Rahmen 3, 4, 7 und 8 bestehende Pedal ist starr mit dem Ende des Lenkers 5 verbunden, derart, dass sieh das Pedal bzw. dessen Schwerpunkt stets unterhalb der Drehzapfenaxe befindet und längs einer Kreisbogenbahn 5cc um diese schwenkbar ist. Der Pedalrahmen besteht aus den Seitenteilen 7 und 8, mit denen er am Lenker befestigt ist, sowie aus den Querteilen 3 und 4, die als Auflageflächen für den Vor- de - und Hinterfuss dienen, wobei die Anord nung und Ausbildung so getroffen ist,
dass die Auflagefläche des Pedals tangential zur Kreisbogenbahn 5a um die Drehaxe steht (Fig. 4). Der Lenker 5 weist am freien Ende einen rechtwinklig abstehenden Ausleger 6 auf, der zum Halten der Seitenteile 7 und 8 und damit des Pedalrahmens dient. An den Teilen 7 und 8 sind die vorteilhaft aus Gummi verfertigten Querteile 3 und 4 mittels geeig neter Profilschienen 9 und 10 angeschraubt. Der längere Teil 3 dient als Auflage für den Vorderfuss, während der kürzere Teil 4 zur Stützung des Hinterfusses dient.
Die Befesti gung der Seitenteile 7 und 8 am Ausleger erfolgt durch Schrauben 7a und 8cs, wobei der Rahmenteil 8 einen dem Profil des Aus legers entsprechenden Schlitz aufweist, mit dem er auf dem Ausleger 6 aufgesteckt und dann verschraubt. wird.
Die Lagerung des Drehzapfens 2 erfolgt. durch zwei Kugellager, die sowohl für gegen einanderwirkenden Axialdruck als auch für Radialdruck bestimmt sind. Hierzu ist in einer Bohrung des Tretkurbelarmes 1 eine Büchse 11 eingesetzt, die beiderends je eine Ringnut 11a, llb aufweist, in welche Nuten je ein Kranz von Kugeln 12 eingelegt ist, auf denen im montierten Zustand der Dreh zapfen 1 mittels hohlkehlenartig ausgebildeter Schultern 13 und 14 ruht..
Während die Schulter 13 mit dem Zapfen 2 aus einem Stück besteht, ist die dem Ende des Zapfens 2 zugekehrte Schulter 14 als Ringmutter aus gebildet, die mittels Gewinde auf dem Dreh zapfen 2 aufschraubbar ist, um das Lager spiel einstellen zu können. Eine Gegenmutter 15 dient zur Sicherung der Ringmutter 14 gegen selbständiges Lösen und ist unter Zwi schenschaltung einer Unterlegscheibe 16, die eine in eine Längsnut des Zapfens 2 hinein ragende Nase zum Schutz gegen Verdrehung besitzt (nicht gezeichnet), auf das Zapfenende geschraubt.
Auf der dem Pedal abgewendeten Seite des Tretkurbelarmes 1 ist die Lager- bohrLmg durch einen Staubdeckel 17 abge schlossen, der lösbar in die Bohrung einge- presst ist.
Die Wirkungsweise des beschriebenen Pe dals ist die folgende Währenddem sieh der Drehzapfen 2 des Pedallagers am Ende des Tretkurbelarmes 1 längs einer kreisförmigen Bahn A (Fig.4) um das Tretkurbellager C bewegt, so kann sich die Auflagefläche 3, 4 des Pedals zufolge der beschriebenen Anordnung und Ausbildung des Pedals auf einer andern als kreisförmigen Bahn bewegen dadurch, dass die Richtung des Lenkers 5 sich im Raume ändert.
Bei der natürlichen Tretbewegung des menschlichen Beines ändert sich die Neigung der Fusssohle bekanntlich sowohl in bezug auf den Unter schenkel als aueh in bezug auf die Horizontale derart, dass die Zehenspitzen bei gestrecktem Bein nach unten in die Verlängerung des Beines geführt werden und bei hochgezogenem Bein hingegen nach oben geriehtet sind. In Fig.4.sind als Beispiel zwei extreme Fuss stellungen im Zusammenhang mit der Tret- bahn dargestellt.
Daraus erkennt man, dass die Bewegungsbahn B der Mittelaxe der Fuss auflagefläehe eine ovale Form annimmt, mit dem Resultat, dass das Knie in der höchsten Lage nicht mehr in eine so ungünstig hohe Lage hochgezogen werden muss, die Streckung des Beines dagegen eine totalere sein kann wie bei kreisförmiger Tretbahn.
Das hat nicht nur eine raschere 'VViederentfaltungsmöglich- keit und bessere Ausnützung der streckenden Beinkräfte zur Folge, sondern verhindert durch die natürliche und angenehme Tretbe- wegung eine vorzeitige Ermüdung des Fahrers, was indirekt einem erhöhten Wirkungsgrad der Kombination Mensch und Maschine gleieh- kommt.
Der durch das beschriebene Pedal erzielte physiologisch richtige Ablauf der Muskel bewegungen kann beim gebräuehliehen Fahr rad mit. kreisförmiger Tretbahn nur dadurch angenähert erreicht werden, dass der Fahrer die Pedale mit den Zehenspitzen tritt. Bei dem beschriebenen Pedal hingegen ist die richtige Bewegung auch dann gewährleistet, wenn der Fuss auf beiden Auflageflächen 3 und 4 aufruht, z. B. wenn der eine Teil 3 der Auflagefläehe sieh unter dem Fussballen und der andere (4) sich vor oder unter dem Absatz des Fusses befindet.
Versuche haben ergeben, da.ss durch eine Kombination des beschriebenen Pedals mit Einrichtungen für nicht kreisförmigen Bewe- gungs- bzw. Drehmomentenverlauf die dem Menschen zur Verfügung stehenden muskel- physiologischen Kräfte in ständig rhythmi schem Wechsel zu einem besseren Ausmass als bisher ausgewertet werden können.
Pedal drive for bicycles. The bicycle is a machine driven by human muscle power, which requires the use of certain groups of muscles, which bend and stretch the hip, knee and ankle of the rider. The performance resulting from the cooperation between man and machine is largely dependent on the design of the machine, i. H. the adaptation of the same to the energetic and muscular-mechanical forces available to humans.
It is a known fact that the usual circular movement path of the pedals for normal bicycles is not very favorable for the development of muscular mechanical forces, for which reason various designs have been tried that allow an elliptical path of movement of the pedals.
For this purpose, for example, a crank arm was used, which lengthened and shortened accordingly in the rhythm of the pedaling movement, or instead of the circular drive gear, one with an elliptical shape was used to design the torque curve during the pedaling movement as if the path of the pedals were elliptical.
These solutions are usually cumbersome and verbun with technical difficulties and therefore increase the cost price of the bike.
The present invention seeks to improve the running of the muscular mechanical movement and thus the continuous output achieved by the driver through a pedal drive for bicycles, which is characterized by the fact that a Len ker rotatably mounted at the free end of each crank arm. Is., whose free end carries the rigidly attached pedal, so da.ss the pedal can be rotated with the handlebar around the pivot axis which is parallel to the pedal crank axis.
The accompanying drawing represents an embodiment of the subject matter of the invention purely by way of example.
Fig. 1 shows an elevation of the pedal part. wise seen in section in the direction of travel of the bicycle.
Fig. 2 is a view of the pedal seen in the direction of arrow II in Fig.1.
Fig. 3 shows the pedal in plan.
Fig. 4 illustrates schematically the loading sequence of movements of the pedal or the foot during the pedaling movement.
In the free end of the crank arm 1, a handlebar 5 is rotatably mounted with its pivot 2. The pedal consisting of a frame 3, 4, 7 and 8 is rigidly connected to the end of the handlebar 5 in such a way that the pedal or its center of gravity is always below the pivot axis and can be pivoted about it along a circular arc path 5cc. The pedal frame consists of the side parts 7 and 8, with which it is attached to the handlebars, as well as of the cross parts 3 and 4, which serve as support surfaces for the forefoot and rear foot, the arrangement and design being made in such a way that
that the contact surface of the pedal is tangential to the circular arc path 5a around the axis of rotation (Fig. 4). The handlebar 5 has at the free end a bracket 6 protruding at right angles, which serves to hold the side parts 7 and 8 and thus the pedal frame. On the parts 7 and 8, the advantageously made of rubber cross members 3 and 4 by means of appropriately designated rails 9 and 10 are screwed. The longer part 3 serves as a support for the front foot, while the shorter part 4 serves to support the rear foot.
The fastening supply of the side parts 7 and 8 on the boom is carried out by screws 7a and 8cs, the frame part 8 having a slot corresponding to the profile of the casual arm, with which it is attached to the boom 6 and then screwed. becomes.
The bearing of the pivot 2 takes place. by two ball bearings, which are designed for both opposing axial pressure and radial pressure. For this purpose, a sleeve 11 is used in a bore of the crank arm 1, which has an annular groove 11a, 11b at each end, in each of which grooves a ring of balls 12 is inserted, on which the pivot pin 1 in the assembled state by means of fillet-like shoulders 13 and 14 rests ..
While the shoulder 13 with the pin 2 consists of one piece, the shoulder 14 facing the end of the pin 2 is formed as a ring nut, which can be screwed by means of thread on the pivot pin 2 to adjust the bearing can play. A locknut 15 is used to secure the ring nut 14 against loosening and is under interconnection of a washer 16, which has a protruding into a longitudinal groove of the pin 2 nose to protect against rotation (not shown), screwed onto the pin end.
On the side of the crank arm 1 facing away from the pedal, the bearing bore is closed by a dust cover 17 which is detachably pressed into the bore.
The operation of the described Pedals is as follows. While the pivot pin 2 of the pedal bearing at the end of the pedal crank arm 1 moves along a circular path A (FIG. 4) around the pedal crank bearing C, the contact surface 3, 4 of the pedal can move according to the described The arrangement and design of the pedal move on a path other than a circular path in that the direction of the handlebar 5 changes in space.
During the natural pedaling movement of the human leg, the inclination of the sole of the foot changes, as is well known, both in relation to the lower leg and also in relation to the horizontal, in such a way that the tips of the toes are guided downward into the extension of the leg when the leg is extended and, however, when the leg is raised are directed upwards. In Fig. 4, two extreme foot positions in connection with the footpath are shown as an example.
It can be seen from this that the movement path B of the central axis of the footrest surface assumes an oval shape, with the result that the knee no longer has to be raised to such an inconveniently high position in the highest position, whereas the extension of the leg can be more total as with a circular pedal lane.
This not only results in faster unfolding and better utilization of the stretching leg forces, but also prevents premature fatigue of the driver through the natural and pleasant pedaling movement, which indirectly equates to an increased efficiency of the combination of man and machine.
The physiologically correct sequence of muscle movements achieved by the pedal described can be used with the brewed bicycle. circular footpath can only be approximated by the fact that the driver treads the pedals with his toes. In the described pedal, however, the correct movement is guaranteed even when the foot rests on both bearing surfaces 3 and 4, for. B. if one part 3 of the support surface see under the ball of the foot and the other (4) is in front of or under the heel of the foot.
Tests have shown that by combining the described pedal with devices for non-circular motion or torque progression, the muscular-physiological forces available to humans can be evaluated to a better extent than before in constant rhythmic changes.