EP2744699A1 - Device for the propulsion and eccentric braking of a vehicle - Google Patents

Device for the propulsion and eccentric braking of a vehicle

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Publication number
EP2744699A1
EP2744699A1 EP11748554.0A EP11748554A EP2744699A1 EP 2744699 A1 EP2744699 A1 EP 2744699A1 EP 11748554 A EP11748554 A EP 11748554A EP 2744699 A1 EP2744699 A1 EP 2744699A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
drive
shaft
braking
reverse gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11748554.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Kurt Ruffieux
Stefan Stahl
Andreas Kaiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Synergy Biosurgical AG
Original Assignee
Synergy Biosurgical AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Synergy Biosurgical AG filed Critical Synergy Biosurgical AG
Publication of EP2744699A1 publication Critical patent/EP2744699A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M9/00—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like
    • B62M9/04—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio
    • B62M9/06—Transmissions characterised by use of an endless chain, belt, or the like of changeable ratio using a single chain, belt, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62L—BRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L5/00—Brakes, or actuating mechanisms therefor, controlled by back-pedalling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/06—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels acting otherwise than on tread, e.g. employing rim, drum, disc, or transmission or on double wheels
    • B60T1/062—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels acting otherwise than on tread, e.g. employing rim, drum, disc, or transmission or on double wheels acting on transmission parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62L—BRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L5/00—Brakes, or actuating mechanisms therefor, controlled by back-pedalling
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/36—Rider propulsion of wheeled vehicles with rotary cranks, e.g. with pedal cranks
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    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
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    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/14—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears
    • B62M11/16—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with planetary gears built in, or adjacent to, the ground-wheel hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/003—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion the gear-ratio being changed by inversion of torque direction
    • F16H3/005—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion the gear-ratio being changed by inversion of torque direction for gearings using gears having orbital motion

Definitions

  • the invention relates to a device for driving and eccentric braking of a vehicle with pedal drive according to the preamble of claim 1, to a vehicle with pedal drive and a device according to the Invention according to the preamble of claim 12 and to a method for eccentric muscle training with an inventive Vehicle according to the preamble of claim 24.
  • Bicycles are usually driven by pedals, which are kicked with their feet. For a forward movement, 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-converting mechanisms via a hand lever or a withdrawal mechanism are used.
  • 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 of the sprockets remains the same.
  • the invention aims to remedy this situation.
  • the invention has for its object to provide an in a vehicle with pedal drive, especially in a bicycle installable device for eccentric training.
  • Eccentric muscle work is of great importance in many everyday activities and in sports, such as braking during a landing, skiing or downhill. Even when jogging, the proportion of eccentric muscle work is great.
  • the Musculo-tendon system is stretched elastically like a spring. During the immediately following leg impact, this elastic spring energy contributes up to 50 percent to the propulsive power. This feature of the musculature also makes use of running or jumping animals. Extensive and unusual eccentric muscle work leads to mechanical damage of the muscle cells. We feel this one to two days after the stress in the form of severe sore muscles.
  • the invention solves the stated object with a device for driving and braking a vehicle with pedal drive, which has the features of claim 1, as well as with a device according to the invention comprehensive vehicle with pedal drive, which has the features of claim 12 and a method for the eccentric muscle training with a vehicle according to the invention, which has the features of claim 24.
  • the muscles are stretched against their resistance and thus burdened and trained in other ways than 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 become involved in the braking movement the same force vectors loaded 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 bike rolls downhill). This has also proved to be beneficial for the joint load, as the optimal load conditions for muscles and joints are achieved;
  • 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;
  • a compact design of the drive device can be reached, 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.
  • the one-way clutch when viewed from the drive means, prevents the drive means from rotating clockwise relative to the first shaft while the over-running clutch is idling counterclockwise when the drive means is rotated relative to the first shaft.
  • the bicycle In the drive mode of the device, ie when the reversing gear is turned off, the bicycle can be driven in the conventional sense, while with reversing gear, ie in the braking mode in a downhill or an electric drive caused forward movement of the bicycle, a power transmission from the forward-rotating rear wheel on the opposite, ie reverse pedal axis occurs, so that the bike by muscle power can be braked eccentrically. So that the power transmission takes place from the wheel to the crank, the reverse gear must be arranged starting from the wheel side before the freewheel.
  • the first shaft is designed as a hollow shaft. This provides the advantage that the first shaft can be mounted on the axle of a bicycle rear wheel. About such a commercial axis e.g. with quick-releases, the entire reverse gear can be fixed to the rear fork of a bicycle frame.
  • the device comprises an automatic overload protection, by means of which the reverse gear can be switched off, so that the device can be switched from the braking mode to the drive mode.
  • an automatic overload protection e.g. a centrifugal force control
  • the reverse gear is switched to the drive mode and the driving force from the rear wheel is no longer transmitted to the pedals, and the bike can roll down without the pedals turn with it.
  • the device comprises a coupling.
  • the coupling may be formed as a coupling engageable and disengageable or as an elastic non-engageable coupling, e.g. be arranged in the reverse gear.
  • the reversing gear comprises a planetary gear.
  • the device comprises a brake / idle system, which is activated when the reversing gear is switched on and in braking mode causes alternating braking and idling modes of the drive means.
  • the brake / idle system can perform alternating stalling and idling modes in rapid succession, such as clamping and releasing movements, resulting in shaking of the pedals during braking loading (jarring mechanism).
  • the device preferably the reverse gear comprises a translation.
  • the overrunning clutch preferably blockable when the reversing gear is activated.
  • 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 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.
  • the device comprises an actuating device for switching on and off the reverse gear.
  • the reverse gear can be integrated into the at least one rear wheel.
  • the brake device comprises a brake lever, so that upon actuation of the brake lever, the reverse gear can be switched off.
  • the vehicle 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.
  • a torque sensor is installed on the front sprocket (s) of the bottom bracket and the power is calculated via the pedaling frequency, which is also detected.
  • the measuring device can be installed 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.
  • the vehicle comprises an actuating device, preferably a shift lever, by means of which the switching device can be actuated.
  • the vehicle comprises an electric drive, by means of which the vehicle can be driven in the forward direction.
  • 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.
  • the vehicle comprises a force sensor, by means of which the driving force of the electric drive can be regulated.
  • the drive power can be adapted to the needs of the user.
  • the electric motor can also be operated as a generator.
  • an additional motor / generator group is arranged on the at least one rear wheel.
  • the first 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.
  • a motor / generator group also sits in the rear hub.
  • the connection between the two functional groups is an electrical storage / battery.
  • the engine in the bottom bracket
  • the motor acts as a generator and powers the battery.
  • the functional group on the rear wheel Due to the mechanical decoupling of the two functional groups, the system is very variable.
  • the vehicle according to the invention is used for eccentric muscle training.
  • Further preferred uses of the vehicle according to the invention are its use in diagnostic and / or therapeutic procedures, in particular in the rehabilitation training of cardiac patients.
  • the advantage of these uses of the inventive vehicle is that the energy consumption and thus the circulation load in eccentric muscle work are significantly lower than 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.
  • the vehicle is driven in the forward direction by driving downhill.
  • the driving of the vehicle in the forward direction can be done alone or in addition by an electric motor.
  • Fig. 1 is a perspective partially sectional view of an embodiment of the inventive device in the drive mode
  • FIG. 2 is a perspective view, partly in section, of the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1 in braking mode;
  • FIG. 3 shows a perspective, partially cutaway view of the planetary gear of the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1 from the side of the switching device;
  • FIG. 4 shows a perspective, partially cutaway view of the planetary gear of the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1 from the side of the drive means;
  • FIG. 5 shows a view of an embodiment of the vehicle according to the invention.
  • Fig. 6 is a section through the one-way clutch of an embodiment of the inventive device.
  • the embodiment of the device 30 according to the invention shown in FIGS. 1 to 4 is designed as a special, functional hub for a rear wheel 33 of a vehicle, in particular a bicycle 20 (FIG. 5).
  • the retrofitting of a bicycle 20 ( Figure 5) thus requires only a special, novel rear wheel 33 plus a gear fixation on the suspension (sleeve on the frame) and a shift lever 34 in the driver's reachable area, preferably on the vehicle frame 35 near the steering bearing or on the steering device 40. All components from the pedal to the changer cartridge 1 of a conventional pinion gearshift can be used according to the standard of existing bicycles.
  • the interface between the device 30 and the conventional system is the changer cassette 1, resp. the groove seat 2 of the changer cassette 1 on the first shaft 4 designed as a hub.
  • the overrunning clutch 3 (FIG. 6), which - viewed in the direction of the arrow A in FIG. 1 - rotates in a first direction (clockwise) during a rotation of the rear sprocket wheels 32 rigidly connected to the slot seat 2 Inner shaft 4 detected and moved along with it. In the opposite direction (counterclockwise) no coupling between the inner shaft 4 and the Nutensitz 2 takes place.
  • the inner shaft 4 is supported by the two main bearings 5 on the axis 6 of the rear wheel 33.
  • the entire device 30 is fixed in the rear fork of a vehicle frame 35.
  • a switching device 14 is used to switch between the drive mode with reversing gear 23 switched off and the braking mode with reversing gear 23 switched on. This is done by moving the shift sleeve 7 in its right or left position.
  • the shift sleeve 7 of the switching device 14 is located in the right position and forms with their radially arranged pins 8 a rigid connection between the inner shaft 4 and the central hollow shaft 9.
  • By torsionally rigid connection of the inner shaft 4 with the central hollow shaft 9 is the complete Planetary gear 10 blocked.
  • the second shaft 11 formed as an outer hollow shaft also moves with the sockets for the spokes 12 of the rear wheel 33 uniformly with the first shaft 4 and the central hollow shaft 9.
  • the device 30 By blocking the reverse gear 23, the device 30 acts like a conventional rear hub which rotates about the main bearings 5 on the axle 6 of the rear wheel 33.
  • the device 30 is therefore no longer in the drive mode Have internal friction, as a conventional hub, ie it has the same efficiency of energy transfer.
  • the sleeve of the switching device 7 is in the left position.
  • the pins 8 engage in the mounted on the axis 6 holding part 13, which in turn is held torsionally rigid on the vehicle frame 35.
  • the central hollow shaft 9 is rigidly connected to the vehicle frame 35 and can not turn. Since the first shaft 4 and the second shaft 11 are now freely rotatably mounted, they are forced by the planetary gear 10 to rotate in the opposite sense.
  • the planetary gear (FIGS. 3 and 4) is composed of a first gear 37 on the inner first shaft 4, a second gear 38 with internal teeth on the outer second shaft 11 and a plurality of smaller gear pairs 39 with axial seat on the central hollow shaft 9.
  • gear pairs 39 each by a single gear which is directly engaged with the first gear 37 and the second gear 38.
  • this would mean that in braking mode a Reduction of the rotational speeds of the rear wheel 33 on the sprockets 32 of the drive device 21 takes place.
  • the switching device 14 ensures that the shift sleeve 7 relative to the first and the second shaft 4, 11 and the central hollow shaft 9 can be moved.
  • the shift sleeve 7 is torsionally rigidly connected by feather keys 15 with the central hollow shaft 9 and connects the central hollow shaft 9 via the pins 8 either with the inner first shaft 4 in the drive mode or with the vehicle frame 35 in the braking mode.
  • the displacement of the shift sleeve 7 can be accomplished, for example, by two hydraulic cylinders (not shown) attached to the vehicle frame 35. These are, because rigidly connected to the vehicle frame 35 and connected to the holding part 13, connected via an additional rolling bearing 16 with the shift sleeve 7.
  • the illustrated in Fig. 5 embodiment of the inventive vehicle with pedal drive is designed as a bicycle 20 and essentially comprises a vehicle frame 35 with a steering device 40, a rear wheel 33, a front wheel 41, a braking device 44, a drive device 21 and a device 30 according to the Fig. 1 to 4.
  • the drive device 21 comprises a pedals 22 drivable pedal crank 24 and arranged between the pedal crank 24 and the rear wheel 23 chain drive 29.
  • a pedal crank 24 and the rear wheel 23 can be arranged between the pedal crank 24 and the rear wheel 23 and a belt drive or a cardan drive can be arranged.
  • the one-way clutch 3 is exemplified as a ratchet gear and includes a pawl 42 which is in drive mode with forward-rotating sprocket 32 (clockwise) with the ratchet wheel 43 is engaged, so that a power transmission in the forward direction from the sprocket 32 to the rotatable on the axis 6 of Rear wheel 23 mounted first shaft 4 takes place (Fig. 6).
  • each commercial freewheel clutch 3 are installed in the device 30.
  • the brake device 44 includes a brake lever 45 connected to the rear brake, which operates only the rear wheel brake in the drive mode, and in the brake mode upon actuation of the brake lever 45, the reverse gear 23 from the brake mode, i. is switched from the on state to the drive mode, i. is turned off.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

The invention relates to a device (30) for the propulsion and eccentric braking of a vehicle having a pedal drive, in particular a bicycle (20), comprising: A) a first shaft (4) having a longitudinal axis (31) and drive means (28) comprising one or a plurality of chain wheels (32), belt pulleys or elements of a cardan drive; B) a second shaft (11) which is designed as a hollow shaft arranged concentrically about the first shaft (4) and can be mounted into a rear wheel (33) of a vehicle having a pedal drive, in particular a bicycle (20); C) a freewheel clutch (3) which is mounted between the first shaft (4) and the drive means (28); D) an optionally engageable and disengageable reverse gear mechanism (23) which is mounted between the first and the second shaft (4, 11), wherein an opposite rotational direction is generated between the first and the second shaft (4, 11) when the reverse gear mechanism (23) is in the engaged state and a rotation in the same direction is generated between the first and the second shaft (4, 11) when the reverse gear mechanism (23) is in the disengaged state; and E) a shifting device (14) for engaging and disengaging the reverse gear mechanism (23), wherein F) the first and the second shaft (4, 11) are connected to each other in a torsionally rigid manner when the reverse gear mechanism (23) is in the engaged and disengaged state; and G) the freewheel clutch (3) which, as viewed from the drive means (28), prevents a rotation of the drive means (28) relative to the first shaft (4) in the clockwise direction and is in the freewheeling state when the drive means (28) rotate in the counter-clockwise direction relative to the first shaft (4).

Description

Vorrichtung zum Antreiben und exzentrischen Bremsen eines Fahrzeugs  Device for driving and eccentric braking of a vehicle
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antreiben und exzentrischen Bremsen eines Fahrzeugs mit Pedalantrieb gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , auf ein Fahrzeug mit Pedalantrieb und einer erfind ungsgemässen Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12 und auf ein Verfahren für das exzentrische Muskeltraining mit einem erfindungsgemässen Fahrzeug gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 24.  The invention relates to a device for driving and eccentric braking of a vehicle with pedal drive according to the preamble of claim 1, to a vehicle with pedal drive and a device according to the Invention according to the preamble of claim 12 and to a method for eccentric muscle training with an inventive Vehicle according to the preamble of claim 24.
Fahrräder werden üblicherweise mit Pedalen angetrieben, welche mit den Füssen getreten werden. Für eine Vorwärtsbewegung werden dafür 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. Bicycles are usually driven by pedals, which are kicked with their feet. For a forward movement, 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-converting 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 gleich. 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 of the sprockets remains the same.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Es gibt jedoch biomechanische sportphysiologische Aspekte, welche eine aktive Abbremsung der Fahrt durch die Muskulatur (sog. „exzentrisches Training") attraktiv erscheinen lassen. Dies ist mit Fahrrädern des heutigen Standes der Technik aber nicht in sinnvoller Weise möglich. CONFIRMATION COPY However, there are biomechanical aspects of sports physics which make active braking of the muscular system (so-called "eccentric training") attractive, but this is not possible in a meaningful way with bicycles of the current state of the art.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in ein Fahrzeug mit Pedalantrieb, insbesondere in ein Fahrrad einbaubare Vorrichtung zum exzentrischen Training zu schaffen. The invention aims to remedy this situation. The invention has for its object to provide an in a vehicle with pedal drive, especially in a bicycle installable device for eccentric training.
Exzentrische Muskelarbeit ist bei vielen alltäglichen Aktivitäten und im Sport von grosser Bedeutung, so bei Abbremsbewegungen während einer Landung, beim Skifahren oder beim Bergabwandern. Auch beim Joggen ist der Anteil exzentrischer Muskelarbeit gross. Jedes Mal, wenn ein Fuss aufsetzt, wird das Muskel-Sehnen- System wie eine Feder elastisch gedehnt. Während des unmittelbar folgenden Beinabstosses trägt diese elastische Feder-Energie bis zu 50 Prozent zur Vortriebsleistung bei. Diese Eigenschaft der Muskulatur machen sich auch rennende oder hüpfende Tiere zunutze. Extensive und ungewohnte exzentrische Muskelarbeit führt zu mechanischer Beschädigung der Muskelzellen. Dies spüren wir dann ein bis zwei Tage nach der Belastung in Form von starkem Muskelkater. Eccentric muscle work is of great importance in many everyday activities and in sports, such as braking during a landing, skiing or downhill. Even when jogging, the proportion of eccentric muscle work is great. Each time a foot touches, the Musculo-tendon system is stretched elastically like a spring. During the immediately following leg impact, this elastic spring energy contributes up to 50 percent to the propulsive power. This feature of the musculature also makes use of running or jumping animals. Extensive and unusual eccentric muscle work leads to mechanical damage of the muscle cells. We feel this one to two days after the stress in the form of severe sore muscles.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einer Vorrichtung zum Antreiben und Bremsen eines Fahrzeugs mit Pedalantrieb, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, sowie mit einem die erfindungsgemässe Vorrichtung umfassenden Fahrzeug mit Pedalantrieb, welches die Merkmale des Anspruchs 12 aufweist und mit einem Verfahren für das exzentrische Muskeltraining mit einem erfindungsgemässen Fahrzeug, welches die Merkmale des Anspruchs 24 aufweist. The invention solves the stated object with a device for driving and braking a vehicle with pedal drive, which has the features of claim 1, as well as with a device according to the invention comprehensive vehicle with pedal drive, which has the features of claim 12 and a method for the eccentric muscle training with a vehicle according to the invention, which has the features of claim 24.
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:
- 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; - The muscles are stretched against their resistance and thus burdened and trained in other ways than 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 become involved in the braking movement the same force vectors loaded 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 bike rolls downhill). This has also proved to be beneficial for the joint load, as the optimal load conditions for muscles and joints are achieved;
- 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; und  - 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; and
- eine kompakte Ausführung der Antriebsvorrichtung 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 drive device can be reached, 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.
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 verhindert die Freilaufkupplung in einer Ansicht von den Antriebsmitteln her betrachtet eine Rotation der Antriebsmittel relativ zur ersten Welle im Uhrzeigersinn, während die Freilaufkupplung bei einer Rotation der Antriebsmittel relativ zur ersten Welle im Gegenuhrzeigersinn im Leerlauf ist. Als Freilaufkupplung und die Antriebsmittel können handelsübliche Vorrichtungen verwendet werden. Im Antriebs-Modus der Vorrichtung, d.h. bei ausgeschaltetem Umkehrgetriebe kann das Fahrrad im herkömmlichen Sinn angetrieben werden, während bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe, d.h. im Brems-Modus bei einer durch Bergabwärtsfahren oder einen Elektroantrieb verursachten Vorwärtsbewegung des Fahrrads eine Kraftübertragung vom vorwärtsdrehenden Hinterrad auf die gegenläufig, d.h. rückwärts drehende Tretachse erfolgt, so dass das Fahrrad mittels Muskelkraft exzentrisch gebremst werden kann. Damit die Kraftübertragung vom Rad auf die Tretkurbel stattfindet, muss des Umkehrgetriebes ausgehend von der Radseite vor dem Freilauf angeordnet sein. In one particular embodiment of the device, the one-way clutch, when viewed from the drive means, prevents the drive means from rotating clockwise relative to the first shaft while the over-running clutch is idling counterclockwise when the drive means is rotated relative to the first shaft. As one-way clutch and the drive means commercially available devices can be used. In the drive mode of the device, ie when the reversing gear is turned off, the bicycle can be driven in the conventional sense, while with reversing gear, ie in the braking mode in a downhill or an electric drive caused forward movement of the bicycle, a power transmission from the forward-rotating rear wheel on the opposite, ie reverse pedal axis occurs, so that the bike by muscle power can be braked eccentrically. So that the power transmission takes place from the wheel to the crank, the reverse gear must be arranged starting from the wheel side before the freewheel.
In einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung ist die erste Welle als Hohlwelle ausgebildet. Damit ist der Vorteil erreichbar, dass die erste Welle auf die Achse eines Fahrradhinterrads montiert werden kann. Über eine solche handelsübliche Achse z.B. mit Schnellspannern kann das gesamte Umkehrgetriebe an der Hinterradgabel eines Fahrradrahmes fixiert werden. In another embodiment of the device, the first shaft is designed as a hollow shaft. This provides the advantage that the first shaft can be mounted on the axle of a bicycle rear wheel. About such a commercial axis e.g. with quick-releases, the entire reverse gear can be fixed to the rear fork of a bicycle frame.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine automatische Überlastsicherung, mittels welcher das Umkehrgetriebe ausschaltbar ist, so dass die Vorrichtung vom Bremsmodus in den Antriebsmodus umschaltbar ist. Diese Ausführungsform ermöglicht den Vorteil, dass beim Ansprechen der Überlastsicherung, z.B. einer Fliehkraftsteuerung das Umkehrgetriebe in den Antriebsmodus umgeschaltet wird und die Antriebskraft vom Hinterrad nicht mehr auf die Pedale übertragen wird, und das Fahrrad kann bergabrollen, ohne dass die Pedale mitdrehen. In another embodiment, the device comprises an automatic overload protection, by means of which the reverse gear can be switched off, so that the device can be switched from the braking mode to the drive mode. This embodiment allows the advantage that when addressing the overload protection, e.g. a centrifugal force control, the reverse gear is switched to the drive mode and the driving force from the rear wheel is no longer transmitted to the pedals, and the bike can roll down without the pedals turn with it.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Kupplung. Dadurch wird beim Abwärtsfahren ein Einschalten des Bremsmodus ohne Schlagkräfte ermöglicht. Die Kupplung kann als ein- und auskuppelbare Kupplung oder als elastische nicht schaltbare Kupplung ausgebildet sein und z.B. im Umkehrgetriebe angeordnet sein. In a further embodiment, the device comprises a coupling. This allows the braking mode to be switched on without downforce when driving downhill. The coupling may be formed as a coupling engageable and disengageable or as an elastic non-engageable coupling, e.g. be arranged in the reverse gear.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst das Umkehrgetriebe ein Planetenradgetriebe. In a further embodiment of the device, the reversing gear comprises a planetary gear.
In wiederum einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung ein Brems- /Leerlaufsystem, welches bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe aktivierbar ist und im Bremsmodus alternierende Brems- und Leerlaufmodi der Antriebsmittel verursacht. Das Brems-/Leerlaufsystem kann in schneller Abfolge alternierende Blockier- und Leerlaufmodi ausführen, z.B. Klemm- und Loslassbewegungen, was zu einem Rütteln der Pedale während der Bremsbelastung führt (Rüttelmechanismus). In einer anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung, vorzugsweise das Umkehrgetriebe eine Übersetzung. Damit ist der Vorteil erreichbar, dass der Fahrer vor dem Bergabwärtsfahren und dem exzentrischen Training einen bestimmten Gang einlegen kann und sich so dem anstehenden Gefälle anpassen kann. Damit bei unterschiedlicher Neigung der Fahrbahn ein annähernd gleich bleibendes Drehmoment geleistet werden kann, braucht es ändernde Übersetzungsverhältnisse bei der Kraftübertragung von der Tretkurbel auf die Hinterachse. Dies gilt auch für die Übertragung der Bremskraft in umgekehrter Richtung. In yet another embodiment, the device comprises a brake / idle system, which is activated when the reversing gear is switched on and in braking mode causes alternating braking and idling modes of the drive means. The brake / idle system can perform alternating stalling and idling modes in rapid succession, such as clamping and releasing movements, resulting in shaking of the pedals during braking loading (jarring mechanism). In another embodiment, the device, preferably the reverse gear comprises a translation. Thus, the advantage is achieved that the driver can engage in a certain gear before the downhill and the eccentric training and thus can adapt to the upcoming slope. Thus, at different inclination of the road an approximately constant torque can be made, it needs changing gear ratios in the transmission of power from the pedal to the rear axle. This also applies to the transmission of the braking force in the reverse direction.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die Freilaufkupplung, vorzugsweise bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe blockierbar. Durch Rückwärtsantreiben der Pedale kann somit das Fahrrad in Vorwärtsrichtung angetrieben werden. Es ist beim Fahrradfahren zwischendurch angenehm auch rückwärts aktiv konzentrisch in die Pedale zu treten um z.B. über kleine Steigungen vorwärtszukommen. In a further embodiment of the device, the overrunning clutch, preferably blockable when the reversing gear is activated. By reversing the pedals, the bicycle can thus be driven in the forward direction. In the meantime it is pleasant to pedal backwards concentrically while riding a bicycle in order to pedal e.g. to advance over small gradients.
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 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 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 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 anderen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Betätigungsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten des Umkehrgetriebes. In another embodiment, the device comprises an actuating device for switching on and off the reverse gear.
In einer speziellen Ausführungsform des Fahrzeugs ist das Umkehrgetriebe in das mindestens eine Hinterrad integrierbar. In a specific embodiment of the vehicle, the reverse gear can be integrated into the at least one rear wheel.
In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs umfasst die Bremsvorrichtung einen Bremshebel, so dass bei einer Betätigung des Bremshebels das Umkehrgetriebe ausschaltbar ist. Damit ist der Vorteil erreichbar, dass falls im Bremsmodus beim Bergabwärtsfahren die vom Hinterrad auf die Pedale übertragene Antriebskraft zu gross wird, durch Betätigen des Bremshebels die Freilaufkupplung in den Antriebsmodus umgeschaltet werden kann, so dass die Freilaufkupplung bei vorwärts drehendem Hinterrad im Leerlauf ist. Durch diesen Sicherheitsmechanismus wird das Fahrrad bei zu hoher Bremskraft auf einen Betrieb wie bei einem handelsüblichen Fahrrad umgeschaltet. In another embodiment of the vehicle, the brake device comprises a brake lever, so that upon actuation of the brake lever, the reverse gear can be switched off. Thus, the advantage is achieved that if in braking mode when driving downhill, the transmitted from the rear to the pedals driving force is too large, by pressing the brake lever, the overrunning clutch in the drive mode can be switched so that the one-way clutch is idling with forward-rotating rear wheel. By this safety mechanism, the bike is switched to excessive operation on an operation as a commercial bicycle.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Fahrzeug eine Messvorrichtung zum Messen der Bremsleistung im Bremsmodus und/oder der Antriebsleistung im Antriebsmodus und vorzugsweise einen Mikrocomputer. Üblicherweise wird an dem oder den vorderen Kettenrädern beim Tretlager ein Drehmomentsensor eingebaut und über die ebenfalls erfasste Tretfrequenz die Leistung berechnet. Alternativ kann die Messvorrichtung 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 another embodiment, the vehicle 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. Usually, a torque sensor is installed on the front sprocket (s) of the bottom bracket and the power is calculated via the pedaling frequency, which is also detected. Alternatively, the measuring device can be installed 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 eine Betätigungsvorrichtung, vorzugsweise einen Schalthebel, mittels welcher die Schaltvorrichtung betätigbar ist. In a further embodiment, the vehicle comprises an actuating device, preferably a shift lever, by means of which the switching device can be actuated.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Elektroantrieb, mittels welchem das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung antreibbar ist. In a further embodiment, the vehicle comprises an electric drive, by means of which the vehicle can be driven in the forward direction.
In einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs umfasst der Elektroantrieb einen programmierbaren Mikrocomputer, mittels welchem die Antriebskraft und/oder die Drehzahl des Elektroantriebs einstellbar ist. Damit sind die Vorteile erreichbar, dass beispielsweise Belastungsmuster für Trainingszwecke, für eine Diagnose oder für eine Therapie programmiert werden können. 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 another 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, the advantages are achievable that, for example, exercise patterns for training purposes, for a diagnosis or for 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 anderen Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Kraftsensor, mittels welchem die Antriebskraft des Elektroantriebs regelbar ist. Damit kann bei einer bestimmten gewählten Drehzahl die Antriebsleistung an die Bedürfnisse des Benützers angepasst werden. In wiederum einer anderen Ausführungsform des Fahrzeugs ist der Elektromotor auch als Generator betreibbar. In another embodiment, the vehicle comprises a force sensor, by means of which the driving force of the electric drive can be regulated. Thus, at a certain selected speed, the drive power can be adapted to the needs of the user. In yet another embodiment of the vehicle, the electric motor can also be operated as a generator.
In einer weiteren Ausführungsform des Fahrzeugs ist eine zusätzliche Motor/Generator- Gruppe an dem mindestens einen Hinterrad angeordnet. Damit ist der Vorteil erreichbar, dass es zwei mechanisch getrennte Funktionelle Gruppen gibt. Die Erste ist mit dem Tretlager verbunden 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 a further embodiment of the vehicle, an additional motor / generator group is arranged on the at least one rear wheel. This provides the advantage that there are two mechanically separate functional groups. The first 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.
Bevorzugt wird das erfindungsgemässe Fahrzeug für das exzentrische Muskeltraining verwendet. Preferably, the vehicle according to the invention is used for eccentric muscle training.
Weitere bevorzugte Verwendungen des erfindungsgemässen Fahrzeugs sind dessen Verwendung in Diagnose- und/oder Therapieverfahren, insbesondere im Rehabilitationstraining von Herzpatienten. Der Vorteil dieser Verwendungen des erfindungsgemässen Fahrzeugs liegt darin, dass der Energieverbrauch und damit die Kreislaufbelastung bei exzentrischer Muskelarbeit deutlich geringer sind 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. Further preferred uses of the vehicle according to the invention are its use in diagnostic and / or therapeutic procedures, in particular in the rehabilitation training of cardiac patients. The advantage of these uses of the inventive vehicle is that the energy consumption and thus the circulation load in eccentric muscle work are significantly lower than 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. In a specific embodiment of the method, the vehicle is driven in the forward direction by driving downhill.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann das Antreiben des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung allein oder zusätzlich durch einen Elektromotor erfolgen. Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In a further embodiment of the method, the driving of the vehicle in the forward direction can be done alone or in addition by an electric motor. The invention and further developments of the invention are explained in more detail below with reference to the partially schematic representations of several embodiments.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung im Antriebsmodus; Fig. 1 is a perspective partially sectional view of an embodiment of the inventive device in the drive mode;
Fig. 2 eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung im Bremsmodus; FIG. 2 is a perspective view, partly in section, of the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1 in braking mode; FIG.
Fig. 3 eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht des Planetengetriebes der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung von der Seite der Schaltvorrichtung her; 3 shows a perspective, partially cutaway view of the planetary gear of the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1 from the side of the switching device;
Fig. 4 eine perspektivische teilweise geschnittene Ansicht des Planetengetriebes der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung von der Seite der Antriebsmittel her; 4 shows a perspective, partially cutaway view of the planetary gear of the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1 from the side of the drive means;
Fig. 5 eine Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Fahrzeugs; und 5 shows a view of an embodiment of the vehicle according to the invention; and
Fig. 6 einen Schnitt durch die Freilaufkupplung einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Fig. 6 is a section through the one-way clutch of an embodiment of the inventive device.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 30 ist als spezielle, funktionelle Nabe für ein Hinterrad 33 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrrads 20 ausgebildet (Fig. 5). Die Umrüstung eines Fahrrads 20 (Fig. 5) erfordert demnach lediglich ein spezielles, neuartiges Hinterrad 33 zuzüglich einer Getriebefixierung an der Radaufhängung (Muffe am Rahmen) und einem Schalthebel 34 im für den Fahrer greifbaren Bereich, vorzugsweise am Fahrzeugrahmen 35 nahe dem Lenklager oder an der Lenkvorrichtung 40. Alle Komponenten von der Tretkurbel bis zur Wechsler-Kassette 1 einer herkömmlichen Ritzel-Schaltung können entsprechend dem Standard von bestehenden Fahrrädern verwendet werden. Die Schnittstelle zwischen der Vorrichtung 30 und dem herkömmlichem System ist die Wechsler-Kassette 1 , resp. der Nutensitz 2 der Wechsler-Kassette 1 auf der als Nabe ausgebildeten ersten Welle 4. The embodiment of the device 30 according to the invention shown in FIGS. 1 to 4 is designed as a special, functional hub for a rear wheel 33 of a vehicle, in particular a bicycle 20 (FIG. 5). The retrofitting of a bicycle 20 (Figure 5) thus requires only a special, novel rear wheel 33 plus a gear fixation on the suspension (sleeve on the frame) and a shift lever 34 in the driver's reachable area, preferably on the vehicle frame 35 near the steering bearing or on the steering device 40. All components from the pedal to the changer cartridge 1 of a conventional pinion gearshift can be used according to the standard of existing bicycles. The interface between the device 30 and the conventional system is the changer cassette 1, resp. the groove seat 2 of the changer cassette 1 on the first shaft 4 designed as a hub.
Direkt unter dem Nutensitz 2 befindet sich die Freilaufkupplung 3 (Fig. 6), welche - in Richtung des Pfeils A in Fig. 1 betrachtet - bei einer Drehung des mit den hinteren Kettenrädern 32 drehsteif verbundenen Nutensitzes 2 in einer ersten Richtung (Uhrzeigersinn) die innere Welle 4 erfasst und gleichsam mitbewegt. In der Gegenrichtung (Gegenuhrzeigersinn) findet keine Kopplung zwischen der inneren Welle 4 und dem Nutensitz 2 statt. Directly below the slot seat 2 is the overrunning clutch 3 (FIG. 6), which - viewed in the direction of the arrow A in FIG. 1 - rotates in a first direction (clockwise) during a rotation of the rear sprocket wheels 32 rigidly connected to the slot seat 2 Inner shaft 4 detected and moved along with it. In the opposite direction (counterclockwise) no coupling between the inner shaft 4 and the Nutensitz 2 takes place.
Die innere Welle 4 ist durch die beiden Hauptlager 5 auf der Achse 6 des Hinterrads 33 gelagert. Über eine handelsübliche Steckachse mit Schnellspanner (nicht gezeigt) wird die gesamte Vorrichtung 30 in der Hinterradgabel eines Fahrzeugrahmens 35 fixiert. The inner shaft 4 is supported by the two main bearings 5 on the axis 6 of the rear wheel 33. About a standard thru axle with quick release (not shown), the entire device 30 is fixed in the rear fork of a vehicle frame 35.
Über eine Schaltvorrichtung 14 wird zwischen dem Antriebsmodus mit ausgeschaltetem Umkehrgetriebe 23 und dem Bremsmodus mit eingeschaltetem Umkehrgetriebe 23 gewechselt. Dies geschieht durch verschieben der Schalthülse 7 in ihre rechte oder linke Position. A switching device 14 is used to switch between the drive mode with reversing gear 23 switched off and the braking mode with reversing gear 23 switched on. This is done by moving the shift sleeve 7 in its right or left position.
Antriebsmodus (Fig. 1): Drive mode (Fig. 1):
Die Schalthülse 7 der Schaltvorrichtung 14 befindet sich in der Position rechts und bildet mit ihren radial angeordneten Stiften 8 eine starre Verbindung zwischen der inneren Welle 4 und der mittleren Hohlwelle 9. Durch die drehsteife Verbindung der inneren Welle 4 mit der mittleren Hohlwelle 9 wird das komplette Planetengetriebe 10 blockiert. Damit bewegt sich auch die als äussere Hohlwelle ausgebildete zweite Welle 11 mit den Fassungen für die Speichen 12 des Hinterrads 33 gleichförmig mit der ersten Welle 4 und der mittleren Hohlwelle 9.  The shift sleeve 7 of the switching device 14 is located in the right position and forms with their radially arranged pins 8 a rigid connection between the inner shaft 4 and the central hollow shaft 9. By torsionally rigid connection of the inner shaft 4 with the central hollow shaft 9 is the complete Planetary gear 10 blocked. As a result, the second shaft 11 formed as an outer hollow shaft also moves with the sockets for the spokes 12 of the rear wheel 33 uniformly with the first shaft 4 and the central hollow shaft 9.
Durch die Blockierung des Umkehrgetriebes 23 agiert die Vorrichtung 30 wie eine herkömmliche Hinterradnabe, welche sich um die Hauptlager 5 auf der Achse 6 des Hinterrads 33 dreht. Die Vorrichtung 30 wird darum im Antriebsmodus auch nicht mehr innere Reibung aufweisen, wie eine herkömmliche Radnabe, d.h. sie hat die gleiche Effizienz der Energieübertragung. By blocking the reverse gear 23, the device 30 acts like a conventional rear hub which rotates about the main bearings 5 on the axle 6 of the rear wheel 33. The device 30 is therefore no longer in the drive mode Have internal friction, as a conventional hub, ie it has the same efficiency of energy transfer.
Bremsmodus (Fig. 2): Braking mode (Fig. 2):
Die Hülse der Schaltvorrichtung 7 befindet sich in der Position links. Die Stifte 8 greifen in das auf der Achse 6 angebrachte Halteteil 13 ein, welches wiederum am Fahrzeugrahmen 35 drehsteif festgehalten wird. Somit ist die mittlere Hohlwelle 9 starr mit dem Fahrzeugrahmen 35 verbunden und kann sich nicht mehr drehen. Da die erste Welle 4 und die zweite Welle 11 nun frei drehbar gelagert sind, werden sie durch das Planetengetriebe 10 gezwungen sich in gegenläufigem Sinn zu drehen.  The sleeve of the switching device 7 is in the left position. The pins 8 engage in the mounted on the axis 6 holding part 13, which in turn is held torsionally rigid on the vehicle frame 35. Thus, the central hollow shaft 9 is rigidly connected to the vehicle frame 35 and can not turn. Since the first shaft 4 and the second shaft 11 are now freely rotatably mounted, they are forced by the planetary gear 10 to rotate in the opposite sense.
Beim Vorwärtsfahren, z.B. durch Bergabwärtsfahren dreht sich das Hinterrad 33 und damit die zweite Welle 11 mit den Speichenfassungen 12 im Uhrzeigersinn. Das Planetengetriebe 10 vollzieht die Umkehrung der Drehrichtung, so dass die innere erste Welle 4 nun im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die Freilaufkupplung 3 wiederum blockiert in dieser Drehrichtung die Relativbewegung der inneren ersten Welle 4 gegenüber dem Nuten-Sitz 2 und den hinteren Kettenrädern 32 der Wechsler-Kassette 1. Es kommt somit zu einer Kraftübertragung vom Hinterrad 33 auf die hinteren Kettenrädern 32 der Wechsler-Kassette 1 und über die Kette des Kettenantriebs 29 bis hin zur Tretkurbel 24. Die Drehrichtungen des Hinterrads 33 und der Tretkurbel 24 sind im Bremsmodus gegenläufig (Fig. 5). When driving forwards, e.g. Downhill driving the rear wheel 33 and thus the second shaft 11 rotates with the spoke holders 12 in a clockwise direction. The planetary gear 10 reverses the direction of rotation, so that the inner first shaft 4 now rotates counterclockwise. The one-way clutch 3 in turn blocks in this direction of rotation the relative movement of the inner first shaft 4 relative to the Nuten-Sitz 2 and the rear sprockets 32 of the changer cartridge 1. Thus, there is a power transmission from the rear wheel 33 to the rear sprockets 32 of the changer cassette 1 and via the chain of the chain drive 29 to the pedal crank 24. The directions of rotation of the rear wheel 33 and the pedal crank 24 in the braking mode in opposite directions (Fig. 5).
Die Umkehrung der Drehrichtung über das Umkehrgetriebe ist reibungsbehaftet. Bei der Kraftübertragung muss deshalb mit mehr Effizienzverlust als bei einem einfachen Kettentrieb gerechnet werden (Wirkungsgrad zwischen 85% und 95%). The reversal of the direction of rotation via the reverse gear is subject to friction. In power transmission, therefore, more efficiency loss than in a simple chain drive must be expected (efficiency between 85% and 95%).
Das Planetengetriebe (Fig. 3 und 4) setzt sich aus einem ersten Zahnrad 37 auf der inneren ersten Welle 4, einem zweiten Zahnrad 38 mit Innenverzahnung an der äusseren zweiten Welle 11 und mehreren kleineren Zahnradpaaren 39 mit Achsensitz auf der mittleren Hohlwelle 9 zusammen. The planetary gear (FIGS. 3 and 4) is composed of a first gear 37 on the inner first shaft 4, a second gear 38 with internal teeth on the outer second shaft 11 and a plurality of smaller gear pairs 39 with axial seat on the central hollow shaft 9.
Alternativ wäre es auch möglich, die Zahnradpaare 39 jeweils durch ein einzelnes Zahnrad zu ersetzen, welches mit dem ersten Zahnrad 37 und dem zweiten Zahnrad 38 direkt im Eingriff steht. Dies würde allerdings bedeuten, dass im Bremsmodus eine Untersetzung der Umlaufgeschwindigkeiten vom Hinterrad 33 auf die Kettenräder 32 der Antriebsvorrichtung 21 stattfindet. Vorteilhaft ist jedoch beim Abbremsen von hohen Geschwindigkeiten, dass sich die Tretkurbel 24 nur langsam (kleiner Tretfrequenz) rückwärts bewegt, so dass der Fahrer grosse Bremsmomente erzeugen muss/kann. Aus diesem Grund wird mit den Zahnradpaaren 39 eine Übersetzung eingebaut. Alternatively, it would also be possible to replace the gear pairs 39 each by a single gear which is directly engaged with the first gear 37 and the second gear 38. However, this would mean that in braking mode a Reduction of the rotational speeds of the rear wheel 33 on the sprockets 32 of the drive device 21 takes place. However, it is advantageous when braking at high speeds that the pedal crank 24 moves backwards only slowly (small pedaling frequency), so that the driver must / can generate large braking torques. For this reason, a translation is installed with the gear pairs 39.
Die Schaltvorrichtung 14 sorgt dafür, dass die Schalthülse 7 relativ zu der ersten und der zweiten Welle 4;11 und der mittleren Hohlwelle 9 verschoben werden kann. Die Schalthülse 7 ist durch Passfedern 15 mit der mittleren Hohlwelle 9 drehsteif verbunden und verbindet die mittlere Hohlwelle 9 über die Stifte 8 entweder mit der inneren ersten Welle 4 im Antriebsmodus oder mit dem Fahrzeugrahmen 35 im Bremsmodus. The switching device 14 ensures that the shift sleeve 7 relative to the first and the second shaft 4, 11 and the central hollow shaft 9 can be moved. The shift sleeve 7 is torsionally rigidly connected by feather keys 15 with the central hollow shaft 9 and connects the central hollow shaft 9 via the pins 8 either with the inner first shaft 4 in the drive mode or with the vehicle frame 35 in the braking mode.
Das Verschieben der Schalthülse 7 kann beispielsweise durch zwei am Fahrzeugrahmen 35 befestigte Hydraulikzylinder (nicht dargestellt) vollzogen werden. Diese sind, weil starr mit dem Fahrzeugrahmen 35 bzw. mit dem Halteteil 13 verbunden, über ein zusätzliches Wälzlager 16 mit der Schalthülse 7 verbunden. The displacement of the shift sleeve 7 can be accomplished, for example, by two hydraulic cylinders (not shown) attached to the vehicle frame 35. These are, because rigidly connected to the vehicle frame 35 and connected to the holding part 13, connected via an additional rolling bearing 16 with the shift sleeve 7.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemässen Fahrzeugs mit Pedalantrieb ist als Fahrrad 20 ausgebildet und umfasst im Wesentlichen einen Fahrzeugrahmen 35 mit einer Lenkvorrichtung 40, ein Hinterrad 33, ein Vorderrad 41 , eine Bremsvorrichtung 44, eine Antriebsvorrichtung 21 und eine Vorrichtung 30 gemäss den Fig. 1 bis 4. The illustrated in Fig. 5 embodiment of the inventive vehicle with pedal drive is designed as a bicycle 20 and essentially comprises a vehicle frame 35 with a steering device 40, a rear wheel 33, a front wheel 41, a braking device 44, a drive device 21 and a device 30 according to the Fig. 1 to 4.
Die Antriebsvorrichtung 21 umfasst eine durch Pedale 22 antreibbare Tretkurbel 24 und einen zwischen der Tretkurbel 24 und dem Hinterrad 23 angeordneten Kettenantrieb 29. Alternativ kann zwischen der Tretkurbel 24 und dem Hinterrad 23 auch ein Riemenantrieb oder ein Kardanantrieb angeordnet sein. The drive device 21 comprises a pedals 22 drivable pedal crank 24 and arranged between the pedal crank 24 and the rear wheel 23 chain drive 29. Alternatively, between the pedal crank 24 and the rear wheel 23 and a belt drive or a cardan drive can be arranged.
Die Freilaufkupplung 3 ist beispielhaft als Klinkensperrgetriebe ausgebildet und umfasst eine Sperrklinke 42, welche im Antriebsmodus bei vorwärts drehendem Kettenrad 32 (Uhrzeigersinn) mit dem Klinkenrad 43 im Eingriff ist, so dass eine Kraftübertragung in Vorwärtsdrehrichtung vom Kettenrad 32 auf die rotierbar auf der Achse 6 des Hinterrads 23 gelagerte erste Welle 4 erfolgt (Fig. 6). Alternativ kann anstelle des Klinkensperrgetriebes jede handelsübliche Freilaufkupplung 3 in die Vorrichtung 30 eingebaut werden. The one-way clutch 3 is exemplified as a ratchet gear and includes a pawl 42 which is in drive mode with forward-rotating sprocket 32 (clockwise) with the ratchet wheel 43 is engaged, so that a power transmission in the forward direction from the sprocket 32 to the rotatable on the axis 6 of Rear wheel 23 mounted first shaft 4 takes place (Fig. 6). Alternatively, instead of the Ratchet gear each commercial freewheel clutch 3 are installed in the device 30.
Die Bremsvorrichtung 44 umfasst einen mit der Hinterradbremse verbunden Bremshebel 45, welcher im Antriebsmodus nur die Hinterradbremse bedient, und im Bremsmodus bei einer Betätigung des Bremshebels 45 das Umkehrgetriebe 23 vom Bremsmodus, d.h. vom eingeschalteten Zustand in den Antriebsmodus umgeschaltet wird, d.h. ausgeschaltet wird. The brake device 44 includes a brake lever 45 connected to the rear brake, which operates only the rear wheel brake in the drive mode, and in the brake mode upon actuation of the brake lever 45, the reverse gear 23 from the brake mode, i. is switched from the on state to the drive mode, i. is turned off.
Obwohl wie oben beschrieben verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung vorliegen, ist zu verstehen, dass die verschiedenen Merkmale sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination verwendet werden können. Diese Erfindung ist daher nicht einfach auf die oben erwähnten, besonders bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Although various embodiments of the device according to the invention are present as described above, it is to be understood that the various features can be used both individually and in any combination. This invention is therefore not limited to the above-mentioned, particularly preferred embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung (30) zum Antreiben und exzentrischen Bremsen eines Fahrzeugs mit Pedalantrieb, insbesondere eines Fahrrads (20) umfassend: A device (30) for driving and eccentrically braking a pedal-operated vehicle, in particular a bicycle (20), comprising:
A) eine erste Welle (4) mit einer Längsachse (31) und Antriebsmitteln (28), welche ein oder mehrere Kettenräder (32), Riemenräder oder Elemente eines Kardanantriebs umfassen;  A) a first shaft (4) having a longitudinal axis (31) and drive means (28), which comprise one or more sprockets (32), pulleys or elements of a cardan drive;
B) eine zweite Welle (11), die als konzentrisch um die erste Welle (4) angeordnete Hohlwelle ausgebildet ist und in ein Hinterrad (33) eines Fahrzeugs mit Pedalantrieb, insbesondere eines Fahrrads (20) einbaubar ist;  B) a second shaft (11) which is designed as a hollow shaft arranged concentrically around the first shaft (4) and can be installed in a rear wheel (33) of a pedal-operated vehicle, in particular a bicycle (20);
C) eine Freilaufkupplung (3), welche zwischen der ersten Welle (4) und den Antriebsmitteln (28) angeordnet ist;  C) an overrunning clutch (3) which is arranged between the first shaft (4) and the drive means (28);
D) ein wahlweise ein- und ausschaltbares Umkehrgetriebe (23), das zwischen der ersten und zweiten Welle (4;11) angeordnet ist, wobei bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe (23) eine gegenläufige Drehrichtung zwischen der ersten und zweiten Welle (4;11) erzeugt wird und bei ausgeschaltetem Umkehrgetriebe (23) eine gleichsinnige Drehrichtung zwischen der ersten und zweiten Welle (4;11) erzeugt wird; und  D) an optional reversible gearbox (23) interposed between the first and second shafts (4; 11), wherein when the reverse gear (23) is engaged, an opposite direction of rotation is generated between the first and second shafts (4; 11) and when the reverse gear (23) is turned off, a direction of rotation in the same direction is generated between the first and second shafts (4, 11); and
E) eine Schaltvorrichtung (14) zum Ein- und Ausschalten des Umkehrgetriebes (23), dadurch gekennzeichnet, dass  E) a switching device (14) for switching on and off of the reverse gear (23), characterized in that
F) die erste und zweite Welle (4;11) bei ein- und ausgeschaltetem Umkehrgetriebe (23) in beiden Drehrichtungen drehsteif miteinander verbunden sind.  F) the first and second shaft (4; 11) are connected to one another in a rotationally rigid manner in both directions of rotation when the reversing gear (23) is switched on and off.
2. Vorrichtung (30) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (3) in einer Ansicht von den Antriebsmitteln (28) her betrachtet eine Rotation der Antriebsmittel (28) relativ zur ersten Welle (4) im Uhrzeigersinn verhindert und bei einer Rotation der Antriebsmittel (28) relativ zur ersten Welle (4) im Gegenuhrzeigersinn im Leerlauf ist. 2. Device (30) according to claim 1, characterized in that the one-way clutch (3) viewed in a view of the drive means (28) ago prevents rotation of the drive means (28) relative to the first shaft (4) in a clockwise direction and at a Rotation of the drive means (28) relative to the first shaft (4) is counterclockwise in idle.
3. Vorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (4) als Hohlwelle ausgebildet ist. 3. Device (30) according to claim 1 or 2, characterized in that the first shaft (4) is designed as a hollow shaft.
4. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) eine automatische Überlastsicherung umfasst, mittels welcher das Umkehrgetriebe (23) ausschaltbar ist, so dass die Vorrichtung (30) von einem Bremsmodus in einen Antriebsmodus umschaltbar ist. 4. Device (30) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the device (30) comprises an automatic overload protection, by means of which the Reversing gear (23) is switched off, so that the device (30) is switchable from a braking mode into a drive mode.
5. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) eine Kupplung umfasst. 5. Device (30) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device (30) comprises a coupling.
6. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umkehrgetriebe (23) ein Planetenradgetriebe (10) umfasst. 6. Device (30) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the reversing gear (23) comprises a planetary gear (10).
7. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) ein Brems-/Leerlaufsystem umfasst, welches bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe (23) aktivierbar ist und im Bremsmodus alternierende Brems- und Leerlaufmodi der Antriebsmittel (28) verursacht. 7. Device (30) according to any one of claims 1 to 6, 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 ( 28).
8. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30), vorzugsweise das Umkehrgetriebe (15) eine Übersetzung umfasst. 8. Device (30) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the device (30), preferably the reverse gear (15) comprises a translation.
9. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplung (3), vorzugsweise bei eingeschaltetem Umkehrgetriebe (15) blockierbar ist. 9. Device (30) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the one-way clutch (3), preferably when the reversing gear (15) is blocked.
10. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) eine Messvorrichtung zum Messen der Bremsleistung im Bremsmodus und/oder der Antriebsleistung im Antriebsmodus und vorzugsweise einen Mikrocomputer umfasst. 10. Device (30) according to one of claims 1 to 9, 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.
11. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) eine Betätigungsvorrichtung zum Ein- und Ausschalten des Umkehrgetriebes (23) umfasst. 11. Device (30) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the device (30) comprises an actuating device for switching on and off of the reverse gear (23).
12. Fahrzeug mit Pedalantrieb, insbesondere Fahrrad (20) umfassend: 12. Pedal-driven vehicle, in particular bicycle (20), comprising:
einen Fahrzeugrahmen (35) mit einer Lenkvorrichtung (40);  a vehicle frame (35) having a steering device (40);
mindestens ein mittels einer ersten Radachse an der Lenkvorrichtung (40) befestigtes Vorderrad (41); mindestens ein Hinterrad (33), welches mittels einer zweiten Radachse an dem Fahrzeugrahmen (35) befestigbar ist und eine Vorrichtung (30) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst; at least one front wheel (41) fixed to the steering device (40) by means of a first wheel axle; at least one rear wheel (33) which can be fastened to the vehicle frame (35) by means of a second wheel axle and comprises a device (30) according to one of claims 1 to 11;
eine Bremsvorrichtung (44); und  a braking device (44); and
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), Riemenantrieb oder Kardanantrieb.  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).
13. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Umkehrgetriebe (23) in das mindestens eine Hinterrad (33) integrierbar ist. 13. Vehicle according to claim 12, characterized in that the reverse gear (23) in the at least one rear wheel (33) can be integrated.
14. Fahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (44) einen Bremshebel (45) umfasst und bei einer Betätigung des Bremshebels (45) das Umkehrgetriebe (23) ausschaltbar ist. 14. Vehicle according to claim 12 or 13, characterized in that the braking device (44) comprises a brake lever (45) and upon actuation of the brake lever (45), the reverse gear (23) is switched off.
15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Messvorrichtung zum Messen der Bremsleistung im Bremsmodus und/oder der Antriebsleistung im Antriebsmodus und vorzugsweise einen Mikrocomputer umfasst. 15. Vehicle according to one of claims 12 to 14, 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.
16. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Betätigungsvorrichtung, vorzugsweise einen Schalthebel (34) umfasst, mittels welcher die Schaltvorrichtung (14) betätigbar ist. 16. Vehicle according to one of claims 12 to 15, characterized in that the vehicle comprises an actuating device, preferably a shift lever (34), by means of which the switching device (14) is actuated.
17. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Elektroantrieb umfasst, mittels welchem das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung antreibbar ist. 17. Vehicle according to one of claims 12 to 16, characterized in that the vehicle comprises an electric drive, by means of which the vehicle is driven in the forward direction.
18. Fahrzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb einen programmierbaren Mikrocomputer umfasst, mittels welchem die Antriebskraft und/oder die Drehzahl des Elektroantriebs einstellbar ist. 18. Vehicle according to claim 17, 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.
19. Fahrzeug nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug einen Kraftsensor umfasst, mittels welchem die Antriebskraft des Elektroantriebs regelbar ist. 19. Vehicle according to claim 17 or 18, characterized in that the vehicle comprises a force sensor, by means of which the driving force of the electric drive is controllable.
20. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor auch als Generator betreibbar ist. 20. Vehicle according to one of claims 17 to 19, characterized in that the electric motor can also be operated as a generator.
21. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Motor/Generator-Gruppe an dem mindestens einen Hinterrad (33) angeordnet ist. 21. Vehicle according to one of claims 17 to 20, characterized in that an additional motor / generator group on the at least one rear wheel (33) is arranged.
22. Verwendung des Fahrzeugs nach einem der Ansprüche 12 bis 21 für das exzentrische Muskeltraining. 22. Use of the vehicle according to one of claims 12 to 21 for the eccentric muscle training.
23. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 21 zur Verwendung in Diagnose- und/oder Therapieverfahren, insbesondere im Rehabilitationstraining von Herzpatienten. 23. Vehicle according to one of claims 12 to 21 for use in diagnostic and / or therapeutic procedures, in particular in the rehabilitation training of cardiac patients.
24. Verfahren für das exzentrische Muskeltraining mit einem Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , welches die Schritte umfasst: A method for eccentric muscle training with a vehicle according to any one of claims 12 to 21, comprising the steps of:
a) Antreiben des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung; a) driving the vehicle in the forward direction;
b) Einschalten des Umkehrgetriebes (23) mittels der ersten Schaltvorrichtung (14); und c) Bremsen der in Rückwärtsrichtung bewegten Pedale (22) mittels Muskelkraft. b) switching on the reverse gear (23) by means of the first switching device (14); and c) Braking the rearwardly moved pedals (22) by muscle power.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Antreiben des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung durch Bergabwärtsfahren erfolgt. 25. The method according to claim 24, characterized in that the driving of the vehicle takes place in the forward direction by driving downhill.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Antreiben des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung durch einen Elektromotor erfolgt. 26. The method according to claim 24 or 25, characterized in that the driving of the vehicle takes place in the forward direction by an electric motor.
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