[发明专利]具有作用杠杆长度的周期性改变的曲柄传动装置

说明书

为了构成尤其是踏板(1a)的、尽可能椭圆形的环绕轨迹描述了一种曲柄传动装置(1)，其周期性地改变曲柄(2)的作用杠杆长度。在此，在曲柄(2)上在两个端部(2a，2b)上装配有传动杆(4’或7)，所述传动杆相对彼此反向转动并且由此在踏板轨迹内部构成另外的两个运动轴线并且由此对于自然的人的腿部运动省力地并且符合人体工程学地进行调整。

技术领域

本发明涉及一种在椭圆形的踏板轨迹上具有作用杠杆长度的周期性改变的曲柄传动装置以及相应的布置。

背景技术

过去人有很多尝试在曲柄传动的情况下改变有效作用的杠杆长度，以便在力输出的时刻(尤其是在自行车中“向下蹬踏”的情况下)利用较长的杠杆并且由此增加转矩。因此，在US4,960,013中描述了一种自行车中的曲柄臂的可伸缩的延长部。但是这种结构相当耗费并且容易磨损。从JP 10-35573中已知一种具有控制链的曲柄传动装置，其将踏板环绕轨迹转化成椭圆形。在此也示出了一种具有三个相同齿轮的传动装置实施方案，该实施方案可能产生高度的磨损，以及基于椭圆形的踏板轨迹而在死点处对于骑车人具有在人体工程学方面不利的运动过程。在此可能需要寻求的是一种更“鸡蛋形状”的椭圆形的蹬踏轨迹，但是迄今仍未可知。

发明内容

本发明的任务在于，实现一种尤其是在椭圆形的蹬踏轨迹上、具有作用杠杆长度的周期性改变的曲柄传动装置，所述曲柄传动装置在相对小的结构尺寸(和重量)的情况下允许显著的杠杆延长，并且“人机耦合”在曲柄传动装置方面由于多个运动轴线而接近于自然的走和跑。尤其是在很大程度上应当避免常规的死点区并且根据个人需求调整运动进程(蹬踏轨迹形状)。此外应当确保窄的、节省重量的、稳定且耐用的构造方式。此外应当提出相应的布置、尤其是用于如下运动器材，其中，所提出的曲柄传动装置支持自然的运动变化过程和/或效率。

该任务通过曲柄传动装置以及通过相应的应用解决。

为了解决所述任务而规定，在每个曲柄的两个端部上安装有传动杆，其旋转优选地通过齿轮驱动实现，以便因此在向下蹬踏的情况下增加起作用的总杠杆(曲柄臂+传动杆)的长度。传动杆优选地由至少三个外啮合正齿轮组成，这些外啮合正齿轮周期性地(在力输出期间)很大程度上设置在相应的曲柄臂的延长部中，以及优选地具有2:1:1的传动比(齿数)。通过外啮合部得到成本有利的制造和稳定的构造方式，使得传动装置能够紧凑地实施并且尤其是为了保护其免受污染和为了优化润滑而能够简单地封装。在同样可行的链驱动或者齿带驱动的情况下，链或者带以2:1的传动比(不同于JP10-35573中的1:1的传动比)连接两个链轮或者带盘，其中，此外优选有张紧装置设置在传动杆罩的内部。

根据本发明，在自行车的情况下，这种传动杆构造方式构成的配置分为两个运动部件：一方面，传动杆设置在曲柄的外部的自由端部上(部分运动A)，其中，较大的正齿轮在这里优选地在常规的踏板轴上不可相对转动地与曲柄臂相连接。在这里，不可相对转动地与传动杆中的最外部的正齿轮相连接的力导入部件(尤其是踏板)与曲柄传动装置的整体转动相结合(曲柄+传动杆)引起传动杆围绕所述较大的正齿轮的正齿轮轴的自转。另一方面得到中央的运动部件，其中，传动杆(具有集成的传动装置)耦联在曲柄的内端部上(在曲柄传动装置的中央)(部分运动B)，其中，较大的正齿轮在这里优选地在蹬踏曲柄轴的区域内、尤其是通过插拔连接、压配合连接或者螺纹连接设置成与框架(或者说机身)不可相对转动并且由此确保传动杆特意地、相对于曲柄的转动方向在这里反向地、围绕较大的正齿轮的正齿轮轴的自转。对于两个叠加的部分运动A+B，通过正齿轮的形锁合性确保曲柄长度变化的精确周期性，使得两个部分运动在相互作用中引起符合期望的、很大程度上呈椭圆形的整体踏板运动。所提出的曲柄传动装置优选地设置成加装套件或者设置用于重新装备自行车，其中，在简化的实施方案中，即使在不同的机器中(例如为了能量转换)也是可低成本实现的。因此，对于风力设备或者水力设备，曲柄可构成为主翼片，在其外端部上，传动杆作为“小翼”或者可枢转的控制活门已能够带来显著的效率改进。