AT525372B1 - Fahrradpedal - Google Patents

Abstract

Es wird ein Fahrradpedal zur Befestigung an einem Kurbelarm (9) beschrieben, bestehend aus einer Pedalwelle (1), die an einem Ende einen ersten Befestigungsbereich (11) zur Befestigung an einem Kurbelarm (9) aufweist, am anderen Ende einen zweiten Befestigungsbereich (14) zur Befestigung eines Axiallagers (4) aufweist, sowie zwei radiale Stützflächen (12, 13) die zwischen diesen beiden Befestigungsbereichen (11, 14) angeordnet sind, ein erstes und ein zweites Loslager (2, 3) die beide auf jeweils einer radialen Stützfläche (12, 13) drehbar und axial verschiebbar auf der Pedalwelle (1) angeordnet sind, ein Axiallager (4) welches an dem zweiten Befestigungsbereich (14) der Pedalwelle (1) mit dieser befestigt ist, ein Pedalkörper (5) mit einer Bohrung (51), die zwei Lagersitze (52, 53) zur Befestigung der beiden Loslager (2, 3) sowie einen Befestigungsbereich (54) zur Befestigung des Axiallagers (4) aufweist, wobei der Pedalkörper (5) über die Lager (2, 3, 4) drehbar auf der Pedalwelle (1) gelagert ist. Um günstige Bedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass das Axiallager (4) als Rillenkugellager ausgeführt ist, wobei mindestens ein Lagerring (41, 42) des als Rillenkugellager ausgeführten Axiallagers (4) in seinem zugehörigen Befestigungsbereich (14, 54) radial freigestellt ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Fahrradpedal zur Befestigung an einem Kurbelarm, bestehend aus einer Pedalwelle, die an einem Ende einen ersten Befestigungsbereich zur Befestigung an einem Kurbelarm aufweist, am anderen Ende einen zweiten Befestigungsbereich zur Befestigung eines Axiallagers aufweist, sowie zwei radiale Stützflächen die zwischen diesen beiden Befestigungsbereichen angeordnet sind, ein erstes und ein zweites Loslager die beide auf jeweils einer radialen Stützfläche drehbar und axial verschiebbar auf der Pedalwelle angeordnet sind, ein Axiallager welches an dem zweiten Befestigungsbereich der Pedalwelle mit dieser befestigt ist, ein Pedalkörper mit einer Bohrung, die zwei Lagersitze zur Befestigung der beiden Loslager sowie einen Befestigungsbereich zur Befestigung des Axiallagers aufweist, wobei der Pedalkörper über die Lager drehbar auf der Pedalwelle gelagert ist.

[0002] Fahrradpedale werden verwendet, um die Kraft der das Pedal benutzenden Person auf die Kurbelarme zu übertragen. Die Krafteinleitung erfolgt dabei idealerweise möglichst senkrecht zur Mittelachse der Pedalwelle und wirkt auf diese als radiale Kraft. Dabei wird auch eine seitlich wirkende Kraftkomponente übertragen, welche auf die Pedalwelle als axiale Kraft wirkt und deutlich geringer als die radiale Kraft ist. Um bei dieser Kraftübertragung die Verluste sowie den Verschleiß möglichst gering zu halten, wird der Pedalkörper mittels verschiedener Kombinationen und Anordnungen von Lagern drehbar auf der Pedalwelle gelagert wobei aus dem Stand der Technik verschiedene Ausführungen bekannt sind.

[0003] Eine der ältesten und immer noch verwendeten Ausführungen ist die in Patentschrift DE75649A dargestellte „angestellte Lagerung“. Hier sind zwei zueinander angestellte Schrägkugellager zwischen Pedalwelle und Pedalkörper angeordnet und mit einer auf der Pedalwelle sitzenden Wellenmutter befestigt, wobei mit der Wellenmutter auch die Lagerluft eingestellt wird. Diese Lageranordnung zeichnet sich dadurch aus, dass sie neben radialen Kräften auch axiale Kräfte in beide Richtungen übertragen kann, wobei jedes dieser Schrägkugellager axiale Kräfte nur in eine Richtung übertragen kann. Nachteilig ist, dass die Wälzkörper von Kugellagern zu den Laufbahnen nur über eine geringe Kontaktfläche in Form von Punktkontakten verfügen. Hinsichtlich der axial wirkenden Kraft stellt dies kein Nachteil dar, hinsichtlich der deutlich höheren radialen Kraft hingegen führt dies zu einer hohen Flächenpressung und somit zu Abnutzung. Wegen des geringen Bauraums kann dieser Nachteil nicht mit der Auswahl größerer Lager kompensiert werden. Bei der Verwendung von angestellten Schrägkugellagern kommt es daher frühzeitig zu einem Verschleiß in der Lagerung, was wiederum erhöhte Reibungsverluste und Spiel in der Lagerung zur Folge hat.

[0004] Da die Lagerung zwischen Pedalkörper und Pedalwelle hauptsächlich radial belastet wird, verfügen neuere Konzepte über eine „Fest- und Loslagerung“, wie beispielsweise in den Patentschriften US4373760A, US4840085A und US20060266154A1 dargestellt. Beim Loslager handelt es sich um ein Lager zur Übertragung radialer Kräfte, welches jedoch keine axialen Kräfte übertragen kann. Bei Fahrradpedalen werden Loslager üblicherweise als Rollenlager, insbesondere als Nadellager, oder als Gleitlagerbuchsen ausgeführt, welche im Pedalkörper montiert sind und auf der Pedalwelle axial verschoben werden können. An der Stützfläche zur Pedalwelle weisen solche Lager eine erheblich größere Kontaktfläche auf, bei Rollenlagern in Form von Linienkontakten und bei Gleitlagern in Form eines Flächenkontaktes. Diese größeren Kontaktflächen führen zu einer geringeren Flächenpressung, weshalb höhere radiale Kräfte als bei der Verwendung von Kugellagern übertragen werden können, was wiederum zu geringerem Verschleiß und somit einer höheren Lebensdauer führt.

[0005] Bei der Festlagerung handelt es sich um ein Lager, welches gleichzeitig radiale als auch axiale Kräfte übertragen kann. In der Kombination mit einer Loslagerung wird die axiale Kraft vollständig von dem Festlager übertragen und die radiale Kraft verteilt sich auf das Festlager und die Loslagerung. Festlagerungen werden bei Fahrradpedalen üblicherweise als Rillenkugellager ausgeführt, wobei auch Varianten mit zwei zueinander angestellten Schrägkugellagern bekannt sind, wie beispielsweise in Patentschrift US4825719 dargestellt ist. Wie bereits vorher ausgeführt

erfolgt die Kraftübertragung bei Kugellagern über Punktkontakte, weshalb eine solche Lageranordnung nur eine teilweise Verbesserung in Bezug auf Verschleiß, Reibung und Lebensdauer darstellt.

[0006] Üblicherweise wird die Loslagerung als einzelnes Loslager ausgeführt, es sind aber auch Ausführungen bekannt bei denen die Loslagerungen aus zwei Loslagern gebildet wird, wie beispielsweise in Gebrauchsmusterschrift DE2015103462U1 und Patentschrift CN202754092U dargestellt. Dieser Lösungsansatz kann zu einer weiteren Reduktion der radialen Belastung des Festlagers führen, hat dabei aber den Nachteil, dass der Pedalkörper über drei Auflagepunkte und somit statisch überbestimmt zur Pedalwelle ausgerichtet wird. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass der Pedalkörper über die drei Lager auf der Pedalwelle verkantet bzw. klemmt. Der Anteil der radialen Kraft, die über das Rillenkugellager übertragen wird, hängt unter anderem auch von der jeweiligen Lagerluft der einzelnen Lager ab.

[0007] Ein weiterer Lösungsansatz zur Erhöhung der Lebensdauer der drehbaren Lagerung des Pedalkörper auf der Pedalwelle ist die Kombination einer aus zwei Loslagern gebildeten Loslagerung mit einer Axiallagerung. Eine solche Ausführung ist beispielsweise in Patentschrift US20120266718 dargestellt, wobei hier die Loslagerung mit zwei Gleitlagerbuchsen ausgeführt ist. Die Axiallagerung ist in der Belastungsrichtung zum Kurbelarm als Axial-Gleitlager und in die entgegengesetzte Richtung als nicht selbsthaltendes Axial-Rillenkugellager ausgeführt. Das Axial-Rillenkugellager besteht aus zwei Anlaufscheiben und einem Axial-Kugelkranz. Das AxialRillenkugellager und das Axial-Gleitlager werden mit einem zwischengeschalteten, elastischen Element zueinander verspannt und gleichzeitig die Lagerluft eingestellt, so dass die Bauteile des Axial-Rillenkugellagers zusammenhalten. Pedalkörper und Pedalwellen werden jedoch üblicherweise aus unterschiedlichen Werkstoffen, mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, hergestellt. Das bewirkt, dass sich Pedalkörper und Pedalwelle unterschiedlich stark ausdehnen bei thermischer Erwärmung bzw. unterschiedlich stark schrumpfen, wenn diese abkühlen. Wegen des Abstandes der beiden eingesetzten Axiallager zueinander kann dies, je nach Veränderung der Außentemperatur dazu führen, dass sich der Abstand zwischen den beiden Axiallagern und somit die Lagerluft vergrößert oder verringert. Eine verringerte Lagerluft kann zu einer erhöhten Vorspannung der Axiallagerung führen, was eine Erhöhung der Reibungsverluste zur Folge hat. Eine vergrößerte Lagerluft kann zu axialem Spiel in der Axiallagerung führen. In der in Patentschrift US20120266718 gezeigten Ausführungsvariante sind das Axial-Rillenkugellager und auch das Axial-Gleitlager zumindest teilweise außerhalb des Pedalkörpers angeordnet, ohne die Verwendung von Dichtungselementen. Eine Vergrößerung der Lagerluft kann daher bewirken, dass die Laufbahnen bzw. die Kontaktflächen innerhalb der Lagerung den Witterungseinflüssen wie beispielsweise Feuchtigkeit und Schmutz ausgesetzt sind. Dies kann zu Verschmutzung und Korrosion führen, was wiederum zu erhöhten Verlusten bei der Kraftübertragung bis hin zu einem Versagen des Axial-Rillenkugellagers führen kann.

[0008] Patentschrift US4622863 zeigt eine ähnliche Lösung, bei welcher der Pedalkörper mittels zwei Loslagern und einem Axiallager auf der Pedalwelle gelagert ist. Dabei sind die beiden Loslager als Nadellager ausgeführt, wodurch die gesamte radiale Kraft des Pedalkörpers über zwei Linienkontakte auf die Pedalwelle übertragen wird. Das Axiallager ist als einreihiges Axial-Zylinderrollenlager ausgeführt, welches aus zwei Anlaufscheiben und einem Axial-Rollenkranz besteht. Bei der gezeigten Ausführungsvariante wird das Axial-Zylinderrollenlager so eingebaut, dass beide Anlaufscheiben am Pedalkörper und auch an der Pedalwelle in axialer Richtung formschlüssig befestigt sind. Nachteilig bei dieser Lageranordnung ist, dass die Anlaufscheiben nur an einer geringen Fläche am Pedalkörper oder an der Pedalwelle gestützt werden, wodurch das Axial-Zylinderrollenlager nur für eine reduzierte Belastbarkeit aufweist. Weiterhin kann die Lageranordnung dazu führen, dass zumindest eine Anlaufschiebe gleichzeitig mit dem Pedalkörper und der Pedalwelle in Kontakt steht, wodurch der Axial-Rollenkranz keine Funktion mehr übernimmt und die axiale Kraft über einen Gleitkontakt vom Pedalkörper über die Anlaufscheibe auf die Pedalwelle übertragen wird. Genauere Informationen zur Ausführung der Axiallagerung, insbesondere in Bezug auf die Befestigung und daraus resultierenden Wirkungsrichtung des AxialZylinderrollenlagers, werden in der genannten Patentschrift jedoch nicht gemacht.

[0009] Auch sind Lösungen bekannt, bei denen die radiale und auch die axiale Kraft mittels verschiedener Anordnungen von Gleitlagern übertragen wird. Solche Lösungen sind beispielsweise in den Patentschriften US243346, GB624048, CN103482006A und CN212187627U dargestellt. Gleitlager haben jedoch einen deutlichen höheren Reibungskoeffizienten als Wälzlager, weshalb diese auch ohne Verschleiß bereits zu deutlich höheren Energieverlusten im Betrieb führen als bei der Verwendung von Wälzlagern. In Bezug auf den Wirkungsgrad der Kraftübertragung bei Fahrradpedalen stellen solche Konzepte mit den derzeitigen Werkstoffen und Beschichtungen daher keine effiziente Alternative zu Lagerungen mittels Wälzlager dar.

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrradpedal zu schaffen, welches die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik überwindet und die drehbare Lagerung des Pedalkörpers auf der Pedalwelle so gestaltet, dass diese einen geringen Verschleiß und eine hohe Lebensdauer ermöglicht.

[0011] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Fahrradpedal der einleitend genannten Art gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Axiallager als Rillenkugellager ausgeführt ist, wobei mindestens ein Lagerring des als Rillenkugellager ausgeführten Axiallagers (4) in seinem zugehörigen Befestigungsbereich radial freigestellt ist.

[0012] Das Axiallager überträgt die axiale Kraft vom Pedalkörper auf die Pedalwelle und positioniert den Pedalkörper in axialer Richtung auf der Pedalwelle. Die Ausführung des Axiallagers als Rillenkugellager ermöglicht die Ubertragung der axialen Kraft in Richtung zum Kurbelarm hin und in die entgegengesetzte Richtung, ohne, dass ein weiteres Axiallager benötigt wird.

[0013] Weiterhin sind Rillenkugellager als besonders kompakte und selbsthaltende Baugruppe ausgeführt, wodurch sich der Einbau eines Rillenkugellagers einfacher gestaltet als beispielsweise bei einem Axial-Zylinderrollenlager oder einem Axial-Kugellager. Das Rillenkugellager kann wie ein einzelnes Bauteil gehandhabt werden und die Lagerluft muss nicht eingestellt werden.

[0014] Durch die kompakte Bauweise von Rillenkugellagern, eignen sich diese besonders dazu als innenliegendes Axiallager in einem Fahrradpedal verwendet zu werden, wodurch dieses zusätzlich vor äußeren Witterungseinflüssen geschützt ist.

[0015] Bei einem Rillenkugellager befinden sich die für die beidseitige axiale Kraftübertragung zuständigen Flächen unmittelbar nebeneinander und die für die Kraftübertragung erforderlichen Bauteile bestehen grundsätzlich aus dem gleichen Material, weshalb die oben beschriebene thermische Problematik in Bezug auf die Lagerluft vollständig entfällt.

[0016] Rillenkugellager sind in zahlreichen Konfigurationen verfügbar, insbesondere als einreihige und zweireihige Rillenkugellager, die jeweils mit sowie ohne Dichtungselementen ausgeführt sein können. Rillenkugellager als Axiallager können daher besonders unkompliziert auf die jeweilige Belastung sowie die erwarteten Witterungseinflüsse ausgelegt werden.

[0017] Wird mindestens ein Lagerring des Rillenkugellagers in seinem zugehörigen Befestigungsbereich radial freigestellt, dann kann die radial wirkende Kraft nicht mehr direkt über den Umfang des Lagerrings auf das Rillenkugellager übertragen werden, wodurch die Belastung des Rillenkugellagers erheblich reduziert wird. Eine radiale Kraft kann dann nur noch reibschlüssig, über die Stirnflächen des radial freigestellten Lagerringes übertragen werden. Die Höhe der reibschlüssig übertragenen radialen Kraft hängt insbesondere davon ab, mit welcher Vorspannkraft der Lagerring axial befestigt ist und vom Reibungskoeffizienten der jeweiligen Werkstoffkombination. Die Befestigung des Rillenkugellagers kann dabei formschlüssig, ohne Einwirkung einer Vorspannkraft erfolgen, wodurch das Rillenkugellager nur noch die axial wirkende Kraft übertragen kann, wodurch eine besonders geringe Gesamtbelastung und somit eine hohe Lebensdauer des Rillenkugellagers erreicht wird.

[0018] Hinzu kommt, dass die Mittelachse des Pedalkörpers über die beiden Loslager bereits eindeutig zur Mittelachse der Pedalwelle ausgerichtet ist. Mit der radial freigestellten Befestigung zumindest eines Lagerrings, wird eine statische Uberbestimmtheit und somit ein Klemmen bzw.

Verkanten verhindert.

[0019] Zusätzlich ergibt sich dadurch der Vorteil, dass ein radial verschiebbar befestigter Lagerring ohne Sonderwerkzeuge wie beispielsweise Abzieh- oder Einpresswerkzeuge ein- und ausgebaut werden kann, was insbesondere für die Montage als auch die Wartung vorteilhaft ist.

[0020] Diese Vorteile zusammen ermöglichen eine besonders einfache, kompakte, robuste und wartungsfreundliche Ausführung eines Fahrradpedals.

[0021] In einer besonders bevorzugten Ausführung, ist an zumindest einer Stirnseite von wenigstens einem Lagerring jeweils ein Dämpfungselement angeordnet. Dadurch kann dieser Lagerring in seinem Befestigungsbereich axial gegen das Dämpfungselement bewegt werden und dabei auf das Dämpfungselement einwirken, wodurch die axiale Kraft sowie insbesondere impulsartige Kräfte gedämpft werden. Bei einem Fahrradpedal können kurzfristig impulsartige axiale Belastungsspitzen auftreten, beispielsweise bei einem seitlichen Sturz des Fahrrads auf das Fahrradpedal oder aber bei intensiver Krafteinleitung bei seitlich geneigtem Fahrrad. Solche Szenarien führen zu einer erhöhten axialen Belastung des Rillenkugellagers und können beispielsweise zu Beschädigungen der Wälzkörper und der Laufbahnen führen, wo diese Kraft in axialer Richtung wiederum über Punktkontakte übertragen wird. Seitlich an den Stirnflächen der Lagerringe angeordnete Dämpfungselemente dämpfen die axiale Kraft und verteilen diese gleichmäßig über den gesamten Umfang des Rillenkugellagers. Dadurch wird die axiale Belastung des Rillenkugellagers reduziert, Beschädigungen verhindert und somit die Lebensdauer erhöht.

[0022] Weiterhin sind seitlich an den Stirnflächen der Lagerringe angeordnete Dämpfungselemente geeignet, um Form- und Lagefehler auszugleichen, woraus sich zusätzlich der Vorteil ergibt, dass Dämpfungselemente eine spannungsarme Befestigung des jeweiligen Lagerrings des Rillenkugellagers ermöglichen.

[0023] Eine einfache Anordnung ergibt sich, wenn der äußere Lagerring des Rillenkugellagers in seinem Befestigungsbereich radial freigestellt ist und an beiden Stirnflächen des äußeren Lagerrings jeweils mindestens ein Dämpfungselement angeordnet ist. Der äußere Lagerring verfügt über einen größeren Durchmesser als der innere Lagerring, wodurch sich eine größere Wirkfläche der Dämpfungselemente ergibt. Weiterhin befindet sich bei dieser Anordnung auf jeder Seite der Krafteinleitung bzw. der Kraftübertragung ein Dämpfungselement, wodurch die Kraft in beide axialen Richtungen gedämpft wird, nämlich hin zum Kurbelarm sowie in die entgegengesetzte Richtung.

[0024] Günstig ist es, wenn die Dämpfungselemente als ringförmige Dichtungselemente ausgeführt werden. Ringförmige Dichtungselemente wie beispielsweise O-Ringe, X-Ringe oder Rechteckringe haben den Vorteil, dass diese neben Dämpfungseigenschaften auch Dichtungseigenschaften vorweisen. Solche Dämpfungselemente können daher zusätzlich die Funktion übernehmen, Bereiche des Fahrradpedals vor Witterungseinflüssen, insbesondere vor Schmutz und Feuchtigkeit, zu schützen.

[0025] In einer besonders bevorzugten Ausführung ist das ringförmige Dichtungselement als Rechteckring, auch Kantseal genannt, ausgeführt. Da die Stirnflächen der Lagerringe, ebenso wie die seitlichen Anlageflächen von Rechteckringen, als ebene Flächen ausgeführt sind, welche senkrecht zur Achse der Pedalwelle verlaufen, ergibt sich hiermit eine ebene flächige Auflage an allen stirnseitigen Kontaktflächen der Dämpfungselemente. Somit eignen sich Rechteckringe hier besonders, um neben einer Dämpfungsfunktion auch eine Dichtungsfunktion wahrzunehmen.

[0026] Da die stirnseitigen Flächen, mit denen die axiale Kraft übertragen wird, senkrecht zur axialen Kraft stehen, kann bei der Übertragung der axialen Kraft keine resultierende Kraft entstehen, welche den Rechteckring aus seiner bestimmungsgemäßen Position und Lage heraus bewegen würden. Weiterhin ist eine solche Ausführungsvariante hinsichtlich der Fertigung besonders prozessfähig und kostengünstig umzusetzen.

[0027] In einer besonders bevorzugten Ausführung wird zumindest eins der beiden Loslager als Nadelhülse ausgeführt. Nadelhülsen sind Nadellager, die mit einem äußeren Lagerring selbsthal-

tend ausgeführt sind. Dabei kann die Kontaktfläche der Pedalwelle die innere Laufbahn bilden und es wird kein innerer Lagerring benötigt, was eine besonders kompakte und flache Bauweise des Fahrradpedals ermöglicht. Weiterhin haben Nadellager äußerst geringe Reibungskoeffizienten, was zu geringen Reibungsverlusten und somit zu einem besonders hohen Wirkungsgrad bei der Kraftübertragung des Fahrradpedals führt.

[0028] Günstig ist es, wenn zumindest eins der beiden Loslager als Gleitlagerbuchse ausgeführt ist. Gleitlagerbuchsen übertragen die radiale Kraft über einen Flächenkontakt, woraus sich eine besonders geringe Flächenpressung ergibt. Weiterhin sind Gleitlagerbuchsen unempfindlich gegenüber Witterungseinflüssen, weshalb sich Gleitlagerbuchsen besonders für hochbeanspruchte Fahrradpedale eigenen.

[0029] In den nachfolgenden Zeichnungen wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert.

[0030] Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Mittelebene des Fahrradpedals, in einer möglichen Ausführungsvariante

[0031] Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts A von Fig. 1.

[0032] Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Mittelebene des Fahrradpedals in einer anderen möglichen Ausführungsvariante.

[0033] Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts B von Fig. 3.

[0034] Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Mittelebene eines Fahrradpedals, in einer Ausführungsvariante bei welchem der äußere Lagerring 42 (siehe Fig. 2) des Rillenkugellagers 4 in seinem Befestigungsbereich 54 am Pedalkörper 5 radial freigestellt ist.

[0035] Die Pedalwelle 1 verfügt über einen ersten Befestigungsbereich 11 zur Befestigung an einem Kurbelarm 9, einen zweiten Befestigungsbereich 14 zur Befestigung eines Rillenkugellagers 4, und zwei radiale Stützflächen 12 und 13, welche zwischen den beiden Befestigungsbereichen 11 und 14 angeordnet sind.

[0036] Die radialen Stützflächen 12 und 13 dienen zur radialen Stützung der Loslager 2 und 3, welche bei dieser Ausführungsvariante mit zwei Nadelhülsen 2 und 3 ausgeführt sind. Die Kontaktflächen der radialen Stützflächen 12 und 13 zu den Nadelhülsen 2 und 3 sind als Laufflächen ausgeführt und die Wälzkörper der Nadelhülsen 2 und 3 laufen direkt auf der Pedalwelle 1. Dadurch werden keine zusätzlichen Innenringe für die beiden Nadelhülsen 2 und 3 benötigt, was eine besonders kompakte und flache Bauweise des Fahrradpedals ermöglicht.

[0037] Der Pedalkörper 5 verfügt über eine durchgehende Bohrung 51, welche zwei Lagersitze 52 und 53 sowie einen Befestigungsbereich 54 zur Befestigung des Rillenkugellagers 4 umfasst. Die Lagersitze 52 und 53 sind als Passungen ausgeführt, welche für die beiden Nadelhülsen 2 und 3 als Presssitz dienen und somit den Pedalkörper 5 mit den Nadelhülsen 2 und 3 verbinden. Die beiden Nadelhülsen 2 und 3 verbinden dadurch den Pedalkörper 5 drehbar und axial verschiebbar mit der Pedalwelle 1.

[0038] Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung des Bereich A aus Fig. 1 und zeigt die Befestigung des Rillenkugellagers 4 an den beiden Befestigungsbereichen 14 und 54.

[0039] Das Rillenkugellager 4 besteht aus einem inneren Lagerring 41, einem äußeren Lagerring 42 und den zwischen den Lagerringen angeordneten Wälzkörpern 43, welche üblicherweise mit einem, hier nicht dargestellten, Wälzlagerkäfig zueinander in Position gehalten werden.

[0040] Der Befestigungsbereich 14 der Pedalwelle 1 verfügt über eine Anlageschulter 141, ein Außengewinde 142 und eine radiale Führungsfläche 143. Der innere Lagerring 41 wird über der radialen Führungsfläche 143 platziert und mit der Wellenmutter 15 über das Außengewinde 142 axial zwischen Wellenmutter 15 und Anlageschulter 141 befestigt.

[0041] Da das Rillenkugellager 4 keine radiale Kraft überträgt und nur bei geringen Drehzahlen betrieben wird, kann die radiale Führungsfläche 143 zum Innendurchmesser des inneren Lager-

rings 41 als Spielpbassung ausgeführt werden. Dadurch kann sich der innere Lagerring 41 über seine Stirnseite plan anliegend an der Anlageschulter 141 ausrichten, wodurch Winkelfehler und ein daraus resultierendes Verkanten reduziert wird. Uber das Gewindespiel zwischen Wellenmutter 15 und Außengewinde 142 richtet sich dabei die Wellenmutter 15 plan anliegend zur gegenüberliegenden Stirnfläche des inneren Lagerrings 41 aus, was dazu führt, dass sich die Vorspannkraft, zur Befestigung des Rillenkugellagers 4 an der Pedalwelle 1, sowie die axiale Kraft, die vom Pedalkörper 5 an das Rillenkugellager 4 übertragen wird, gleichmäßig über den gesamten Umfang des inneren Lagerring 41 verteilt. Da für die axiale Befestigung des inneren Lagerrings 41 an der Pedalwelle 1 keine hohe Vorspannkraft benötigt wird, kann die Wellenmutter 15 mit einem nur geringen Anzugsmoment befestigt und zusätzlich gesichert werden, wobei sich hier insbesondere klemmende oder klebende Schraubensicherungen anbieten.

[0042] Der Befestigungsbereich 54 des Pedalkörpers 5, gemeinsam mit dem Befestigungselement 6, bilden formschlüssig die radial freigestellte Befestigung des äußeren Lagerrings 42 des Rillenkugellagers 4 am Pedalkörper 5.

[0043] Dazu ist der Innendurchmesser des Befestigungsbereichs 54, insbesondere im Bereich der radialen Führungsfläche 543, größer ausgeführt als der Außendurchmesser des äußeren Lagerrings 42, so dass der äußere Lagerring 42 im Befestigungsbereich 54 radial nicht gestützt wird. Das Befestigungselement 6 wird über das Innengewinde 542 in den Befestigungsbereich 54 hineingeschraubt, bis dieses an seiner Anschlagsfläche 62 am Pedalkörper 5 anliegt. Die Stirnseite 61 des Befestigungselements 6, die radiale Führungsfläche 543 und die Anlageschulter 541 bilden somit einen Hohlraum, der den äußeren Lagerring 42 radial nicht stützt, jedoch beidseitig in seiner Bewegung axial einschränkt, ohne diesen mit einer axialen Vorspannkraft zu beaufschlagen. Dadurch wird verhindert, dass über eine axiale Vorspannkraft eine reibschlüssige Übertragung der radialen Kraft vom Pedalkörper 5 auf den äußeren Lagerring 42, und somit auf die Pedalwelle 1 erfolgen kann.

[0044] Die in Fig. 1 dargestellten ebenen Trittflächen 55 des Pedalkörpers 5, mit einer Vielzahl von Pins 56, sind lediglich exemplarisch gezeigt. So können beispielsweise die Trittflächen 55 ebenfalls konvex oder konkav ausgeführt sein und die Oberflächen der Trittflächen 55 können glatt, wellig oder rau ausgeführt sein. Weiterhin können die Trittflächen 55 über eine Vielzahl von fixen oder schraubbaren Pins 56 verfügen oder auch ohne Pins 56 ausgeführt sein. Auch möglich ist es beispielsweise, die Trittflächen einseitig oder beidseitig als sogenanntes Klickpedal oder mit einem Magnetmechanismus auszuführen. Selbstverständlich können die Trittflächen auch verschiedene dieser Eigenschaften kombinieren.

[0045] Um zu verhindern, dass Schmiermittel wie beispielsweise Fett und Öl aus dem Fahrradpedal austritt oder, dass Witterungseinflüsse wie beispielweise Feuchtigkeit und Schlamm in das Fahrradpedal eindringen, ist die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsvariante mit einem Wellendichtring 7 ausgestattet. Zusätzlich können Wellendichtringe 7 an weiteren Positionen direkt zwischen Pedalwelle 1 und Pedalkörper 5 angeordnet werden. Weiterhin können die Nadelhülsen 2 und 3 sowie das Rillenkugellager 4 einseitig oder beidseitig mit integrierten Dichtungen ausgeführt sein.

[0046] Fig. 3 zeigt das Fahrradpedal in einer Ausführungsvariante, bei welcher der äußere Lagerring 42 radial freigestellt ist und an beiden Stirnflächen des äußeren Lagerrings 42 jeweils ein Dämpfungselement 8 angeordnet ist.

[0047] In der gezeigten Ausführungsvariante verfügt die Pedalwelle 1 über einen Befestigungsbereich 14b mit Innengewinde 144. Der innere Lagerring 41 wird mit einer Wellenschraube 15b stirnseitig an der Anlageschulter 141 befestigt. Der Außendurchmesser des Gewindebereichs der Wellenschraube 15b ist dabei kleiner ausgeführt als der Innendurchmesser des inneren Lagerrings 41 und dient dabei für diesen als radiale Führungsfläche. Dadurch stützt sich der innere Lagerring 41 radial nicht auf der Wellenschraube 15b, wodurch gewährleistet wird, dass sich die Stirnfläche des inneren Lagerrings 41 an der Anlageschulter 141 ausrichtet und über das Gewindespiel zwischen Wellenschraube 15b und dem Innengewinde 144 des Befestigungsbereichs 14b richtet sich die Wellenschraube 15b an der gegenüberliegenden Stirnfläche des inneren Lagerrings 41 aus. Dadurch verteilt sich die Vorspannkraft sowie die axial wirkende Kraft des Pe-

dalkörpers 5 gleichmäßig über den Umfang des inneren Lagerrings 41.

[0048] Zum Einbau und Ausbau verfügt die hier verwendete Wellenschraube 15b über einen Innenantrieb in Form eines Innensechskants im Schraubenkopf. Im Vergleich zur in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante mit der Wellenmutter 15a, welche einen Außenantrieb in Form eines Sechskants aufweist, ergibt sich hier der Vorteil, dass Werkzeug für innenangetriebene Schrauben weniger Platz benötigen als Werkzeuge für außenangetriebene Schrauben. Wegen des geringen Bauraums in einem Fahrradpedal gestaltet sich der Einbau und Ausbau mit einer innenangetriebenen Wellenschraube 15b somit deutlich einfacher. Da für die axiale Befestigung des inneren Lagerrings 41 an der Pedalwelle 1 keine hohe Vorspannkraft benötigt wird, kann die Wellenschraube 15b mit einem nur geringen Anzugsmoment befestigt und zusätzlich gesichert werden, wobei hierfür insbesondere klemmende oder klebende Schraubensicherungen gut geeignet sind.

[0049] Fig. 4 ist eine vergrößerte Darstellung des Bereichs B aus Fig. 3 und zeigt die Befestigung des Rillenkugellagers 4 an den Befestigungsbereichen 14b und 54 sowie die beidseitig am äuBeren Lagerring 42 angeordneten Dämpfungselemente 8. Seitlich an den Stirnflächen des äußeren Lagerrings 42 sind beidseitig Dämpfungselemente 8 angeordnet, nämlich jeweils eins zwischen Anlageschulter 541 des Pedalkörpers 5 und dem äußerem Lagerring 42 und ein weiteres zwischen Stirnseite 61 des Befestigungselements 6 und äußerem Lagerring 42. Der Bereich der radialen Führungsfläche 543 ist größer ausgeführt als der Außendurchmesser des äußeren Lagerrings 42, so dass das äußere Lagerring 42 im Befestigungsbereich 54 radial freigestellt und somit radial nicht gestützt wird.

[0050] Das Befestigungselement 6 wird über das Innengewinde 542 in den Befestigungsbereich 54 hineingeschraubt, bis dieses an seiner Anschlagsfläche 62 am Pedalkörper 5 anliegt. Die Stirnseite 61 des Befestigungselements 6, die radiale Führungsfläche 543 und die Anlageschulter 541 bilden somit einen Hohlraum, der den äußeren Lagerring 42 radial nicht stützt, jedoch beidseitig in seiner Bewegung axial einschränkt.

[0051] Der Hohlraum ist dabei in axialer Richtung so ausgeführt, dass die Stirnfläche 61 eine Vorspannkraft auf das Dämpfungselement 8 ausübt. Dank der hohen Elastizität der Dämpfungselemente 8 kann trotz Vorspannkraft fast keine reibschlüssige Übertragung der radialen Kraft auf den äußeren Lagerring 42 erfolgen. Die Vorspannkraft bewirkt eine Komprimierung der Dämpfungselemente 8, welche in der dargestellten Ausführungsvariante als Rechteckringe ausgeführt sind. Die stirnseitigen Anlageflächen der als Rechteckring ausgeführten Dämpfungselemente 8 liegen eben an den beiden Stirnflächen des äußeren Lagerrings 42, der Anlageschulter 541 und der Stirnfläche 61 an, wodurch diese zusätzlich den Befestigungsbereich 54 abdichten und somit vor Witterungseinflüssen wie Feuchtigkeit und Schmutz schützen.

[0052] Alternativ kann der Hohlraum in axialer Richtung auch so ausgeführt sein, dass keine Vorspannkraft über die Dämpfungselemente 8 auf den äußeren Lagerring 42 wirkt, so dass dieser axiales Spiel aufweist. Hierbei wird jedoch nur eine geringe Dichtungswirkung der Dämpfungselemente 8 erreicht.

[0053] In der gezeigten Anordnung kann das links vom äußeren Lagerring 42 angeordnete Dämpfungselement 8 eine axiale Kraft des Pedalkörpers 5 in Richtung hin zum Kurbelarm dämpfen und das rechts vom äußeren Lagerring 42 angeordnete Dämpfungselement 8 kann eine axiale Kraft in die entgegengesetzte Richtung dämpfen. Unter Verzicht auf die Dichtungswirkung der Dämpfungselemente, kann eine ähnliche Dämpfungswirkung erreicht werden, indem jeweils ein Dämpfungselement 8 an beiden seitlichen Stirnflächen des inneren Lagerrings 41 angeordnet wird. Weiterhin kann ein Dämpfungselement 8 am äußeren Lagerring 42 angeordnet sein, während ein weiteres Dämpfungselement 8 am inneren Lagerring 41 angeordnet ist, wobei auch Ausführungen mit mehr als insgesamt zwei Dämpfungselementen 8 an den seitlichen Stirnflächen beider Lagerringe 41 und 42 möglich sind. Auch ist es möglich zwei Dämpfungselemente 8, mit stegartigen Verbindungselementen, die sich über die radiale Führungsfläche des zugehörigen Befestigungsbereichs eines Lagerrings 41 oder 42 erstrecken, zu verbinden.

[0054] Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Varianten, Modifikationen und Kombinationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Ein Fahrradpedal zur Befestigung an einem Kurbelarm (9), bestehend aus: einer Pedalwelle (1), die an einem Ende einen ersten Befestigungsbereich (11) zur Befestigung an einem Kurbelarm (9) aufweist, am anderen Ende einen zweiten Befestigungsbereich (14) zur Befestigung eines Axiallagers (4) aufweist, sowie zwei radiale Stützflächen (12, 13) die zwischen diesen beiden Befestigungsbereichen (11, 14) angeordnet sind, ein erstes und ein zweites Loslager (2, 3) die beide auf jeweils einer radialen Stützfläche (12, 13) drehbar und axial verschiebbar auf der Pedalwelle (1) angeordnet sind, ein Axiallager (4) welches an dem zweiten Befestigungsbereich (14) der Pedalwelle (1) mit dieser befestigt ist, ein Pedalkörper (5) mit einer Bohrung (51), die zwei Lagersitze (52, 53) zur Befestigung der beiden Loslager (2, 3) sowie einen Befestigungsbereich (54) zur Befestigung des Axiallagers (4) aufweist, wobei der Pedalkörper (5) über die Lager (2, 3, 4) drehbar auf der Pedalwelle (1) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (4) als Rillenkugellager ausgeführt ist, wobei mindestens ein Lagerring (41, 42) des als Rillenkugellager ausgeführten Axiallagers (4) in seinem zugehörigen Befestigungsbereich (14, 54) radial freigestellt ist.

2. Fahrradpedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Stirnfläche von wenigstens einem radial freigestellten Lagerring (41, 42) des Rillenkugellagers (4) jeweils ein Dämpfungselement (8) angeordnet ist.

3. Fahrradpedal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Lagerring (42) im zugehörigen Befestigungsbereich (54) radial freigestellt ist und an beiden Stirnflächen des äußeren Lagerrings (42) jeweils mindestens ein Dämpfungselement (8) angeordnet ist.

4. Fahrradpedal nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dämpfungselement (8) als ringförmiges Dichtungselement ausgeführt ist.

5. Fahrradpedal nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Dichtungselement als Rechteckring ausgeführt ist.

6. Fahrradpedal nach einem der vorhergehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Loslager (2, 3) als Nadelhülse ausgeführt ist.

7. Fahrradpedal nach einem der vorhergehend genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Loslager (2, 3) als Gleitlagerbuchse ausgeführt ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen