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Die Erfindung betrifft eine Tretkurbelanordnung für Fahrräder mit Elektroantrieb gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Fahrräder mit Elektroantrieb werden auch kurz als E-Bikes oder Pedelecs bezeichnet, bei denen der Elektroantrieb unterstützend oder als alleiniger Antrieb eingesetzt werden kann. Insbesondere bei stärker motorisierten Elektrofahrrädern kann das Fahrrad rein elektrisch, also ohne Tretunterstützung, betrieben werden, wobei in diesem Fall die Drehbeweglichkeit der um 180° versetzten Tretkurbeln keine optimale Fußauflage bietet.
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Die
FR 2 864 018 A1 zeigt eine gattungsgemäße Tretkurbelanordnung für Fahrräder, die zwei über eine in einem Tretlagergehäuse angeordnete Tretlagerwelle gekoppelte Tretkurbeln besitzt, wobei die beiden Tretkurbeln wahlweise in zwei Stellungen zueinander arretierbar sind, nämlich einerseits in einer ersten Stellung, in der die Tretkurbeln um 180° zueinander versetzt sind, oder andererseits in einer zweiten Stellung, in der die Tretkurbeln zueinander parallel gleich ausgerichtet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tretkurbelanordnung für Fahrräder mit Elektroantrieb bereit zu stellen, mit der im reinen Elektrobetrieb eine möglichst sichere Fußablage realisierbar ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erhält man durch die im Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Gemäß kennzeichnendem Teil des Patentanspruchs 1 sind die beiden Tretkurbeln eines Fahrrads mit Elektroantrieb wahlweise in zwei Stellungen zueinander arretierbar, nämlich einerseits in einer ersten Stellung, in der die Tretkurbeln um 180° zueinander versetzt sind, oder andererseits in einer zweiten Stellung, in der die Tretkurbeln zueinander parallel gleich ausgerichtet sind, wobei in der zweiten Stellung die parallel gleich ausgerichteten Tretkurbeln in einer unteren Position drehfest arretierbar sind. In der ersten Stellung befinden sich die Tretkurbeln in der üblichen Tretstellung, während die zweite Stellung mit parallel gleich ausgerichteten Tretkurbeln als Fußablagestellung bezeichnet werden kann. Die Fußablagestellung wird gewählt, wenn das Fahrrad im reinen elektrischen Betrieb eingesetzt wird, so dass die das Fahrrad benutzende Person ihre Füße bequem auf den nach unten abstehenden Tretpedalen ablegen kann. Dadurch ergibt sich eine deutlich bequemere Position für Füße und Beine gegenüber einer Pedalstellung, bei der die Tretkurbeln und damit auch die Pedale um 180° zueinander versetzt vom Tretlager abstehen. Indem die Position der Tretkurbeln in der zweiten Stellung, in der die Tretkurbeln parallel gleich ausgerichtet nach unten vom Tretlager abstehen, drehfest gegenüber dem Fahrradrahmen arretiert sind, wird eine absolut feste Ablage für die Füße geschaffen, wie dies beispielsweise bei einem Elektroroller mit seinen starren Trittbrettern der Fall ist. Durch die drehfest arretierten Tretkurbeln in ihrer nach unten ausgerichteten Fußablagestellung ergibt sich nicht nur ein verbessertes Fahrgefühl, sondern auch eine höhere Fahrsicherheit und eine bequemere Sitzposition.
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Die Tretkurbeln lassen sich in der zweiten Stellung, in der die Tretkurbeln parallel gleich ausgerichtet sind, besonders einfach dadurch gegen Verdrehen sichern, dass die Tretlagerwelle mittels eines Arretiermechanismus gegenüber dem Tretlagergehäuse in einer gewünschten Drehposition arretierbar ist. Damit werden dann die von der Tretlagerwelle abstehenden Tretkurbeln in einer gewünschten Fußablagestellung fixiert. Die Fußablagestellung kann beispielsweise die Stellung sein, in der die Tretkurbeln vertikal nach unten ausgerichtet sind. Denkbar ist aber auch eine davon abweichende Stellung der Tretkurbeln, beispielsweise könnten diese in der Fußablagestellung gegenüber der vertikalen Ausrichtung geringfügig nach vorne verschwenkt sein. Dadurch würde sich ein etwas größerer Abstand von den Pedalen zur Fahrbahnoberfläche ergeben.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Tretlagerwelle aus einem inneren und einem äußeren Rohr besteht, wobei das innere Rohr mit der einen Tretkurbel und das äußere Rohr mit der anderen Tretkurbel starr gekoppelt ist. Ein zwischen innerem und äußerem Rohr wirksamer Arretiermechanismus ist von außen betätigbar, mit dem das innere und äußere Rohr wahlweise in zwei um 180° zueinander versetzten Drehwinkelpositionen verrastend oder in anderer Weise drehfest miteinander koppelbar sind. In jeder der beiden um 180° versetzten Stellungen ist die Kopplung von innerem Rohr und äußerem Rohr lösbar, so dass die beiden Rohre und auch die beiden mit ihnen fest verbundenen Tretkurbeln gegeneinander in die jeweils gewünschte erste oder zweite Stellung verschwenkbar sind. In der jeweils gewünschten Stellung kann dann mittels einer von außen auf den Arretiermechanismus einwirkenden Betätigungseinrichtung eine zwischen beiden Rohren wirksame Arretierung erfolgen, so dass diese drehfest miteinander gekoppelt sind.
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Der zwischen beiden Rohren, die die Tretlagerwelle bilden, wirksame Arretiermechanismus kann besonders vorteilhaft als so genannter Push-Push-Mechanismus ausgeführt sein, wie er beispielsweise bei Kugelschreibern zum Einsatz kommt. Ein derartiger Push-Push-Mechanismus ist sehr platzsparend und hat ein sehr geringes Gewicht, weshalb ein solcher Mechanismus für die Anwendung bei Elektrofahrrädern besonders vorteilhaft ist.
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Der Push-Push-Mechanismus wird vorzugsweise von einer äußeren Betätigungseinrichtung betätigt, die außer der reinen Betätigungsfunktion auch eine Arretierung der die Tretlagerwelle bildenden Rohre ermöglicht. Dabei wird die Tretlagerwelle bei gleich ausgerichteten Tretkurbeln von der Betätigungseinrichtung in der starren Fußauflageposition gegen Verdrehen gesichert. Dagegen erfolgt nur eine Kopplung zwischen innerem Rohr und äußerem Rohr in der Tretstellung der Tretkurbeln über den Push-Push-Mechanismus, während die Betätigungseinrichtung die Tretlagerwelle frei gibt.
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Die Betätigungseinrichtung kann vorzugsweise als eine elektrische, pneumatische oder hydraulische Betätigungseinrichtung ausgebildet sein, die einen in Richtung Push-Push-Mechanismus beweglichen Betätigungsbolzen betätigt. Die Betätigungseinrichtung kann damit fernbetätigt werden, beispielsweise über eine am Fahrradrahmen angebrachte Steuereinrichtung. Aus Sicherheitsgründen kann die Steuereinrichtung beziehungsweise die Betätigungseinrichtung im Fahrbetrieb deaktiviert sein, so dass eine Entriegelung und eine gewünschte Verstellung der Tretkurbeln ausschließlich bei stehendem Fahrrad vorgenommen werden kann.
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Die Tretkurbeln können über eine Rückstellfeder miteinander so gekoppelt sein, dass beim Verschwenken einer der Tretkurbeln in die parallele Tretkurbelstellung (Fußablagestellung) diese Rückstellfeder gespannt wird. Dies ergibt den Vorteil, dass das Zurückschwenken der einen Tretkurbel in die um 180° versetzte erste Stellung durch die Federkraft der Rückstellfeder erfolgen kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 die Ansicht eines Tretlagergehäuses mit seitlich abstehenden Tretkurbeln eines Fahrrads mit einer am Tretlagergehäuse angeordneten Betätigungseinrichtung,
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2 einen Querschnitt durch das Tretlagergehäuse von 1 im Bereich der Betätigungseinrichtung,
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3 und 4 jeweils einen Querschnitt durch das Tretlagergehäuse im Bereich der Betätigungseinrichtung, wobei das innere Rohr des Tretlagers gegenüber dem äußeren Rohr entkoppelt ist und die obere Tretkurbel von 3 in eine untere zweite Stellung gemäß 4 verschwenkbar ist,
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5 und 6 jeweils einen Querschnitt des Tretlagers im Bereich der Betätigungseinrichtung, wobei die Durchführung der Arretierung in der unteren Stellung der Tretkurbeln dargestellt ist,
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7 und 8 jeweils einen Querschnitt des Tretlagers im Bereich der Betätigungseinrichtung, wobei das Lösen der Arretierung zwischen innerem und äußerem Rohr dargestellt ist, und
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9 einen Querschnitt des Tretlagers im Bereich der Betätigungseinrichtung in der wiederhergestellten ersten Stellung, in der die Tretkurbeln um 180° zueinander versetzt und gegeneinander arretiert sind.
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In der Darstellung von 1 ist das Tretlagergehäuse 1 mit seitlich abstehenden Tretkurbeln 2, 3 sowie ein erstes am Tretlagergehäuse 1 abstehendes Rahmenteilstück 4 ersichtlich. Außen am Tretlagergehäuse 1 ist eine Betätigungseinrichtung 5 angebracht, über die ein im Innern des Tretlagergehäuses 1 angeordneter Arretiermechanismus betätigbar ist. An den Tretkurbeln 2, 3 stehen Pedale 6, 7 ab, die drehbeweglich in herkömmlicher Weise an den Tretkurbeln 2, 3 montiert sind.
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In der Schnittansicht von 2 sind Rahmenteilstücke 4, 8 angedeutet, über die das Tretlagergehäuse 1 mit dem Rahmen des hier nicht näher dargestellten Fahrrads in herkömmlicher Weise verschweißt ist.
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Die nach unten ausgerichtete Tretkurbel 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem äußeren Rohr 9 drehfest verbunden, während die nach oben abstehende Tretkurbel 3 mit einem inneren Rohr 10 drehfest verbunden ist. Das äußere Rohr 9 und das innere Rohr 10 bilden eine im Tretlagergehäuse 1 drehbar gelagerte hohle Tretlagerwelle. Über einen zwischen beiden Rohren 9, 10 wirksamen Arretiermechanismus 11 können die beiden Rohre 9, 10 gegenseitig arretiert und damit starr miteinander gekoppelt werden, wie dies in 2 der Fall ist. Die Rohre 9, 10 sind gegenüber dem Tretlagergehäuse 1 nicht arretiert, das heißt sie sind im Tretlagergehäuse 1 drehbar, so dass mittels der Tretkurbeln 2, 3 eine mittels einer Tretbewegung erzeugte Antriebskraft in herkömmlicher Weise auf das Hinterrad des Fahrrads übertragen werden kann. Das für den Antrieb mittels Tretbewegungen erforderliche Kettenblatt und weitere hierfür erforderliche Antriebselemente sind der Einfachheit halber hier nicht dargestellt.
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Bei der Schnittansicht von 3 ist die Betätigungseinrichtung 5 in der Weise aktiviert worden, dass ein Betätigungsbolzen 12 durch eine Bohrung im äußeren Rohr 9 hindurchgreift und somit einen von einer Feder 13 belasteten Haltebolzen 14 in die dargestellte Position zurückgedrückt hat. Dadurch wird einerseits das äußere Rohr 9 vom Betätigungsbolzen 12 gegen Verdrehen gesichert, während die Arretierung zwischen äußerem Rohr 9 und innerem Rohr 10 aufgehoben ist. Die obere Tretkurbel 3 kann nun in Pfeilrichtung 19 gegen die Kraft einer hier nicht dargestellten Rückstellfeder in die in 4 dargestellte zweite Stellung gebracht werden, in der beide Tretkurbeln 2, 3 parallel gleich ausgerichtet nach unten zeigen.
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Nachdem beide Tretkurbeln gemäß 4 ausgerichtet sind, wird nun anhand von 5 und 6 die Arretierung der Tretkurbeln 2, 3 in dieser zweiten Stellung beschrieben. 5 zeigt, dass nun der Betätigungsbolzen 12 weiter in Pfeilrichtung gegen einen Druckkopf 15 durch eine Bohrung des inneren Rohrs 10 gedrückt wurde, so dass ein mit dem Druckkopf 15 verbundener Stift 16 durch den Haltebolzen 14 in eine Bohrung des äußeren Rohrs 9 hineinragt. Im Haltebolzen 14 befindet sich ein nicht näher dargestellter, herkömmlicher Push-Push-Mechanismus 17, der mit dem Stift 16, wie bei einem Kugelschreiber, zusammenwirkt. Durch Überdrücken des Druckkopfes 15 in die in 5 dargestellte Stellung rastet der Push-Push-Mechanismus 17, wie bei einer in Schreibposition herausgedrückten Mine eines Kugelschreibers, ein. Der Druckkopf 15 wird dabei von der Federkraft der Feder 13 gemäß 6 in die dort dargestellte Position zurückbewegt, sobald der Betätigungsbolzen 12 in die in 6 dargestellte Position zurückweicht.
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In der in 6 dargestellten Position arretiert der Betätigungsbolzen 7 das äußere Rohr 9 gegenüber dem Tretlagergehäuse 1 und das innere Rohr 10 ist über den Stift 16 gegenüber dem äußeren Rohr 9 arretiert. Somit sind beide Tretkurbeln 2, 3 in der in 6 dargestellten unteren Stellung fixiert. Diese Stellung kann auch als Fußablagestellung bezeichnet werden, bei der die das Fahrrad nutzende Person ihre Füße bequem auf den unten positionierten Pedalen 6, 7 ablegen kann.
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7 veranschaulicht den erneuten Entriegelungsvorgang, bei dem nun der Betätigungsbolzen 12 mittels der Betätigungseinrichtung 5 in Pfeilrichtung gegen den Druckkopf 15 in die dargestellte Position bewegt worden ist. Dabei wird der im Haltebolzen 14 integrierte Push-Push-Mechanismus 17 überdruckt, so dass der Stift 16 vom Push-Push-Mechanismus 17 wieder freigegeben wird, und in die in 8 dargestellte Position zurückweichen kann. Der Betätigungsbolzen 12 wird gemäß 8 so weit in der dort dargestellten Pfeilrichtung 18 zurückgezogen, bis er mit den Rohren 9, 10 nicht mehr in Eingriff steht. Jetzt kann gemäß 8 die Tretkurbel 3 in Pfeilrichtung 18 zurück in die 180° versetzte ursprüngliche erste Stellung verschwenkt werden, die in 9 dargestellt ist.
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Hat die Tretkurbel 3 die in 9 dargestellte Stellung erreicht, drückt die Feder 13 den Haltebolzen 14 in eine entsprechende Bohrung des äußeren Rohrs 9, wodurch das äußere und das innere Rohr 9, 10 wieder miteinander verriegelt sind. Gegenüber dem Tretlagergehäuse 1 sind beide Rohre 9, 10 jedoch drehbar. In dieser Tretkurbelstellung kann jetzt das Fahrrad mittels Pedalkraft über die Tretkurbeln 2, 3 angetrieben werden.
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Die Betätigungseinrichtung 5 ist in den Zeichnungen nur angedeutet und kann zur Betätigung des Arretiermechanismus 11 als elektrische, pneumatische oder hydraulische Betätigungseinrichtung ausgebildet sein. Im Fahrbetrieb kann die Betätigungseinrichtung aus Sicherheitsgründen deaktiviert beziehungsweise gesperrt sein.
