DE102020004616A1

DE102020004616A1 - Fahrradpedal-System einschliesslich Pedalkörper und Schuhplatte

Info

Publication number: DE102020004616A1
Application number: DE102020004616.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-08-02
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2040-07-28
Also published as: CN112407132B; DE102020004616B4; US20210031869A1; CN112407132A; US10926833B1

Abstract

Ein Klickpedal-System für Straßenräder besteht aus einer Pedale und einer Schuhplatte die an einen spezielle Fahrradschuhe geschraubt wird. Die Platte wird in die Pedale gedrückt und rastet dort ein. Der Benutzer muss dazu in der Regel während der Fahrt nach unten schauen. Gelöst wird die Verbindung durch eine horizontale Drehbewegung des Schuhs auf der Pedale. Dies birgt die Gefahr, daß sich der Benutzer in einer Notsituation nicht rechtzeitig von der Pedale lösen kann.Um den Benutzer einen einfacheren Ein- und Ausstieg zu ermöglichen wird die Verbindung zwischen Schuhplatte und Pedal durch eine formschlüssige Verbindung zwischen einer konvexen Pedale (1) mit bogenförmigen Schlitzen mit einer komplementär konkaven Schuhplatte (2) mit bogenförmigen Stollen nach Einwirkung einer nach unten gerichteten Kraft herbeigeführt, wobei die Stollen in die passenden Schlitze eingreifen. Der Benutzer kann die Verbindung, ohne hinzuschauen herstellen, da er sich mit beiden Pedalseiten verbinden kann und durch die mehrdimensionalen und komplementären konvexen und konkaven Kontaktflächen in die Verbindungsposition geführt wird. Die Verbindung kann jederzeit getrennt werden und bedarf keiner bestimmten Bewegung.Das Pedalsystem eignet sich für alle Straßenräder und anderen Rädern unter Verwendung von Fahrradschuhen.

Description

Es ist bekannt, Vertiefungen in der Schuhsohle zu verwenden welche komplementär zu der Form des Pedals sind und so eine formschlüssige Verbindung von Schuh und Pedale ermöglichen. US 4,662,090 , US 5,211,076 , US 8,794,105 . Dazu ist es allerdings erforderlich, daß die Schuhsohlen sehr dick sein müssen was zusätzliches Gewicht mit sich bringt das mit jeder Kurbelumdrehung bewegt werden muss. Die zu verwendenden Schuhe entsprechen keinem industriellen oder marktüblichen Standard weil sie speziell für diese Systeme hergestellt werden müssen was wiederum für die Benutzer die Kosten erhöht und die Verfügbarkeit verringert. Auch ermöglicht eine solche Anordnung von Aussparung und Pedalkörper keine eindeutig definierte Positionierung des Schuhs auf der Pedale, er kann näher oder weiter entfernt von der Kurbel aufsetzen. Der Benutzer muss somit während der Fahrt nach unten schauen, um seine Schuhe in die richtigen Positionen zu bringen und kann solange das Verkehrsgeschehen nicht verfolgen. Darüber hinaus ist hier die Positionierung in Längsrichtung nicht veränderbar, so daß der Benutzer keine Einstellmöglichkeit hat, die Position des Schuh nach vorne oder hinten zu verlagern, um die Position zu finden, die ihm den größten Kraftübergang ermöglich. Auch ist hier die Position fest im 90 Grad Winkel zur Tretkurbel definiert, der Benutzer kann seinen Fuß auf dem Pedal nicht drehen, um seine Knie- oder Hüftgelenke zu entlasten. Weiterhin besteht bei den in den Patenten US 4,662,090 und US 5,211,076 beschreiben Systemen die Gefahr des seitlichen Abrutschens, da diese Vorrichtungen keine seitliche Begrenzung vorsehen. Das in US 6,725,742 beschriebe System birgt die zusätzliche Gefahr das sich nur eine einzige Stolle greift und das Fußgelenk so hohen Belastungen ausgesetzt wird und dadurch abknicken kann. Auch hier muss der Benutzer während der Fahrt nach unten schauen, um seine Schuhe in die richtigen Positionen zu bringen und kann solange das Verkehrsgeschehen nicht verfolgen. Die hier verwendete geometrische Gestaltung der Schuh reduziert die für die Kraftübertragung zur Verfügung stehende Kontaktfläche zwischen Pedal und Schuh und schafft durch Belastungsspitzen die leicht auf den Fuß übergehen können und Verletzungen erzeugen können.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegen die Probleme zugrunde eine eindeutig definierte Position des Schuhs auf der Pedale zu erreichen, ein Abrutschen zu verhindern und dem Benutzer die Möglichkeit geben seine Fußstellung für ihn optimal einzustellen und so etwa die definierte Position des Schuhs nach vorne oder hinten zu verlagern, oder mit einen bestimmten Freiheitgrad auf der Pedale drehen zu können.
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmals, eine formschlüssige Verbindung zwischen aus einem konvexen Pedalkörper mit Schlitzen mit einer konkaven Schuhplatte mit Stollen herzustellen, gelöst. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beinhalten, daß der mit der Schuhplatte verschraubte Schuh in einer definierten Position gehalten wird wobei der Benutzer die Möglichkeit hat, aufgrund der Schraubverbindungen und den Aussparungen in der Schuhplatte, die Position der Platte auf der Sohle und somit die Position des Schuhs auf der Pedale selber zu verändern, indem er die Schuhplatte auf dem Schuh verschiebt und dann verschraubt.
Die in Anspruch 1 aufgeführte Merkmale eine Schuhplatte mit Aussparungen in dreieckiger Anordnung zu verwenden erlaubt es dem Benutzer handelsübliche Rennradschuhe zu verwenden die leicht verfügbar sind. Dies reduziert auch das Gesamtgewicht von der bei jeder Tretkurbel-Umdrehung zu bewegenden Masse.
Eine weitere vorteilshafte Gestaltung ist in Anspruch 11 angegeben. Die Erfindung macht es möglich durch die geometrische Gestaltung der Stollen sogenannte Floating Verbindungen zu ermöglichen. Dies sind Verbindungen, die es dem Benutzer erlauben seine Füße mit einem definierten Freiheitsgrad auf dem Pedal zu drehen was von vielen Radfahren als schonend für ihre Gelenke empfunden wird.
Es ist bekannt Schuhplatten in Pedale einzuklinken. FR2556687B1 . Dies geschieht durch die Verwendung von zusammenpassenden Pedalkörpern und Schuhplatten. Die Pedale werden an das Fahrrad montiert, und die Schuhplatte mit der Schuhsohle durch Schraubverbindungen verbunden. Der Benutzer tritt dann in das Pedal und drückt die Schuhplatte mit einer vertikalen Kraft in das Pedal, um den Widerstand eines Federmechanismus zu überwinden, der danach die Schuhplatte einklemmt und somit fest in Position hält. Das Einrasten der Schuhplatte erzeugt dabei häufig ein deutlich hörbares Klickgeräusche. Deshalb werden diese Systeme marktüblich oft auch Klickpedale genannt. Die Lösung der Verbindung erfolgt durch einen Ausrastvorgang, der durch eine Drehbewegung des Fußgelenks herbeigefügt wird. Diese Klickpedale ermöglichen dem Benutzer auch die Wahl verschiedener Schuhplatten, die den Freiheitgrad bestimmen, den der Benutzer hat, sein Fußgelenk im Rahmen eines bestimmten Winkelbereichs auf dem Pedal in der horizontalen Ebene zu drehen, ohne das sie ausrasten. Radfahrer bezeichnen den Freiheitsgrad zum Drehen des Schuhs, sobald er mit dem Pedal verbunden ist, als „Float“. Wenn kein Float vorhanden ist, wird die Verbindung als „Fixed“ bezeichnet. Die Wahl zwischen diesen verschiedenen Konfigurationen hängt von den Vorlieben der Benutzer ab.
Die Nachteile dieser Klickpedale ist die Komplexität im Zusammenhang mit dem Einrasten und Ausrasten der Schuhplatte. Nur eine Seite des Klickpedals lässt sich mit der Schuhplatte verbinden. Der Benutzer muss also dafür sorgen das diese Seite nach oben zeigt wenn er in das Pedal eintreten möchte. Das Einrasten erfordert den Schuh mit der Schuhplatte zunächst in eine bestimmte Position auf bzw. über die zum Einstieg geeignete Seite des Pedals zu bringen und dann die Kraft aufzubringen die Platte einzurasten. Dies muss zumindest für eine der beiden Pedalverbindungen während der Fahrt geschehen und erfordert, daß der Benutzer während dieses Vorgang nach unten schaut und somit das Verkehrsgeschehen um ihn herum solange nicht verfolgen kann.
Der Lösungsvorgang erfordert eine seitliche Drehung des Schuhes auf dem Pedal über einen bestimmten Winkel hinaus. Dieser Vorgang muss erlernt werden und widerspricht der intuitiven Reaktion des Körpers in einer Notsituation instinktiv am Pedal zu ziehen.

Benutzer von Klickpedalen setzen sich so der Gefahr aus, die Verbindung in einem Notfall nicht rechtzeitig lösen zu können und zu stürzen, während sie noch mit ihrem Fahrrad verbunden sind. Eine weitere Gefahr besteht darin, daß sich die Klickpedale im Falle eines Unfalls nicht automatisch lösen. Erleidet der Radfahrer dann einen Unfall während er mit dem Fahrrad verbunden ist kann das für ihn zusätzlich nachteilig sein, etwa wenn er mit seinem verbundenen Rad durch ein anderes Fahrzeug mitgeschleift wird.
Weitere Nachteile sind die Anforderung ausschließlich spezielle Schuhe einzusetzen. Die Oberflächenform dieser Klickpedale erlaubt keine alternative Verwendung mit herkömmlichen Schuhen oder Barfuß. Der Benutzer muss auch für eine kurze Freizeitfahrt immer spezielle Schuhe tragen was eine deutliche Einschränkung des Gebrauchs des Fahrrads bedeutet. Aufgrund der harten, starren Sohle und der auf der Sohle angebrachten Schuhplatte ist es schwierig und unbequem mit diesen Fahrradschuhen zu gehen.
Ein weiterer Nachteil dieser Klickpedale ist die zunehmende Komplexität des Lösungsvorgangs beim Anwenden von „Float“. Float bietet dem Benutzer die Freiheit seinen eingeklemmten Schuh auf dem Pedal in einem bestimmten Freiheitsgrad drehen zu können. Da der Benutzer den Schuh aber auch drehen muss, um ihn zu lösen, und der Float gleichzeitig einen bestimmten Freiheitsgrad bietet den Schuh zu drehen, muss der Benutzer nun seinen Schuh über diesen Freiheitgrad hinaus drehen, um die Schuhplatte auszurasten. Er muss den Schuh somit weiter drehen als wenn kein Float besteht wodurch es wiederum noch schwieriger wird, sich zu lösen, insbesondere in einer Notsituation. Ein weiterer Nachteil ist das diese Pedale zwar eine „floating“ Verbindung herstellen können aber dieser Float zu jeder Phase der Kurbelumdrehung gleich ist. Dies ist nachteilig, weil der Benutzer hier keine Kontrolle hat welche Position seine Schuhplatte einnimmt, wenn er seine maximale Kraft aufbringt. So kann passieren das sich der Fuß unter Druck seitlich wegdreht und so die maximale Kraftübertragung verhindert.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegen das Probleme zugrunde ein Pedalsystem zu schaffen was die Verwendung von handelsüblichen Rennradschuhen ermöglicht, und einen einfachen Einstieg in das Pedal und einen Ausstieg aus dem Pedal zu ermöglichen, der jederzeit und instinktiv erfolgen kann.
Es löst dies durch die Verwendung einer formschlüssige Verbindung zwischen einem konvexen Pedalkörper mit Schlitzen und einer konkaven Schuhplatte mit Stollen, die durch die Einwirkung einer nach unten gerichteten Kraft hergestellt wird, welche durch das Gewicht des auf dem Pedal befindlichen beschuhten Fuß und dem verbundenen Bein erzeugt wird. Diese Verbindung kann jederzeit gelöst werden indem der beschuhte Fuß vom Pedal genommen wird, wobei die Stollen aus den Schlitzen gezogen werden. Dies erfordert keine bestimmte Bewegung, sondern lediglich eine Bewegung von dem Pedal wegführend, die in jedem Winkel durchgeführt werden kann. Dies ist ein besonderer Vorteil in einer Notsituation, in der der Radfahrer instinktiv die Füße von den Pedalen nimmt. Ein weiterer Vorteil ist das sich diese Verbindung im Falle eines Unfalls oder Sturzes automatisch löst sobald die vertikale Kraft wegfällt.
Eine weitere vorteilshafte Gestaltung ist in Anspruch 2 angegeben. Da der Pedalkörper symmetrisch ist, sind beide Seiten des Pedals gleich geformt und können beide die Verbindung zur Schuhplatte herstellen. Somit braucht der Benutzer nicht die geeignete Seite suchen und gegebenenfalls nach oben drehen bevor er die Verbindung herbeiführen möchte. Die in Anspruch 1 angegeben Ausführungsform mit komplementären bogenförmigen Stollen und Schlitzen, konvex ausgebildeten Pedalkörper und einer entsprechenden konkaven Schuhplatte bilden mehrdimensionale Führungsflächen, die eine Verbindung herbeiführen indem sie das Prinzip ausnutzen, daß sich komplementäre geformte konkave und konvexe Flächen zueinander ausrichten sobald sie mit einer Krafteinwirkung zusammen geführt werden. Die Verwendung des symmetrischen Pedalkörpers und der mehrdimensionalen Ausrichtungen der konkaven und konvexen Körper von Pedalkörper, Schuhplatte, Stollen und Wände der Schlitze ermöglicht es dem Benutzer die Verbindung herzustellen, ohne hinzusehen. Anstatt wie bei Klickpedalen die geeignete Seite und eine genaue Position über dem Pedal finden zu müssen reicht es nun aus, wenn er den Schuh mit der Schuhplatte in eine ungefähre Position über eine beliebe Seite des Pedals bringt und wird dann in die genaue Position geführt. Dies ist ein bedeutender Vorteil da zumindest eine der beiden Pedalverbindungen während der Fahrt geschehen muss und der Benutzer hier durch den Vorteil nicht mehr seine Aufmerksamkeit vom Verkehrsgeschehen um ihn herum nehmen muss.
Eine weitere vorteilshafte Gestaltung ist in Anspruch 3 angegeben. Da der Pedalkörper als auch seine Schlitze symmetrisch ausgeführt sind ist der Pedalkörper doppelt symmetrisch und kann sowohl zur Montage eines als linken als auch eines rechten Pedals verwendet werden was die Herstellungskosten im Vergleich zu den herkömmlichen Klickpedalen verringert die unterschiedliche Pedalkörper erfordern.
Eine weitere vorteilshafte Gestaltung ist in Anspruch 1 angegeben. Die Verwendung einer Schuhplatte mit einem von vorne nach hinten zu dem konvexen Pedalkörper komplementären konkaven Körper ermöglicht es Pedalkörper in unterschiedlichen Größen zu schaffen, die alle eine einheitliche Geometrie von Schlitzen aufweisen und somit alle kompatibel zu der gleichen Schuhplatte sind. Dies ist ein Vorteil weil man so etwa besonders kleine, dünne und leichte Pedale für den Leistungssport herstellen kann, aber auch deutlich größere und dickere für den Freizeitbereich, oder sich herstellungsbedingten Anforderungen anpassen kann, so werden Aluminiumdruckgusspedale grösser sein müssen als Kohlefaserausführungen, und wobei alle Pedale mit der gleichen Schuhplatte genutzt werden können.
Eine weitere vorteilshafte Gestaltung ist die in Anspruch 1 angegeben Verwendung eines konvexen Pedalkörper mit Schlitzen. Diese Ausführung ermöglicht die Nutzung des Pedales auch mit Schuhen oder barfuß da der Pedalköper hier anders als bei Klickpedalen eine vergleichbar wesentlich größere Oberfläche aufweist die einem normalen Schuh mit flexibler Sohle oder einem unbeschuhten Fuß Halt gibt. Diese weitreichendere Nutzung erhöht die Benutzerfreundlichkeit des Fahrrades deutlich.
Ein weiterer Vorteil ist in Anspruch 11 angeben. Sobald die Bogenwinkel der Stollen kleiner ausgeführt werden ergibt sich ein Freiheitsgrad der Drehung der Schuhplatte, den sogenannten „Float“. Anders als bei Klickpedalen ergibt sich hier kein Nachteil bei der Auflösung der Verbindung. Der Benutzer braucht auch bei der Verwendung von Float nur den Fuß vom Pedal nehmen und die Verbindung zu lösen.
Ein weiterer Vorteil ist in Anspruch 1 angeben. Die in Anspruch 1 angegeben Ausführungsform mit komplementären konvex ausgebildeten Pedalkörper und einer entsprechenden konkaven Schuhplatte ermöglichen bei der Verwendung von „Float“ die automatische Rückführung der Schuhplatte in eine neutrale Position, sobald die Schuhplatte mit dem Pedalkörper zusammen gepresst wird. Dieses Prinzip wird hier verwendet, um während jeder Kurbelumdrehung die Schuhplatte in die neutrale Position zurückzuführen und so eine optimale Kraftübertragung des Körpers auf das Fahrrad zu erreichen. Viele Radfahrer wünschen sich eine „floating“ Verbindung, also die Möglichkeit, daß sich der Schuh auf dem Pedal während der unterschiedlichen Kurbelphasen etwas drehen kann und so beispielsweise dem Kniegelenk die Möglichkeit gibt, während des Rückholvorganges ein wenig auszuschwenken.
Die Kurbelumdrehung des Radfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Radfahrer die Pedale bei jeder Umdrehung nach unten tritt. Die maximale Kraft wird dabei in der 3-Uhr Position der Kurbel erzeugt und dies wird auch als Kraftphase oder Power Phase bezeichnet. Sobald sich das Pedal aus dieser Kraftphase herausbewegt, ermöglicht dieser Vorteil, daß sich die Schuhplatte innerhalb des Freiheitgrads drehen kann um dann mit dem nächsten Abwärtshub wieder in ihre neutrale Position ausgerichtet wird. Dies ist ein wichtiger Aspekt, da es dem Benutzer ermöglicht wird, diese Position bei jeder Kurbelumdrehung automatisch wiederzufinden, so daß der Schuh des Benutzers in der Kraftphase seine perfekte Position zur Kraftübertragung findet, aber sich außerhalb der Kraftphase drehen kann um so die Gelenke zu entlasten. Da wie in Anspruch 1 beschrieben die Verbindung von Schuhplatte mit dem Schuh durch eine Schraubenverbindung, die durch Aussparungen geführt wird, erfolgt, kann der Benutzer selber diese neutrale Position einstellen.
Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und ggf. auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.
In 1 bis 3 zeigt ein Pedalsystem was einen Fahrradschuh 3 mit einem Pedal 1 verbindet und zeigt die verschiedenen Phasen der Verbindung. Wie bekannt ist, weist der Straßenfahrradschuh 3 drei Gewinde in seiner Sohle aus starrem Material 4 auf die in einem dreieckigen Muster von drei Löchern 5, 6 und 7 angebracht sind. Die Schuhplatte 2 weist ein dazu passendes dreieckiges Muster von Vertiefungen für die Unterlegscheiben 8, 9 und 10 auf. Die Schraube 11 und die Unterlegscheibe 8 verbinden die Schuhplatte mit dem Gewindeloch 5, die Schraube 12 und Unterlegscheibe 9 verbinden die Schuhplatte mit dem Gewindeloch 6 und die Schraube 13 und Unterlegscheibe 10 verbinden die Schuhplatte mit dem Gewindeloch 7. Natürlich versteht es sich, dass auch andere Befestigungsmittel anwendbar sind.
Die Schuhplatte 2 hat einen vorne nach hinten konkave Plattenkörper, der auf der einen Seite mit der entsprechend konkaven Schuhsohle Sohle 4 und der anderen mit dem entsprechend konkaven Pedal 1 zusammenpasst und hat drei bogenförmige und herausragenden Stollenelemente 14, 15 und 16.
Stolle 14 befindet sich vorne auf der Platte 2 und die Stolle 15 hinten und beide haben ungefähr den gleichen Bogendurchmesser und die gleiche Stollendicke. Die Stolle 16 hat einen kleineren Durchmesser und befindet sich zwischen der Stolle 14 und 15.
Das Pedal 1 besteht aus einer Rotationsachse 17 die mit einem Kurbelarm eines Fahrrads (nicht dargestellt) verbunden werden kann und einem Pedalkörper 18 mit vier bogenförmige Schlitzen, 19, 20, 21 und 22, wobei die oberen und unteren identischen Pedalseiten gleich geformt sind und formschlüssig sind mit den Formen vom Schuhplatte 2 und den Stollen 14, 15 und 16.
2 veranschaulicht eine Schuhplatte Platte 2 die an einem Schuh 3 befestigt ist und bevor sie formschlüssig mit dem Pedal 1 verbunden wird. Die Schuhplatte 2 kann auf beiden Seiten mit Pedal 1 verbunden werden, wenn der Benutzer in die Pedale eintreten möchte. Weiterhin kann der Benutzer sein Schuh 3 ohne hinzusehen mit dem Pedal 1 verbinden, auch aus verschiedenen Annäherungswinkeln, und unter Verwendung einer nach unten gerichteten Kraft, die von einem perfekten geraden Längs- und Querweg zur Verbindung abweicht, da die Formen des Pedalkörpers 18 mit den bogenförmigen Schlitzen 19, 20, 21 und 22, deren gleichmäßig dimensionierten Fasen CH1, CH2, CH3 und CH4 (4D) und die dazu passenden Formen der Stollen 14, 15 und 16 in Kombination mit dem konvex geformten Pedalkörper 18 und der konkav geformten Schuhplatte 2, den Schuh 3 des Benutzers in die Position führen die den Formschluss ermöglicht.
3 zeigt die Schuhplatte 2, die an Schuh 3 montiert und mit Pedal 1 verbunden ist, nachdem der Benutzer in das Pedal getreten ist.
Wie in 4A, 4B und 4C gezeigt ist, weist der Pedalkörper 18 eine doppelte Symmetrie bezüglich seiner Drehachse auf. 4A zeigt, dass die Schlitze 19 und 22 die ungefähr gleichen Bogenabmessungen mit identischem äußeren Bogenradius R1, innerem Radius R2, Mittelpunkt C1 und dem Bogenwinkel A1 haben. Die Schlitze 20 und 22 sind ebenfalls in Form von auf C1 zentrierten Bögen mit dem Bogenwinkel A3, dem Außenradius R3 und dem Innenradius R4 geformt. Ihr identischer Außenradius ist kleiner als R2 und sie teilen sich den Innenradius und den Bogenwinkel A3. 4B zeigt, dass die Schlitze 19, 20, 21 und 22 senkrecht zur Achse AA geformt sind. Der Pedalkörper 18 ist so geformt, dass er von vorne nach hinten mit dem Radius R5 auf beiden Seiten konvex ist (siehe 4B). Folglich hat der Pedalkörper 18 zwei symmetrische Seiten, von denen jede je vier bogenförmige Schlitze aufweist, die es dem Benutzer ermöglichen, von beiden Seiten des Pedals einzutreten. Die senkrecht geschnittenen Schlitze 19, 20, 21 und 22 ermöglichen es dem Benutzer, jederzeit einfach aus dem Pedal zu treten, und erleichtern das Entfernen von Schmutz und Steinen, die einfach durchfallen oder durch die Stollen 14, 15 und 16 durch die Schlitze geschoben werden. 4D zeigt gleichmäßig dimensionierte Fasen CH1, CH2, CH3 und CH4, die Übergangskanten für die Stollen 14, 15 und 16 bereitstellen, wenn sie in die Schlitze 19, 20, 21 und 22 gleiten.
5A, 5B und 5C veranschaulichen die Schuhplatte 2 mit den Schuh 14, 15 und 16. Die 5A und 5B veranschaulichen gut die drei Aussparungen 23, 24 und 25 für die Unterlegscheiben, die dem Dreiecksgewindemuster eines allgemein erhältlichen Rennradschuh entsprechen, und die Schrauben 11, 12 und 13 sowie die Unterlegscheiben 8, 9 und 10 aufzunehmen, die zum Verbinden der Schuhplatte 2 mit dem Schuh 3 verwendet werden (siehe 1).
Es ist eine wichtiger Aspekt, dass die Schlitze 19, 20, 21 und 22 und Stollen 14, 15, 16 und Schuhplatte 2 komplementäre Formen und Abmessungen zu haben, und damit eine formschlüssige Verbindung zwischen Schuhplatte 2 und Pedal 1 ermöglichen. 5A zeigt, dass die Stollen 14 und 15 bogenförmig sind, und zu den Schlitzen 19 und 22 komplementär sind, wobei ihr äußerer Bogenradius mit dem äußeren Radius R1 von Schlitz 19 und 22 minus einem kleinen Abstand CL identisch ist und ihr innerer Radius mit dem inneren Radius R2 von Schlitz 19 und 22 identisch plus ein kleines Spiel CL. Die Stolle 16 ist bogenförmig und komplementär zu den Schlitzen 20 und 21 mit einem Außenradius, der mit dem Außenradius R3 der Schlitze 20 und 21 minus einem kleinen Abstand CL identisch ist, und mit einem Innenradius, der mit dem Innenradius R4 der Schlitze 20 und 21 identisch ist plus einem kleinen Abstand CL1. Folglich ist der Mittelpunkt C2 der Schuhplatte 2 eine direkte Projektion des Mittelpunkts C1 (siehe 4A und 5A).
Wie 5C zeigt ist Schuhplatte 2 so geformt ist, dass sie von vorne nach hinten konkav ist, wobei der passende Radius R5 auf der dem Pedalkörper 18 zugewandten Seite und der Radius R6 ungefähr der konvexen Form der Schuhsohle 4 entsprechen (siehe 1).
5A zeigt eine Ausführungsform, bei der der Bogenwinkel A2 der Stolle 14 mit den Bogenwinkeln A1 der Schlitze 19 und 22 abzüglich eines kleinen Abstands CL identisch ist. Der Bogenwinkel der Stolle 15 ist kleiner oder ungefähr gleich dem Bogenwinkel A1 abzüglich eines kleinen Abstands CL und der Bogen der Stolle 16 ist identisch mit dem Bogenwinkel A3 der Schlitze 20 und 21 abzüglich eines kleinen Abstands CL. Sobald die Schuh 14, 15 und 16 verbunden sind, sind sie in den entsprechenden Schlitzen so formschlüssig von dem Pedalkörper umschlossen sind, die sie eine formschlüssige Verbindung herstellen. In dieser Version der Erfindung können sich die Stollen nicht um den Mittelpunkt C2 drehen, und daher kann sich der Schuh und darin befindliche Schuh auch nicht drehen. Radfahrer bezeichnen den Freiheitsgrad, den Schuh zu drehen oder zu schwenken, als „Float“, und wenn kein Float vorhanden ist, wie in dieser Version der Erfindung, wird er als „fixed“ Verbindung bezeichnet. Die Verwendung von Fixed und Floating Verbindungen hängt von den Benutzerwünschen ab.
Ein weiterer Aspekt der Neuheit ist, daß im Fall einer symmetrischen und asymmetrischen Floating Konfiguration der konvex geformten Pedalkörper mit seinen bogenförmigen Schlitzen und der dazu passende konkave Körper der Schuhplatte mit Ihren Stolle die Schuhplatte in eine neutrale Positionen zurückführen sobald Druck auf die Verbindung zwischen Schuhplatte und Pedal ausgeübt wird. Drückt man zwei Körper mit identischen Graden der Konvexität und Konkavität zusammen, richten sich die Körper aus, bis sie sich gegenseitig ergänzen. Dieses Prinzip wird hier verwendet um während jeder Kurbelumdrehung die Schuhplatte in die neutrale Position zurückzuführen und so eine optimale Kraftübertragung des Körpers auf das Fahrrad zu erreichen. Die Kurbelumdrehung des Radfahrens ist dadurch gekennzeichnet das der Radfahrer die Pedale bei jeder Umdrehung nach unten tritt. Die maximale Kraft wird dabei in der 3-Uhr Position der Kurbel erzeugt und wird auch als Kraftphase oder Power Phase bezeichnet.
Sobald sich das Pedal aus dieser Kraftphase herausbewegt, ermöglicht dieser Aspekt der Innovation, dass sich die Schuhplatte innerhalb des Freiheitgrads drehen kann um dann mit dem nächsten Abwärtshub wieder in ihre neutrale Position ausgerichtet wird. Dies ist ein wichtiger Aspekt, da es dem Benutzer ermöglicht wird, diese Position bei jedem Hub automatisch wiederzufinden, so dass der Schuh des Benutzer in der Kraftphase seine perfekte Position findet, aber außerhalb der Kraftphase kann er gedreht werden und so die Gelenke entlasten
6B zeigt eine andere Ausführungsform, bei der der Bogenwinkel A4 der Stolle 14 kleiner als die Bogenwinkel A1 der Schlitze 19 und 22 ist. Der Bogenwinkel der Stolle 15 ist kleiner oder ungefähr gleich dem Bogenwinkel der Stolle 14 und der Bogenwinkel A5 der Stolle 16 ist kleiner als der Bogenwinkel A3 der Schlitze 20 und 21, wobei die Differenz ungefähr gleich ist wie zwischen A1 und A4. Diese Konfiguration ermöglicht es, die Schuhpaltte um C1 zu drehen. Die Differenz der Bogenwinkelgrade A1 bis A4 bzw. A3 bis A5 ist der Freiheitsgrad (Float). Dieser Float ist symmetrisch und erlaubt es der Schuhplatte 2 und dem Schuh 3 sich in Gleicher Weise gegen und mit dem Uhrzeigersinn zu drehen. Der Float kann asymmetrisch konfiguriert werden, indem unterschiedliche Grade der Bogenwinkeldifferenz der der Kurbel zugewandt und abgewandten Seite des Schlitzes angewendet werden.
7 zeigt einen weiteren Aspekt der Innovation mit der identischen Systemgeometrie, die verwendet werden kann, um Pedale verschiedener Größen herzustellen, die alle systemkompatibel mit der Schuhplatte 2 sind. Während alle drei Pedalkörper 25, 26, 26 sich den Radius R5 für die konvexe Form von teilen, hat der Pedalkörper 25 die Dicke T1, der Pedalkörper 26 die Dicke T2 und der Pedalkörper 27 die Dicke T3. Daher kann die ungefähr gleiche Schlitz- und Stollengeometrie verwendet werden, um Pedale kleiner Größe, dünn und leicht, allgemein bevorzugte Eigenschaften für das Leistungsradfahren, sowie große Pedale mit einer großen Oberfläche für das Freizeitradfahren herzustellen. Folglich kann der Benutzer den ungefähr gleichen Fahrradschuh 3 mit der montierten Schuhplatte 2 verwenden, um unterschiedliche Pedalformate und daher unterschiedliche Zweckfahrräder zu verwenden.
Ein weiterer Aspekt der Neuheit ist, daß die Geometrie des Systems es ermöglicht die Größe des Pedalkörpers zu verringern, während alle oben besprochenen Vorteile beibehalten werden. 8 zeigt hierzu einen Pedalkörper 28, der durch Entfernen der Außengrenzen der Schlitze 19 und 22 modifiziert wurde. Die Stollen 14, 15 und die Verbindung mit den halben Schlitzen 29 und 30 und die Stolle 16 mit den Schlitzen 20 oder 21 stellen ein formschlüssige Verbindung von der Schuhplatte 2 mit dem Pedalkörper 28 her.
Es sollte somit klar sein, dass das System aus den konvex formten Pedalkörper mit bogenförmigen Schlitzen und den dazu zusammenpassenden konkaven Schuhplatten-Körper mit den senkrechten herausragenden Stollen besteht und es ermöglicht den Schuhplattenkörper durch eine formschlüssige Verbindung in eine definierten Position zu sichern während es gleichzeitig erlaubt Verbindungen mit unterschiedlich Freiheitsgraden der Bewegung herzustellen, dies können fixed und symmetrische oder asymmetrische Verbindungen sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen

1 ist eine Explosionsansicht eines Pedals, einer Schuhplatte und eines Schuhs.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Schuhs mit Stollenplatte und des Pedals vor der gegenseitigen Verbindung.
3 ist eine Seitenansicht eines Schuhs mit Stollenplatte, die mit dem Pedal verbunden ist.
4A ist eine Draufsicht auf einen Pedalkörper.
4B ist eine Querschnittsansicht des Pedalkörpers entlang der Linie AA von 4A.
4C ist eine perspektivische Ansicht des Pedalkörpers.
4D ist eine Detailansicht der Auswahl B des Pedalkörpers in 4B.
5A ist eine Draufsicht auf die Schuhplatte.
5B ist eine perspektivische Ansicht der Schuhplatte.
5C ist eine Seitenansicht der Schuhplatte.
6A ist eine Vorderansicht der mit dem Pedalkörper verbundenen Schuhplatte.
6B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie AA von 6A.
7 ist eine Seitenansicht der Schuhplatte, die mit drei alternativen Pedalkörpern verbunden ist.
8 ist eine Unteransicht der Schuhplatte, die mit einem alternativen Pedalkörper verbunden ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4662090 [0001]
US 5211076 [0001]
US 8794105 [0001]
US 6725742 [0001]
FR 2556687 B1 [0004]

Claims

Fahrradpedal-System, mit einem von vorne nach hinten konvexen Pedalkörper mit einem ersten Schlitz, einem zweiten Schlitz, einem dritten Schlitz und einem vierten Schlitz, wobei der erste Schlitz, der zweite Schlitz, der dritte Schlitz und der vierte Schlitz alle bogenförmig geformt sind, alle einen gemeinsamen Mittelpunkt des Pedalkörpers teilen und durch eine Breite des Pedalkörpers definiert sind, und ferner eine Rotationsachse umfassend, die mit einem Kurbelarm eines Fahrrads verbunden werden kann; und eine Schuhplatte mit einem von vorne nach hinten zu dem konvexen Pedalkörper komplementären konkaven Körper und formschlüssig verbindbar mit dem Pedalkörper, wobei die Schuhplatte eine ersten Stolle, einen zweite Stolle, eine dritten Stolle und drei dreieckig angeordnete Aussparungen umfasst; wobei die erste Stolle, die zweite Stolle und die dritte Stolle alle bogenförmig sind und einen gemeinsamen Mittelpunkt der Schuhplatte teilen, wobei die Stollenplatte durch die drei Aussparungen durch Schraubverbindungen mit einem Schuh verbunden werden können; wobei bei nach Einwirkung einer nach unten gerichteten Kraft die Schuhplatte über die erste oder zweite Stolle, die in den ersten Schlitz oder den zweiten Schlitz des Pedalkörpers eingreift, und die dritte Stolle, die in den dritten Schlitz oder den vierten Schlitz des Pedalkörpers eingreift, sich mit dem Pedalkörper formschlüssig verbindet so dass der gemeinsame Mittelpunkt des Pedalkörpers direkt auf den Mittelpunkt der Schuhplatte projiziert wird.
Fahrradpedal-System nach Anspruch 1, wobei der Pedalkörper entlang zweier Seiten mit sich selbst symmetrisch ist.
Fahrradpedal-Systemnach nach Anspruch 2, wobei der erste Schlitz des Pedalkörpers zum zweiten Schlitz des Pedalkörpers entlang des gemeinsamen Mittelpunkts des Pedalkörpers symmetrisch ist und wobei der dritte Schlitz des Pedalkörpers zu dem vierten Schlitz des Pedalkörpers entlang des gemeinsamen Mittelpunkts des Pedalkörpers symmetrisch ist.
Fahrradpedal-Systemnach nach Anspruch 2, wobei die Radien des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes des Pedalkörpers größer sind als die Radien des dritten Schlitzes des Pedalkörpers und des vierten Schlitzes, jeweils von dem gemeinsamen Mittelpunkt des Pedalkörpers gemessen.
Fahrradpedal-Systemnach nach Anspruch 2, bei der die Bogenlängen des ersten Schlitzes und dem zweiten Schlitz des Pedalkörpers größer sind als die Bogenlängen des dritten Schlitzes des Pedalkörpers und dem vierten Schlitz, jeweils von dem gemeinsamen Mittelpunkt des Pedals Körper gemessen.
Fahrradpedal-System nach Anspruch 1, wobei die Innenkanten der drei Schlitze der Schuhplatte abgeschrägt sind.
Fahrradpedal-System nach Anspruch 1, wobei die erste Stolle, die zweite Stolle, und die dritte Stolle so gestaltet sind das sie in den ersten Schlitz oder dem zweiten Schlitz des Pedalkörpers, beziehungsweise in den dritten oder vierten Schlitz des Pedalkörpers passen.
Fahrradpedal-System nach Anspruch 1, wobei der Grad der Konkavität des konkaven Körpers einer Schuhplatte ungefähr dem Grad einer Konvexität einer Schuhsohle entspricht.
Fahrradpedal-System nach Anspruch 1, wobei das Zusammenführen der Schuhplatte mit dem Pedalkörper die formschlüssige Verbindung der ersten Stolle, der zweiten Stolle und der dritten Stolle mit dem des ersten Schlitzes, dem zweiten Schlitz und dem dritten oder vierten Schlitz des Pedalkörpers ermöglicht.
Fahrradpedal-System nach Anspruch 1, wobei der Bogenwinkel der ersten Stolle ungefähr gleich ist mit dem Bogenwinkel des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes des Pedalkörper ist, wobei der Bogenwinkel der zweiten Stolle kleiner oder gleich dem Bogenwinkel von dem ersten Schlitz und dem zweiten Schlitz des Pedalkörpers ist, und wobei der Bogenwinkel der dritten Stolle ungefähr gleich ist mit dem Bogenwinkel des dritten Schlitz und dem vierten Schlitz des Pedalkörpers.
Pedalsystem nach Anspruch 1, wobei der Bogenwinkel der ersten Stolle kleiner als der Bogenwinkel des ersten Schlitzes und der zweiten Schlitze des Pedalkörpers ist, wobei der Bogenwinkel der zweiten Stolle kleiner oder gleich dem Bogenwinkel der ersten Stolle ist, und wobei der Bogenwinkel der dritten Stolle kleiner ist als der Bogenwinkel des dritten Schlitzes und des vierten Schlitzes des Pedalkörpers ist.
Pedalsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Stolle auf einer oberen Hälfte des Plattenkörpers positioniert ist, die zweite Stolle auf einer unteren Hälfte des Plattenkörpers positioniert ist und die dritte Stolle zwischen der ersten Stolle, der zweite Stolle und zwischen allen drei Aussparungen positioniert ist.
Pedal, beinhaltend eine Rotationsachse, die mit einem Kurbelarm eines Fahrrads verbunden werden kann, einen Pedalkörper, der von vorne nach hinten konvex ist und einen ersten Schlitz, einen zweiten Schlitz, einen dritten Schlitz und einen vierten Schlitz aufweist, wobei der erste Schlitz, der zweite Schlitz, der dritte Schlitz und der vierte Schlitz alle bogenförmig geformt sind, sich alle einen gemeinsamen Mittelpunkt des Pedalkörpers teilen und durch eine Breite des Pedalkörpers definiert sind, wobei der erste Schlitz des Pedalkörpers entlang des gemeinsamen Mittelpunkts des Pedalkörpers symmetrisch zum zweiten Schlitz des Pedalkörpers ist, und wobei der dritte Schlitz des Pedalkörpers entlang des gemeinsamen Mittelpunkts des Pedalkörpers symmetrisch ist zum vierten Schlitz des Pedalkörpers; wobei die Bogenlängen des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes des Pedalkörpers größer sind als die Bogenlängen des dritten Schlitzes des Pedalkörpers und des vierten Schlitzes, jeweils vom gemeinsamen Mittelpunkt des Pedalkörpers; und wobei die Radien des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes des Pedalkörpers größer sind als die Radien des dritten Schlitzes des Pedalkörpers und des vierten Schlitzes, jeweils vom gemeinsamen Mittelpunkt des Pedalkörpers.
Schuhplatte, beinhaltend einen Plattenkörper, der von vorne nach hinten konkav ist und sich mit einem Pedalkörper verbinden lässt; eine erste Stolle, eine zweite Stolle, eine dritte Stolle und drei Aussparungen. Die drei Aussparungen sind in einer Dreiecksform angeordnet, wobei die erste Stolle, die zweite Stolle, und die dritte Stolle alle bogenförmig sind und einen gemeinsamen Mittelpunkt der Schuhplatte teilen, wobei die Schuhplatte durch die drei Aussparungen an eine Schuhsohle geschraubt werden können; wobei die erste Stolle, die zweite Stolle und die dritte Stolle so geformt und dimensioniert sind, dass sie mit Schlitzen des Pedalkörpers zusammenpassen; wobei das Zusammenfügen des Plattenkörpers mit dem Pedalkörper die formschlüssige Verbindung der ersten Stolle, der zweiten Stolle und der dritten Stolle in die Schlitze des Pedalkörpers ermöglicht; und wobei die erste Stolle auf einer oberen Hälfte des Plattenkörpers positioniert ist, die zweite Stolle auf einer unteren Hälfte des Plattenkörpers positioniert ist und die dritte Stolle zwischen der ersten Stolle, der zweiten Stolle und zwischen allen drei Aussparungen positioniert ist.