DE19717463A1 - Kurbelarm mit Mehrfachkettenrad für Fahrräder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kurbelarm für den Pedalantrieb an einem Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Gemäß der EP 0 508 328 B1 ist eine Getriebekurbelvorrichtung bekannt gewor­ den, die gemäß dem Stand der Technik eine stabförmige Verbindung zwischen einem Pedalauge und einer Nabe aufweist, wobei von der Nabe 5 Stege radial nach außen weisend angeformt sind, an deren Ende Befestigungsaugen angeord­ net sind, die in axialer Richtung gesehen auf beiden Seiten Planflächen aufwei­ sen, an denen in Verbindung mit Zentrierungen mehrere Kettenräder befestigbar sind. Da bei Fahrrädern die Komponenten so leicht wie möglich ausgeführt sein müssen, kann auf mindestens einen Steg verzichtet werden; andererseits können Überlegungen angestellt werden, wie der stabartige Kurbelarm, der hohen Biege­ spannungen zur Übertragung des Moments widerstehen und aus diesem Grunde sehr massiv ausgelegt werden muß, erleichtert werden kann.

Eine Abwandlung des stabartigen Kurbelarmes zu einem Profil mit fachwerkarti­ gen Durchbrüchen ist aus der DE 295 15 640 U1 bekannt, wo der Kurbelarm sich einem Doppel-T-Profil annähert, wobei die neutrale Faser mit Durchbrüchen versehen ist. Eine solche Ausführung teilt den Kurbelarm in einen zug- und einen druckaufnehmenden Strang ein, wodurch sich bereits Gewichtseinsparungen er­ zielen lassen.

Eine gewichtseinsparende Weiterentwicklung des Kurbelarmes und dessen Auftei­ lung in einen zug- und druckaufnehmenden Teil wird in der Weise vorgeschlagen, daß der Kurbelarm in einen ersten zugbelasteten Verbindungsarm und in einen zweiten druckbelasteten Verbindungsarm aufgeteilt wird, wobei die Verbindungs­ arme vom Pedalauge ausgehend in einem größerem Winkel voneinander angeord­ net sind und das Drehmoment auf breiter Basis auf die Kettenräder übertragen. Ein derart ausgelegter Kurbelarm kann durch die exakte Aufteilung in Zug- und Druckanteil auch genauer dimensioniert werden, was sich darin äußert, daß der zugbeaufschlagte Verbindungsarm stärker und der druckbeaufschlagte Verbin­ dungsarm im Querschnitt schwächer ausgelegt ist. In vorteilhafter Weise münden die beiden Verbindungsarme in die jeweils zur Befestigung der Kettenräder vorge­ sehenen Befestigungsaugen, die untereinander nocheinmal durch Verlängerungen der Verbindungsarme verbunden sind. Aus diesen Gründen fällt den radial nach außen von den Nabe ausgehenden Stege die Aufgabe zu, das am gegenüberlie­ genden Kurbelarm auftretende Drehmoment auf die Befestigungsaugen für die Kettenräder zu übertragen sowie die Querkräfte aufzufangen, die dadurch entste­ hen, daß der Kraftangriffspunkt auf dem Pedal außerhalb der Kettenrad-ebene liegt. Schließlich kann die Bearbeitung des Kurbelarmes hinsichtlich der Aufnah­ me der Kettenräder dadurch verringert werden, daß nur noch eine Planfläche zur Aufnahme dieser Kettenräder angearbeitet werden muß, so daß sich die Bearbei­ tung im wesentlichen auf die Gewindebearbeitung im Pedalauge, an der Nabe sowie an den Befestigungsaugen beschränkt. Bei genauer Fertigung durch Form­ schmieden kann sogar auf die Bearbeitung der Planfläche sowie der dazu gehö­ renden Zentrierungen verzichtet werden.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, einen gewichtsoptimierten Kurbelarm preiswert herzustellen.

Die Aufgabe wird gemäß den Vorschlägen im kennzeichnenden Teil der Ansprü­ che sowie durch die Ausgestaltungen der Unteransprüche gelöst.

Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel für einen gewichts- und kostenoptimierten Kurbelarm erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kurbelarm, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Verbin­ dungsarm sowie vier von einer Nabe radial kreuzförmig angeordneten Ste­ gen mit zwei Kettenrädern,

Fig. 2 den Kurbelarm gemäß Fig. 1 in perspektivischer Darstellung mit schräg nach außen verlaufenden Verbindungsarmen,

Fig. 3 die Befestigung zweier Kettenräder an einem Befestigungsauge an einem der Stege,

Fig. 4 ein Vorschlag zur Befestigung eines Dreifachkettenblattes am Befesti­ gungsauge eines Steges.

Wird mit 1 ein Kurbelarm für den Pedalantrieb an einem Fahrrad bezeichnet, so ist dieser überlicherweise mittels eines Befestigungsprofils 12 in einer Nabe 13 auf einer hier nicht dargestellten Tretlagerachse angeordnet, wobei in einem Pe­ dalauge 4 ein hier nicht dargestelltes Pedal die Aufnahme für die Betätigungskraft des Radfahrers befestigt werden kann. Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht der Kur­ belarm 1 aus einem ersten Verbindungsarm 2 einem zweiten Verbindungsarm 3, einem ersten Steg 5, einem zweiten Steg 5', einem dritten Steg 6 sowie einem vierten Steg 6', wobei die Stege 5, 5', 6, 6' kreuzförmig von der Nabe 13 nach radial außen verlaufen. Der erste Steg 5 weist an seinem äußeren Ende ein erstes Befestigungsauge 7 in Richtung zum ersten Verbindungsarm 2 auf, wohingegen hingegen der zweite Steg 5' zum zweiten Verbindungsarm 3 hin verläuft und ein zweites Befestigungsauge 7' aufweist. Am dritten Steg 6 ist eine drittes Befesti­ gungsauge 8 und am vierten Steg 6' ein viertes Befestigungsauge 8' angeordnet. Der erste Verbindungsarm 2 verläuft vom ersten Befestigungsauge 7 mit einer Verlängerung 2' zum dritten Befestigungsauge 8 und der zweite Verbindungs­ arm 3 verläuft über eine Verlängerung 2' vom zweiten Befestigungsauge 7' zum vierten Befestigungsauge 8'.

Definiert man gemäß Fig. 1 eine Achse A durch das Pedalauge 4 und die Na­ be 13, so erscheint eine auf diese Achse bezogen nahezu symmetrische Kurbel­ armausführung; die Symmetrie wird lediglich durch die Querschnittsunterschiede zwischen dem ersten Verbindungsarm 2 und dem zweiten Verbindungsarm 3 ver­ fehlt. Der auf Zug belastete erste Verbindungsarm 2 muß bei gleich angesetzter Bruchlast stärker ausgeführt sein als der auf Druck belastete zweite Verbin­ dungsarm 3. Die Verbindungsarme 2 und 3 weisen untereinander einen Win­ kel 21 auf, der zwischen 20° und 30° ausmacht; gegenüber einer auf der Ebene eines ersten Kettenrades 9 verlaufenden Linie B gemäß Fig. 2 verlaufen die Ver­ bindungsarme 2 und 3 nach außen zum Pedalauge 4 und einem bestimmten Win­ kel 18, der einen ausreichend großen Abstand des Pedalauges 4 vom Kettentrieb insbesondere in Verbindung mit dem ersten Kettenrad 9 garantiert. Dieser Win­ kel 18 kann sehr klein ausfallen, wenn man einen Bereich mit einer größeren Nei­ gung 20 in die Erstreckung des ersten Verbindungsarmes 2 und des zweiten Verbindungsarmes 3 anordnet. Diese Neigung 20 in dem vom ersten Befesti­ gungsauge 7 und vom zweiten Befestigungsauge 7' wegweisenden Teil der Ver­ bindungsarme 2 und 3 kann in Winkelgraden ausgedrückt mehr als doppelt so groß sein als der Winkel 18.

Fig. 3 und 4 zeigen einmal die Befestigung des größten Kettenrades 9 sowie ei­ nes zweiten Kettenrades 10 am Befestigungsauge 8 des Steges 6 mittels einer Hohlschraube 14, wobei beide Kettenräder 9 und 10 gegen eine Planfläche 19 verschraubt werden. Sofern eine Bearbeitung der Planfläche 19 erfolgt, kann auch eine Zentrierung 17 angedreht werden, die wenigstens eines der Kettenrä­ dern 9 und 10 zentrieren kann. Sollte die Planfläche 19 nicht bearbeitet werden, so kann die Zentrierung 17 entfallen, wobei die Kettenräder 9 und 10 über die Hohlschrauben 14 ausschließlich zentriert an den Befestigungsaugen 7, 7', 8, 8' angeschraubt werden können. Ein drittes Kettenrad 11 kann entweder an einem zweiten hier nicht dargestellten Befestigungsauge zentriert und montiert werden, wobei jedoch aus Gewichtsgründen einer Lösung gemäß Fig. 4 der Vorzug gege­ ben wird, wo das dritte Kettenblatt 11 über mindestens einen Verbindungs­ niet 16 mit dem zweiten Kettenblatt 10 verbunden ist. Es ist jedoch unerheblich, wieviel Kettenräder in welcher Weise an den Befestigungsaugen 7, 7', 8, 8' be­ festigt werden. In jedem Fall aber werden alle Kettenräder 9, 10, 11, . . . an der Planfläche 19 befestigt, die noch nicht einmal zu bearbeitet werden braucht, so­ fern sie zur übrigen Bearbeitung der Gewindestellen als Aufnahme dient.

Claims (5)

1. Kurbelarm (1) für den Pedalantrieb an einem Fahrrad

• - zur Befestigung des Pedals an einem Pedalauge (4),
• - mit einer um eine Nabe (13) konzentrisch anordenbaren Vielzahl von Kettenrädern (9, 10, 11, . . .),
• - mit von der Nabe sternförmig nach radial außen angeordneten Stegen (5, 6),
• - mit an die Enden der Stege (5,6) angeformten Befestigungsau­ gen (7, 7', 8, 8') zur Befestigung der Kettenräder (9, 10, 11, . . .), dadurch gekennzeichnet, daß
• - der Kurbelarm (1) aus mindestens zwei Verbindungsarmen, nämlich aus einem ersten Verbindungsarm (2) und einem zweiten Verbindungsarm (3) besteht, welche zueinander einen Winkel von 20° bis 30° aufweisen, wobei
• - der erste Verbindungsarm (2) das Pedalauge (4) mit dem ersten Befestigungsauge (7) und über eine Verlängerung 2' mit dem zweiten Be­ festigungsauge (8) verbindet, während
• - der zweite Verbindungsarm (3) das Pedalauge (4) mit dem ersten Befestigungsauge (7') und über eine Verlängerung 3' mit dem zweiten Be­ festigungsauge (8') verbindet wobei
• - die Verbindungsarme (2, 3) mit den Stegen (5, 6) bezogen auf eine Achse A durch das Pedalauge (4) und die Nabe (13) ein im wesentlichen symmetrischen Aufbau aufweisen.

2. Kurbelarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsaugen (7, 7', 8, 8') mindestens eine von dem Kurbelarm (1) wegweisende Planfläche (19) zur Befestigung der Kettenräder (9, 10, 11, . . .) aufweisen.

3. Kurbelarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (5, 6) in Kreuzform um die Nabe (13) angeordnet sind.

4. Kurbelarm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verbindungsarm (2) im Querschnitt stärker als der zweite Ver­ bindungsarm (3) ausgebildet ist.

5. Kurbelarm nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsarme (2,3) zwischen dem zweiten Befestigungsauge (8, 8') und dem Pedalauge (4) gegenüber einer auf der Ebene des ersten Kettenra­ des (9) liegenden Linie B einen vom ersten Kettenrad (9) wegweisenden Win­ kel (18) aufweisen, wobei sie Bereiche mit von dem Win­ kel (18) abweichende Neigung (20) aufweisen können.