DE202020107438U1

DE202020107438U1 - Einteiliges lagerloses Fahrradpedal

Info

Publication number: DE202020107438U1
Application number: DE202020107438.5U
Authority: DE
Original assignee: VP Components Co Ltd
Current assignee: VP Components Co Ltd
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2030-12-22

Abstract

Einteiliges lagerloses Fahrradpedal, aufweisend:
einen Pedalkörper (10), der eine Drehachse (L) aufweist, wobei der Pedalkörper (10) mit einem entlang der Drehachse (L) verlaufenden Achsloch (11) versehen ist, und wobei das Achsloch (11) an einem Ende des Pedalkörpers (10) offen ist; und
eine Pedalachse (20), die einen Montageabschnitt (21) und einen gegenüberliegenden Verbindungsabschnitt (22) aufweist, wobei die Pedalachse (20) und der Pedalkörper (10) in einem Formwerkzeug (200) einstückig ausgebildet sind, und wobei sich der Verbindungsabschnitt (22) im Achsloch (11) befindet, und wobei zwischen dem Umfang der Pedalachse (20) und dem Achsloch (11) ein Drehspalt (D) ausgebildet ist, der ermöglicht, dass sich die Pedalachse (20) um die Drehachse (L) relativ zum Pedalkörper (10) dreht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrradpedal, insbesondere ein einteiliges lagerloses Fahrradpedal.
Aus der TW M367883 ist ein Fahrradpedal bekannt, das einen Pedalkörper, ein Lager, ein Schaftrohr, eine Pedalachse und eine Mutter aufweist. An der Außenseite des Schaftrohrs ist der Pedalkörper im Spritzgussverfahren angebracht. An beiden Enden des Schaftrohrs ist je ein Aufnahmesitz angeordnet, der für die Aufnahme des Lagers sorgt. Die Pedalachse wird durch das Lager geführt und mit Muttern gesichert.
Das oben erwähnte Fahrradpedal kann zwar die selbsternannte Anforderung sowohl an die Einsparung von Herstellungskosten als auch an das geringe Gewicht erfüllen. Unabhängig davon, ob der Pedalkörper an der Außenseite des Schaftrohrs im Spritzgussverfahren angebracht ist oder das Schaftrohr nach dem Formen des Pedalkörpers eingeführt ist, gibt es aber immer noch viele Herstellungsvorgänge. Ferner werden weiterhin Komponenten wie Lager, Muttern usw. benötigt, sodass eine echte Gewichtsreduzierung und die Verringerung der Montage- und Fertigungsstunden nicht erreicht werden können. Daher ist das herkömmliche Fahrradpedal verbesserungsbedürftig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einteiliges lagerloses Fahrradpedal zu schaffen, das nur zwei Komponenten (einen Pedalkörper und eine Pedalachse) aufweist, die einstückig ausgebildet sind, was den Vorteil hat, den Herstellungsvorgang zu vereinfachen und die Herstellungskosten zu senken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein einteiliges lagerloses Fahrradpedal, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.
Durch die Erfindung wird ein einteiliges lagerloses Fahrradpedal geschaffen, das Folgendes aufweist:

einen Pedalkörper, der eine Drehachse aufweist, wobei der Pedalkörper mit einem entlang der Drehachse verlaufenden Achsloch versehen ist, und wobei das Achsloch an einem Ende des Pedalkörpers offen ist; und
eine Pedalachse, die einen Montageabschnitt und einen gegenüberliegenden Verbindungsabschnitt aufweist, wobei die Pedalachse und der Pedalkörper in einem Formwerkzeug einstückig ausgebildet sind, und wobei sich der Verbindungsabschnitt im Achsloch befindet, und wobei zwischen dem Umfang der Pedalachse und dem Achsloch ein Drehspalt ausgebildet ist, der ermöglicht, dass sich die Pedalachse um die Drehachse relativ zum Pedalkörper dreht.

Auf diese Weise besteht das erfindungsgemäße Fahrradpedal nur aus dem Pedalkörper und der Pedalachse, die einstückig geformt sind, um den Einbau von Lagern zu vermeiden, den Herstellungsvorgang zu vereinfachen und die Herstellungskosten zu senken.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen einteiligen lagerlosen Fahrradpedals;
2 einen Schnitt durch das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen einteiligen lagerlosen Fahrradpedals;
3 eine schematische Darstellung I des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen einteiligen lagerlosen Fahrradpedals, in der gezeigt ist, dass die Pedalachse (20) in eine erste Form des Formwerkzeugs eingeführt wird;
4 eine schematische Darstellung II des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen einteiligen lagerlosen Fahrradpedals, in der gezeigt ist, dass ein Innenschichtabschnitt des Pedalkörpers durch Spritzguss an der Außenseite der Pedalachse ausgebildet ist;
5 eine schematische Darstellung III des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen einteiligen lagerlosen Fahrradpedals, in der gezeigt ist, dass sich die Pedalachse und das Halbzeug des Pedalkörpers in einer zweiten Form befinden, wobei sich die Pedalachse durch die Antriebseinheit relativ zum Pedalkörper dreht; und
6 eine schematische Darstellung IV des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen einteiligen lagerlosen Fahrradpedals, in der gezeigt ist, dass sich die Pedalachse und das Halbzeug des Pedalkörpers in einer dritten Form befinden, wobei ein Außenschichtabschnitt durch Spritzguss an der Außenseite des Innenschichtabschnitts ausgebildet ist.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der konkreten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben. Zu erwähnen ist jedoch, dass Bestandteile der vorliegenden Erfindung, die in diesen Ausführungsbeispielen erwähnt werden, in Bezug auf Verhältnisse, Abmessungen, Verformungsbeträge oder Verschiebungen dargestellt, die für die Beschreibung geeignet sind, und nicht auf die Verhältnisse der tatsächlichen Elemente gezeichnet sind.
Wie aus den 1 bis 6 ersichtlich, besteht ein erfindungsgemäßes einteiliges lagerloses Fahrradpedal 100 im Wesentlichen aus einem Pedalkörper 10 und einer Pedalachse 20, wobei kein Lager und keine zugehörigen Komponenten vorgesehen sind. Das lagerlose Fahrradpedal 100 kann an einer Tretkurbel eines Fahrrads befestigt werden. Über die Fahrradpedale 100 wirkt die mit den Beinen ausgeübte Antriebskraft des Radfahrers.
Der Pedalkörper 10 weist eine Drehachse L auf, entlang der ein Achsloch 11 verläuft. Das Achsloch 11 ist an einem Ende des Pedalkörpers 10 offen. Das Achsloch 11 weist einen Innenabschnitt 111 und einen Außenabschnitt 112 auf. Der Innenabschnitt 111 ist nicht freigelegt und geschlossen, wobei der vom Innenabschnitt 111 abliegende Abschnitt des Außenabschnitts 112 offen ist.
Die Pedalachse 20 weist einen Montageabschnitt 21 und einen gegenüberliegenden Verbindungsabschnitt 22 auf. Der Montageabschnitt 21 ist mit einem Außengewinde 211 versehen, um die Pedalachse 20 in eine Gewindebohrung der Tretkurbel des Fahrrads zu schrauben. Die Pedalachse 20 ist im Bereich des Verbindungsabschnitts 22 mit einem Sperrabschnitt 23 versehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die äußere Abmessung des Sperrabschnitts 23 größer als die äußere Abmessung des Verbindungsabschnitts 22. Der Sperrabschnitt 23 ist an einem von dem Montageabschnitt 21 abliegenden Ende der Pedalachse 20 einstückig ausgebildet. Außerdem ist der Sperrabschnitt 23 im Wesentlichen halbkugelförmig. Der Verbindungsabschnitt 22 ist vom Montageabschnitt 21 zum Sperrabschnitt 23 hin verjüngt, sodass die Pedalachse 20 eine bestimmte strukturelle Festigkeit aufweist. Gleichzeitig erfüllt das erfindungsgemäße Fahrradpedal 100 die Anforderung an das geringe Gewicht.
Gemäß der Erfindung sind die Pedalachse 20 und der Pedalkörper 10 in einem Formwerkzeug einstückig so ausgebildet, dass sich der Verbindungsabschnitt 22 im Achsloch 11 befindet. Der Pedalkörper 10 wird durch Spritzgießen aus chemischen Materialien so hergestellt, dass die Pedalachse 20 in das Achsloch 11 eingebettet ist. Während des Ausformvorgangs des Pedalkörpers 10 dreht sich die Pedalachse 20 gegenüber dem Pedalkörper 10 um die Drehachse L im Achsloch 11, um zu verhindern, dass chemische Materialien an der Oberfläche der Pedalachse 20 haften bleiben, bevor sie vollständig geformt werden. Dadurch entsteht ein Drehspalt D zwischen dem Umfang der Pedalachse 20 und dem Achsloch 11. Auf diese Weise ermöglicht der Drehspalt D nach dem Ausformen des Pedalkörpers 10 und der Pedalachse 20, dass sich die Pedalachse 20 um die Drehachse L relativ zum Pedalkörper 10 frei dreht.
Nachdem das Fahrradpedal 100 ausgebildet ist, ist die Form des Verbindungsabschnitts 22 an die des Außenabschnitts 112 angepasst, wobei die Form des Sperrabschnitts 23 an die des Innenabschnitts 111 angepasst ist, sodass die Pedalachse 20 durch den Sperrabschnitt 23 nicht von dem Achsloch 11 gelöst werden kann. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Form des Sperrabschnitts 23 eine unregelmäßige Form sein, solange sie die Drehung der Pedalachse 20 in Bezug auf den Pedalkörper 10 nicht beeinflusst.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Pedalkörper 10 einen Innenschichtabschnitt 10a und einen Außenschichtabschnitt 10b auf. Nachdem der Innenschichtabschnitt 10a und die Pedalachse 20 einstückig ausgebildet sind, wird der Außenschichtabschnitt 10b an der Außenseite des Innenschichtabschnitts 10a geformt. Der Innenschichtabschnitt 10a besteht aus einem reibungsarmen chemischen Material wie Polyoxymethylen [POM], wobei der Außenschichtabschnitt 10b aus Polypropylen [PP] besteht. Der Außenschichtabschnitt 10b kann nach Bedarf in eine vorbestimmte Form ausgebildet sein. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Außenschichtabschnitt 10b auch rutschfeste Vorsprünge aufweisen, die verhindern, dass die Füße des Radfahrers relativ zum Fahrradpedal 100 verrutschen.
Gemäß der Erfindung sind der Pedalkörper 10 und die Pedalachse 20 aus einem Stück so gefertigt, dass sich die Pedalachse 20 relativ zum Pedalkörper 10 frei drehen kann. Es ist nicht erforderlich, Lager bzw. selbstschmierende Lager und zugehörige Komponenten zwischen dem Pedalkörper 10 und der Pedalachse 20 einzubauen, wobei nur zwei Komponenten das lagerlose Fahrradpedal 100 bilden. Auf diese Weise werden die Arbeitsstunden und die Kosten für Herstellung und Montage stark reduziert, sodass den Verbrauchern ein kostengünstiges Fahrradpedal 100 zur Verfügung gestellt wird.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen des oben erwähnten einteiligen lagerlosen Fahrradpedals bereitgestellt, das die folgenden Schritte aufweist:

Bereitstellen einer Pedalachse 20, die aus Eisenmaterial hergestellt ist und eine helle und glatte Oberfläche aufweist;
Einsetzen der Pedalachse 20 in ein Formwerkzeug 200, wobei ein Pedalkörper 10 auf die Außenseite der Pedalachse 20 durch Spritzguss von chemischen Materialien so aufgebracht ist, dass sich ein Achsloch 11 im Pedalkörper 10 befindet, wobei die Form des Achslochs 11 der Form eines Verbindungsabschnitts 22 und eines Sperrabschnitts 23 der Pedalachse 20 entspricht, sodass die Pedalachse 20 in das Achsloch 11 des Pedalkörpers 10 eingebettet werden kann, und wobei der Pedalkörper 10 einen Innenschichtabschnitt 10a und einen Außenschichtabschnitt 10b aufweist, und wobei das Formwerkzeug 200 in einer Spritzgießmaschine wie einer Zweifarben-Spritzgießmaschine oder einer Dreifarben-Spritzgießmaschine angeordnet ist, und wobei das Formwerkzeug 200 eine erste Form 200a, eine zweite Form 200b und eine dritte Form 200c aufweist, und wobei die erste Form 200a und die dritte Form 200c einen Formhohlraum 201 und einen mit dem Formhohlraum 201 kommunizierenden Einspritzkanal 202 aufweisen, und wobei die Pedalachse 20 während der Ausformung zur ersten Form 200a verlagert wird, wobei das chemische Material von Polyoxymethylen [POM] in einem ersten Spritzgussschritt durch den Einspritzkanal 202 in den Formhohlraum 201 so eingespritzt wird, dass der Innenschichtabschnitt 10a durch Spritzguss an der Außenseite der Pedalachse 20 ausgebildet ist;
Verlagern des ungeformten Innenschichtabschnitts 10a und der Pedalachse 20 in die zweite Form 200b während der Ausformung des Innenschichtabschnitts 10a des Pedalkörpers 10, wobei der Innenschichtabschnitt 10a des Pedalkörpers 10 durch das Kühlverfahren auf eine Temperatur zwischen 40°C und 60°C abgekühlt wird, sodass sich der Innenschichtabschnitt 10a in einem Zustand nahezu Erstarrung befindet, woraufhin die Pedalachse 20 durch eine Antriebseinheit 300, wie beispielsweise einen Motor mit einer Ausgangswelle, angetrieben wird, um die Pedalachse 20 im Achsloch 11 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu drehen, und wobei durch die Drehwirkung der Pedalachse 20 verhindert werden kann, dass das chemische Material an der Oberfläche der Pedalachse 20 haftet, und wobei sich die Pedalachse 20 solange dreht, bis der Innenschichtabschnitt 10a des Pedalkörpers 10 geformt ist und ein Drehspalt D zwischen dem Umfang der Pedalachse 20 und dem Achsloch 11 entsteht, und wobei der Drehspalt D im Bereich von 0,15 mm bis 0,3 mm liegt, beispielsweise bei 0,2 mm, und wobei, bevor die Pedalachse 20 in das Formwerkzeug 200 eingesetzt wird, die Oberfläche der Pedalachse 20 mit hochtemperaturbeständigem Schmierfett so beschichtet wird, dass das hochtemperaturbeständige Schmierfett beim Spritzgießen des Pedalkörpers 10 stets zwischen der Oberfläche der Pedalachse 20 und dem Pedalkörper 10 liegt, wodurch sich die Pedalachse 20 gegenüber dem Pedalkörper 10 leicht drehen kann;
Verlagern des geformten Innenschichtabschnitts 10a und der Pedalachse 20 in die dritte Form 200c, wobei der Außenschichtabschnitt 10b in einem zweiten Spritzgussschritt bzw. durch Spritzguss von Polypropylen [PP] ausgebildet ist und den Innenschichtabschnitt 10a bedeckt, und wobei sich die Pedalachse 20 in der dritten Form 200c noch im Achsloch 11 solange dreht, bis der Pedalkörper 10 fertig geformt ist und die Form geöffnet wird, wodurch die Herstellung des lagerlosen Fahrradpedals 100 abgeschlossen ist. Die Anzahl der Formen im oben erwähnten Ausführungsbeispiel ist nur ein Beispiel und soll keine Einschränkung bewirken. Daher kann in anderen Ausführungsbeispielen der Pedalkörper 10 auch einen einzelnen Schichtabschnitt aufweisen, sodass eine einzelne Form zur Ausformung des Fahrradpedals 100 verwendet werden kann.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird, nachdem der Innenschichtabschnitt 10a anfänglich in der zuvor erwähnten ersten Form 200a gebildet wurde, die erste Form 200a leicht geöffnet. Vor dem Verlagern in die zweite Form 200b kann ein Blasverfahren verwendet werden, um den Innenschichtabschnitt 10a abzukühlen. Durch das Blasverfahren kann auch der Abstand zwischen dem Innenschichtabschnitt 10a und der Pedalachse 20 ausgebildet sein, um zu verhindern, dass chemische Materialien an der Pedalachse 20 haften bleiben. Durch das Blasverfahren kann der Pedalkörper 10 in der zweiten Form 200b und der dritten Form 200c abgekühlt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann vor dem Einbringen der Pedalachse 20 in das Formwerkzeug 200 ein Prüfschritt verwendet werden, um zu prüfen, ob das Außengewinde 211 das richtige Gewinde aufweist. Der Prüfschritt wird durch eine automatische Zuführungsmaschine und eine Prüfmaschine durchgeführt. Durch die automatische Zuführungsmaschine kann die Pedalachse 20 nach der Prüfung automatisch zum Spritzgießen in das Formwerkzeug 200 eingeführt werden. Nach dem Formen können die geformten Produkte durch einen automatischen Entnahmemechanismus herausgenommen und in Beutel verpackt werden, wodurch die automatische Produktion erreicht wird.
Zusammengefasst lassen sich mit dem erfindungsgemäßen einteiligen lagerlosen Fahrradpedal beispielsweise folgende Vorteile realisieren:

1. Das erfindungsgemäße Fahrradpedal besteht im Wesentlichen aus dem Pedalkörper 10 und der Pedalachse 20, wodurch sich die Pedalachse 20 durch den Drehspalt D zwischen der Pedalachse 20 und dem Achsloch 11 des Pedalkörpers 10 gegenüber dem Pedalkörper 10 frei drehen kann. Auf diese Weise werden keine Lager und zugehörigen Schmierelemente benötigt, wodurch die Gesamtstruktur vereinfacht und das Gesamtgewicht effektiv reduziert wird. Daher wird die Anforderung an das geringe Gewicht erfüllt.
2. Gemäß der Erfindung sind der Pedalkörper 10 und die Pedalachse 20 einstückig ausgebildet, wobei der Herstellungsvorgang einfach ist und keine Arbeitskräfte zum Zusammenbau von komplizierten Komponenten erforderlich sind, was die Herstellungskosten des Produkts effektiv reduziert.

Die vorstehende Beschreibung stellt die Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Ansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Bezugszeichenliste

100: lagerloses Fahrradpedal
10: Pedalkörper
10a: Innenschichtabschnitt
10b: Außenschichtabschnitt
11: Achsloch
111: Innenabschnitt
112: Außenabschnitt
L: Drehachse
20: Pedalachse
21: Montageabschnitt
211: Außengewinde
22: Verbindungsabschnitt
23: Sperrabschnitt
D: Drehspalt
200: Formwerkzeug
200a: erste Form
200b: zweite Form
200c: dritte Form
201: Formhohlraum
202: Einspritzkanal
300: Antriebseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

TW M367883 [0002]

Claims

Einteiliges lagerloses Fahrradpedal, aufweisend: einen Pedalkörper (10), der eine Drehachse (L) aufweist, wobei der Pedalkörper (10) mit einem entlang der Drehachse (L) verlaufenden Achsloch (11) versehen ist, und wobei das Achsloch (11) an einem Ende des Pedalkörpers (10) offen ist; und eine Pedalachse (20), die einen Montageabschnitt (21) und einen gegenüberliegenden Verbindungsabschnitt (22) aufweist, wobei die Pedalachse (20) und der Pedalkörper (10) in einem Formwerkzeug (200) einstückig ausgebildet sind, und wobei sich der Verbindungsabschnitt (22) im Achsloch (11) befindet, und wobei zwischen dem Umfang der Pedalachse (20) und dem Achsloch (11) ein Drehspalt (D) ausgebildet ist, der ermöglicht, dass sich die Pedalachse (20) um die Drehachse (L) relativ zum Pedalkörper (10) dreht.
Fahrradpedal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalkörper (10) im Spritzgussverfahren so gefertigt ist, dass die Pedalachse (20) in das Achsloch (11) eingebettet ist, wobei sich die Pedalachse (20) während der Ausformung des Pedalkörpers (10) gegenüber dem Pedalkörper (10) um die Drehachse (L) in dem Achsloch (11) dreht, sodass der Drehspalt (D) zwischen dem Umfang der Pedalachse (20) und dem Achsloch (11) entsteht.
Fahrradpedal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalachse (20) im Bereich des Verbindungsabschnitts (22) mit einem Sperrabschnitt (23) versehen ist, der verhindert, dass die Pedalachse (20) aus dem Achsloch (11) herauskommt.
Fahrradpedal nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrabschnitt (23) an einem von dem Montageabschnitt (21) abliegenden Ende der Pedalachse (20) einstückig ausgebildet ist, wobei das Achsloch (11) einen Innenabschnitt (111) und einen Außenabschnitt (112) aufweist, und wobei der Innenabschnitt (111) nicht freigelegt und geschlossen ist, wobei der vom Innenabschnitt (111) abliegende Abschnitt des Außenabschnitts (112) offen ist, und wobei der Sperrabschnitt (23) im Innenabschnitt (111) gesperrt ist, und wobei der Verbindungsabschnitt (22) an den Außenabschnitt (112) angepasst ist.
Fahrradpedal nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Verbindungsabschnitts (22) an den Außenabschnitt (112) angepasst ist, wobei die Form des Sperrabschnitts (23) an den Innenabschnitt (111) angepasst ist, und wobei die äußere Abmessung des Sperrabschnitts (23) größer ist als die äußere Abmessung des Verbindungsabschnitts (22).
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Montageabschnitt (21) mit einem Außengewinde (211) versehen ist, wobei der Verbindungsabschnitt (22) vom Montageabschnitt (21) zum Sperrabschnitt (23) hin verjüngt ist, und wobei der Sperrabschnitt (23) im Wesentlichen halbkugelförmig ausgebildet ist.
Fahrradpedal nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalkörper (10) einen Innenschichtabschnitt (10a) und einen Außenschichtabschnitt (10b) aufweist, wobei, nachdem der Innenschichtabschnitt (10a) und die Pedalachse (20) einstückig ausgebildet sind, der Außenschichtabschnitt (10b) an der Außenseite des Innenschichtabschnitts (10a) geformt wird, und wobei der Innenschichtabschnitt (10a) durch Spritzguss aus reibungsarmen chemischen Materialien hergestellt ist, und wobei der Außenschichtabschnitt (10b) durch Spritzguss aus Polypropylen hergestellt ist.