DE2633939A1

DE2633939A1 - Fahrrad-tretkurbeltrieb

Info

Publication number: DE2633939A1
Application number: DE19762633939
Authority: DE
Inventors: Takashi Segawa
Original assignee: Shimano Industrial Co Ltd
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1975-08-01
Filing date: 1976-07-28
Publication date: 1977-02-17
Also published as: FR2319820A1; DE2633939C2; IT1074256B; GB1561698A; FR2319820B1; US4183262A

Description

DR. BERG DIFL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Anwaltsakte 27 263 2 8. J(II /

Shimano Industrial Company Limited of^77, 3-cho, Oimatsu-cho, Sakai-shi, Osaka - Japan

Fahrrad-Tretkurbeltrieb

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tretkurbeltrieb für ein Fahrrad mit einer einstückigen Tretkurbel, welche eine Welle und ein Paar an deren Enden hervorstehende Kurbelarme aufweist, und mit einem Kettenrad.

Bei einem Tretkurbeltrieb der genannten Art ist das Kettenrad gewöhnlich fest mit einem der Kurbelarme verbunden, so daß es gemeinsam mit der Welle in zwei Eichtungen drehbar ist. Beim Stillstand der Welle kommt also

r (089) ag S2 Ii 8 München 80. Mauerkircherslralie 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453100

987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT München Hypo-Bank München 3890002624

983310 TELEX: 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808

709807/0303 „TONAL .NSPECTSD

auch eine vom Kettenrad des Kurbeltriebs zu einem Kettenrad an einer Freilauf-Hinterradnabe des Fahrrads verlaufende Kette zu Stillstand. Bei einem Fahrrad mit Kettenschaltung bedeutet dies, daß sich die Kette nicht umschalten läßt, solange das Fahrrad bei stillstehendem Kurbeltrieb etwa bergab rollt.

Zur Beseitigung dieses Nachteils schlägt die TTS-PS 3 4-92 883 einen Tretkurbeltrieb vor, bei welchem zwischen dem Kettenrad und dem einen Tretkurbelarm ein Freilauf angeordnet ist, welcher das Kettenrad nur bei der Vorwärtsdrehung der Tretkurbel mitnimmt, während diese rückwärts frei drehbar ist. Rollt das Fahrrad bei stillstehender Tretkurbel vorwärts, so wird das Kettenrad über die umlaufende Kette in Vorwärtsdrehung versetzt, wodurch also die Kettenschaltung auch bei stillstehender Tretkurbel betätigbar ist.

Bei dem in der genannten US-PS beschriebenen Tretkurbeltrieb sind die Welle und die beiden Kurbelarme getrennt voneinander ausgeführt, und einer der Kurbelarme ist fest mit dem Innenring des Freilaufs verbunden. Eine derartige Ausführung ist daher nicht für die Verwendung mit einer einstückigen Tretkurbel geeignet.

Demgegenüber schafft die Erfindung einen Tretkurbeltrieb mit einer einstückigen Tretkurbel und einem über einen Freilauf mit dieser verbundenen Kettenrad. Der erfindungsgemäße Tretkurbeltrieb hat darüber hinaus einen äußerst einfachen Aufbau aus nur wenigen Teilen.

709807/0303

Bei einem Tretkurbeltrieb der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß er eine einstückige Tretkurbel mit einer Welle und zwei an deren Enden hervorstehenden Kurbelarmen sowie mit jeweils einem Gewinde an den beiden Enden der Welle aufweist, daß auf die Gewinde jeweils ein Lagerkonus aufgeschraubt ist, daß an einem axialen Ende des einen Lagerkonus ein Innenring angeordnet ist, daß auf dem Innenring ein wenigstens ein Kettenrad tragendes zylindrisches Abtriebsteil mittels eines Lagerpaars drehbar gelagert ist und daß zwischen dem Innenring und dem Abtriebsteil eine Antriebsübertragung mit Freilauf angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung ist also das Kettenrad in einer Richtung frei drehbar mit der aus einer Welle und den beiden Kurbelarmen gebildeten einstückigen Tretkurbel verbunden. Der von dem das Kettenrad tragenden Abtriebsteil umgebene Innenring.ist über einen der Kurbelarme hinweg auf die Welle geschoben und zusammen mit dem einen Lagerkonus auf dem einen Gewinde derselben befestigt. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist der Innenring einstückig mit dem Lagerkonus ausgeführt. In einer zweiten Ausführungsform ist der Innenring vom Lagerkonus getrennt ausgeführt und hat eine Innenverzahnung, mit welchem er auf einer Außenverzahnung an einem Ende der Welle sitzt und mittels des auf das zugeordnete Gewinde.geschraubten Lagerkonus gesichert ist, und in einer dritten Ausführung ist ein mit dem Innenring

709807/0303 '

einstückiges Lager für das Abtriebsteil über eine Vertiefung und einen mit dieser in Eingriff befindlichen Mitnehmer antriebsübertragend mit dem einen Kurbelarm verbunden.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Vorderansicht eines Tretkurbeltriebs in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Teilweise im Schnitt dargestellte Teilansicht des Tretkurbeltriebs nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht eines Tretkurbeltriebs in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4- eine teilweise im Schnitt dargestellte Teil-Seitenansicht des Tretkurbeltriebs nach Fig. 3,

Fig. 5 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht des Tretkurbeltriebs nach Fig. 5»

Fig. 6 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht eines Tretkurbeltriebs in einer dritten Ausfuhrungsform der Erfindung und

Fig. 7 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Tretkurbeltriebs nach Fig. 6.

In Fig. 1 und 2 erkennt man eine einstückig gegossene Tretkurbel 1 mit einer Welle 11 und zwei an deren Enden hervorstehenden Kurbelarment 12, 13.

709807/0303

Die Welle 11 hat an jedem Ende ein Außengewinde 11a, 11b. Das Außengewinde 11a an der Seite des einen Kurbelarms trägt einen mit einer Kontermutter 25 gesicherten Lagerkonus 2. Das andere Gewinde 11b an der Seite des Kurbelarms 13 trägt einen mit einem Freilauf-Innenring einstückigen Lagerkonus 3.

Dieser hat eine abgestuft zylindrische Form mit einem ersten Teilstück kleineren Durchmessers 31, welches an einem Ende eine Kugelrille 31a, etwa in der Mitte ein Außengewinde 31b und am anderen Ende eine Anordnung von Klinken 4 aufweist. Ein an dieses anschließendes Teilstück 32 größeren Durchmessers hat entlang seinem Umfang eine Kugelrille 32a für die Aufnahme von Kugeln 8, mittels welcher ein Abtriebsteil 5 gelagert ist.

Der Lagerkonus 3 ist von dem im wesentlichen zylindrischen Abtriebsteil 5 umgeben. Dieses trägt auf seinem äußeren Umfang ein Kettenrad 6 und hat an der Innenseite eine mit den Klinken 4 zusammenwirkende Ratschenverzahnung 7 zwischen zwei Kugelrillen 5a» 5b. Die Kugeln 8 liegen zwischen der Kugelrille 32a des Teilstücks 32 des Lagerkonus 3 und der Kugelrille 5b des Abtriebsteils 5· Eine weitere Reihe von Kugeln 10 liegt zwischen der Kugelrille 5a des Abtriebsteils 5 und einem auf das Gewinde 31b des Lagerkonus 3 geschraubten Lagerring 9. Das Abtriebsteil 5 ist also mittels der Kugeln 8, 10 drehbar auf dem Lagerkonus 3 gelagert und über den aus den Klinken 4

709807/0303

— Ό —

und der Ratschenverzahnung 7 gebildeten Freilauf so mit der Tretkurbelwelle 11 verbunden, daß es nur bei der Vorwärtsdrehung derselben angetrieben ist.

Die beschriebene Tretkurbel ist drehbar in einem Tretlagergehäuse 22 am unteren Teil eines Fahrradrahmens gelagert. Zwischen im Gehäuse 22 vorhandenen Kugelrillen und den Lagerkonussen 2 und 3 an den Enden der Welle 11 ist jeweils eine Reihe von Kugeln 23 bzw. 24 angeordnet.

Solange sich die Welle 1" durch Treten der Kurbelarme 12 und 13 vorwärts dreht, wird das Abtriebsteil 5 mit dem Kettenrad 6 über den aus den Klinken 4 und der Ratschenverzahnung 7 gebildeten Freilauf mitgenommen, um das Hinterrad des Fahrrads über die Kette anzutreiben. Bei Rückwärtsdrehung der Welle 11 bleibt das Abtriebsteil 5 dagegen stehen.

Wird das Treten der an den Kurbelarmen sitzenden Pedale während der Fahrt des Fahrrads unterbrochen, so bleibt die Welle 11 und damit der Lagerkonus 3 stehen, während das Abtriebsteil 5 sich unter dem Antrieb durch die Kette und das Kettenrad 6 weiter dreht, so daß die Kettenschaltung auch beim Stillstand der Tretkurbel 1 betätigt werden kann.

Gegebenenfalls kann das Fahrrad mit einer Rücktrittbremse versehen sein, welche sich durch Rückwärtstreten der Tretkurbel 1 betätigen läßt. In diesem Falle ist einer

709807/0303

der Kurbelarme 12, 13 oder die Welle 11 über eine Zugstange oder einen Zugdraht derart mit einem Bremskonus der Rücktrittbremse verbunden, daß dieser durch Rückwärtstreten betätigbar ist.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dient der auf der einstückigen Tretkurbel sitzende Lagerkonus gleichzeitig als Innenring für den das Kettenrad 6 tragenden Freilauf. Daraus ergibt sich ein einfacher, insbesondere für eine einstückige Tretkurbel verwendbarer Aufbau mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen. Während der Talfahrt des Fahrrads ermöglicht der Freilauf auch bei Stillstand der Tretkurbel den Umlauf der Kette und famit die Betätigung der Kettenschaltung.

Während der Lagerkonus 3 in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform einstückig mit dem Innenring des Freilaufs ist, weist die in Fig. 3 bis 5 dargestellte zweite Ausführungsform einen vom Lagerkonus 3 getrennten Innenring 30 auf. Dieser sitzt auf einer zwischen dem Gewinde 11b der Welle 11 und dem Kurbelarm 13 vorhandenen Keilnutverzahnung 11c und wird von dem auf das Gewinde 11b geschraubten Lagerkonus 3 darauf festgehalten.

Der Innenring 30 ist in Axialrichtung etwas länger als die Keilnutverzahnung 11c und hat an seinem Umfang ein Außengewinde 30b an einer Seite, eine Kugelrille 30c an der anderen Seite und dazwischen eine Anordnung von Klinken 4. Auf das Außengewinde 30b ist unter Zwischen-

709807/0 30 3

lage eines Abstandsrings 14 zwischen ihm und den Klinken ein Lagerring 9 geschraubt.

Im übrigen hat der Tretkurbeltrieb den gleichen Aufbau wie in der ersten Ausführungsform. Das das Kettenrad 6 tragende Abtriebsteil 5 ist mittels Kugeln 8, 10 drehbar auf dem Innenring 30 gelagert und über einen aus den Klinken 4 und eine Ratschenverzahnung 7 gebildeten Freilauf einsinnig antriebsübertragend mit diesem verbunden, so daß die Vorwärtsdrehung der Welle 11 auf das Abtriebsteil und das Kettenrad 5 bzw. 6 übertragen wird und das Abtriebsteil 5 im Stillstand oder bei Rückwärtsdrehung der Welle 11 frei drehbar ist.

Zum Zusammenbau des vorstehend beschriebenen Tretkurbeltriebs wird -der Innenring 30 mit dem unter Verwendung des aufgeschraubten Lagerrings 9 darauf gelagerten Abtriebsteil 5 und dem daran befestigten Kettenrad 6 über den Kurbelarm 12 sowie über die Gewinde 11a, 11b der Welle hinweg auf die Keilnutverzahnung 11c geschoben. Darauf wird der Lagerkonus 3 in gleicher Weise auf die Welle geführt und auf deren Gewinde 11b geschraubt, um den Innenring 30 zu befestigen. Als letztes werden dann der andere Lagerkonus 12 und die Kontermutter 25 über den Kurbelarm 12 aufgeschoben und auf das Gewinde 11a der Welle 11 geschraubt.

Zur Erleichterung des Zusammenbaus ist der Innendurchmesser des Gewindes 11b größer als der Außendurchmesser

709807/0303

des Gewindes 11a an der dem Kurbelarm 12 zugewandten Seite der Welle, so daß sich der Lagerkonus 3 ungehindert über das letztere hinwegschieben läßt. Ebenso ist der Innendurchmesser der Keilnutverzahnung 11c größer als der Außendurchmesser des daran anschließenden Gewindes 11b, so daß sich der Innenring 30 mühelos über die beiden Gewinde 11a und 11b hinwegschieben läßt.

Die beschriebene zweite Ausführungsform ermöglicht eine äußerst sichere Befestigung des Innenrings mittels der Keilnutverzahnung und des ihn auf dieser festhaltenden Lagerkonus und läßt sich ohne Schwierigkeit für eine gebräuchliche einstückige Tretkurbel verwenden.

Wie in der ersten Ausführungsform kann die Kette auch bei Stillstand der Tretkurbel umlaufen, so daß die Kettenschaltung auch im Leerlauf, etwa bei Talfahrt des Fahrrads betätigt werden kann.

Die in Fig. 6 und 7 dargestellte dritte Ausführungsform weist ähnlich der zweiten Ausführung einen vom Lagerkonus 3 getrennten Innenring 30 auf. Der Innenring 30 ist mittels des auf das Gewinde 11b der Welle 11 geschraubten Lagerkonus 3 auf einem der Keilnutverzahnung entsprechenden Teil 11c der Welle befestigt und hat an seiner äußeren Seitenfläche eine Vertiefung 3Od für den Eingriff eines am Kurbelarm 13 einwärts hervorstehenden Mitnehmers 21.

709807/0303

Der Innenring 30 sitzt mit einer Mittelbohrung 30a auf dem an der Welle 11 gebildeten Sitz 11c und hat an seinem äußeren Umfang ein Gewinde 30b an einer Seite, eine Kugelrille 30c an der anderen Seite und dazwischen eine Anordnung von Klinken 4. Er ist zwischen der Innenseite des Kurbelarms 13 und dem auf das Gewinde 11b geschraubten Lagerkonus 3 in Axialrichtung unbeweglich auf dem Sitz 11c der Welle 11 festgehalten und durch den Eingriff des Mitnehmers 21 mit der Vertiefung 3Od antriebsübertragend mit dieser verbunden.

Wie man in Fig. 6 erkennt, hat der Lagerkonus 3 an einer Seite eine axiale Verlängerung, mit welcher er an der Seitenfläche des Innenrings 30 angreift. Die Vertiefung 3Od hat eine dem Durchmesser des Mitnehmers 21 entsprechende Breite Der Mitnehmer 21 kann ein an einer gebräuchlichen Tretkurbel vorhandener Stift für die Befestigung des vorderen Kettenrads oder auch ein eigens für den beschriebenen Zweck vorgesehener Stift sein.

Auf das Gewinde 30b des Innenrings 30 ist ein eine Kugelrille aufweisender Lagerring 9 für die Lagerung des Abtriebsteils 5 niit dem Kettenrad 6 geschraubt.

Für den Zusammenbau des vorstehend beschriebenen Tretkurbeltriebs wird zunächst der Innenring mit dem Abtriebsteil 5, cLem Kettenrad 6 und dem Lagerring 9 zusammengesetzt und anschließend über den Kurbelarm 12 und die Gewinde 11a, 11b der Welle 11 hinweg auf den Sitz 11c

709807/0303

geschoben. Darauf wird der Lagerkonus 3 ebenfalls über den Kurbelarm 12 geführt und zum Befestigen des Innenrings 30 auf das Gewinde 11b der Welle 11 geschraubt, worauf dann der andere Lagerkonus 2 und die Kontermutter 25 über den Kurbelarm 12 auf die Welle geführt und auf deren Gewinde 11a geschraubt werden.

Zur Erleichterung des Zusammenbaus ist der Innendurchmesser der Gewindes 11b an der dem Kurbelarm 13 zugewandten Seite der Welle 11 größer als der Außendurchmesser des Gewindes 11a an der Seite des anderen Kurbelarms 12, so daß sich der Lagerkonus 3 ungehindert über das Gewinde 11a hinwegschieben läßt. Dementsprechend ist auch der Durchmesser des Sitzes 11c größer als der Außendurchmesser des Gewindes 11b, damit der Innenring 30 mit seiner Mittelbohrung 30a ungehindert über die beiden Gewinde 11a, 11b der Welle hinweggeschoben werden kann.

In der dritten Ausführungsform ist der Innenring 30 also durch den Eingriff mit dem Mitnehmer 21 antriebsübertragend mit der Welle 11 verbunden.

|}as Kettenrad 6 kann auf verschiedene Weise am Abtriebsteil 5 befestigt sein. In den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 3 hat das Abtriebsteil 5 einen Flansch 5I j an welchem das Kettenrad 6 mittels Schrauben 20 oder Nieten befestigt ist. In den Ausführungen nach Fig. 5 und 6 hat das Abtriebsteil 5 eine entlang dem Umfang verlaufende Nut 5c, in welcher das Kettenrad 6 in der Ausfüh-

709807/0303

rung nach Fig. 5 mittels eines eine Abdeckung bildenden Halterings 15 oder, wie in Fig. 6 dargestellt, mittels eines Sprengrings 16 befestigt.ist. Anstelle des in' den verschiedenen Ausführungsformen jeweils dargestellten einen Kettenrads 6 können auch zwei oder mehr Kettenräder vorhanden sein.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

709807/0303

Claims

Patentansprüche;

Λ .J Tretkurbeltrieb für ein Fahrrad, gekennzeichnet durch eine einstückige Tretkurbel (1) mit einer Welle (11) und zwei Kurbelarmen (12, 13), durch auf Gewinde (11a, 11b) an den beiden Enden der Welle geschraubte Kugellagerkonusse (2 bzw. 3), durch einen an einem Ende der Welle angeordneten Innenring (31, 30), durch ein mittels zweier Kugellager (8, 10) frei drehbar auf dem Innenring gelagertes, zylindrisches Abtriebsteil (5), durch einen zwischen dem Innenring und dem Antriebsteil angeordneten, die beiden Teile einsinnig antriebsübertragend miteinander verbindenden Freilauf (4, 7) und durch wenigstens ein fest mit dem Abtriebsteil verbundenes Kettenrad (6).
2. Tretkurbeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (31) in Form einer axialen Verlängerung einstückig mit dem einen Lagerkonus (3) gebildet ist.
3. Tretkurbeltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Lagerkonus (3) einstückige Innenring (31) ein damit einstückiges Lagerteil (32) für das Abtriebsteil (5) aufweist.
4. Tretkurbeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (30) von dem Lagerkonus (3) getrennt und nicht verdrehbar

709807/0303

auf der Welle (11) der Tretkurbel (1) befestigt ist.
5. Tretkurbeltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (11) der Tretkurbel (1) in Axialrichtung außerhalb des einen Gewindes (11b) eine Keilnut-Außenverzahnung (11c) aufweist, deren Breite kleiner ist als die axiale Länge des Innenrings (30), und deren Innendurchmesser wenigstens gleich dem Außendurchmesser des zugeordneten Gewindes ist, und daß der Innenring (30) auf die Keilnutverzahnung aufgeschoben und mittels des auf das Gewinde geschraubten Lagerkonus (3) gesichert ist.
6. Tretkurbeltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (30) an seinem axial äußeren Ende ein damit einstückiges, radial auswärts hervorstehendes Lagerteil (30c) hat, daß der Innenring eine Vertiefung (3Od) aufweist, und daß der dem Innenring benachbarte Kurbelarm (13) an seiner dem Innenring zugewandten Seite einen Mitnehmer (21) aufweist, welcher sich mit der Vertiefung in Eingriff befindet und den Innenring antriebsübertragend mit der Welle (11) der Tretkurbel (1) verbindet.

709807/0303