DE3106035A1

DE3106035A1 - Pedal gear for a bicycle

Info

Publication number: DE3106035A1
Application number: DE19813106035
Authority: DE
Inventors: Hans Heinrich Fehl; Reinhard 6423 Wartenberg Fehl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1982-09-02

Abstract

In conventional bicycle pedal gears, the useful force is the product of the pedalling force and the angular position of the pedal crank with respect to the vertical, and therefore at the upper dead centre (0) and in the horizontal position of the pedal crank is equal to the applied force of the foot. This useful force is increased in the region between the pedal crank positions of 0 and 90 DEG in accordance with the invention in that the pedals (5, 6) are connected securely, or so as to be movable to a limited extent, to a rigid pedal arm (8) and in that the pedal arm (8) is suspended in each case in an oscillating fashion at the free end of the associated pedal crank (3, 4). <IMAGE>

Description

Fahrrad- TretgetriebeBicycle gearboxes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrrad-Tretgetriebe, bestehend aus einem Tretlager und zwei ein Kettenrad antreibenden Tretkurbeln mit jeweils einem Pedal, welches am freien Ende der Tretkurbel befestigt ist. Solche Fahrrad-Tretgetriebe sind bei allen gebräuchlichen Fahrrädern vorgesehen.The invention relates to a bicycle pedal transmission, consisting from a bottom bracket and two cranks that drive a sprocket, each with a pedal which is attached to the free end of the crank. Such bicycle pedal gears are provided for all common bicycles.

Sei den bisher bekannten Fahrrad-Tretgetrieben sind die Pedale drehbar unmittelbar auf einer fest mit dem jeweiligen Tretkurbelende verbundenen Pedalachse angeordnet.The pedals are rotatable in the previously known bicycle pedal gears directly on a pedal axis that is firmly connected to the respective end of the pedal crank arranged.

Befindet sich eine Tretkurbel in waagerechter Position, so wird beim Fahrradfahren über das Pedal die Fußkraft in einem Winkel von ylZu zur Tretkurbel eingeleitet. Dadurch steht die gesamte Fußkraft als Antriebskraft zur Verfügung. Befindet sich die Tretkurbel jedoch in einer senkrechten Stellung, so kann über das Pedal gar kein Drehmoment auf das Kettenrad ausgeübt werden,weil alle Kräfte vom Pedal in Richtung der Tretkurbel nutzlos zum Tretkurbellager geleitet werden. In den Zwischenstell-ungen der Tretkurbeln zwischen der Senkrechten und der Waagerechten werden entsprechend der Winkelposition nur Teilkräfte der aufgebrachten Fußkraft als Antriebskraft genutzt. Es ergibt sich somit, daß bei Fahrrädern mit herkömmlichen Fahrrad-Tretqetrieb nur ein Teil der Fullkraft zur Erzeugung des ortriehs genutzt werden kann.If a crank is in a horizontal position, the Cycling over the pedal the foot force at an angle of ylZu to the crank initiated. As a result, the entire foot force is available as a driving force. However, if the crank is in a vertical position, then about The pedal does not exert any torque on the sprocket because of all the forces from the pedal in the direction of the crank to the crank bearing uselessly. In the intermediate positions of the cranks between the vertical and the horizontal depending on the angular position, only partial forces of the foot force applied used as a driving force. It thus follows that with bicycles with conventional Bicycle pedal drive used only part of the full power to generate the ortriehs can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrrad-Tretgetriebe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß der für den Mortrieb nutzbare Anteil der aufgebrachten Fußkraft größer wird als bei den bisher bekannten Fahrrad-Tretoetrieben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch l angegebenen Maßnahmen gelöst.The invention is based on the object of a bicycle pedal transmission of the type mentioned to be designed so that the portion that can be used for mortar driving the applied foot force is greater than with the previously known bicycle pedal drives. This object is achieved according to the invention by the measures specified in claim l solved.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung schwingt das Pedal unmittelbar nach Erreichen des oberen Totpunktes der Tretkurbel beschleunigt nach vorne in Fahrtrichtung. Dadurch wird die Fußkraft nicht mehr senkrecht, sondern zur tangentialen Richtung hin abgelenkt in das Fahrrad-Tretgetrieb eingeleitet. Diese Ablenkung erreicht kurz nach dem oberen Totpunkt ihr Maximum, findet aber von der 900-Stellung der Tretkurbel bis zum unteren Totpunkt praktisch nicht mehr statt. Dadurch tritt im ersten Quadranten eine Kraftverstärkung auf, die derart groß ist, daß sie vor allem beim Bergauffahren mit einem Fahrrad, welches das erfindungsgemäße Fahrrad-Tretgetriebe aufweist, deutlich spürbar ist. Hiervon abgesehen vermag man am oberen Totpunkt durch das Schwingen des Pedals Schwung zu holen, was den Tretvorgang erleichtert.Due to the design according to the invention, the pedal vibrates directly after reaching top dead center the crank accelerates forward in the direction of travel. As a result, the foot force is no longer perpendicular, but to the tangential direction distracted into the bicycle pedal gear. This distraction reached briefly its maximum after top dead center, but takes place from the 900 position of the crank practically no longer takes place up to the bottom dead center. This occurs in the first quadrant a force amplification that is so great that it is especially useful when driving uphill with a bicycle that has the bicycle pedal gear according to the invention, clearly is noticeable. Apart from this, you can swing at top dead center to gain momentum of the pedal, which facilitates the pedaling process.

Durch die hängend Lagerung der Pedale gemäß der Erfindung tritt zunächst beim Benutzer ein verandertes Fahrgefühl auf. An dei anijtrn Bewegungsablauf gewohnt man sich allerdings sehr rasch. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Pedale spielt im Gegensatz zur bisherigen Gestaltung von Fahrrad-Yretgetrieben die Fußwinkelstellung eine große Rolle, weil dadurch das Maß des Ausschwenkens der Pedale bestimmt wird. Der Fahrradfahrer setzt zur Erzeugung des Vortriebs nicht nur seine Oberschenkelmuskeln, sondern zusätzlich die Fußmuskeln ein, was bekanntlich beim Gehen auch der Fall ist und einen günstigeren Fewegungsablauf darstellt als der bisherige beim Fahrradfahren.Due to the hanging storage of the pedals according to the invention occurs first the user has a different driving experience. Accustomed to the anijtrn movement you get on very quickly, however. Due to the design of the pedals according to the invention In contrast to the previous design of bicycle yret gears, the foot angle position plays plays an important role because it determines the extent to which the pedals swing out. The cyclist not only uses his thigh muscles to generate propulsion, but also the foot muscles, which is known to be the case when walking is and a cheaper one Movement sequence represents than the previous one while riding the bike.

Durch die in den Ansprüchen 2 und 3 angegebenen günstigen Weiterbildungen der Erfindung wird der Bewegungsablauf bei Benutzung eines Fahrrads mit dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Tretgetriebe optimiert.Due to the favorable developments specified in claims 2 and 3 the invention is the sequence of movements when using a bicycle with the invention Bicycle gearbox optimized.

Die beim Fahren auftretende Relativbewegung zwischen der Fußspitze und der Tretfläche des erfindungsgemäß gestalteten Pedals kann besonders leicht geschehen, wenn das Pedal wie in Anspruch 4 angegeben, ausgestaltet ist.The relative movement between the tip of the foot that occurs when driving and the tread surface of the pedal designed according to the invention can be particularly light happen when the pedal is designed as specified in claim 4.

Besonders guten Halt findet der Fuß, wenn die Trittfläche gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung fußseitig konkav geformt ist.The foot is particularly well supported when the step surface is in accordance with a Another embodiment of the invention is concave on the foot side.

Wenn das Pedal mit seinem Pedalarm einstückig aus Aluminiumdruckguß oder einem vergleichbaren Werkstoff hergestellt werden soll, dann ist die'in Anspruch 6 angegebene Ausgestaltung der Erfindung glinstig. Das Pedal kann jedoch einfacher gestaltet werden, wenn wie in Anspruch 7 angegeben, das Pedalachslager in einem Gehäuse der Tretkurbel vorgesehen ist.If the pedal with its pedal arm is made in one piece from die-cast aluminum or a comparable material is to be produced, then this is a claim 6 specified embodiment of the invention is beneficial. However, the pedal can be simpler be designed if as specified in claim 7, the pedal axle bearing in one Housing of the crank is provided.

Der Bewegungsablauf bei Benutzung eines mit dem Fahrrad-Tretgetriebe gemäß der Erfindung ausgestatteten Fahrrads kann begrenzt verändert werden durch die in Anspruch 8 angegebenen Maßnahmen.The sequence of movements when using a bicycle pedal drive According to the invention equipped bicycle can be changed by limited the measures specified in claim 8.

Um den Aufstieg auf ein Fahrrad mit dem erfindungsgemaBen Fahrrad-Tretgetriebe zu erleichtrorn, kann es zweckmäßig sein, sich der im Anspruch 9 aiigegebenen Maßnahmen zu hedienen, was allerdings im Regel all nicht notwendig sein wi3d, schließlich steigen Reiter auch über einen pendelnden Steigbügel auf ihr Pferd.To get on a bicycle with the bicycle pedal gear according to the invention To make it easier, it may be useful to follow the measures given in claim 9 to hedge, which is generally not necessary his wi3d, after all, riders climb onto their horse using a swinging stirrup.

Für die Zulassung im öfFentlichen Straßenverkehr ist es notwendig, Fahrradpedale mit Rückstrahlerelementen auszustatten. Dies kann zweckmäßigerweise wie im Anspruch 10 angegeben, erf'lgen.For approval in public road traffic, it is necessary Equip bicycle pedals with reflector elements. This can be expedient as stated in claim 10, meet.

Wenn, wie das im Anspruch 11 angegeben ist, die Trittfläche der Pedale relativ zum Pedal arm verstellbar ist, dann kann der Trittflächenwinkel entsprechend den Wünschen des Fahrradbenutzers optimiert werden.If, as stated in claim 11, the tread of the pedals relative to the pedal arm is adjustable, then the tread angle can accordingly can be optimized according to the wishes of the bicycle user.

Günstig ist es auch, die Trittfläche elastisch zu gestalten, weil sie sich dann der Fuß form anpassen kann.It is also beneficial to make the tread elastic, because they can then adapt to the shape of the foot.

Die Pedale können natürlich auch als Bügel oder Schuh ausgebildet sein, was jedoch nicht nähererläutert ist.The pedals can of course also be designed as stirrups or shoes be, but this is not explained in more detail.

Die Erfindung läßt zahlreiche usführungsmo'glichkeiten zu. Das Grundprinzip der Erfindung und eine konkrete Ausgestaltung sowie Kurven zur Erläuterung der Funktionsweise sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.The invention permits numerous implementation possibilities. The basic principle of the invention and a specific embodiment as well as curves to explain the mode of operation are shown in the drawing and are described below.

Es zeigen: Fig. 1 Eine schematische Ansicht auf ein Fahrrad-Tretgetriebe gemäß der Erfindung Fig. 2 Eine 'ieitenansicht auf ein erfindungsgemäß gestaltetes Pedal für das Fahrrad-Tretgetriebe gemäß Figur 1 Fig. 3 Eine Ansicht von vorn auf das Pedal gemäß Figur 2 Fig. 4 Ein Diagramm, welches die Abhengigkeit des AusschenkuJinkels des erfindungsgel mäßen Pedals von der Winkelstellung der Tretkurbel zeigt.They show: FIG. 1 a schematic view of a bicycle pedal gear according to the invention FIG. 2 is a vertical view of a device designed according to the invention Pedal for the bicycle pedal gear according to FIG. 1, FIG. 3, a view from the front the pedal according to FIG. 2 Fig. 4 A diagram showing the dependency the AusenkuJinkels of the erfindungsgel MAESSEN pedal from the angular position of the Crank shows.

Fig. 5 Ein Diagramm, welches die nutzbare Kraft in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Tretkurbel zeigt. Fig. 5 A diagram showing the usable force as a function of shows the angular position of the crank.

Die Figur 1 zeigt ein Fahrrad-Tretgetriebe 1, welches ein Kettenrad 2 und zwei Tretkurbeln 3,4 hat. Diese Tretkurbeln 3,4 stehen sich, wie bei Fahrrad-Tretgetrieben üblich, genau gegenüber. An dem freien Ende der unteren Tretkurbel 4 ist ein Pedal 5 pendelnd befestigt. Auf gleiche Weise ist ein Pedal 6 am freien Ende der oberen Tretkurbel 3 pendelnd angebracht. Jedes Pedal besteht aus einer Trittfläche 7 und einem Pedal arm 8, wobei der Pedal arm 8 und die Trittfläche 7 vorzugsweise eine starre Einheit bilden, zumindest aber nur begrenzt zueinander beweglich sind.Figure 1 shows a bicycle pedal transmission 1, which has a sprocket 2 and two cranks 3.4. These pedal cranks 3, 4 are available, as with bicycle pedal gears usual, just opposite. At the free end of the lower crank 4 is a pedal 5 attached pendulum. In the same way, a pedal 6 is at the free end of the upper one Pedal crank 3 attached swinging. Each pedal consists of a step surface 7 and a pedal arm 8, the pedal arm 8 and the tread 7 preferably one Form a rigid unit, but at least only limitedly movable relative to one another.

Zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufs ist das obere Pedal 6 in einer solcher Position dargestellt, die bei Benutzung eines Fahrrads mit dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Tretgetriebe eintritt. Zwischen der Tretkurbel 3 und dem Pedal arm 8 ist ein Winkel alpha eingezeichnet. Links oberhalb der Tretkurbel 3 und dm Pedal arm 8 ist die mit dem Fuß auf die Trittfläche 7 ausgeübte Pedalkraft F Ped und die tangential zum Hettenrad 2 ausgervichtete, für den Vortrieb nutzbare Kraft F Nutz eingezeichnet. Ebenfalls dargestellt ist die bei der Kräftezerlegung entstehende nutzlose, radialgerichtete Kraft F rad.To clarify the sequence of movements, the upper pedal 6 is in one such position shown when using a bicycle with the invention Bicycle pedal gear enters. Between the crank 3 and the pedal arm 8 is an angle alpha is drawn. Left above the crank 3 and the pedal arm 8 is the pedal force F Ped exerted with the foot on the tread surface 7 and is tangential For the Hettenrad 2, the force F Nutz, which can be used for propulsion, is drawn in. Also shown is the useless, radial direction that arises during the decomposition of forces Force F rad.

In den Figuren 2,3 ist eine beispielhafte Ausgestaltung eines Pedals 5 bzw 6 dargestellt. Die Tretfläche 7 des Pedals ist zum Fuß hin konkav ausgebildet und verjüngt sich nach vorn. Diese Trittfläche 7 reicht von der Fußspitze bis etwa zur Fußmitte. Der rückwärtige Teil 9 der Trittfläche 7 ist beispielsweise geriefelt, damit der Fuß dort festen Halt findet. Der vordere Teil 11 der Trittfläche 7 soll vorzugsweise glatt sein, damit die Fußspitze sich relativ zur Trittplatte 7 bewegen kann. Unterhalb der Trittpiatte 7 ist nach rückwärts hin ein Rückstrahlelement 12 angeliracht.An exemplary embodiment is shown in FIGS. 2, 3 one Pedals 5 and 6 shown. The tread 7 of the pedal is concave towards the foot and tapers forward. This tread 7 extends from the tip of the foot to about to the middle of the foot. The rear part 9 of the tread 7 is grooved, for example, so that the foot finds a firm hold there. The front part 11 of the step surface 7 should preferably be smooth so that the tip of the foot can move relative to the step plate 7 can. Below the step plate 7 is a reflective element 12 towards the rear angled.

Der Pedal arm 8 bildet mit der Trittfläche 7 eine Einheit und ist großflär;hig ausgebildet. Er geht nach oben hin in eine Pedalachsenlagerung 13 über. In ihr ist eine Pedalachse 14 drehbar gelagert. Diese braucht nur in ein Gewindeloch im Tretkurbelende eingeschraubt zu werden, um das Pedal 5 bzw 6 dort zu befestigen.The pedal arm 8 forms a unit with the tread 7 and is large areas; hig trained. It goes up into a pedal axle bearing 13. A pedal axis 14 is rotatably mounted in it. This only needs to be in a threaded hole to be screwed into the end of the crank to fasten the pedal 5 or 6 there.

Figur 2,3 zeigen auch einen bügelförmigen Vorsprung 15 im Bereich des Pedallagers 13. Auf diesen Vorsprung 15 kann man treten, wenn man sich auf das Fahrrad schwingen will. Man vermeidet dadurch, sich auf ein pendelndes Pedal stellen zu müssen.Figure 2, 3 also show a bow-shaped projection 15 in the area of the pedal bearing 13. You can step on this projection 15 if you stand on the Wants to swing the bike. This avoids standing on a swinging pedal to have to.

Alternativ ist t!s moglich, am Tretkurbelende jeweils ein Gehäuse vorzusehen, in welches ein Achslager anzuordnen ist. In einem solchen Fall kann das Pedal eine starre Achse aufweisen.Alternatively, t! S can be fitted with a housing at each end of the crank to provide in which an axle bearing is to be arranged. In such a case, can the pedal have a rigid axis.

Zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufs des erfindungsgemäßen Fahrrad-Tretgetriebes sei nunmehr auf die Figuren 1, 4 und 5 Bezug genommen. Ist der obere Totpunkt von der Tretkurbel 3 erreicht, so schwingt das Pedal 8, wie in der Zeichnung dargestellt, nach vorn. Dabei entsteht zwischen der Tretkurbel 3 und dem Arm 8 des Pedals 7 ein Winkel alpha. Erfahrungsgemän liegt dieser schon unmittelbar nach Erreichen des oberen Totpunktes bei 150.To illustrate the sequence of movements of the bicycle pedal gear according to the invention reference is now made to FIGS. 1, 4 and 5. Is the top dead center of reaches the crank 3, the pedal 8 swings, as shown in the drawing, forward. This creates between the crank 3 and the arm 8 of the pedal 7 an angle alpha. Experience has shown that this is already immediate after reaching top dead center at 150.

Dadurch beträgt die tangentiale Kraftkomponente F Nutz der auf das Pedal 6 wirkenden Fußkraft FPed F Nutz= F Ped x sin alpha Also bei alpha = 150 F Nutz= F Ped x 0,26.As a result, the tangential force component F Nutz is that of the Pedal 6 acting foot force FPed F Nutz = F Ped x sin alpha So at alpha = 150 F Nutz = F Ped x 0.26.

Hierzu im Gegensatz ist die nutzbare Kraft F Putz'bei einem herksmmlichen Tretgetriebe am oberen Totpunkt 0, da die Pedalkraft in Richtung der Tretkurbel eingeleitet wird.In contrast to this, the usable force F Putz'in a conventional Pedal gear at top dead center 0, as the pedal force is in the direction of the crank is initiated.

Der Winkel alpha nimmt bis zur waagerechten Stellung -der Tretkurbel 3 nach Erreichen seines maximalen Wertes kurz nach dem oberen Totpunkt langsam ab. Anschließend sind die Verhältnisse wie bei einem üblichen Tretgetriebe.The angle alpha takes up to the horizontal position - the pedal crank 3 slowly decreases after reaching its maximum value shortly after top dead center. Then the conditions are the same as for a conventional pedal gear.

flieser Sachverhalt wurde in der Figur 4 dargestellt, in der der Winkel alpha als Funktion der Trstkurbelstellung eingetragen ist. Die Figur 5 zeigt die nutzbare Kraft in Abhängigkeit von der rretkurbelstellung. Als Kurve a wurde der Kraftverlauf bei einem normalen Fahrrad-Tretgetriebe gezeichnet, also eine exakte Sinus-Kurve. Die Kurve b, welche den Kraftverlauf' bei dem erfindungsgemäßen Fahrrad-Tretgetriebe zeigt unterscheidet; sich von der. Kurve a dadurch, daß sie im Bereich von 0-90° oberhalb der Kurve a verläuft.This situation was shown in FIG. 4, in which the angle alpha is entered as a function of the door crank position. Figure 5 shows the usable force depending on the ret position of the crank. The curve a became the Force curve drawn in a normal bicycle gearbox, so an exact one Sine curve. The curve b, which shows the force profile in the bicycle pedal gear according to the invention shows differs; from the. Curve a in that it is in the range of 0-90 ° runs above curve a.

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Claims

Schutsari sayings 1. Bicycle pedal gear consisting of a bottom bracket and two cranks that drive a sprocket, each with a pedal, which is attached to the free end of the crank, d a d u r c h g e k e n n n -z e i c h n e t that the pedals (5,6) can be moved in a fixed or limited manner with a rigid pedal arm (8) are connected and that the pedal arm (8) pendulum at the free end of the assigned crank (3,4) is suspended.

2. Bicycle pedal gear smoke claim 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the pedals (5,6) have a step surface (7), which over a large area is designed to support the foot from the foot to about the middle of the foot.

3. Bicycle pedal gear according to claim 1 of one of the following d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the step surface (7) on the back with a high Friction ^ t, but is designed to be easy to slide on the front side.

4. Bicycle pedal transmission according to claim 1 or one of the following d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that there are several in the tread on the front side Rollers are arranged with axes of rotation running parallel to the tread plane.

5. Bicycle Tretyetriebe according to claim 1 or one of the following d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the step surface is concave at the bottom is shaped.

6. Bicycle pedal gear according to claim 1 or one of the following d a d u r c h g e k t 'n n z e i c h n e t that in the pedal arm (ß) on his of the tread (7) opposite end of a pedal axis (14) is rotatably mounted, which with a thread for screwing into a threaded hole of the crank handle (3.5) is.

7. Bicycle pedal gear according to claim 1 or one of the following d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that each crank (3, 4) is on the outside has a bearing housing with a pedal axle bearing and the pedal axle fixed to the pedal arm (8) is attached.

8. Bicycle gearbox according to Ansprur, h 1 or one of the following d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the step surface (7) against spring force limited relative to the pedal arm (8) is movable.

9. Bicycle pedal gear according to claim 1 or one of the following d a d u r c h e k e n n n n z e i c h n e t that on the pedal arm (8) at the height of the end of the pedal crank an outwardly directed projection (15) is provided.

10. Bicycle lretgE! TrielJe Ii; ir: h I \ nspruch 1 or one of the following d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that there is a reflector element below the step surface is arranged.

11. Bicycle gearbox according to claim 1 or one of the following d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the tread (7) of the pedals (5,6) is adjustable in its angular position to the pedal arm (8).

12. Bicycle pedal gear according to claim 1 or one of the following characterized that the tread (7) is elastically deformable.