DE3511483C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tretkurbel für einen Tretkurbelantrieb für Fahrräder o. dgl., bestehend aus einem Kurbelarm und einem Pedalträgerarm, die mit Kugellaufbahnen versehen und mit entsprechender Kugelfüllung verschiebbar gegeneinander gelagert und mittels eines am Pedalträgerarm angeordneten Steuer­ zapfens zur Verstellung der wirksamen Tretkurbellänge im Verlaufe des Trethubes gegeneinander verschiebbar sind, wobei die zwischen den Kugellaufbahnen des Kurbelarms und des Pedalträgerarms angeordneten Kugeln mittels eines Kugelkäfigs in Längsrichtung der Tretkurbel geführt sind.

Aus der CH-PS 2 24 823 und der EP-OS 00 93 201 sind be­ reits Antriebsvorrichtungen für Fahrräder o. dgl. be­ kannt, bei denen die Tretkurbellänge über einen Steuerzapfen derart verändert wird, daß sich beim Abwärtsbewegen ein vergrößerter und beim Aufwärts­ bewegen ein verkürzter Hebelarm ergibt. Obwohl solche Tretkurbeltriebe in den vergangenen Jahrzehnten be­ reits mehrfach vorgeschlagen worden sind, haben sich diese Antriebserleichterungen bisher nicht durch­ setzen können, wobei der Grund wohl darin gelegen haben mag, daß diese Antriebe und die entsprechenden Tretkurbeln verhältnismäßig schwer und aufwendig ge­ baut werden mußten, damit die Einzelteile der Tret­ kurbeln den auftretenden hohen Belastungen ohne zu hohen Verschleiß standhielten. Eine solche Bauweise verunzierte jedoch die Fahrräder, so daß der Markt diese Lösungen nicht angenommen hat.

Die bei den bekannten Konstruktionen auftretenden Kräfte in der Tretkurbel waren dabei so hoch, daß dies zu einer erheblichen Schwergängigkeit des An­ triebes führte, so daß der durch Verstellung des Hebelarms erzielte Gewinn an Leichtgängigkeit durch Reibung wieder aufgezehrt wurde. Es kommt hinzu, daß bei der Übertragung der Steuerbewegung auf den Steuerzapfen der Tretkurbel auf Letzteren starke Torsionskräfte einwirken, die von der Linearführung zwischen Kurbelarm und Pedalträgerarm der Tretkurbel aufgefangen werden müssen. Die Linearführung muß aus diesem Grunde nicht nur zur Aufnahme der Kippkräfte zwischen Pedalträgerarm und Kurbelarm durch das An­ triebsmoment, sondern auch zur Aufnahme der auf den Steuerzapfen einwirkenden Torsionskräfte ausgelegt sein, was einen sehr stabilen und damit, wie bisher notwendig, schweren Aufbau erfordert.

Aus dem DE-GM 80 27 005 ist eine gattungsgemäße Tretkurbel bekannt, bei welcher Kurbelarm und Pedalträgerarm mittels kräftiggeführter Wälzkörper aneinander gelagert sind, um eine Leichtgän­ gigkeit des Antriebes zu erreichen. Bei solchen wälzkörpergelagerten Tretkurbeln tritt jedoch aufgrund der bei der Kurbelbewegung auftretenden Fliehkraft das Problem auf, daß die Wälzkörper nicht nur eine Roll­ bewegung ausführen, sondern sich samt Käfig durch die Fliehkraft der Kurbel und die ihr Eigengewicht innerhalb der Kugellaufbahnen verschieben, so daß sie sich nach einigen Umdrehungen der Kurbel nach außen bewegt haben und beim nächsten Krafthub eine weitere Schub­ bewegung erschweren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tret­ kurbel für einen Tretkurbelantrieb für Fahrräder o. dgl. der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie einen robusten und dennoch leichten Aufbau ermöglicht und dabei einen leicht­ gängigen Betrieb gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kugel­ käfig sich über je eine Druckfeder zwischen zwei Endanschlägen am Pedalträgerarm abstützt und eine den verschiedenen Verschiebebewegungen des Pedalträgerarms aufgrund der auftretenden Federkräfte entsprechende Gleichge­ wichtslage einnimmt.

Dies läßt sich gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform auf einfache Weise dadurch gestal­ ten, daß der Pedalträgerarm mit einer als Sackloch aus­ gebildeten Längsbohrung versehen ist, die mit einem Längsschlitz und am offenen Ende mit einem Verschluß­ stück versehen ist, daß in dieser Längsbohrung zwischen zwei Druckfedern ein Führungsstift gelagert ist und daß ein an dem Führungsstift angeordneter Führungszapfen durch den Längsschlitz in eine Ausnehmung am Kugelkäfig eingreift.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer kompletten Tretkurbel gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den Tretkurbelarm der Tretkurbel nach Fig. 1 im auseinandergebauten Zustand;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Tretkurbel nach Fig. 1, wobei die einzelnen Teile der Über­ sichtlichkeit halber mit deutlichem Spiel ge­ zeichnet sind;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Abdeckpro­ fils für die Tretkurbel nach Fig. 1;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Pedalträ­ gerarms der Tretkurbel nach Fig. 1 im ausein­ andergezogenen Zustand der Einzelteile;

Fig. 6a, 6b, 6c die Tretkurbel nach Fig. 1, teilweise ge­ schnitten, zur Darstellung der Kugelführung in drei verschiedenen Stellungen des Pedalträ­ gerarms.

Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Tretkurbel 51 besteht aus einem Kurbelarm 52 und einem darin verschiebbar ge­ lagerten Pedalträgerarm 2. Die Tretkurbel 51 ist mit ei­ ner Tretkurbelnuß 8 mittels eines Innenvierkantprofils (siehe Fig. 4) auf ein Vierkantprofil einer (nicht ge­ zeigten) Tretkurbelachse eines Fahrrades aufsteckbar und mit dieser verschraubbar. Am Ende des Pedalträger­ arms 2 ist eine Gewindebohrung 53 vorgesehen, in die ei­ ne Achse eines Pedals einschraubbar ist. Das Bezugszei­ chen 53 wird nachfolgend mit Pedalachse bezeichnet. Der Pedalträgerarm 2 ist gegenüber dem Kurbelarm 52 in Längsrichtung verschiebbar, um bei der Abwärtsbewegung des Trethubes einen längeren Hebelarm (zwischen der Pe­ dalachse 53 und der Tretkurbelnuß 8) zwecks Erhöhung des Drehmoments zu bewirken, während bei der Aufwärtsbe­ wegung der Tretkurbel 51 der Hebelarm verringert wird, um beim Treten nicht so weit ausholen zu müssen.

Der Kurbelarm 52 besteht aus einem Grundprofil 2, das einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat. Auf der Innenseite des Grundprofils 1 sind einander gegen­ überliegende Kugellaufbahnen 6 vorgesehen. Der Pedal­ trägerarm 2 ist zwischen den beiden Schenkeln des Grund­ profils 1 angeordnet und weist auf einander gegenüber­ liegenden Seiten ebenfalls halbkreisförmige Kugellauf­ bahnen 6 a auf. Zwischen diesen Kugellaufbahnen 6 und 6 a sind Kugeln 10 angeordnet, die durch einen Kugelkäfig 80 in einer bestimmten Lage in Längsrichtung der Tret­ kurbel gehalten werden.

Das (in Fig. 3 gesehen) nach oben offene Grundprofil 1 wird durch ein Abdeckprofil 3 verschlossen, und zwar auf die Weise, daß das Grundprofil über die gesamte Länge in beiden Schenkeln mit Längsnuten 9 versehen ist, in die entsprechend herumgezogene Schenkel 27 des Abdeckprofils 3 von beiden Seiten eingreifen. Das Ab­ deckprofil 3 (siehe auch Fig. 4) ist hierzu im wesentli­ chen U-förmig im Querschnitt aufgebaut, wobei sich die bereits erwähnten Schenkel 27 in Fortsetzung der U-Schenkel befinden. Auf diese Weise ist es möglich, das Abdeckprofil 3 auf das Grundprofil 1 aufzuschieben auf stabile Weise miteinander zu verbinden. Dieser Ver­ bund kann dadurch noch verbessert werden, daß beide Tei­ le unlösbar miteinander verbunden, z. B. verschweißt, verlötet oder verklebt werden, um auf diese Weise eine außerordentlich stabile Kastenträgerkonstruktion zu bil­ den. Das Grundprofil 1, das Abdeckprofil 3 und der Pe­ dalträgerarm 2 können aus gezogenem Material als Me­ terware bestehen, von dem entsprechende Stücke abge­ schnitten werden.

In dem Abdeckprofil 3 ist ein Langloch 7 vorgesehen, durch das ein Steuerzapfen 25 (Fig. 3) hindurchgeführt und mit dem Pedalträgerarm 2 verschraubt ist. Dieser Steuerzapfen 25 dient zur Verschiebung des Pedalträger­ arms 2 gegenüber dem Kurbelarm 52 zwecks Veränderung des Hebelarmes zwischen der Pedalachse 53 und der Tret­ kurbelnuß 8. Die Steuerung des Steuerzapfens 25 wird hier nicht näher beschrieben, weil diese nicht zur vor­ liegenden Erfindung gehört.

Das Grundprofil 1 weist auf seiner geschlossenen Seite eine Längsnut 26 auf, die zur Aufnahme einer Lasche 36 einer Dichtkappe 4 dient. Diese Dichtkappe 4 weist am Pedalende einen Abdichtbereich 20 auf, aus dem der Pe­ dalträgerarm 2 herausgeführt ist und der eine Öffnung mit einem Profil entsprechend dem Profil des Pedalträ­ gerarms 2 aufweist. Zusätzlich ist in dieser Öffnung noch eine (nicht gezeigte) Dichtung vorhanden. Der End­ bereich 20 weist weiter ein Profilstück ähnlich dem Pro­ fil des Abdeckprofils 3 auf, das in die entsprechenden Längsnuten 9 des Grundprofils 1 eingeschoben werden kann. Nach dem Aufschieben des Abdichtbereiches 20 auf das Grundprofil 1 ist dieses einwandfrei abgeschlossen, ohne daß besondere Schraubverbindungen erforderlich wä­ ren. Die Dichtklappe 4 ist an ihrem anderen Ende in Ver­ längerung der Lasche 36 mit einer Abwinkelung 28 verse­ hen, die beim Aufschieben des Abdichtbereiches 20 auf das Grundprofil 1 etwas angehoben werden muß. Nach voll­ ständigem Aufschieben der Dichtkappe 4 umfaßt die Ab­ winkelung 28 das Grundprofil. Danach wird ein Deckel 5 durch eine Schraube 78 in einer Gewindebohrung 19 in der Abwinkelung 28 festgeschraubt. Durch diesen Deckel 5 wird das andere Ende des Kurbelarms 52 verschlossen.

Die Tretkurbelnuß 8 ist an der Außenfläche des Abdeck­ profils 3 durch Schweißen oder dergleichen befestigt. Somit kann das Grundprofil 1 als Profilmaterial im we­ sentlichen vorgefertigt werden, ohne daß eine nachträg­ liche Bearbeitung erforderlich ist. In dem Grundprofil 1 ist ein Schraubenloch 21 vorgesehen, durch die eine Verbundschraube 24 hindurchgeführt und in das Ende ei­ ner (nicht gezeigten) Tretkurbelachse zwecks Befesti­ gung der Tretkurbelnuß 8 eingeschraubt werden kann. Die­ ses Schraubenloch 21 wird durch die Lasche 36 abge­ deckt.

Um während der vollen Umdrehung der Tretkurbel 51 eine leichtgängige Verschiebung des Pedalträgerarms 2 gegen­ über dem Kurbelarm 52 zu gewährleisten, ist es erforder­ lich, daß die Kugeln 10 in ihren Kugellaufbahnen 6, 6 a bei Belastung frei rollen können. Da die Druckbelastung während der Rotation der Tretkurbel 51 jedoch nicht gleichbleibend ist - sie tritt im wesentlichen nur wäh­ rend der Abwärtsbewegung der Tretkurbel 51 auf - führen die Kugeln 10 nicht nur eine reine Rollbewegung aus, sondern haben durch ihr Eigengewicht sowie durch die Fliehkraft die Tendenz, ihre Lage über die Rollbewegung hinaus zu verändern. Sie würden vom Drehpunkt der Tret­ kurbel 51 nach außen wandern, nach einigen Umdrehungen den äußeren Endpunkt in den Kugellaufbahnen 6, 6 a er­ reicht haben und beim nächsten Krafthub eine weitere Schubbewegung völlig blockieren, bevor der Pedalträger­ arm 2 gegenüber dem Kurbelarm 52 in die äußere Endstel­ lung verschoben worden ist, wenn nicht besondere Vorkeh­ rungen getroffen worden wären, die das Wandern der Ku­ geln über mehrere Umdrehungen der Tretkurbel 51 verhin­ derten. Diese Blockierungsgefahr wird noch vergrößert durch die auf die Tretkurbel wegen der versetzten Kraft­ einwirkung von den Pedalen einwirkenden Torsionskräfte.

Fig. 5 zeigt nun die Anordnung der verschiedenen Teile zur Verhinderung solcher Blockierungen. Die zwischen den Kugellaufbahnen 6, 6 a laufenden Kugeln 10 sind in Langlöchern 79 eines Kugelkäfigs 80 angeordnet. Der Pedalträgerarm 2 ist mit einer Längsbohrung 13 verse­ hen, die über einen seitlich angebrachten Schlitz 14 zur Seite hin offen ist. Diese Längsbohrung 13 ist als Sackloch ausgebildet, in das eine erste Feder 16, ein Führungsstift 15 und eine zweite Feder 16 eingesteckt sind. Die Längsbohrung 13 ist dann durch ein Verschluß­ stück 82 durch Einstecken eines Stiftes 18 in eine Quer­ bohrung 85 verschlossen. Der Führungsstift 15 trägt seitlich einen Führungszapfen 81, der aus dem Längs­ schlitz 14 herausgeführt ist und in eine Ausnehmung 17 im Kugelkäfig 80 eingreift. Durch die Stellung des Füh­ rungsstiftes 15 wird also die Lage des Kugelkäfigs 80 in Längsrichtung festgelegt (siehe hierzu auch Fig. 3).

Die Fig. 6a bis 6c zeigen die einzelnen Positionen des Kugelkäfigs 80 bei verschiedenen Positionen des Pe­ dalträgerarms 2 gegenüber dem Kurbelarm 52. Im eingefah­ renen Zustand des Pedalträgerarms 2 (Fig. 6a) befindet sich der Kugelkäfig 80 mit den Kugeln 10 in einer An­ fangsposition, die im unbelasteten Zustand des Lagers durch das Gleichgewicht der Federkräfte der Federn 16 zu beiden Seiten des Führungsstiftes 15 bestimmt ist. Wird nun der Pedalträgerarm 2 unter Belastung des La­ gers gegenüber dem Kurbelarm 52 nach außen geschoben (Fig. 6b), so rollen die Kugeln 10 auf den Kugellauf­ bahnen 6, 6 a ab und nehmen den Kugelkäfig 80 einschließ­ lich Führungszapfen 81 und Führungsstift 15 mit. Die (in den Fig. 6a-6c) rechte Feder 16 wird hierbei zusammegedrückt und die linke Feder 16 entlastet. Ein weiteres Verschieben des Pedalträgerarms 2 unter Last in die äußere Endlage (Fig. 6c) führt zu weiterem Abrollen der Kugeln 10 zu einem weiteren Spannen der rechten Feder 16.

Sobald im gespannten Zustand einer der Federn 16 die Last vom Pedalträgerarm 2 fortfällt, z. B. im unteren Totpunkt der Kurbelbewegung, entfällt auch die Be­ lastung der Kugeln 10 in den Kugellaufbahnen 6, 6 a, so daß die gespannte Feder 16 den Kugelkäfig 80 mit den Ku­ geln 10 gegenüber dem Pedalträgerarm 2 wieder in die entspannte Gleichgewichtslage zurückbringt. Durch diese vorteilhafte Kugelfixierung wird also erreicht, daß der Kugelkäfig 80 mit den Kugeln 10 bei Entlastungen stän­ dig in die Anfangsposition zurückgebracht wird und so­ mit Blockierungen sicher vermieden werden.

Claims (2)

1. Tretkurbel für einen Tretkurbelantrieb für Fahr­ räder o. dgl., bestehend aus einem Kurbelarm und einem Pedalträgerarm, die mit Kugellaufbahnen versehen und mit entsprechender Kugelführung verschiebbar gegen­ einander gelagert und mittels eines am Pedalträgerarm angeordneten Steuerzapfens zur Verstellung der wirk­ samen Tretkurbellänge im Verlaufe des Trethubes ge­ geneinander verschiebbar sind, wobei die zwischen den Kugellaufbahnen des Kurbelarms und des Pedalträger­ arms angeordneten Kugeln mittels eines Kugelkäfigs in Längsrichtung der Tretkurbel geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (80) sich über je eine Druckfeder (16) zwischen zwei Endan­ schlägen am Pedalträgerarm (2) abstützt und eine den verschiedenen Verschiebebewegungen des Pedalträger­ arms (2) aufgrund der auftretenden Federkräfte ent­ sprechende Gleichgewichtslage einnimmt.

2. Tretkurbel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pedalträgerarm (2) mit einer als Sackloch ausgebildeten Längsbohrung (13) versehen ist, die mit einem Längsschlitz (14) und am offenen Ende mit einem Verschlußstück (82) versehen ist, daß in dieser Längsbohrung (13) zwi­ schen zwei Druckfedern (16) ein Führungsstift (15) gelagert ist und daß ein an dem Führungsstift ange­ ordneter Führungszapfen (81) durch den Längsschlitz (14) in eine Ausnehmung (17) am Kugelkäfig (80) ein­ greift.