DE3831511C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tretkurbel aus Leichtmetall für ein Fahrrad mit einer Aufnahmelochung für den Kurbel­ wellenzapfen der Welle des Tretlagers und einer Aufnahme­ lochung für eine Pedalachse, bei der die in der Montage­ stellung relativ innenliegende Stirnfläche im wesentlichen eben und parallel zur Drehebene der Tret­ kurbel ausgerichtet und die außenliegende Stirnfläche schmaler als die innenliegende Stirnfläche ausgebildet ist, wobei ferner die schmale Stirnfläche um die Pedal­ achsenaufnahmelochung und um die Wellen-Aufnahmelochung jeweils einen zur innenliegenden Stirnfläche parallelen Bereich aufweist und im dazwischen liegenden Bereich absatzfrei eingeschnürt ist.

Derartige Tretkurbeln sind beispielsweise aus der FR 9 90 914 bzw. FR 9 99 167 bekannt.

Derartige bisher übliche Tretkurbel aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium, sind im wesentlichen symme­ trisch ausgebildet und weisen üblicherweise recht­ eckigen Querschnitt über ihren gesamten Längsverlauf auf. Dabei ist auch schon im wesentlichen aus optischen Gründen vorgesehen worden, die Längskanten der Tret­ kurbel zu brechen oder anzufasen, wobei aber weitere Kanten in den Ubergangsbereichen gebildet worden sind.

Diese bekannte Ausbildung ist insofern nachteilig, als relativ viel Material eingesetzt werden muß, um eine hohe Lebensdauer und Belastbarkeit der Tretkurbel zu gewährleisten. Da aber die Massen der Tretkurbel bei der Benutzung des Fahrrades ständig mitbewegt werden müssen, ist die relativ schwergewichtige Ausbildung gemäß Stand der Technik nachteilig.

Ausgehend von dem o.g. Stand der Technik liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, Tretkurbeln gattungs­ gemäßer Art, z. B. aus Aluminium zu schaffen, die eine hohe Lebensdauer und eine hohe Belastbarkeit bei gleichzeitiger Verringerung des Materialeinsatzes gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die die beiden Stirnflächen verbindenden Seiten­ wandungen über gerundete Kanten in die schmale Stirn­ seite übergehen und daß die die Einschnürung bezüglich der Längsmittelachse der Tretkurbel asymmetrisch zur in Antriebsdrehrichtung hinten liegenden Seitenwandung der Tret­ kurbel verschoben angeordnet ist.

Durch diese Ausbildung wird eine gezielte Spannungs­ verteilung von Zug- und Druckkräften erreicht, wobei insbesondere unerwünschte Spannungsspitzen abgebaut werden. Demzu­ folge ist eine hohe Lebensdauer der Tretkurbel sicher­ gestellt, wobei zudem eine Gewichtsersparnis gegenüber bisher üblichen Tretkurbeln erreicht wird.

Durch diese asymmetrische Querschnittsbemessung werden die Zugspannungsspitzen bei gleichzeitigem Anwachsen der Druckspannungen in erheblichem Maße abgebaut.

Da die Druckspannungen aber von dem duktilen Werkstoff, insbesondere Aluminium, besser aufgenommen werden können, ist eine entsprechende Massenverringerung (Querschnittsver­ minderung) der Tretkurbel möglich.

Um Ermüdungsbrüche zu vermeiden, die grundsätzlich an der Oberfläche der Tretkurbel beginnen, sind Spannungs­ überhöhungen zu vermeiden. Dazu reicht es nicht aus, eine sehr glatte Oberfläche durch Polieren des Bau­ teiles zu erreichen, sondern es ist besonders wichtig, auf sehr weiche und stufenfreie Querschnittsübergänge bei der Gestaltung der Tretkurbel zu achten, wobei ins­ besondere scharfe Kanten oder dergleichen vermieden werden müssen.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen bezeichnet.

Zur Verbindung der Tretkurbel mit der entsprechenden Kurbelwelle ist es gängig, eine Vierkantausbildung am Ende der Welle vorzusehen, auf welchen Vierkant die Kurbel mit einer entsprechenden Vierkantausnehmung auf­ geschoben wird. Gegenüber einer Keilver­ bindung ist diese Anordnung vorteilhaft, wobei aber infolge der scharfkantigen Ecken des Vierkantloches in der Kurbel in diesem Bereich sehr hohe Spannungs­ spitzen auftreten. Aus diesem Grunde wird zudem vor­ geschlagen, daß zur Verbindung der Tretkurbel mit der Welle ein ovaler Zapfen bzw. eine ovale Aufnahme vor­ gesehen wird, woraus eine Materialersparnis am Kopf der Tretkurbel ergibt, da mit geringeren Spannungen gerechnet werden kann. Bei der Ausbildung der Tret­ kurbel, die mit dem Kettenrad oder einer Kettenrad­ garnitur verbunden wird, werden heute üblicherweise Kettenräder eingesetzt, die einen Lochkreis auf­ weisen, dessen Löcher auf den Umfang symmetrisch in gleichen Abständen angeordnet sind. Die Befestigungs­ punkte des Tretkurbelsterns sind entsprechend gleich­ mäßig verteilt. Die über die Tretkurbel und das Kettenblatt auf die Kette während einer Umdrehung der Kurbel eingeleiteten Kräfte unterliegen jedoch zyklischen Schwankungen, so daß diese Ausbildung nicht zu bevorzugen ist. Nur in den jeweils vorderen Stellungen der Pedale treten hohe Kettenkräfte auf, die bei starkem Schräglauf der Kette eine Querkraft auf das Kettenblatt wirken lassen. Es gibt aber Stellungen der Kurbel, bei denen regelmäßig nur geringe oder keine Kräfte vom Pedal auf die Kette gelangen. Die Arme des Kurbelsterns können im Querschnitt dieser zyklischen Krafteinwirkung Rechnung tragen. Tretkurbeln mit asymmetrischem Kurbelstern sowie deren erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung, insbesondere der Vierarmausbildung, stellen sicher, daß die Kräfte optimal von der Tretkurbel in die Kette eingeleitet werden können. Auch die Querschnittsgestaltung der Arme des Kurbelsterns ist so gewählt, daß sie die erforderlichen Spannungen und Kräfte aufnehmen können, aber nur soviel Material eingesetzt wird, wie tatsächlich notwendig ist. Hieraus ergibt sich auch, daß die Arme des Kurbelsterns asymmetrisches Querschnittsprofil aufweisen sollen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Tretkurbel mit Ketten­ rad;

Fig. 2 desgleichen ohne Kettenrad;

Fig. 3 eine Tretkurbel in Ansicht mit unterschiedlichen Schnittdarstellungen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Tretkurbel 1; 11; 2 aus Leichtmetall für Fahrräder.

Jede Tretkurbel weist eine Aufnahmelochung 5 für den Kurbelwellenzapfen der Welle des Tretlagers des Fahr­ rades und eine Aufnahmelochung 6 für eine Pedalachse auf.

Die in der Montagestellung innenliegende Stirn­ fläche (in der Zeichnung auf der nichtdargestellten Rückseite der Tretkurbel) ist im wesentlichen eben und parallel zur Drehebene der Tretkurbel ausgerichtet. Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die außen­ liegende, erhabene Stirnfläche 3; 13 bzw. 4 schmaler als die innen­ liegende in der Zeichnung nicht dargestellte Stirnfläche ausgebildet ist, wobei die die beiden Stirnflächen ver­ bindenden Seitenwandungen über gerundete Kanten in die schmale Stirnfläche übergehen. Des weiteren weist die schmale Stirnfläche ebenso wie die relativ innenliegende, nicht dargestellte Stirnfläche um die Pedalachsenaufnahmelochung und um die Wellenaufnahme­ lochung jeweils einen zur innenliegenden Stirnfläche parallelen Bereich auf.

Der zwischen diesen Aufnahmelochungen angeordnete Bereich ist absatzfrei eingeschnürt. Allen Ausführungs­ formen ist gemeinsam, daß die Seitenwandungen stufenlos von der außenliegenden Stirnfläche in die innenliegende Stirnfläche übergehen. Bei allen in der Zeichnung dargestellten Kontur-Linien handelt es sich um keine wirklichen scharfen Kanten, sondern sämtliche Konturen sind gerundet, weisen also gerundete Übergänge auf.

Beim Ausführungbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Einschnürung der schmalen Stirnfläche bezüglich der Längsmittelachse der Tretkurbel asymmetrisch zur in Drehrichtung hinten­ liegenden Seitenwandung der Tretkurbel verschoben ange­ ordnet. Dabei befindet sich die schmalste Stelle der Einschnürung in unmittelbarer Nähe der Wellen-Aufnahme­ lochung.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1, 2 und 3 ist die außenliegende, erhabene Stirnfläche an der schmalsten Stelle ihrer Einschnürung schmaler als einem Viertel der Breite der innenliegenden Stirnfläche entspricht. Das Höhe : Breite- Verhältnis der Tretkurbel im Bereich der Aufnahme­ lochungen ist bei allen Ausführungsformen größer als 1, vorzugsweise im Bereich von 2 : 1.

In dem Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 2 ist eine Tretkurbel 1 ohne Kettenradgarnitur und in Fig. 1 die dazugehörige Tret­ kurbel 11 mit Kettenradgarnitur dargestellt. An der Tretkurbel 11 sind sternförmig um die Wellen-Aufnahme­ lochung 5 gerichtete Arme 21 angeformt, deren freie Enden mit einem Kettenrad 22 in üblicher Weise verbind­ bar sind. Dabei liegen die Enden der Arme, wie an sich bekannt, in einer parallel zur Drehebene der Tretkurbel nach innen versetzten Ebene. Die Arme 21 sind von der innenliegenden Stirnfläche zu deren außenliegender Stirnfläche hin verjüngt ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind fünf Arme 21 gleichmäßig um die Wellen-Aufnahmebohrung 5 verteilt angeformt. Der freie Arm der Tretkurbel 11 ist dabei mittig zwischen zwei Armen radial abstrebend angeformt.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Wellen- Aufnahmelochung 5 als Vierkantaufnahme ausgebildet.

Diese Wellen-Aufnahmebohrung kann aber ebenso wie der mit dieser verbindbare, nicht dargestellte Wellenzapfen oval ausgebildet sein, um unter Materialeinsparung eine höhere Lebensdauer zu erzielen.

In Fig. 3 sind zusätzlich noch verschiedene Querschnitte der Tretkurbel 2, die das über die Längsausrichtung der Kurbel veränderliche Profil darstellen, gezeigt. Die in der Zeichnung angegebene Länge L entspricht dem Maß 40 und der Schnitt A-B entspricht der Querschnitts­ kontur an dieser Stelle. Die anderen Querschnitte sind in entsprechenden Abständen L vorgenommen.

Claims (13)

1. Tretkurbel aus Leichtmetall für ein Fahrrad mit einer Aufnahmelochung für den Kurbelwellenzapfen der Welle des Tretlagers und einer Aufnahmelochung für eine Pedalachse, bei der die in der Montagestellung relativ innenliegende Stirnfläche im wesentlichen eben und parallel zur Drehebene der Tretkurbel ausgerichtet und die außenliegende Stirnfläche schmaler als die innenliegende Stirnfläche ausgebildet ist, wobei ferner die schmale Stirnfläche um die Pedalachsen­ aufnahmelochung und um die Wellen-Aufnahmelochung jeweils einen zur innenliegenden Stirnfläche parallelen Bereich aufweist und im dazwischen liegen­ den Bereich absatzfrei eingeschnürt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Stirnflächen ver­ bindenden Seitenwandungen über gerundete Kanten in die schmale Stirnseite übergehen und daß die die Einschnürung bezüglich der Längsmittelachse der Tret­ kurbel (1; 11; 2) asymmetrisch zur in Antriebsdrehrichtung hinten liegenden Seitenwandung der Tretkurbel (1; 11; 2) verschoben angeordnet ist.

2. Tretkurbel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandungen stufenlos von der außenliegen­ den Stirnfläche (3; 13 bzw. 4) in die innenliegende Stirnfläche übergehen.

3. Tretkurbel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einschnürung bezüglich der Länge der Tretkurbel asymmetrisch angeordnet ist, wobei deren schmalster Bereich näher an der Pedalachsenlochung (6) liegt.

4. Tretkurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schmalste Bereich in un­ mittelbarer Nähe der Pedalachsenbohrung (6) liegt.

5. Tretkurbel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalste Stelle der Ein­ schnürung in unmittelbarer Nähe der Wellen-Aufnahme­ lochung (5) ausgebildet ist.

6. Tretkurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegende, erhabene Stirnfläche (3; 13; 4) an der schmalsten Stelle ihrer Einschnürung schmaler ist als einem Viertel der Breite der innen­ liegenden Stirnfläche entspricht.

7. Tretkurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Höhe : Breite-Verhältnis im Bereich der Aufnahmelochungen (5 bzw. 6) größer als 1 ist.

8. Tretkurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tretkurbel sich von der Pedal­ aufnahmelochung (6) zur Wellen-Aufnahmelochung (5) stufenlos verbreiternd ausgebildet ist.

9. Tretkurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, wobei an der Tretkurbel sternförmig um die Wellen-Aufnahme­ lochung gerichtete Arme angeformt sind, deren freie Enden mit einem Kettenrad bzw. einer Kettenradgarni­ tur verbindbar sind, wobei die Enden der Arme in einer parallel zur Drehebene der Tretkurbel nach innen versetzten Ebene liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (11) von deren innen­ liegender Stirnfläche zu deren außenliegender (13) hin verjüngt sind.

10. Tretkurbel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß fünf Arme (21) gleichmäßig um die Wellen-Auf­ nahmelochung (5) verteilt angeformt sind.

11. Tretkurbel nach einem der Ansprüche 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der freie Arm der Tretkurbel mittig zwischen zwei Armen (21) radial abstrebend ange­ formt ist.

12. Tretkurbel nach einem der Ansprüche 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß vier Arme um die Wellen-Aufnahmelochung (5) angeordnet sind, wobei jeweils zwei symmetrisch zur Mittellängsachse der Tretkurbel (11) angeformt sind, die miteinander einen Winkel von etwa 70° und mit der Mittellängs­ achse einen Winkel von etwa 55° einschließen.

13. Tretkurbel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tretkurbel durch zwei mit Abstand neben­ einander angeordnete, etwa radiale Speichen ge­ bildet ist, die an den Aufnahmelochungen (5 bzw. 6) zur Bildung der Lochungen zusammengefügt sind, und daß an den Wellenaufnahmeteil drei Arme zur Halterung des Kettenrades gleichmäßig auf den Umfang verteilt angeordnet sind, deren einer mittig zwischen den Speichen der Tretkurbel radial gerich­ tet verläuft.