DE4139689A1 - Fahrradtretkurbel mit veraenderlicher geometrie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrradtretkurbel mit verän­ derlicher Geometrie, mit zwei fest miteinander verbunde­ nen, um die Tretlagerachse gemeinsam drehbaren Kurbelar­ men, von denen jeder aus zwei gelenkig miteinander ver­ bundenen Armteilen besteht, von denen der eine, innere Armteil auf der Tretlagerachse gelagert und der andere, äußere Armteil mit dem Pedal verbunden ist, wobei die Gelenkverbindung unter der Wirkung einer den äußeren Armteil an dem inneren Armteil festhaltenden Kraft steht.

Bei einer bekannten Fahrradtretkurbel dieser Art (DE-OS-34 25 342) dient die Aufteilung des Kurbelarms in zwei Armteile dem Zweck, den Kurbelarm mit Hilfe einer Feder in einer abgewinkelten Stellung zu halten, so lange über das Pedal keine Kraft auf ihn einwirkt. Beim Heruntertre­ ten des Pedals streckt sich der abgewinkelte Kurbelarm und damit auch die Feder, die dann beim Durchgang des Kurbel­ arms durch den unteren Totpunkt den Kurbelarm in seine Ausgangslage zurückholt. Dadurch soll beim Heruntertreten des Pedals und des verlängerten Hebelarms eine Leistungs­ steigung erzielt werden.

Es ist ferner eine Tretkurbel für ein Fahrrad bekannt (GbM 86 12 865), bei der der Kurbelarm auf der Pedal­ achse ein drehbares Verlängerungsstück aufweist, dessen Drehbarkeit in einer Richtung gesperrt ist. Auch dieses Verlängerungsstück dient zur Vergrößerung des auf die Kurbelachse über das Pedal einwirkenden Drehmoments.

Bei einer anderen bekannten Fahrradtretkurbel (GbM 84 27 822) ist der Kurbelarm durch ein Gelenk mit paral­ lel zur Kurbelwelle verlaufender Achse in zwei Ab­ schnitte unterteilt, die beide in einer abgewinkelten Stellung federnd vorgespannt sind derart, daß sowohl beim Durchtreten des Pedals vom oberen zum unteren Tot­ punkt als auch beim Zurückholen desselben vom unteren zum oberen Totpunkt die die beiden Pedalachsen verbin­ dende Gerade die Tretlagerachse durchquert.

Des weiteren ist bekannt (GmbH 80 00 490), eine Fahrrad­ tretkurbelachse so zu gestalten, daß die Kurbelarme vom unteren zum oberen Totpunkt frei beweglich sind und vom oberen zum unteren Totpunkt fest mit der Kettenradachse verbunden sind zu dem Zweck, die Kurbelarme nach ihrem Durchgang durch den unteren Totpunkt hochzuziehen.

Schließlich wurde in Verbindung mit einer Fahrradtret­ kurbel die Übertragung der Muskelkraft auf das Pedal zur Erreichung einer maximalen Leistung beim Antrieb mit ei­ ner ergonomisch möglichst ausgewogenen allseitigen Bean­ spruchung der Beinmuskulatur die Verwendung von Fersen­ haken vorgeschlagen, die den Zweck haben, auf den Kurbel­ trieb auch in den beiden Totpunktstellungen der Kurbelar­ me mit Hilfe der Fersenkraft ein Drehmoment auszuüben. Dabei ergibt sich nach dem Durchlaufen des unteren Tot­ punktes aus dem Zusammenwirken der Fersenkraft und einer Hubkraft, die durch Abwinkeln des Beines und Anheben des Fußes aufgebracht wird, die resultierende Pedalkraft (DE-OS 34 45 043).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Fahrrad­ tretkurbel der genannten Art so zu verbessern, daß der für den Vortrieb nutzbare Anteil der auf das Pedal auf­ gebrachten Kraft vergrößert wird, indem verhindert wird, daß der Fahrradfahrer beim Durchgang des Pedals durch den unteren Totpunkt mit dem Bein nicht zieht, sondern das Bein auf dem Pedal stehen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der innere Armteil eine Ausklinkvorrichtung aufweist, mittels derer der äußere Armteil bei nach rückwärts ge­ richtetem Kurbelarm und Überschreitung einer einstellba­ ren, auf das Pedal einwirkenden Druckbelastung aus ei­ ner Normallage, in der er mit dem äußeren Armteil fluch­ tend ausgerichtet ist, um das die beiden Armteile verbin­ dende Gelenk in Abwärtsrichtung verschwenkbar ist.

Dadurch wird erreicht, daß die Belastung des jeweils rückwärtigen Pedals nach dem Durchgang durch den unteren Totpunkt die der Druckkraft des jeweils tretenden Beins entgegenwirkt, auf ein Mindestmaß beschränkt bzw. voll­ ständig beseitigt wird und auf das rückwärtige Pedal im wesentlichen nur noch Zugkräfte zur Einwirkung gelangen können, die zu der in Drehrichtung wirkenden Druckkraft auf das vordere Pedal addiert werden.

Die Einstellbarkeit der Haltekraft an der Ausklinkvor­ richtung, die vorteilhafterweise durch einen Permanent­ magneten aufgebracht wird, der in dem inneren Armteil angeordnet ist und den äußeren Armteil festhält, ermög­ licht es, insbesondere zu Trainingszwecken die Grenz­ druckbelastung des hinteren Pedals zu variieren.

Anstelle eines Permanentmagneten läßt sich, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, auch eine Schraubenfeder verwenden, deren eines Ende an dem inneren Armteil und deren anderes Ende an dem äußeren Armteil befestigt sind.

Das den äußeren Armteil mit dem inneren Armteil verbin­ dende Gelenk ist vorteilhafterweise mit einem beide Arm­ teile durchgreifenden Bolzen versehen, welcher, entspre­ chend einer weiteren Weiterbildung der Erfindung, zur Veränderung der Lage des Gelenks und damit zu einer in­ dividuellen Anpassung an die körperliche Konstitution des sportlichen Fahrradfahrers entlang der Länge des inneren Armteils in verschiedenen Bohrungen im inneren Armteil angeordnet werden kann, um dadurch den Abstand des Gelenks zur Tretlagerachse zu variieren.

Bei einer weiteren vorteilhaften konstruktiven Ausgestal­ tung der Erfindung ist der innere Armteil gabelförmig ausgebildet und mit zwei mit Abstand zueinander parallel verlaufenden und sich über wenigstens einen Teil der Län­ ge des inneren Armteils erstreckenden Seitenstegen verse­ hen, zwischen denen der äußere Armteil angeordnet ist, dessen hinteres Ende, das eine Bohrung zur Aufnahme der Pedalachse aufweist, aus den Seitenstegen herausragt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand des in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 die schematische Seitenansicht eines Kurbelarms mit in strichpunktierter Darstellung angedeute­ ten äußerem Armteil,

Fig. 2 eine Draufsicht des Kurbelarms von Fig. 1, und

Fig. 3 bis 6 schematische Darstellungen des aus den beiden gelenkig miteinander verbundenen Armtei­ len bestehenden Kurbelarms in unterschiedlichen Tretstellungen der Tretlagerachse.

In Fig. 1 ist einer der beiden Kurbelarme 1 einer eine veränderliche Geometrie aufweisenden Fahrradtretkurbel dargestellt, die zwei starr miteinander verbundene, um die Tretlagerachse 14 drehbare Kurbelarme dieser Art aufweist. Jeder Kurbelarm 1 besteht aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Armteilen 2, 3, von denen der eine, innere Armteil 3 auf der Tretlagerachse gelagert ist und der andere, äußere Armteil 2 das nicht darge­ stellte Pedal trägt. Zu diesem Zweck weist das hintere Ende 12 dieses äußeren Armteils eine Bohrung 13 auf, die die Pedalachse aufnimmt. Die Gelenkverbindung der beiden Armteile weist ein Gelenk 5 in Form eines beide Armteile durchgreifenden Bolzens 8 auf. Dieser Bolzen 8 läßt sich zur Veränderung der Lage des Gelenks 5 entlang der Länge des inneren Armteils 3 in verschiedenen Bohrungen 9 an­ ordnen, die in den Armteilen miteinander in Überdeckung stehen. Auf diese Weise läßt sich die Länge des Kurbel­ arms 1 in Anpassung an Körpermaße des Radfahrers variie­ ren.

Der innere Armteil 3 weist eine Ausklinkvorrichtung 4 auf, mittels derer der äußere Armteil 2 bei nach rück­ wärts gerichtetem Kurbelarm 1 und Überschreitung einer einstellbaren, auf das Pedal einwirkenden Druckbelastung aus seiner Normallage, in der er mit dem äußeren Armteil 3 fluchtend ausgerichtet ist, um das die beiden Armteile 2, 3 verbindende Gelenk 5 in Abwärtsrichtung um einen Winkel von bis etwa 30° und damit entgegen der Drehrich­ tung des Kurbelarms verschwenkbar ist.

Normalerweise wird der äußere Armteil 2 in der Ausklink­ vorrichtung 4 mit Hilfe eines Permanentmagneten in sei­ ner in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien gezeigten Lage, in der er also mit dem inneren Armteil 3 fluchtet, fest­ gehalten, wobei anstelle des nicht dargestellten Perma­ nentmagneten auch eine Schraubenfeder 6 treten könnte, deren eines Ende an dem inneren Armteil 3 und deren an­ deres Ende an dem äußeren Armteil 2 befestigt ist. So­ wohl von dem Permanentmagneten als auch von der Schrau­ benfeder wird auf den äußeren Armteil 2 eine diesen zu­ rückhaltende Kraft ausgeübt, die eingestellt werden kann und im allgemeinen so bemessen ist, daß der äußere Arm­ teil 2, sobald sich der Kurbelarm 1 aus seinem unteren Totpunkt in Richtung auf den oberen Totpunkt des Tret­ kurbeltriebes bewegt und der Fahrer mit seinem Fuß auf das Pedal eine Kraft ausübt, abwärts verschwenkt wird, so daß die Druckausübung unterbleibt. Dies hat zur Folge, daß die Druckkraft weitgehend eliminiert wird und nicht gegen die Drehrichtung des Tretkurbeltriebs wirkt.

Man hat nämlich Untersuchungen von Hobby- bzw. Alltags­ radlern und auch Rennradfahrern durchgeführt und festge­ stellt, daß die Belastung des jeweils rückwärtigen Pe­ dals nach seinem Durchgang durch den unteren Totpunkt immer noch ziemlich hoch ist und daß die so auf das Pe­ dal einwirkende Druckkraft dem jeweils tretenden, also die Vortriebskraft ausübenden Bein entgegenwirkt. Diese Vortriebskraft des tretenden Beines wird aber durch eine mögliche Zugkraft verstärkt, die dadurch zustande kommt, daß der Fahrer das hintere Bein hochzieht, wenn der Fahrerschuh mittels Haken oder Schlaufen auf dem Pe­ dal festgelegt ist.

Für den Fall, daß das Ausklinken des äußeren Armteils 2 unter Druckbelastung des Pedals überhaupt verhindert werden soll, die Fahrradtretkurbel also wie eine "norma­ le" Tretkurbel benutzt werden soll, läßt sich der äußere Armteil mit Hilfe einer Feststellschraube 7 an dem inne­ ren Armteil festlegen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der innere Armteil 3 ga­ belförmig ausgebildet und mit zwei mit Abstand zueinan­ der parallel verlaufenden, sich über wenigstens einen Teil der Länge des inneren Armteils erstreckenden Sei­ tenstegen 10, 11 versehen, zwischen denen der äußere Armteil 2 wie in einer Passung eingeklemmt ist.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen in schematischer Darstellung die Lage eines der beiden Kurbelarme und insbesondere des äußeren Armteils 2 in unterschiedlichen Kurbeltrieb­ stellungen und bei unterschiedlichen Belastungen, wobei der äußere Armteil 2 der besseren Übersichtlichkeit hal­ ber als separates Element dargestellt ist, das nicht mit dem inneren Armteil fluchtet.

Während die Fig. 3 und 4 die beiden waagrechten Win­ kelstellungen eines der beiden Kurbelarme zeigen, in denen bei Vortrieb, also bei einer Bewegung vom oberen zum unteren Totpunkt (Fig. 3), auf das Pedal eine Druck­ kraft ausgeübt wird, während bei einer Bewegung vom unte­ ren zum oberen Totpunkt (Fig. 4) auf das Pedal keine Druckkraft ausgeübt wird, zeigt Fig. 5 den Fall, daß bei der letztgenannten Bewegung des Kurbelarms die gegen die Drehrichtung gerichtete Druckkraft größer ist als die auf den äußeren Armteil 2 von dem Permanentmagneten bzw. der Feder ausgeübte Festhaltekraft. Diese Situation ent­ spricht der in Fig. 1 dargestellten.

Fig. 6 zeigt den Kurbelarm in der oberen Totpunktlage.

Im Idealfall der Bewegung des Tretkurbeltriebs bleibt also der äußere Armteil 2 auch während der Bewegung von der unteren in die obere Totpunktlage bei gelöster Fest­ stellschraube in der eingerasteten Stellung, d. h., in der Stellung von Fig. 4, in der die beiden Armteile mit­ einander fluchten. Nur wenn der Fahrer einen Fehler macht, d. h., das Pedal belastet oder das Bein auf dem Pedal stehen läßt und es nicht anzieht, rastet der äuße­ re Armteil 2 aus. Dieses Ausklinken, das in Fig. 5 darge­ stellt ist, soll also den Fahrer dazu erziehen, das Bein hinten hochzuziehen und in Drehrichtung der Tretkurbel zu beschleunigen, um den Vortrieb zu verstärken. Ge­ schieht dies nicht, so wird das Pedal beim Ausklinken und damit Ausschwenken des äußeren Armteils nach unten versetzt, was dazu führt, daß sich die Beinmuskeln des Fahrers verspannen. Somit ist die hier beschriebene Fahr­ radtretkurbel für Trainingszwecke besonders gut geeignet, wobei der mit Hilfe des Bolzens 8 und der Bohrungen 9 längenverstellbare äußere Armteil 2 eine individuelle An­ passung an die körperlichen Gegebenheiten des Trainieren­ den ermöglicht.

Claims (8)

1. Fahrradtretkurbel mit veränderlicher Geometrie, mit zwei fest miteinander verbundenen, um die Tretlagerachse gemeinsam drehbaren Kurbelarmen, von denen jeder aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Armteilen besteht, von denen der eine, innere Armteil auf der Tretlagerachse ge­ lagert ist und der andere, äußere Armteil mit dem Pedal verbunden ist, wobei die Gelenkverbindung unter der Wir­ kung einer den äußeren Armteil an dem inneren Armteil festhaltenden Kraft steht, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Armteil (3) eine Ausklinkvorrichtung (4) aufweist, mittels derer der äußere Armteil (2) bei nach rückwärts gerichtetem Kurbel­ arm (1) und Überschreitung einer einstellbaren, auf das Pedal einwirkenden Druckbelastung aus einer Normallage, in der er mit dem äußeren Armteil (3) fluchtend ausge­ richtet ist, um das die beiden Armteile (2, 3) verbinden­ de Gelenk (5) in Abwärtsrichtung verschwenkbar ist.

2. Fahrradtretkurbel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschwenkwinkel des äußeren Armteils (2) 30° beträgt.

3. Fahrradtretkurbel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausklinkvorrich­ tung (4) einen Permanentmagneten aufweist, der in dem inneren Armteil (3) angeordnet ist und den äußeren Arm­ teil (2) festhält.

4. Fahrradtretkurbel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausklinkvorrich­ tung (4) eine Schraubenfeder ist, deren eines Ende an dem inneren Armteil (3) und deren anderes Ende in dem äußeren Armteil (2) befestigt ist.

5. Fahrradtretkurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Armteil (2) mit Hilfe einer Feststellschraube (7) an dem inneren Armteil (3) festlegbar ist.

6. Fahrradtretkurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den äußeren Armteil (2) mit dem inneren Armteil (3) verbin­ dende Gelenk (5) ein beide Armteile durchgreifender Bol­ zen (8) ist.

7. Fahrradtretkurbel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (8) zur Veränderung der Lage des Gelenks (5) entlang der Länge des inneren Armteils (3) in verschiedenen Bohrungen (9) im inneren Armteil (3) anordbar ist.

8. Fahrradtretkurbel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Armteil (3) gabelförmig ausgebildet und mit zwei mit Ab­ stand zueinander parallel verlaufenden und sich über we­ nigstens einen Teil der Länge des inneren Armteils er­ streckenden Seitenstegen (10, 11) versehen ist, zwischen denen der äußere Armteil (2) angeordnet ist, dessen hin­ teres Ende (12), das eine Bohrung (13) zur Aufnahme der Pedalachse aufweist, aus den Seitenstegen (10, 11) her­ ausragt.