EP1399359A1 - Pedal crank drive mechanism for a bicycle - Google Patents

Pedal crank drive mechanism for a bicycle

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Publication number
EP1399359A1
EP1399359A1 EP02753890A EP02753890A EP1399359A1 EP 1399359 A1 EP1399359 A1 EP 1399359A1 EP 02753890 A EP02753890 A EP 02753890A EP 02753890 A EP02753890 A EP 02753890A EP 1399359 A1 EP1399359 A1 EP 1399359A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pedal crank
chain wheel
pedal
sprocket
carrying
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02753890A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerhard Hilber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP1399359A1 publication Critical patent/EP1399359A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M1/00—Rider propulsion of wheeled vehicles
    • B62M1/10—Rider propulsion of wheeled vehicles involving devices which enable the mechanical storing and releasing of energy occasionally, e.g. arrangement of flywheels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2164—Cranks and pedals
    • Y10T74/2165—Cranks and pedals with attached gear

Definitions

  • the invention relates to a pedal crank drive for a bicycle with two pedal cranks that are non-rotatably connected to one another via a pedal crank shaft, with a sprocket rotatably mounted on a bearing attachment of one of the two pedal cranks, and with a compression spring running in the circumferential direction between this pedal crank and an abutment for the compression spring carrying sprocket.
  • the invention is therefore based on the object to design a pedal crank drive for a bicycle of the type described above with simple constructive means such that the advantages of a pressure-transmitting force transmission spring between the pedal crank and the sprocket rotatably mounted on the pedal crank for a more uniform torque distribution over a pedal crank revolution can be used without the use of additional damping springs.
  • the invention achieves the stated object in that the pedal crank carrying the chain wheel engages with a projection protruding against the chain wheel in a recess of the chain wheel which forms rotary stops for this pedal crank in both circumferential directions.
  • the stop-limited, spring-loaded initial position of the sprocket relative to the pedal crank allows easy adjustment of the prestress of the compression spring.
  • the constructive solution to the mutual rotation limitation of the sprocket and pedal crank does not require any special additional effort, because on the pedal crank only a protrusion against the sprocket and a recess on the sprocket are provided, in which the approach engages with play in the circumferential direction.
  • This game determines the possible angle of rotation between the sprocket and pedal crank, which should not exceed 10 ° and will preferably be between 7 ° and 9 °.
  • the approach protruding against the sprocket also enables a force application in the central plane of the bearing for the sprocket in the stop position, which entails favorable bearing loads.
  • the compression spring which is arranged laterally next to the sprocket and runs in the circumferential direction and which finds its abutment on the sprocket side, preferably in a bracket that can be screwed onto the sprocket, causes a tilting moment the sprocket about an axis transverse to its axis of rotation.
  • the sprocket can be mounted on the bearing boss of the pedal crank with the help of two needle bearings, which have conical races and are installed with cone angles that open in opposite directions.
  • the pedal crank carrying the chain wheel can be extended via the pedal crank shaft to a two-armed lever, two compression springs, each supported on a lever arm of the lever, diametrically opposite one another with respect to the pedal crank shaft, between the pedal crank and the sprocket are provided.
  • This division into two rotationally symmetrically arranged compression springs allows the tilting moments that occur to be compensated, which allows the use of conventional roller bearings for mounting the sprocket, especially since the force limitation on the sprocket via the stop of the pedal crank protruding against the sprocket, again under advantageous load conditions, due to the stop-related rotation limitation he follows.
  • Show it 1 shows a pedal crank drive according to the invention for a bicycle in a simplified side view
  • Fig. 3 shows an axial section through the sprocket mounted on the pedal crank in the area of its storage on a larger scale
  • Fig. 4 is a representation corresponding to FIG. 1 of a construction variant of a pedal crank drive according to the invention.
  • the pedal crank drive according to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 essentially consists of a pedal crank shaft 1 which is rotatably held in a bearing of a bicycle frame and which carries two pedal cranks 2 provided in the usual manner with pedals, and a chain wheel 3 on which at least one ring gear 4 is attached.
  • the chain wheel 3 is not connected in a conventional manner to the pedal crankshaft 1 in a rotationally fixed manner, but is rotatably mounted on a bearing boss 5 of the one pedal crank 2.
  • This sprocket bearing is carried out via two needle bearings 6 and 7 with tapered races 8 and 9. As can be seen in Fig. 3, these needle bearings 6 and 7 are installed so that the taper angle of the races 8 and 9 open in opposite directions.
  • a pressure spring 12 is used to transmit power between the crank 2 and the sprocket 3 mounted on this crank 2, which is on the one hand on a Supporting approach 13 of the pedal crank 2 and on the other hand is supported on an abutment 14 which is formed by a bracket 15.
  • This bracket 15 is screwed together with the ring gear 4 on the sprocket 3 according to FIG. 1.
  • the pedal crank 2 has a projection 16 protruding against the chain wheel 3, which engages in a recess 17 of the chain wheel 3.
  • the shoulder 16 of the pedal crank 2 is held in the recess 17 with play in the circumferential direction, so that the radial boundaries of the recess 17 result in rotary stops 18 and 19 for the pedal crank 2 in both circumferential directions.
  • the pedal crank 2 is thus pressed against the direction of rotation 20 for forward travel against the rotary stop 18 by the compression spring 12.
  • the preload of the compression spring 12 can thus also be set via an actuator 21.
  • the projection 16 passing through the recess 17 results in a force attack on the chain wheel 3 with respect to the bearing of the chain wheel 3 in the region of the bearing center plane, so that favorable load conditions are set for the chain wheel bearing in the stop position of the projection 16.
  • the angle of rotation of the pedal crank 2 between the rotary stops conditions 18 and 19 should not be greater than 10 ° so that the desired uniform rotation of the pedal crank drive can be ensured without using a damping spring which retards the relaxation of the compression spring 12. Since a considerable tilting moment can be exerted on the chain wheel 3 when the compression spring 12 is tensioned due to the one-sided force application by the compression spring 12, appropriate support of the chain wheel 3 must be provided both in the axial and in the radial direction, which is due to the chosen bearing arrangement Help of the needle bearings 6 and 7 with conical races 8 and 9 is achieved without special design effort.
  • the pedal crank drive according to FIG. 4 does not need such needle bearings because the compression spring 12 according to FIG. 1 is replaced by two rotationally symmetrically arranged compression springs 12a, 12b.
  • the pedal crank 2 is extended via the pedal crank shaft 1 to a two-armed lever 22, so that the compression springs 12a, 12b can be supported on the two arms of this two-armed lever 22.
  • the abutments 14 for the compression springs 12a, 12b in the area of the sprocket 3 are formed by lugs 23 which are integrally formed on the hub 10 of the sprocket 3.
  • the hub 10 interchangeably carries one or more sprockets 4 in a conventional manner.
  • the use of two compression springs 12a, 12b prevents tilting moments which otherwise occur due to the one-sided spring arrangement, which enables the use of conventional roller bearings for mounting the chain wheel 3.
  • the two compression springs 12a, 12b hardly bring a greater weight load with them, because the two compression springs can be dimensioned weaker and the molded projections 23 of the hub 10 of the chain wheel 3 represent a lower weight load compared to the bracket 15 according to FIG. 1.
  • the function of the pedal crank drive is not affected by this division into the two compression springs 12a, 12b compared to the embodiment according to FIGS. 1 to 3.

Abstract

The invention relates to a pedal crank drive mechanism for a bicycle, comprising two pedal cranks (2) rotationally fixed to one another by means of a pedal crankshaft (1), a chain wheel (3) that is rotationally mounted on a bearing stop (5) of one of the two pedal cranks (2) and limited by a stop and at least one pressure spring (12) extending in peripheral direction between said pedal crank (2) and the chain wheel (3) carrying a counter bearing (14) for the pressure spring (12). In order to provide advantageous constructional conditions, the invention provides that the pedal crank (2) carrying the chain wheel (3) engages with a stop (16) projecting against the chain wheel (3) in a recess (17) of said chain wheel (3), which forms rotational stops (18, 19) for said pedal crank (2)in both peripheral directions (18, 19)

Description

Tretkurbelantrieb für ein FahrradPedal crank drive for a bicycle
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf einen Tretkurbelantrieb für ein Fahrrad mit zwei über eine Tretkurbelwelle drehfest miteinander verbundenen Tretkurbeln, mit einem auf einem Lageransatz einer der beiden Tretkurbeln anschlagbegrenzt drehbar gelagerten Kettenrad und mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Druckfeder zwischen dieser Tretkurbel und dem ein Widerlager für die Druckfeder tragenden Kettenrad.The invention relates to a pedal crank drive for a bicycle with two pedal cranks that are non-rotatably connected to one another via a pedal crank shaft, with a sprocket rotatably mounted on a bearing attachment of one of the two pedal cranks, and with a compression spring running in the circumferential direction between this pedal crank and an abutment for the compression spring carrying sprocket.
Stand der TechnikState of the art
Um eine vorteilhafte Drehmomentverteilung über eine Umdrehung eines Tretkurbelantriebes für ein Fahrrad zu erreichen, ist es bekannt (EP 0 546 004 B1), das Kettenrad auf einem axialen Lageransatz einer Tretkurbel drehbar zu lagern und über eine Druckfeder an dieser Tretkurbel abzustützen, so daß die Druckfeder beim Abwärtstreten über die dem Kettenrad vorauseilende Tretkurbel gespannt wird und sich im Totpunktbereich des Tretkurbelantriebes unter einer entsprechenden Drehmomentübertragung auf das Kettenrad entspannt. Da mit zunehmender Belastung der Druckfeder auch das von einem Radfahrer aufzubringende, ein Rückdrehen der Tretkurbel im Totpunktbereich verhindernde Stützmoment größer wird, kann es bei der Entspannung der Druckfeder im Totpunktbereich zu einer deutlichen Verzögerung der Tretkurbelbewegung kommen. Damit sich die Druckfeder zur Kraftübertragung zwischen Tretkurbel und Kettenrad nicht aufgrund eines fehlenden Stützmomentes durch den Radfahrer schlagartig entlasten kann, wird die Entspannung der Kraftübertragungsfeder durch eine Dämpfungsfeder verzögert, so daß ausreichend starke Druckfedern zum Einsatz kommen können, ohne eine Beeinträchtigung des gleichmäßigen Drehantriebes befürchten zu müssen. Nachteilig bei diesen bekannten Tretkurbelantrieben ist allerdings, daß sich durch die zusätzliche Dämpfungsfeder nicht nur der Konstruktionsaufwand vergrößert, sondern auch das Gewicht vermehrt wird.In order to achieve an advantageous torque distribution over one revolution of a pedal crank drive for a bicycle, it is known (EP 0 546 004 B1) to rotatably mount the chain wheel on an axial bearing shoulder of a pedal crank and to support it on this pedal crank by means of a compression spring, so that the compression spring when pedaling downward, tension is stretched over the pedal crank leading the chain wheel and relaxes in the dead center region of the pedal crank drive with a corresponding torque transmission to the chain wheel. Since the support torque to be applied by a cyclist and prevents the pedal crank from turning back in the dead center area increases with increasing load on the compression spring, there can be a significant delay in the pedal crank movement when the pressure spring relaxes in the dead center area. So that the compression spring for power transmission between the pedal crank and chain sprocket cannot suddenly be relieved due to a lack of support torque by the cyclist, the relaxation of the power transmission spring is delayed by a damping spring, so that it is sufficiently strong Compression springs can be used without fear of impairing the uniform rotary drive. A disadvantage of these known pedal crank drives is, however, that the additional damping spring not only increases the design effort, but also increases the weight.
Darüber hinaus ist es bekannt (FR 2 409 183 A1), die Tretkurbel über die Tretkurbelwelle zu einem zweiarmigen Hebel zu verlängern, der über zwei einander bezüglich der Tretkurbelwelle diametral gegenüberliegende Zugfedern mit einem auf der Tretkurbelwelle drehbar gelagerten Kettenrad antriebsverbunden ist. Da die Zugfedern die auftretenden Kräfte innerhalb eines zulässigen Drehwinkels zwischen der Tretkurbel und dem Kettenrad nicht aufnehmen können, ist auf dem Kettenrad ein die Tretkurbel umfassender Bügel vorgesehen, der über Einstellschrauben einerseits eine Einstellung der Federvorspannung und anderseits des Drehwinkels erlaubt. Mit dem zusätzlichen Bügel ergibt sich ein vergrößerter Konstruktionsaufwand, der mit einem Zusatzgewicht verbunden ist und einen exzentrischen Kraftangriff bedingt, was für das Lager des Kettenrades sehr ungünstige Belastungen mit sich bringt. Außerdem können wegen der Zugfedern nur vergleichsweise geringe Kräfte für eine gleichmäßigere Drehmomentverteilung über eine Umdrehung des Tretkurbelantriebes gespeichert werden.In addition, it is known (FR 2 409 183 A1) to extend the pedal crank via the pedal crankshaft to a two-armed lever which is drive-connected via two tension springs diametrically opposite one another with respect to the pedal crankshaft with a chain wheel rotatably mounted on the pedal crankshaft. Since the tension springs cannot absorb the forces occurring within a permissible angle of rotation between the pedal crank and the chain wheel, a bracket comprising the pedal crank is provided on the chain wheel, which allows adjustment of the spring preload on the one hand and adjusting the angle of rotation on the other hand via adjusting screws. The additional bracket results in an increased design effort, which is associated with an additional weight and requires an eccentric force application, which brings with it very unfavorable loads for the bearing of the chain wheel. In addition, because of the tension springs, only comparatively small forces can be stored for a more uniform torque distribution over one revolution of the pedal crank drive.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Tretkurbelantrieb für ein Fahrrad der eingangs geschilderten Art mit einfachen konstruktiven Mitteln so auszugestalten, daß die Vorteile einer auf Druck beanspruchbaren Kraftübertragungsfeder zwischen der Tretkurbel und dem auf der Tretkurbel drehbar gelagerten Kettenrad für eine gleichmäßigere Drehmomentverteilung über einen Tretkurbelumlauf ohne Einsatz zusätzlicher Dämpfungsfedern genützt werden kann. - ~The invention is therefore based on the object to design a pedal crank drive for a bicycle of the type described above with simple constructive means such that the advantages of a pressure-transmitting force transmission spring between the pedal crank and the sprocket rotatably mounted on the pedal crank for a more uniform torque distribution over a pedal crank revolution can be used without the use of additional damping springs. - ~
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die das Kettenrad tragende Tretkurbel mit einem gegen das Kettenrad vorstehenden Ansatz in eine Ausnehmung des Kettenrades eingreift, die in beiden Umfangshchtungen Drehanschläge für diese Tretkurbel bildet.The invention achieves the stated object in that the pedal crank carrying the chain wheel engages with a projection protruding against the chain wheel in a recess of the chain wheel which forms rotary stops for this pedal crank in both circumferential directions.
Da aufgrund dieser Maßnahme die mögliche Verdrehung der Tretkurbel gegenüber dem Kettenrad durch Anschläge begrenzt wird, wird auch der Federweg der Druckfeder während ihrer Entspannung begrenzt, was bei einer entsprechenden Winkelabstimmung dazu führt, daß sich die Druckfeder in einem Drehwinkelbereich der Tretkurbel entspannt, in dem vom Radfahrer noch ein ausreichendes Stützmoment aufgebracht werden kann, um eine spürbare Verzögerung der Tretkurbelbewegung zu vermeiden. Die Entspannung der Druckfeder endet somit, bevor ein Rückschlagen des Tretkurbelantriebes befürchtet werden muß. Die Begrenzung des zulässigen Drehwinkels des Kettenrades gegenüber der Tretkurbel bringt nicht nur den angestrebten gleichmäßigen Drehantrieb mit sich, sondern bietet auch die Möglichkeit, solche Tretkurbelantriebe mit Rücktrittbremsen einzusetzen. Außerdem erlaubt die anschlagbegrenzte, federbelastete Ausgangsstellung des Kettenrades gegenüber der Tretkurbel eine einfache Einstellung der Vorspannung der Druckfeder. Die konstruktive Lösung der gegenseitigen Drehbegrenzung von Kettenrad und Tretkurbel bedarf keines besonderen zusätzlichen Aufwandes, weil an der Tretkurbel lediglich ein gegen das Kettenrad vorstehender Ansatz und am Kettenrad eine Ausnehmung vorzusehen sind, in die der Ansatz mit Spiel in Umfangsrichtung eingreift. Dieses Spiel bestimmt den möglichen Drehwinkel zwischen Kettenrad und Tretkurbel, der 10° nicht übersteigen soll und vorzugsweise zwischen 7° und 9° liegen wird. Der gegen das Kettenrad vorstehende Ansatz ermöglicht aber auch in der Anschlagstellung einen Kraftangriff im Bereich der Mittelebene des Lagers für das Kettenrad, was günstige Lagerbelastungen mit sich bringt.Since this measure limits the possible rotation of the pedal crank relative to the sprocket by stops, the spring travel of the compression spring is also limited during its relaxation, which, with a corresponding angular adjustment, leads to the compression spring relaxing in an angle of rotation range of the pedal crank in the from Cyclists can still apply sufficient support torque to avoid a noticeable delay in the pedal crank movement. The relaxation of the compression spring thus ends before a kickback of the pedal crank drive must be feared. The limitation of the permissible angle of rotation of the chain wheel with respect to the pedal crank not only brings the desired uniform rotary drive with it, but also offers the possibility of using such pedal crank drives with coaster brakes. In addition, the stop-limited, spring-loaded initial position of the sprocket relative to the pedal crank allows easy adjustment of the prestress of the compression spring. The constructive solution to the mutual rotation limitation of the sprocket and pedal crank does not require any special additional effort, because on the pedal crank only a protrusion against the sprocket and a recess on the sprocket are provided, in which the approach engages with play in the circumferential direction. This game determines the possible angle of rotation between the sprocket and pedal crank, which should not exceed 10 ° and will preferably be between 7 ° and 9 °. The approach protruding against the sprocket also enables a force application in the central plane of the bearing for the sprocket in the stop position, which entails favorable bearing loads.
Die seitlich neben dem Kettenrad angeordnete, in Umfangsrichtung verlaufende Druckfeder, die ihr kettenradseitiges Widerlager vorzugsweise in einem auf das Kettenrad aufschraubbaren Haltebügel findet, bedingt ein Kippmoment auf das Kettenrad um eine quer zu seiner Drehachse verlaufende Achse. Um diese Kippmomente, die insbesondere beim Bergauffahren vergleichsweise groß werden können, vorteilhaft abtragen zu können, kann das Kettenrad auf dem Lageransatz der Tretkurbel mit Hilfe zweier Nadellager gelagert werden, die kegelförmige Laufringe aufweisen und mit sich gegensinnig öffnenden Kegelwinkeln eingebaut sind. Aufgrund der kegelförmigen Laufringe können sowohl radiale als auch axiale Kettenradbelastungen aufgenommen werden, und zwar trotz des geringen Platzangebotes zwischen dem Lageransatz der Tretkurbel und der Nabe des Kettenrades, was nur aufgrund des Einsatzes von Wälzkörpern in Form von Nadeln möglich wird.The compression spring, which is arranged laterally next to the sprocket and runs in the circumferential direction and which finds its abutment on the sprocket side, preferably in a bracket that can be screwed onto the sprocket, causes a tilting moment the sprocket about an axis transverse to its axis of rotation. In order to be able to remove these tilting moments, which can be relatively large, especially when driving uphill, the sprocket can be mounted on the bearing boss of the pedal crank with the help of two needle bearings, which have conical races and are installed with cone angles that open in opposite directions. Due to the tapered races, both radial and axial sprocket loads can be absorbed, despite the small space available between the bearing boss of the pedal crank and the hub of the sprocket, which is only possible due to the use of rolling elements in the form of needles.
Um den mit dem Einbau von solchen Nadellagern verbundenen Konstruktionsaufwand zu vermeiden, kann die das Kettenrad tragende Tretkurbel über die Tretkurbelwelle zu einem zweiarmigen Hebel verlängert werden, wobei zwei je an einem Hebelarm des Hebels abgestützte, einander bezüglich der Tretkurbelwelle diametral gegenüberliegende Druckfedern zwischen der Tretkurbel und dem Kettenrad vorgesehen sind. Durch diese Aufteilung in zwei rotationssymmetrisch angeordnete Druckfedern können die auftretenden Kippmomente ausgeglichen werden, was den Einsatz herkömmlicher Wälzlager für die Lagerung des Kettenrades erlaubt, zumal in der anschlagbedingten Drehbegrenzung der Kraftangriff auf das Kettenrad über den gegen das Kettenrad vorstehenden Ansatz der Tretkurbel wiederum unter vorteilhaften Belastungsbedingungen erfolgt. Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die wenigstens einen Zahnkranz auswechselbar aufnehmende Nabe des Kettenrades einstückig angeformte Widerlager für die beiden Druckfedern aufweist, wodurch ein verlgeichsweise geringes Gewicht sichergestellt wird, ohne die erforderliche Festigkeit zu gefährden.In order to avoid the construction effort associated with the installation of such needle bearings, the pedal crank carrying the chain wheel can be extended via the pedal crank shaft to a two-armed lever, two compression springs, each supported on a lever arm of the lever, diametrically opposite one another with respect to the pedal crank shaft, between the pedal crank and the sprocket are provided. This division into two rotationally symmetrically arranged compression springs allows the tilting moments that occur to be compensated, which allows the use of conventional roller bearings for mounting the sprocket, especially since the force limitation on the sprocket via the stop of the pedal crank protruding against the sprocket, again under advantageous load conditions, due to the stop-related rotation limitation he follows. Particularly simple constructional relationships result in this connection if the hub of the chain wheel, which interchangeably accommodates at least one ring gear, has integrally molded abutments for the two compression springs, thereby ensuring a comparably low weight without endangering the required strength.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Tretkurbelantrieb für ein Fahrrad in einer vereinfachten Seitenansicht,The subject matter of the invention is shown in the drawing, for example. Show it 1 shows a pedal crank drive according to the invention for a bicycle in a simplified side view,
Fig. 2 das Kettenrad mit der zugehörigen, von der Tretkurbelwelle abgenommenen Tretkurbel in einer Ansicht auf die Innenseite,2 the sprocket with the associated pedal crank removed from the pedal crankshaft in a view of the inside,
Fig. 3 einen Axialschnitt durch das auf der Tretkurbel gelagerte Kettenrad ausschnittsweise im Bereich seiner Lagerung in einem größeren Maßstab undFig. 3 shows an axial section through the sprocket mounted on the pedal crank in the area of its storage on a larger scale and
Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante eines erfindungsgemäßen Tretkurbelantriebes.Fig. 4 is a representation corresponding to FIG. 1 of a construction variant of a pedal crank drive according to the invention.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention
Der Tretkurbelantrieb gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 besteht im wesentlichen aus einer in einem Lager eines Fahrradrahmens drehbar gehaltenen Tretkurbelwelle 1, die zwei in üblicher Weise mit Pedalen versehene Tretkurbeln 2 trägt, und einem Kettenrad 3, auf dem wenigstens ein Zahnkranz 4 befestigt ist. Das Kettenrad 3 ist jedoch nicht in herkömmlicher Art drehfest mit der Tretkurbelwelle 1 verbunden, sondern drehbar auf einem Lageransatz 5 der einen Tretkurbel 2 drehbar gelagert. Diese Kettenradlagerung erfolgt über zwei Nadellager 6 und 7 mit kegelförmigen Laufringen 8 und 9. Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, sind diese Nadellager 6 und 7 so eingebaut, daß sich die Kegelwinkel der Laufringe 8 und 9 gegensinnig öffnen. Während sich die äußeren Laufringe 9 der beiden Nadellager 6 und 7 an entsprechend kegelförmigen Schultern der Nabe 10 des Kettenrades 3 abstützen, liegt der Innenring 8 des Nadellagers 6 an einer kegelförmigen Anschlagfläche der Kettenradnabe 10 an. Über den Innenring 8 des Nadellagers 7 werden die beiden Nadellager 6 und 7 spielfrei verspannt, und zwar mit Hilfe einer Kegelmutter 11 , die auf den axialen Ansatz 5 der Tretkurbel 2 aufgeschraubt wird. Durch diese Maßnahme wird das Kettenrad 10 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung spielfrei auf der Tretkurbel 2 abgestützt.The pedal crank drive according to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 3 essentially consists of a pedal crank shaft 1 which is rotatably held in a bearing of a bicycle frame and which carries two pedal cranks 2 provided in the usual manner with pedals, and a chain wheel 3 on which at least one ring gear 4 is attached. However, the chain wheel 3 is not connected in a conventional manner to the pedal crankshaft 1 in a rotationally fixed manner, but is rotatably mounted on a bearing boss 5 of the one pedal crank 2. This sprocket bearing is carried out via two needle bearings 6 and 7 with tapered races 8 and 9. As can be seen in Fig. 3, these needle bearings 6 and 7 are installed so that the taper angle of the races 8 and 9 open in opposite directions. While the outer races 9 of the two needle bearings 6 and 7 are supported on correspondingly conical shoulders of the hub 10 of the chain wheel 3, the inner ring 8 of the needle bearing 6 bears against a conical stop surface of the chain wheel hub 10. About the inner ring 8 of the needle bearing 7, the two needle bearings 6 and 7 are clamped without play, with the help of a conical nut 11, which is screwed onto the axial shoulder 5 of the crank 2. As a result of this measure, the chain wheel 10 is supported on the pedal crank 2 without play both in the axial and in the radial direction.
Zur Kraftübertragung zwischen der Tretkurbel 2 und dem auf dieser Tretkurbel 2 gelagerten Kettenrad 3 dient eine Druckfeder 12, die sich einerseits an einem Stützansatz 13 der Tretkurbel 2 und anderseits an einem Widerlager 14 abstützt, das von einem Halterungsbügel 15 gebildet wird. Dieser Halterungsbügel 15 wird gemäß der Fig. 1 zusammen mit dem Zahnkranz 4 am Kettenrad 3 festgeschraubt.A pressure spring 12 is used to transmit power between the crank 2 and the sprocket 3 mounted on this crank 2, which is on the one hand on a Supporting approach 13 of the pedal crank 2 and on the other hand is supported on an abutment 14 which is formed by a bracket 15. This bracket 15 is screwed together with the ring gear 4 on the sprocket 3 according to FIG. 1.
Die Tretkurbel 2 weist einen gegen das Kettenrad 3 vorstehenden Ansatz 16 auf, der in eine Ausnehmung 17 des Kettenrades 3 eingreift. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, wird der Ansatz 16 der Tretkurbel 2 in der Ausnehmung 17 mit Spiel in Umfangsrichtung gehalten, so daß die radialen Begrenzungen der Ausnehmung 17 Drehanschläge 18 und 19 für die Tretkurbel 2 in beiden Um- fangsrichtungen ergeben. Die Tretkurbel 2 wird somit über die Druckfeder 12 entgegen der Drehrichtung 20 für die Vorwärtsfahrt gegen den Drehanschlag 18 gedrückt. Gegenüber diesem Drehanschlag 18 läßt sich somit auch die Vorspannung der Druckfeder 12 über einen Stelltrieb 21 einstellen. Außerdem ergibt der die Ausnehmung 17 durchsetzende Ansatz 16 einen bezüglich des Lagers des Kettenrades 3 im Bereich der Lagermittelebene verlaufenden Kraftangriff auf das Kettenrad 3, so daß sich in der Anschlagstellung des Ansatzes 16 für das Kettenradlager günstige Belastungsverhältnisse einstellen.The pedal crank 2 has a projection 16 protruding against the chain wheel 3, which engages in a recess 17 of the chain wheel 3. As can be seen from FIG. 2, the shoulder 16 of the pedal crank 2 is held in the recess 17 with play in the circumferential direction, so that the radial boundaries of the recess 17 result in rotary stops 18 and 19 for the pedal crank 2 in both circumferential directions. The pedal crank 2 is thus pressed against the direction of rotation 20 for forward travel against the rotary stop 18 by the compression spring 12. Compared to this rotary stop 18, the preload of the compression spring 12 can thus also be set via an actuator 21. In addition, the projection 16 passing through the recess 17 results in a force attack on the chain wheel 3 with respect to the bearing of the chain wheel 3 in the region of the bearing center plane, so that favorable load conditions are set for the chain wheel bearing in the stop position of the projection 16.
Wird die Druckfeder 12 über die dem Kettenrad 3 im Drehsinn 20 voreilenden Tretkurbeln 2 gespannt, so wird sie sich beim Nachlassen der Tretkurbelbelastungen im Totpunktbereich des Tretkurbelantriebes mit der Wirkung entspannen, daß die dann frei werdende Federkraft zum Antrieb des Kettenrades 3 genützt wird, wenn der Radfahrer über die Tretkurbeln 2 ein ausreichendes Stützmoment aufbringen kann. Dies wird durch die Drehbegrenzung der Tretkurbeln 2 gegenüber dem Kettenrad 3 sichergestellt, weil die mit der Entspannung der Druckfeder 12 verbundene voreilende Bewegung des Kettenrades 3 gegenüber den Tretkurbeln 2 durch den Drehanschlag 18 begrenzt wird, bevor das durch den Radfahrer aufgebrachte Stützmoment eine den gleichmäßigen Tritt beeinträchtigende Verzögerung des Tretkurbelantriebes zuläßt. Dies bedeutet, daß die Druckfeder 12 nicht beliebig zusammengedrückt werden darf, was durch den Drehanschlag 19 sichergestellt wird. Wie sich in der Praxis gezeigt hat, darf der Drehwinkel der Tretkurbel 2 zwischen den Drehanschlä- gen 18 und 19 nicht größer als 10° sein, damit die angestrebte gleichförmige Drehung des Tretkurbelantriebes ohne Einsatz einer die Entspannung der Druckfeder 12 verzögernden Dämpfungsfeder gewährleistet werden kann. Da beim Spannen der Druckfeder 12 auf das Kettenrad 3 wegen des einseitigen Kraftangriffes durch die Druckfeder 12 ein erhebliches Kippmoment ausgeübt werden kann, muß für eine entsprechende Abstützung des Kettenrades 3 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gesorgt werden, was durch die gewählte Lagerung mit Hilfe der Nadellager 6 und 7 mit kegelförmigen Laufringen 8 und 9 ohne besonderen Konstruktionsaufwand erreicht wird.If the compression spring 12 is stretched over the pedal cranks 2 leading the chain wheel 3 in the direction of rotation 20, it will relax when the pedal crank loads decrease in the dead center region of the pedal crank drive with the effect that the spring force that is then released is used to drive the chain wheel 3 when the Cyclists can apply a sufficient support torque via the pedal cranks 2. This is ensured by the rotation limitation of the pedal cranks 2 with respect to the chain wheel 3, because the leading movement of the chain wheel 3 with respect to the pedal cranks 2, which is associated with the relaxation of the compression spring 12, is limited by the rotary stop 18 before the support torque applied by the cyclist is a steady pedaling Adversely delaying the pedal crank drive allows. This means that the compression spring 12 must not be compressed arbitrarily, which is ensured by the rotary stop 19. As has been shown in practice, the angle of rotation of the pedal crank 2 between the rotary stops conditions 18 and 19 should not be greater than 10 ° so that the desired uniform rotation of the pedal crank drive can be ensured without using a damping spring which retards the relaxation of the compression spring 12. Since a considerable tilting moment can be exerted on the chain wheel 3 when the compression spring 12 is tensioned due to the one-sided force application by the compression spring 12, appropriate support of the chain wheel 3 must be provided both in the axial and in the radial direction, which is due to the chosen bearing arrangement Help of the needle bearings 6 and 7 with conical races 8 and 9 is achieved without special design effort.
Der Tretkurbelantrieb nach der Fig. 4 kommt ohne solche Nadellager aus, weil die Druckfeder 12 gemäß der Fig. 1 durch zwei rotationssymmetrisch angeordnete Druckfedern 12a, 12b ersetzt wird. Zu diesem Zweck ist die Tretkurbel 2 über die Tretkurbelwelle 1 zu einem zweiarmigen Hebel 22 verlängert, so daß sich die Druckfedern 12a, 12b an den beiden Armen dieses zweiarmigen Hebels 22 abstützen können. Die Widerlager 14 für die Druckfedern 12a, 12b im Bereich des Kettenrades 3 werden durch Ansätze 23 gebildet, die einstückig an der Nabe 10 des Kettenrades 3 angeformt sind. Die Nabe 10 trägt auswechselbar in herkömmlicher Weise einen oder mehrere Zahnkränze 4. Durch den Einsatz von zwei Druckfedern 12a, 12b werden sonst durch die einseitige Federanordnung auftretende Kippmomente vermieden, was den Einsatz herkömmlicher Wälzlager für die Lagerung des Kettenrades 3 ermöglicht. Die beiden Druckfedern 12a, 12b bringen kaum eine größere Gewichtsbelastung mit sich, weil die beiden Druckfedern schwächer dimensioniert werden können und die angeformten Ansätze 23 der Nabe 10 des Kettenrades 3 im Vergleich zum Bügel 15 nach der Fig. 1 eine geringere Gewichtsbelastung darstellen. Die Funktion des Tretkurbelantriebes wird durch diese Aufteilung in die beiden Druckfedern 12a, 12b gegenüber der Ausbildung nach den Fig. 1 bis 3 nicht berührt. The pedal crank drive according to FIG. 4 does not need such needle bearings because the compression spring 12 according to FIG. 1 is replaced by two rotationally symmetrically arranged compression springs 12a, 12b. For this purpose, the pedal crank 2 is extended via the pedal crank shaft 1 to a two-armed lever 22, so that the compression springs 12a, 12b can be supported on the two arms of this two-armed lever 22. The abutments 14 for the compression springs 12a, 12b in the area of the sprocket 3 are formed by lugs 23 which are integrally formed on the hub 10 of the sprocket 3. The hub 10 interchangeably carries one or more sprockets 4 in a conventional manner. The use of two compression springs 12a, 12b prevents tilting moments which otherwise occur due to the one-sided spring arrangement, which enables the use of conventional roller bearings for mounting the chain wheel 3. The two compression springs 12a, 12b hardly bring a greater weight load with them, because the two compression springs can be dimensioned weaker and the molded projections 23 of the hub 10 of the chain wheel 3 represent a lower weight load compared to the bracket 15 according to FIG. 1. The function of the pedal crank drive is not affected by this division into the two compression springs 12a, 12b compared to the embodiment according to FIGS. 1 to 3.

Claims

- o -P a t e n t a n s p r ü c h e - o -P claims
1. Tretkurbelantrieb für ein Fahrrad mit zwei über eine Tretkurbelwelle (1) drehfest miteinander verbundenen Tretkurbeln (2), mit einem auf einem Lageransatz (5) einer der beiden Tretkurbeln (2) anschlagbegrenzt drehbar gelagerten Kettenrad (3) und mit wenigstens einer in Umfangsrichtung verlaufenden Druckfeder (12) zwischen dieser Tretkurbel (2) und dem ein Widerlager (14) für die Druckfeder (12) tragenden Kettenrad (3), dadurch gekennzeichnet, daß die das Kettenrad (3) tragende Tretkurbel (2) mit einem gegen das Kettenrad (3) vorstehenden Ansatz (16) in eine Ausnehmung (17) des Kettenrades (3) eingreift, die in beiden Umfangsrichtungen Drehanschläge (18, 19) für diese Tretkurbel (2) bildet.1. Pedal crank drive for a bicycle with two pedal cranks (2) connected to one another in a rotationally fixed manner via a pedal crank shaft (1), with a chain wheel (3) rotatably mounted on a bearing attachment (5) of one of the two pedal cranks (2) and with at least one in the circumferential direction extending compression spring (12) between this pedal crank (2) and the sprocket (3) carrying an abutment (14) for the compression spring (12), characterized in that the pedal crank (2) carrying the chain wheel (3) has an anti-sprocket against the chain wheel (3) protruding shoulder (16) engages in a recess (17) of the chain wheel (3), which forms rotary stops (18, 19) for this pedal crank (2) in both circumferential directions.
2. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kettenrad (3) auf dem Lageransatz (5) der Tretkurbel (2) mit Hilfe zweier Nadellager (6, 7) gelagert ist, die kegelförmige Laufringe (8, 9) aufweisen und mit sich gegensinnig öffnenden Kegelwinkeln eingebaut sind.2. Pedal crank drive according to claim 1, characterized in that the chain wheel (3) on the bearing boss (5) of the pedal crank (2) by means of two needle bearings (6, 7) is mounted, which have conical races (8, 9) and with cone angles that open in opposite directions are installed.
3. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die das Kettenrad (3) tragende Tretkurbel (2) über die Kurbelwelle 1 zu einem zweiarmigen Hebel (22) verlängert ist und daß zwei je an einem Hebelarm des Hebels (22) abgestützte, einander bezüglich der Tretkurbelwelle (1) diametral gegenüberliegende Druckfedern (12a, 12b) zwischen der Tretkurbel (2) und dem Kettenrad (3) vorgesehen sind.3. pedal crank drive according to claim 1, characterized in that the chain wheel (3) carrying pedal crank (2) on the crankshaft 1 to a two-armed lever (22) is extended and that two each supported on a lever arm of the lever (22), each other With respect to the pedal crankshaft (1), diametrically opposite compression springs (12a, 12b) are provided between the pedal crank (2) and the chain wheel (3).
4. Tretkurbelantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens einen Zahnkranz (4) auswechselbar aufnehmende Nabe (10) des Kettenrades (3) einstückig angeformte Widerlager (14) für die beiden Druckfedern (12a, 12b) aufweist. 4. Pedal crank drive according to claim 3, characterized in that the at least one ring gear (4) exchangeably receiving hub (10) of the chain wheel (3) integrally molded abutment (14) for the two compression springs (12a, 12b).
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