Magnetische Kraftschlussverbindung zwischen einem Fahrradpedal und dem Schuh eines Radfahrers.
Vorrichtungen für eine magnetische Kraftschlussverbindung zwischen einem Fahrradpedal und dem Schuh eines Radfahrers sind bekannt.
Diese Vorrichtungen bestehen in der Regel aus den starr und unbeweglich in das Pedal eingebrachten und fixierten Permanentmagnetelementen auf Basis von Hochenergiemagnete der Seltene Erden (NdFeB), und einem in der Laufsohle eines Fahrradschuhs integrierten, oder aus der Laufsohle ausgeformten , die Permanentmagnete formschlüssig adaptierenden ferromagnetischen Weicheisenformteil oder spezieller Polanordnungen.
So beansprucht JP-3243488 A eine solche magnetische Kraftschlussverbindungsvorrichtung, bei der die im Kraftschlussbereich nicht ebenen und nicht planaren Permanentmagnetele¬ mente starr und unbeweglich in dem Pedal integriert oder hierin eingebracht sind, und das Pedal seinerseits über ein in der Schuhsohle eingebrachten oder aus ihr ausgeformten formschlüssigen Weicheisenformteil den magnetischen Feldlinienkraftschluss formschlüssig gewährleistet. Des weiteren werden in EP079211 IBl, DE 0694 07 279 T 2, in US 5473963 A und in IT 1263422 ebenso starr und unbeweglich in das Pedal eingebrachte oder auf dem Pedal fixierte, nicht ebene Permanentmagnetelemente in Verbindung mit einem form¬ schlüssigen, ferromagnetischen Weicheisenformteil oder einer speziellen Polanordnung von Permanentmagneten in der Schuhsohle beansprucht.
Die zum Stand der Technik gehörenden magnetischen Kraftschlussverbindungsvorrichtungen zwischen einem Fahrradschuh und einem Pedal sind aufgrund der nicht ebenen und form¬ schlüssig adaptierenden Oberflächenausgestaltung der Magnetelemente und des ferromagnet¬ ischen Weicheisenformteils, oder der alternierenden Magnetpolanordnung nur in der ausschließlichen Kombination eines speziellen Fahrradschuhs mit der speziellen, adaptieren¬ den Oberflächengeometrie der unbeweglich fixierten Permanentmagnetelemente im Pedal praktikabel und damit für eine generelle Nutzung unterschiedlicher Pedale und Schuhe nicht geeignet. Durch die formschlüssige Adaption des Weicheisenformteiles mit den unbeweglich fixierten Permanentmagnetelementen ist eine uneingeschränkte Relativbewegung zwischen dem Fahrradschuh und dem Pedal in der Ebene der Pedaltrittfläche nicht möglieh, insbeson¬ dere nicht während der Fahrt, ohne den Abriss des magnetischen Kraftschlusses einzuleiten. Eine individuelle, optimale, und antropotechnisch - orthopädische Anpassung der Bein- und Fußkinematik des Radfahrers während der Fahrt ist nicht möglich. Die beanspruchten magnetischen Kraftschlussverbindungsvorrichtungen benötigen somit ein spezielles Pedal als auch einen speziellen Fahrradschuh. Eine generelle Nutzung oder ein Umrüsten oder Nach¬ rüsten marktüblicher Pedale und/oder marktüblicher, zum Stand der Technik gehörender Fahrradschuhe, insbesondere Fahrradschuhe des SPD® - Systems und Sportschuhe oder fester Schuhe jeglicher Art, mit dem Ziel der Erlangung einer magnetischen Kraftschlussverbin¬ dung, ist mit den zum Stand der Technik gehörenden und beanspruchten magnetischen Kraftschlussverbindungen nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine nach allen Richtungen sofort lösbare und trennbare, bei physisch noch zulässigem und einstellbaren Trennkraftmaximum, magnetische Kraftschluss- verbindungsvorrichtung zwischen einem Fahrradpedal und dem Schuh eines Radfahrers zu realisieren, bei der im Bereich der Pedaltrittfläche jederzeit eine uneingeschränkte Relativ¬ bewegung, insbesondere in der Drehung, zwischen dem Pedal und dem Schuh des Radfahrers möglich ist, ohne einen ungewollten Abriss der Kraftschlussverbindung einzuleiten, und eine automatische, ständige, optimale Anpassung der Hubhöhe der Magnetelemente an das, in
die Laufsohle der zum Stand der Technik gehörenden Fahrradschuhe, insbesondere des SPD®- Systems, in der Regel unterschiedlich versenkt eingebrachte oder aufgebrachte ferromagnetische Kraftschlusselement zu realisieren oder dieses ferromagnetisehe Kraftschlusselement auf die Laufsohle fester Schuhe jeglicher Art einzubringen oder aufzubringen und die Trittsicherheit der unterschiedlichen Laufsohlenprofile zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 genannten Vorrichtungsmerkmalen gelöst. In den Unteransprüchen werden beispielhaft weitere technische Ausgestaltungen der Erfindung beansprucht.
Der beanspruchte Gegenstand der Erfindung betrifft die in dem Fahrradpedal beweglich gelagerten oder einstellbar fixierten, beziehungsweise nachrüstbaren, an der Kraftkontakt¬ fläche eben und planar ausgeformten Permanentmagnetelemente und das an der Kraftkontakt¬ fläche ebene ferromagnetische , weichmagnetische Kraftschlusselement. Der Gegenstand der Erfindung kann einerseits bereits bei der Herstellung der Pedale und der Fahrradschuhe im Sinne einer Neukonstruktion und Auslegung integriert werden, oder der Gegenstand der Erfindung kann andererseits über die beanspruchten Befestigungs- und Lageryorrichtungen an den zum Stand der Technik gehörenden Pedale, und an den zum Stand der Technik gehörenden Fahrradschuhen, insbesondere des SPD®-Systems und fester Schuhe jeglicher Art nachrüstbar, anbringbar oder aufbringbar sein.
Die Beweglichkeit der Permanentmagnetelemente ist erforderlich, um das Erreichen des kritischen Dreh- und Kippmomentes zwischen den zugkraftbelasteten Permanentmagnetele¬ menten und dem Pedal zu minimieren und damit die Einleitung einer ungewollten Trennung weitgehend zu verhindern, sowie die freie Translationsbewegung und Anpassung der ebenen Permanentmagnetelemente in Richtung des in der Laufsohle versenkt eingebrachten ebenen weichmagnetischen, ferromagnetischen Kraftschlusselementes zu gewährleisten und deren Hubhöhe individuell und automatisch auf die unterschiedliche Tiefe des in der Regel leicht konvex ausgeformten Sohlenprofils der Fahrradschuhe einzustellen, sowie durch die Mög¬ lichkeit des Absenkens der ebenen Magnetelemente im Pedal die Trittsicherheit des Radfahrers zu gewährleisten. Das mit dem Gegenstand der Erfindung ausgestattete Pedal erlaubt die Nutzung aller Schuhprofile und die Gehfahigkeit des Fahrradschuhs wird aufgrund des versenkten Einbaus des Kraftschlusselementes nicht wesentlich eingeschränkt.
Eine unbewegliche, starre Fixierung der ebenen Permanentmagnete in der Pedaltrittfläche erfüllt die gestellte Aufgabe nur eingeschränkt. Sie erfordert eine höhere Magnetkraft , Materialgewicht und Kosten zur Erreichung der Stärke des gewünschten Kraftschlusses und führt u. U. zu einem unbeabsichtigten Abriss der Kraftschlussverbindung. Die diskrete Einstellbarkeit und Regulierbarkeit der Hubhöhe der ebenen , starr fixierten Permanent¬ magnetelemente auf das individuelle Sohlenprofil der Fahrradschuhe und des versenkt eingebrachten, ebenen ferromagnetischen Kraftschlusselementes kann durch geeignete, in der Regel nichtmagnetische, polymere oder federbelastete Unterlegematerialien erreicht werden. Bei Trittbelastung müssen die Permanentmagnetelemente abgesenkt werden können, um die Trittsicherheit zu gewährleisten.
Die Haftkraft wird durch die Energiedichte, Abmessungen und Anzahl der Permanentmagnete sowie durch Abmessungen und Materialart des weichmagnetischen Kraftschlusselementes bestimmt. Durch die Auswahl und den Austausch der Permanentmagnete kann eine indivi¬ duelle Haftkraft eingestellt werden.
Das kontrollierte Lösen der magnetischen Kraftschlussverbindung ist in beliebiger Richtung möglich und wird in der Regel durch seitliches Abkippen des Schuhs bei Überschreitung eines kritischen, einstellbaren Kippmomentes erreicht.
Durch die Möglichkeit der Wahl eines Maximalwertes der magnetischen Haftkraft, im Bereich von 20 kp bis 30 kp, der das individuelle Körpergewicht und die Bein- und Fußkraft des Radfahrers berücksichtigt, ist ein verletzungsfreies Lösen der Kraftschlussverbindung in Not-und Unfallsituationen gewährleistet.
Die relativ starke Magnetkraft und Energiedichte der Permanentmagnetelemente hat zudem einen therapeutischen Einfluß auf die Aufnahmefähigkeit von Sauerstoff durch das eisen¬ haltige Hämoglobin des Blutes, und führt zu einer individuellen Leistungssteigerung des Radfahrers.
In den Figuren 1-11 wird der Gegenstand der Erfindung und weitere technische Ausge¬ staltungen, entsprechend der Unteransprüche, beispielhaft dargestellt.
Eine Kombination der in den Unteransprüchen dargestellten technischen Ausgestaltungen ist möglich, dies insbesondere bei der konstruktiven Neuauslegung der Pedale und der Fahr¬ radschuhe zur Aufnahme , Einbringung und Nachrüstung der gegenständlichen Erfindung.
Liste der Figuren:
Fig. 1 zeigt den Gegenstand der Erfindung in Form einer beiderseits an der Pedalachse symmetrisch angebrachten Einpunktloehlagerung für die Aufnahme der beweglichen, ebenen
Magnetelemente.
Fig. 2 zeigt die Einpunktloehlagerung entsprechend Fig. 1, nachgerüstet über die genormten Befestigungsbohrungen der Reflektoren des Pedals.
Fig. 3 zeigt eine um die Pedalachse beiderseits beweglich geführte und fixierte Einpunkt- Lochlagerung in Form einer gekröpften Schelle.
Fig. 4 zeigt eine beiderseits der Achse in den Querstegen des Pedals konstruktiv vorgesehene Langlochlagerung für die bewegliche Aufnahme der Magnet-Befestigungselemente und der Permanentmagnetelemente.
Fig. 5 zeigt eine über die genormte Befestigung der Reflektoren des Pedals nachrüstbare Langlochlagerung für die bewegliche Aufnahme und Lagerung der Permanentmagnete.
Fig. 6 zeigt eine nachrüstbare Ausführung einer beweglichen Lagerung mittels eines Gurtbandes.
Fig. 7 zeigt den Gegenstand der Erfindung in Form einer diskret höhenverstellbaren, jedoch starren Fixierung der Permanentmagnete.
Fig. 8 zeigt das in die Fahrradschuhe des SPD®- Systems einbringbare Kraftschlusselement in Form einer ebenen Weicheisenplatte.
Fig. 9 zeigt das Kraftschlusselement entsprechend Fig. 8 in Form einer einseitig mit einem Laufsohlenbelag beschichteten ferromagnetischen Abdeckplatte für die zum Stand der Technik gehörenden Fahrradschuhe des SPD®-Systems.
Fig. 10 zeigt eine Fixierplatte und Adapterplatte für die Befestigung an Rennradschuhen.
Fig. 11 zeigt das Kraftschluisselement entsprechend Fig. 8 , aufbringbar mittels Fixierplatte und Klettband und/oder Schnallenverschlüsse auf Sportschuhe und feste Schuhe jeglicher Art.
Beschreibung der Figuren:
Fig. 1. zeigt den Gegenstand der Erfindung, bestehend aus den in den offenen Bereichen (3,3 '), beiderseits und symmetrisch am Achsrohr (4) ausgeformten oder angebrachten antimagnetischen Halte-Lager- und Führungsvorrichtungen (2,2') mit kegelförmiger Übermaßbohrung (14) und den über diese Bohrung (14) beweglich eingebrachten und über die Schraubverbindungen (15) nachstellbaren, austauschbaren und beweglich gelagerten ebenen Permanentmagnetelemente (1,1 ') , sowie die weichmagnetischen Rückholelemente (16) oder Elastomere oder Federelemente mit der Fixier- und Konterverschraubung (17), und das über die genormte Schraubverbindung (13) in die zum Stand zum Technik gehörenden Fahrradschuhe (12) einbringbare weichmagnetische Kraftschlusselement (11).
Fig. 2 zeigt eine über die genormte Reflektorbefestigung (18) , beidseitig an der Innenwandung (5) des Pedals angebrachte, oder aus diesem Bereich (5) ausgeformte aπtimagnetische Einpunktlagerung (6) mit kegelförmiger Übermaßbohrung (14) zur Aufnahme und beweglichen Lagerung der ebenen Permanentmagnetelemente (1,1 ') sowie die weichmagnetischen Rückholelemente (16) mit der Fixier- und Konterverschraubung (17).
Fig.3 zeigt eine nachrüstbare Langloch-Einpunktlagerung in Form einer gekröpften Schelle (7) mit den beiden Langloch-Übermaßbohrungen (21), angebracht an der Unterseite des Pedalachsrohres (4) und fixiert über die Schraub-oder Steckverbindungen der Reflektoren (20), zur Aufnahme, Austausch und beweglichen Lagerung der ebenen Permanentmagnet¬ elemente (I, V) sowie die weichmagnetischen Rückholelemente (16) mit der Fixier-und Konterverschraubung (17).
Fig. 4 zeigt eine in den Querstegen (22) des Pedals integrierte Langlochlagerung (34) zur beweglichen Aufnahme und Austausch der Lager- und Befestigungselemente (8,8') mit den ebenen Permanentmagnetelementen (1,1 ') und der Hubhöhenregulierung (23).
Fig. 5 zeigt eine über die genormte Reflektorbefestigung (18) nachrüstbare Langlochlagerung (9,8) zur beweglichen Aufnahme und Austausch der ebenen Permanentmagnetelemente an.
Fig. 6 zeigt eine nachrüstbare, bewegliche Lagerung und Fixierung der ebenen Permanent¬ magnetelemente (1,1 ) in Form eines unterhalb des Pedalachsrohres (4) und der Pedalunter¬ seite straff geführten Gewebegurtbandes (10) und Kleimimrittel (32) und Distanzköτper (31 ).
Fig. 7 zeigt eine feste Fixierung der ebenen Permanentmagnetelemente (1,1 ') mit diskreter Hubhöheneinstellung durch polymere oder federbelastete TJnterlegmaterialien (24).
Fig. 8 zeigt das weichmagnetische Kraftschlusselement (11), in den Abmaßen von ca. 70mm x 35mm x 4mm ; befestigt über die genormten Schraubverbindungen (13) der zum Stand der Technik gehörenden Fahrradschuhe (12) des SPD® -Systems.
Fig. 9 zeigt die Laufsohlenabdeckplatte (25) einer Cleat-Schraubverbindung (13) des SPD®- Systems, auf der an der Unterseite eine weichmagnetische Kraftschlussplatte (11) aufvulkani¬ siert oder befestigt ist. Durch das Wenden dieser Abdeckplatte (25) kann die weichmagnet¬ ische Kraftschlussplatte (11) in Funktionsstellung gebracht werden.
Fig. 10 zeigt das mittels einer Adapterplatte (27) an einem zum Stand der Technik gehörenden Rennradschuh (28) befestigte weichmagnetische Kraftschlusselement (11).
Fig. 11 zeigt das mittels eines Klettverschlussbandes (33) und einer Klemm-und Fixierplatte, hier in Form der Adapterplatte (29), auf Sportschuhe (30) und fester Schuhe jeglicher Art aufbringbare weichmagnetische Kraftschlusselement (11).