WO2024008372A1 - Kurbelschnittstelle eines kurbeltriebs eines zweirads - Google Patents

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WO2024008372A1
WO2024008372A1 PCT/EP2023/064998 EP2023064998W WO2024008372A1 WO 2024008372 A1 WO2024008372 A1 WO 2024008372A1 EP 2023064998 W EP2023064998 W EP 2023064998W WO 2024008372 A1 WO2024008372 A1 WO 2024008372A1
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WO
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crank
crankshaft
interface
area
cylinder
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Application number
PCT/EP2023/064998
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis Mehlo
Lei Chen
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/003—Combination of crank axles and bearings housed in the bottom bracket
    • 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
    • B62M1/36—Rider propulsion of wheeled vehicles with rotary cranks, e.g. with pedal cranks
    • 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
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot

Definitions

  • the present invention relates to a crank interface of a crank mechanism of a two-wheeler, a crankshaft, a crank arm, a crank mechanism, and a two-wheeler.
  • crank interfaces for two-wheelers which enable a mechanical connection and power transmission between a crankshaft and a crank arm of the two-wheeler.
  • teeth are usually provided.
  • An example of such a crank interface is the so-called I SIS interface (short for: International Spline Interface Standard).
  • I SIS interface short for: International Spline Interface Standard
  • the toothed area is arranged inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction. Screws and axial stops are usually provided to fix the crank arms to the crankshaft.
  • known crank interfaces In order to maintain a high level of positional accuracy of crank arms and crankshafts relative to one another, known crank interfaces have very high requirements for the tolerances during production and assembly. Known crank interfaces are therefore often very complex and expensive to produce.
  • crank interface according to the invention is characterized by a construction that can be produced easily and inexpensively and which allows a particularly high positional accuracy of the crankshaft and crank arm relative to one another.
  • optimal power transmission and a particularly high mechanical strength of the connection can be provided.
  • This is achieved according to the invention by a crank interface of a crank mechanism of a two-wheeler, which is set up to connect a crankshaft and a crank arm. Additionally or alternatively, the crank interface is set up to transmit power between the crankshaft and the crank arm.
  • the crank interface includes a cylinder portion that has a cylindrical outer surface. In particular, the cylindrical outer surface can be viewed as the lateral surface of the cylinder area.
  • the crank interface includes a taper area that has a tapered outer surface.
  • the tapering outer surface can preferably be viewed as the lateral surface of the tapering area.
  • a tapering outer surface is considered to be a surface that decreases in diameter in the radial direction.
  • the crank interface includes a toothing area that has a plurality of protruding teeth.
  • the protruding teeth can be designed in a variety of ways, preferably in the form of teeth protruding radially outwards, in order in particular to be able to provide a positive engagement in the circumferential direction of the toothing area.
  • the cylinder area, the taper area, and the toothing area are arranged directly adjacent to one another along a longitudinal axis.
  • crank interface which enables a mechanical coupling of a crankshaft and a crank arm of a crank mechanism.
  • the crank interface has three separate areas.
  • the three areas are designed to be separate from each other both spatially and functionally.
  • the crank interface can preferably be provided on both a shaft and a hub.
  • the outer surfaces form correspondingly radially outer lateral surfaces of the respective areas.
  • the outer surfaces form radially inner lateral surfaces of the respective areas.
  • the cylinder area is intended in particular to be able to provide a high level of mechanical stability.
  • a press connection can be provided between the cylinder area and a corresponding cylinder area of the opposing component in order to achieve good mechanical support between the two components.
  • the cylinder area can transmit high bending forces.
  • the cylindrical outer surface of the cylinder area allows particularly simple and cost-effective production.
  • the taper area is preferably provided to provide relative axial positioning of the components to be connected via the crank interface. This can be achieved using the tapered outer surface. As a result, in addition to simple and cost-effective production, a particularly mechanically robust element can be provided for axial positioning of the two components to be connected.
  • the toothing area is preferably provided in order to enable torque transmission between the components to be connected by means of the crank interface. This is preferably done by radial engagement with teeth of a corresponding toothing area of the opposite component. This means that optimal power transmission can take place.
  • the crank interface offers the advantage that it allows for the possibility of connecting the crankshaft and crank arm with high strength and high positional accuracy while being simple and inexpensive to produce. This is achieved in particular in that the three separate areas of the crank interface can, for example, be manufactured independently of one another and with little effort. The special spatial and functional separation of the areas, as well as their special design, enables a firm and precise connection even with higher manufacturing tolerances. This means that the crank interface can be produced using particularly simple and cost-effective manufacturing processes. In particular, the three areas of the crank interface can fulfill all the required functions or properties of the connection and power transmission.
  • crank interface can inherently provide a precise relative arrangement of the components to be connected due to their special design, so that lower requirements for component tolerances are required during production. This enables particularly simple, time-efficient and cost-effective production of the components.
  • special design of the three separate areas of the crank interface makes it possible to use simple and cost-effective methods for quality assurance, since, for example, deviations from target geometries can be easily determined.
  • the taper area is preferably arranged in the axial direction between the cylinder area and the toothing area.
  • the cylinder area, taper area and toothing area directly adjoin one another in the axial direction. This makes it possible to provide an advantageous design and manufacturability of the crank interface.
  • the taper area can form a geometric transition area between the cylinder area and the toothing area.
  • the taper area forms a stepless transition between the cylindrical outer surface of the cylinder area and an outer circumference of the teeth of the toothing area.
  • the outer circumference of the teeth is considered in particular to be a maximum outer diameter of the toothing area in the area of the teeth if the crank interface is part of a shaft.
  • a minimum inner diameter of the toothing area in the area of the teeth is considered to be the outer circumference of the teeth if the crank interface is part of a hub.
  • the outer surface of the taper area is designed to taper conically.
  • a lateral surface of the taper area is conical. This makes it possible to make the taper area particularly easy to produce and highly robust, while also enabling a defined axial positioning of the components to be connected in a simple manner by means of the conical outer surface.
  • the cylindrical outer surface of the cylinder region preferably has a diameter of at least 20 mm, preferably a maximum of 25 mm, particularly preferably 21.6 mm. Particularly preferably, the cylindrical outer surface of the cylinder region has an axial length of at least 2 mm, preferably a maximum of 10 mm, particularly preferably 5 mm.
  • the tapering outer surface of the tapering region has an axial length of at least 2 mm, preferably a maximum of 5 mm, particularly preferably 3.68 mm.
  • a cone angle between the, in particular conically tapering, outer surface of the taper region is at least 0.1°, preferably 8°, particularly preferably e 0 .
  • an angle between the outer surface and the longitudinal axis is considered a cone angle.
  • the toothing area has a total of at least 4, preferably a maximum of 38, particularly preferably 14, protruding teeth. This allows for particularly good load transfer.
  • the toothed area preferably has an axial length of at least 5 mm, preferably a maximum of 15 mm, particularly preferably 9.43 mm.
  • the invention leads to a crank interface of a crank mechanism of a two-wheeler, wherein the crank interface is set up to connect and/or transmit power between a crankshaft and a crank arm.
  • the crank interface includes a first cylinder portion having a cylindrical first outer surface.
  • the cylindrical first outer surface can be viewed as the lateral surface of the first cylinder region become.
  • the crank interface includes a second cylinder region that has a cylindrical second outer surface.
  • the cylindrical second outer surface can be viewed in particular as the lateral surface of the second cylinder region.
  • the crank interface includes a toothing area that has a plurality of protruding teeth.
  • the protruding teeth can be designed in a variety of ways, preferably in the form of teeth protruding radially outwards, in order in particular to be able to provide a positive engagement in the circumferential direction of the toothing area.
  • the second cylinder region and the toothing region are preferably arranged directly adjacent to one another along a longitudinal axis.
  • the second cylinder region is arranged in the axial direction between the first cylinder region and the toothing region.
  • crank interface which enables a mechanical coupling of a crankshaft and a crank arm of a crank mechanism.
  • the crank interface has three separate areas.
  • the three areas are designed to be separate from each other both spatially and functionally.
  • the crank interface can preferably be provided on both a shaft and a hub.
  • the outer surfaces form correspondingly radially outer lateral surfaces of the respective areas.
  • the outer surfaces form radially inner lateral surfaces of the respective areas.
  • the first cylinder area is provided in particular in order to be able to provide a high level of mechanical stability.
  • a press connection can be provided between the first cylinder region and a corresponding cylinder region of the opposing component in order to achieve good mechanical support between the two components.
  • the first cylinder area can transmit high bending forces.
  • the cylindrical outer surface of the first cylinder region allows for particularly simple and cost-effective production.
  • the second cylinder region is preferably provided to provide an axial distance between the first cylinder region and the toothing region.
  • the second cylinder area allows particularly simple and cost-effective production due to its cylindrical outer surface.
  • a certain relative axial displaceability of the crank arm and crankshaft to one another can be made possible. This can be advantageous for an optimally positioned arrangement of the crank arm.
  • the toothing area is preferably provided in order to enable torque transmission between the components to be connected by means of the crank interface. This is preferably done by radial engagement with teeth of a corresponding toothing area of the opposite component. This means that optimal power transmission can take place.
  • crank interface offers the advantage that it allows for the possibility of connecting the crankshaft and crank arm with high strength and high positional accuracy while being simple and inexpensive to produce. This is achieved in particular in that the three separate areas of the crank interface can, for example, be manufactured independently of one another and with little effort.
  • the special spatial and functional separation of the areas, as well as their special design, enables a firm and precise connection even with higher manufacturing tolerances. This means that the crank interface can be produced using particularly simple and cost-effective manufacturing processes.
  • the three areas of the crank interface can fulfill all the required functions or properties of the connection and power transmission. This means that no additional elements, such as grooves and/or locking rings or shims or the like, are required in order to be able to provide a precisely positioned and reliable and robust connection of the crank arm and crankshaft.
  • the three separate areas of the crank interface can inherently provide a precise relative arrangement of the components to be connected due to their special design, so that lower Requirements for component tolerances are required during production. This enables particularly simple, time-efficient and cost-effective production of the components.
  • the special design of the three separate areas of the crank interface makes it possible to use simple and cost-effective methods for quality assurance, since, for example, deviations from target geometries can be easily determined.
  • the cylindrical second outer surface of the second cylinder region and an outer circumference of the teeth of the toothing region have the same outside diameter. That is, the outer circumference of the teeth and the cylindrical second outer surface are aligned with one another in the axial direction.
  • a particularly simple and cost-effective production can be achieved since, for example, the second cylinder area and the toothing area can be manufactured together in one step, in particular before the teeth are produced.
  • the crank interface further comprises a transition region which is arranged between the first cylinder region and the second cylinder region.
  • the transition region forms a predetermined axial distance between the first cylinder region and the second cylinder region.
  • the transition area enables a stress-free construction and arrangement in the assembled state in a simple manner. In addition, production can be simplified.
  • the first cylindrical outer surface of the first cylinder region preferably has a diameter of at least 15 mm, preferably a maximum of 25 mm, particularly preferably 21.6 mm. Particularly preferably, the first cylindrical outer surface of the first cylinder region has an axial length of at least 2 mm, preferably a maximum of 10 mm, particularly preferably 5 mm.
  • the second cylindrical outer surface of the second cylinder region has a diameter of at least 15 mm, preferably a maximum of 25 mm, particularly preferably 21 mm.
  • the second cylindrical outer surface of the second cylinder region has an axial length of at least 2 mm, preferably a maximum of 10 mm, particularly preferably 5 mm.
  • the toothing area has a total of at least 4, preferably a maximum of 38, particularly preferably 14, protruding teeth. This allows for particularly good load transfer.
  • the toothed area preferably has an axial length of at least 5 mm, preferably 15 mm, particularly preferably 9.43 mm.
  • the protruding teeth of the toothing area particularly preferably form a straight shaft toothing.
  • a straight shaft toothing is particularly considered to be a toothing with teeth running parallel to the axis of the crank interface.
  • the teeth can be designed in a variety of ways.
  • the teeth can have a parallelogram-shaped cross section.
  • the teeth can be designed in the form of a spline, that is, for example, with tooth flanks parallel to one another.
  • Straight shaft teeth make production particularly easy.
  • the invention further relates to a crankshaft of a crank mechanism of a two-wheeler, comprising at least one crank interface described above.
  • the crank interface is arranged at an axial end of the crankshaft.
  • the toothing area of the crank interface preferably borders directly on an end face of the crankshaft.
  • the invention further relates to a crankshaft of a crank mechanism of a two-wheeler, comprising a crank interface at each axial end of the crankshaft, each crank interface having a cylinder area, a taper area and a toothing area.
  • a crankshaft of a crank mechanism of a two-wheeler comprising a crank interface at each axial end of the crankshaft, each crank interface having a cylinder area, a taper area and a toothing area.
  • the invention leads to a crankshaft of a crank mechanism
  • Two-wheeler comprising at a first axial end of the crankshaft a first crank interface, which has a cylinder area, a taper area, and has a toothing area, and at a second axial end of the crankshaft a second crank interface which has a first cylinder area, a second cylinder area, and a toothing area.
  • a crank arm is arranged on the first side in a precisely defined axial position on the crankshaft by means of the taper region.
  • a further crank arm can be arranged to be axially movable by a certain area through the second cylinder region.
  • the axial fixing of the second crank arm can take place using further elements of a crank mechanism, such as a bearing. This makes it possible to provide a flexible arrangement with simple and few components.
  • the invention further relates to a crank arm of a crank mechanism of a two-wheeler, which includes a crank interface described above.
  • the crank arm comprises a crank interface, which includes a cylinder area, a taper area, and a toothing area.
  • the crank interface of the crank arm is preferably designed as a hub, in particular so that the crank arm can be plugged onto a crankshaft with a corresponding crank interface.
  • the crank arm is characterized by a particularly simple and cost-effective design that essentially has the described advantages of the crank interface.
  • crank mechanism comprising a described crankshaft and, preferably precisely, two crank arms which are designed as described in the previous paragraph.
  • the two crank arms are connected to the crankshaft by means of respective crank interfaces and corresponding crank interfaces at both axial ends of the crankshaft.
  • the crank arms and crankshaft are preferably connected or coupled to one another exclusively at the corresponding crank interfaces. This means that apart from the crank interfaces, no other areas or components contribute to the mechanical connection.
  • Such a crank mechanism is characterized by the advantages described above in particular, few components and thus a particularly simple and lightweight construction can be provided.
  • the crank mechanism preferably includes one fastening element per crank arm.
  • Each crank arm is attached to the crankshaft by means of the respective fastening element.
  • each fastening element braces the respective crank arm in the axial direction towards a center of the crankshaft.
  • Each fastening element is preferably designed as a screw and is preferably screwed into an end face of the crankshaft. This means that the crank arms can be attached to the crankshaft in a particularly simple and cost-effective manner.
  • a first axial stop of the first crank arm is formed on a first side, in particular on a first axial end, of the crankshaft by means of the respective taper regions on the crankshaft and on the first crank arm.
  • the first crank arm is positioned axially on the crankshaft in that it is tensioned against the taper region of the crankshaft by means of the fastening element. This means that a particularly strong and precisely positioned connection can be made.
  • the crank mechanism further comprises a chainring holder, which is set up for fastening a chainring.
  • the chainring holder is arranged on the first side, in particular on the first axial end, of the crankshaft. This makes it possible to provide an optimally relatively positioned arrangement and thus precise positioning of a chain line.
  • the crank mechanism further comprises at least one bearing, preferably a ball bearing, for supporting the crankshaft.
  • the bearing is arranged on a second side, in particular on a second front end, of the crankshaft.
  • the bearing forms a second axial stop of the crank arm on the second side. This means that the axial positioning of the second crank arm takes place by clamping it against the bearing by means of the corresponding fastening element.
  • crank interfaces of the crank arm and crankshaft are on the The second side is designed in such a way that it does not form an axial stop. This allows a particularly advantageous arrangement of the components of the crank mechanism.
  • a press connection is formed between the respective cylinder area of each crank arm and the corresponding cylinder area of each side of the crankshaft, preferably by means of a transition fit. This means that high mechanical forces can be transmitted between the crank arm and the crankshaft by means of the respective cylinder areas, whereby a particularly robust arrangement can be provided.
  • the invention leads to a two-wheeler, preferably a bicycle, in particular an electric bicycle, comprising a crankshaft described above, and/or, preferably precisely, two crank arms described above, and/or a crank mechanism described.
  • the two-wheeler can therefore be provided with a particularly simple, lightweight and inexpensive crank arrangement.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic view of a two-wheeler with a crank interface according to a first exemplary embodiment of the invention
  • Figure 2 shows a detailed view of the crank interface according to the first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a sectional view of a crank mechanism with the crank interface according to the first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a detailed view of a crank interface according to a second exemplary embodiment of the invention
  • 5 shows a sectional view of a crank mechanism with the crank interface according to the second exemplary embodiment of the invention
  • Figure 6 shows a further sectional view of a crank mechanism with the crank interface according to the first exemplary embodiment of the invention
  • Figure 7 shows a sectional view of a crank mechanism with a combination of the crank interface according to the first exemplary embodiment and the second exemplary embodiment.
  • Figure 1 shows a simplified schematic view of a two-wheeler 100, which includes a crank mechanism 10 with a crank interface 1 according to a first exemplary embodiment of the invention.
  • the crank interface 1 is shown in detail in Figure 2.
  • the two-wheeler 100 is an electric bicycle.
  • the two-wheeler 100 includes a drive unit 102, which is arranged in the area of a bottom bracket and which preferably includes an electric motor and a gearbox.
  • the drive unit 102 is provided to provide motor support for the driver's pedaling force generated by muscle power by means of a torque generated by the electric motor.
  • the electric motor of the drive unit 102 is supplied with electrical energy by an electrical energy storage device 109 of the two-wheeler 100.
  • the two-wheeler 100 includes a crank drive 10, by means of which the driver's muscle power can be transmitted to a chainring 108, via which a corresponding torque can be transmitted to a rear wheel of the two-wheeler 100 by means of a chain drive in order to drive the two-wheeler 100.
  • the crank mechanism 10 comprises two crank arms 12, to which in particular a pedal can be attached, and a crankshaft 11 to which the two crank arms 12 are attached.
  • the crankshaft 11 is arranged to be rotatable about a crank axis 15.
  • the crank arms 12 are attached using the Crank interface 1 according to the invention, which is described in more detail below.
  • FIG 2 shows a detailed view of the crankshaft 11 of the two-wheeler 100 of Figure 1 with the crank interface 1 according to the first exemplary embodiment of the invention.
  • the crank interface 1 is arranged on a first side 11a, in particular on a first axial end, of the crankshaft 11.
  • the crank interface 1 is designed as a part of the crankshaft 11.
  • the crankshaft 11 includes on the first side 11a, preferably axially adjacent to the crank interface 1, a chainring holder 110, which is indicated schematically in a very simplified manner in FIG.
  • the chainring holder 110 is set up to attach the chainring 108.
  • the crank interface 1 includes a toothing area 4, which is designed as a straight shaft toothing and has a total of 14 protruding teeth 40 distributed around the circumference of the crankshaft 11.
  • the toothing area 4 borders directly on a first end face 16 on the first side 11a of the crankshaft 11.
  • the crank interface 1 includes a taper area 3, which directly adjoins the toothing area 4 in the axial direction of the crank axis 15.
  • the crank interface 1 includes a cylinder region 2 which has a cylindrical outer surface 20. The cylinder area 2 is arranged directly adjacent to the tapering area 3 in the axial direction of the crank axis 15.
  • An outer circumference 45 of the teeth 40 of the toothing area 4 defines a maximum outer diameter 46 of the toothing area 4.
  • the outer diameter 46 of the toothing area 4 is smaller than an outer diameter 26 of the cylindrical outer surface 20 of the cylinder area 2.
  • the tapering area 3 has a conically tapering outer surface 30, which forms a stepless transition between the cylindrical outer surface 20 of the cylinder area 2 and the outer circumference 45 of the teeth 40 of the toothing area 4.
  • the crank interface 1 on the crankshaft 11 is provided to enable a defined arrangement of a crank arm 12 on the crankshaft 11 and a power transmission between the crank arm 12 and the crankshaft 11.
  • Such a crank arm 12, which can be fastened to the crankshaft 11 with the crank interface 1, is shown in the state fastened to the crankshaft 11 in a detailed sectional view in FIG. Figure 3 thus shows a detailed sectional view of the crank mechanism 10 of the two-wheeler 100 of Figure 1.
  • the crank arm 12 has a through opening 12c, within which a crank interface 1 is also formed, which corresponds to the shaft-side crank interface 1. This means that the crank arm 12 is designed as a hub in the area of its corresponding crank interface 1.
  • the crank interface 1 on the crank arm side also includes a cylinder area 2 with a cylindrical outer surface 20, a taper area 3, and a toothing area 4.
  • the toothing area 4 of the shaft-side crank interface 1 and the toothing area 4 of the crank arm-side crank interface 1 are designed such that the teeth 40 interlock positively in the circumferential direction in order to enable torque transmission between the crankshaft 11 and the crank arm 12.
  • an outer diameter 46 ' which forms a minimum inner diameter of the through opening 12c of the crank arm 12, the teeth 40 of the toothing area 4 of the crank arm 12, is smaller than the outer diameter 46 of the teeth 40 of the toothing area 4 of the crankshaft 11.
  • the cylinder areas 2 of the crankshaft 11 and crank arm 12 are designed such that a transition fit is formed between them.
  • an outer diameter 26, 26 'of the cylinder regions 2 of the crankshaft 11 and crank arm 12 is therefore identical.
  • a stable mechanical support can thus be provided between the two connected components in order to enable a high mechanical stability of the crank mechanism 10. In particular, this allows high bending forces to be transmitted.
  • the respective taper areas 3 of the crankshaft 11 and crank arm 12 are designed such that they form a first axial stop 35 of the crank arm 12 on the crankshaft 11.
  • the crank arm 12 can be pushed onto the crankshaft 11 in the axial direction along the direction indicated by arrow A in FIG. 3 until the two taper areas 3 touch each other. This allows a stable and precise relative positioning of the crank arm 12 on the crankshaft 11 relative to one another in a simple manner.
  • crank arm 12 is fixed on the crankshaft 11 by means of a fastening element 9, which is designed as a screw that can be screwed into an internal thread 90 of the crankshaft 11. This screw connection is shown in Figure 7 and will be described in more detail later.
  • FIG. 4 shows a detailed view of a crank interface 1 according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • the crank interface 1 of the second exemplary embodiment is formed on the crankshaft 11 in FIG. This can preferably be the crankshaft 11 of FIGS. 2 and 3, the crank interface 1 of the second exemplary embodiment being arranged on an opposite second side 11b, in particular on a second axial end, of the crankshaft 11.
  • the crank interface 1 of the second exemplary embodiment includes a first cylinder region 6, which has a cylindrical first outer surface 60.
  • the first cylinder region 6 with the cylindrical first outer surface 60 is preferably designed identically to the cylinder region 2 with the cylindrical outer surface 20 of the crank interface 1 of the first exemplary embodiment (cf. FIGS. 2 and 3).
  • the crank interface 1 of the second exemplary embodiment includes a toothing area 4 which has a plurality of protruding teeth 40.
  • the toothing area 4 is preferably designed identically to the toothing area 4 of the crank interface of the first exemplary embodiment (see FIGS. 2 and 3).
  • the toothing area 4 borders directly on a second end face 17 of the crankshaft 11.
  • the second cylinder area 7 has a cylindrical second outer surface 70.
  • An outer diameter 76 of the cylindrical second outer surface 70 corresponds to the outer diameter 46 of the toothing area 4.
  • the axial gap 67 preferably has an axial length of 10% to 30% of the axial length of the first cylinder region 6.
  • the axial gap 67 is formed by a transition region 8 between the two cylinder regions 6, 7.
  • the transition region 8 can have a conical taper or, for example, a circular arc-shaped transition.
  • crank mechanism 10 shows a sectional view of a crank mechanism 10 with the crank interface 1 according to the second exemplary embodiment of the invention.
  • the crank mechanism 10 additionally includes a second crank arm 12, which is connected to the crankshaft 11. The connection is made on the shaft side by means of the crank interface 1 according to the second exemplary embodiment of the invention (see FIG. 4) and on the crank arm side by means of a crank interface 1 according to the first exemplary embodiment of the invention (see FIG. 3).
  • This means that the crank arm 12 of the crank mechanism 10 in FIG. 5 is identical to the crank arm 12 of the crank mechanism 10 in FIG. 3. This makes it possible to provide the crank mechanism 10 in a particularly simple and cost-effective manner, particularly since the crank arms 12 can be replaced in a simple manner.
  • an axial stop that is to say an axial positioning, of the crank arm 12 does not occur directly on the crankshaft 11.
  • a second axial stop 125 is implemented by means of a bearing 120.
  • the bearing 120 is provided for supporting the crankshaft 11, for example in a vehicle frame of the two-wheeler 100 and/or in the drive unit 102.
  • the bearing 120 is arranged on the crankshaft 11 in an axially immovable manner.
  • a sealing element 122 and a spacer element 121 can be arranged between bearing 120 and crank arm 12, as shown in FIG. For example, a tolerance position of the crank mechanism 10 can be set precisely using the spacer element 121.
  • the second axial stop 125 for the crank arm 12 is thus formed on the bearing 120 via a sealing element 122 and a spacer element 121.
  • the second cylinder region 7 thus makes it possible for the crank arm 12 to be displaceable in the axial direction on the crankshaft 11 at least until the second stop 125 is reached.
  • This allows a particularly advantageous mechanical design of the entire crank mechanism 10 with a predetermined mechanical load on the bearing 120.
  • a particularly precise and precisely defined relative arrangement of the components can be carried out in a simple manner.
  • the second cylinder area 7 can also be manufactured in a particularly simple manner.
  • Figure 6 shows a further sectional view of a crank mechanism 10 with the crank interface 1 according to the first exemplary embodiment of the invention.
  • the second side 11b of the crankshaft 11 is shown with the crank arm 12 attached thereto.
  • Figure 6 shows an alternative variant of the crankshaft 11, in which a crank interface 1 according to the first exemplary embodiment of the invention is formed at both axial ends 11a, 11b. This means that the two sides 11a, 11b of the crankshaft 11 are designed identically, which makes it possible to produce them particularly easily and cost-effectively.
  • the crank mechanism 10 of Figure 6 is designed such that the second axial stop 125 of the second crank arm 12 is present on the bearing 120 via sealing element 122 and spacer element 121.
  • the respective taper areas 3 on the crankshaft 11 and crank arm 12 can also touch each other when the crank arm 12 rests on the second stop 125.
  • a statically overdetermined state may exist.
  • the crank mechanism 10 can preferably be designed in such a way that it is compensated or balanced by an elastic deformation, for example of the crank arm 12, in particular if it is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • FIG 7 shows a sectional view of a crank mechanism 10 with a combination of a crank interface 1 according to the first exemplary embodiment (see Figures 1 to 3) on the first side 11a of the crankshaft 11, and a crank interface 1 according to the second exemplary embodiment (see Figures 4 and 5 ) on the second side 11a of the crankshaft 11.
  • the two crank arms 12 are each fixed on the crankshaft 12 by means of a fastening element 9 designed as a screw.
  • the fastening element 9 is screwed into an internal thread 90 of the crankshaft 11, whereby the corresponding crank arm 12 is tensioned along the axial direction marked by the arrow A or B in the direction of the center of the crankshaft 11 against the respective axial stop 35 or 125.
  • Each fastening element 9 can preferably be designed in two parts and include a first head element 93 and a second head element 91.
  • the first head element 93 is formed in one piece with a shaft of the fastening element 9, which is screwed into the internal thread 90.
  • the second head element 91 can be designed as a separate component, with an additional thread 95 being able to be provided between the second head element 91 and the crank arm 12.
  • a contact surface 94 is formed between the first head element 93 and the second head element 91, for example conically widening in the direction of the center of the crankshaft 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kurbelschnittstelle (1) eines Kurbeltriebs (10) eines Zweirads (100), zur Verbindung von und/oder zur Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle (11) und einem Kurbelarm (12), umfassend einen Zylinderbereich (2), der eine zylindrische Außenfläche (20) aufweist, einen Verjüngungsbereich (3), der eine sich verjüngende Außenfläche (30) aufweist, und einen Verzahnungsbereich (4), der eine Vielzahl an vorstehenden Zähnen (40) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Kurbelschnittstelle eines Kurbeltriebs eines Zweirads
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelschnittstelle eines Kurbeltriebs eines Zweirads, eine Kurbelwelle, einen Kurbelarm, einen Kurbeltrieb, und ein Zweirad.
Bekannt sind Kurbelschnittstellen für Zweiräder, die eine mechanische Verbindung und eine Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle und einem Kurbelarm des Zweirads ermöglichen. Zur Kraftübertragung zwischen Kurbelarm und Kurbelwelle ist üblicherweise eine Verzahnung vorgesehen. Ein Beispiel für eine derartige Kurbelschnittstelle ist die sogenannte I SIS-Schnittstelle (kurz für: International Spline Interface Standard). Bei dieser Schnittstelle ist der Verzahnungsbereich gegenüber der Axialrichtung in einem vorbestimmten Winkel geneigt angeordnet. Zur Fixierung der Kurbelarme an der Kurbelwelle sind üblicherweise Schrauben und axiale Anschläge vorgesehen. Zur Einhaltung einer hohen Positionsgenauigkeit von Kurbelarmen und Kurbelwellen relativ zueinander sind bei bekannten Kurbelschnittstellen sehr hohe Anforderungen an die Toleranzen bei Fertigung und Montage vorhanden. Bekannte Kurbelschnittstellen sind daher häufig sehr aufwendig und kostenintensiv in der Herstellung.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Kurbelschnittstelle zeichnet sich demgegenüber durch eine einfach und kostengünstig herstellbare Konstruktion aus, die eine besonders hohe Positionsgenauigkeit von Kurbelwelle und Kurbelarm relativ zueinander erlaubt. Zudem können eine optimale Kraftübertragung und eine besonders hohe mechanische Festigkeit der Verbindung bereitgestellt werden. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch eine Kurbelschnittstelle eines Kurbeltriebs eines Zweirads, welche eingerichtet ist zur Verbindung von einer Kurbelwelle und einem Kurbelarm. Zusätzlich oder alternativ ist die Kurbelschnittstelle eingerichtet zur Kraftübertragung zwischen der Kurbelwelle und dem Kurbelarm. Die Kurbelschnittstelle umfasst einen Zylinderbereich, der eine zylindrische Außenfläche aufweist. Insbesondere kann die zylindrische Außenfläche als Mantelfläche des Zylinderbereichs angesehen werden. Zudem umfasst die Kurbelschnittstelle einen Verjüngungsbereich, der eine sich verjüngende Außenfläche aufweist. Die sich verjüngende Außenfläche kann vorzugsweise als Mantelfläche des Verjüngungsbereichs angesehen werden. Insbesondere wird als sich verjüngende Außenfläche dabei eine sich in radialer Richtung im Durchmesser verkleinernde Fläche angesehen. Ferner umfasst die Kurbelschnittstelle einen Verzahnungsbereich, der eine Vielzahl an vorstehenden Zähnen aufweist. Beispielsweise können die vorstehenden Zähne vielfältig ausgebildet sein, vorzugsweise in Form radial nach außen vorstehender Zähne, um insbesondere einen formschlüssigen Eingriff in Umfangsrichtung des Verzahnungsbereichs bereitstellen zu können.
Bevorzugt sind der Zylinderbereich, der Verjüngungsbereich, und der Verzahnungsbereich entlang einer Längsachse unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet.
Mit anderen Worten wird eine Kurbelschnittstelle bereitgestellt, welche eine mechanische Kopplung einer Kurbelwelle und eines Kurbelarms eines Kurbeltriebs ermöglicht. Die Kurbelschnittstelle weist dabei drei separate Bereiche auf. Insbesondere sind die drei Bereiche sowohl räumlich, als auch funktional voneinander separat ausgebildet.
Vorzugsweise kann die Kurbelschnittstelle dabei sowohl an einer Welle, als auch an einer Nabe vorgesehen sein. Insbesondere im Falle einer Welle bilden die Außenflächen entsprechend radial äußere Mantelflächen der jeweiligen Bereiche. Insbesondere im Falle einer Nabe bilden die Außenflächen radial innere Mantelflächen der jeweiligen Bereiche. Der Zylinderbereich ist dabei insbesondere vorgesehen, um eine hohe mechanische Stabilität bereitstellen zu können. Insbesondere kann zwischen dem Zylinderbereich und einem entsprechenden Zylinderbereich des gegenüberliegenden Bauteils eine Pressverbindung vorgesehen sein, um eine gute mechanische Abstützung zwischen den beiden Bauteilen zu erreichen. Dabei kann der Zylinderbereich hohe Biegekräfte übertragen. Zudem erlaubt die zylindrische Außenfläche des Zylinderbereichs eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit.
Der Verjüngungsbereich ist vorzugsweise vorgesehen, um eine relative axiale Positionierung der mittels der Kurbelschnittstelle zu verbindenden Bauteile bereitzustellen. Dies kann mittels der sich verjüngenden Außenfläche erreicht werden. Dadurch kann insbesondere neben einer einfachen und kostengünstigen Herstellung ein mechanisch besonders robustes Element zur axialen Positionierung der beiden zu verbindenden Bauteile bereitgestellt werden.
Weiterhin ist der Verzahnungsbereich bevorzugt vorgesehen, um eine Drehmomentübertragung zwischen den mittels der Kurbelschnittstelle zu verbindenden Bauteilen zu ermöglichen. Vorzugsweise erfolgt dies durch radialen Eingriff mit Zähnen eines korrespondierenden Verzahnungsbereichs des jeweils gegenüberliegenden Bauteils. Somit kann eine optimale Kraftübertragung erfolgen.
Die Kurbelschnittstelle bietet dabei den Vorteil, dass diese bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit eine Möglichkeit der Verbindung von Kurbelwelle und Kurbelarm mit hoher Festigkeit und hoher Positionsgenauigkeit erlaubt. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die drei separaten Bereiche der Kurbelschnittstelle beispielsweise unabhängig voneinander und mit geringem Aufwand gefertigt werden können. Dabei kann durch die spezielle räumliche und funktionelle Trennung der Bereiche, sowie durch deren speziellen Ausgestaltung auch bei höheren Fertigungstoleranzen eine feste und präzise Verbindung ermöglicht werden. Damit kann die Kurbelschnittstelle mittels besonders einfacher und kostengünstiger Fertigungsverfahren hergestellt werden. Insbesondere können die drei Bereiche der Kurbelschnittstelle dabei sämtliche erforderlichen Funktionen bzw. Eigenschaften der Verbindung und Kraftübertragung erfüllen. Das heißt es sind keine zusätzlichen Elemente, wie beispielsweise Nuten und/oder Sicherungsringe oder Passscheiben oder dergleichen erforderlich, um eine präzise positionierte und zuverlässige und robuste Verbindung von Kurbelarm und Kurbelwelle bereitstellen zu können. Insbesondere kann durch die drei separaten Bereiche der Kurbelschnittstelle durch deren spezielle Ausgestaltung inhärent eine präzise relative Anordnung der zu verbindenden Bauteile bereitgestellt werden, sodass geringere Anforderungen an Bauteiltoleranzen bei der Fertigung erforderlich sind. Dadurch kann eine besonders einfache, zeiteffiziente und kostengünstige Herstellung der Bauteile ermöglicht werden. Zudem wird durch die spezielle Ausgestaltung der drei separaten Bereiche der Kurbelschnittstelle ermöglicht, dass einfache und kostengünstige Methoden zu Qualitätssicherung verwendet werden können, da beispielsweise Abweichungen von Soll-Geometrien auf einfache Weise ermittelt werden können.
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Bevorzugt ist der Verjüngungsbereich in axialer Richtung zwischen dem Zylinderbereich und dem Verzahnungsbereich angeordnet. Insbesondere grenzen dabei Zylinderbereich, Verjüngungsbereich, und Verzahnungsbereich in axialer Richtung unmittelbar aneinander an. Damit kann eine vorteilhafte Konstruktion und Herstellbarkeit der Kurbelschnittstelle bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Verjüngungsbereich dabei einen geometrischen Übergangsbereich zwischen Zylinderbereich und Verzahnungsbereich bilden.
Besonders bevorzugt bildet der Verjüngungsbereich einen stufenlosen Übergang zwischen der zylindrischen Außenfläche des Zylinderbereichs und einem Außenumfang der Zähne des Verzahnungsbereichs. Als Außenumfang der Zähne wird dabei insbesondere ein maximaler Außendurchmesser des Verzahnungsbereichs im Bereich der Zähne angesehen, wenn die Kurbelschnittstelle Teil einer Welle ist. Weiterhin wird als Außenumfang der Zähne insbesondere ein minimaler Innendurchmesser des Verzahnungsbereichs im Bereich der Zähne angesehen, wenn die Kurbelschnittstelle Teil einer Nabe ist. Neben einer besonders einfachen und kostengünstigen Herstellung wird dabei der Vorteil erreicht, dass ein optimaler Übergang zwischen Verzahnungsbereich und Zylinderbereich ermöglicht wird, wodurch eine mechanisch besonders robuste Konstruktion bereitgestellt werden kann.
Vorzugsweise ist die Außenfläche des Verjüngungsbereichs sich konisch verjüngend ausgebildet. Das heißt, eine Mantelfläche des Verjüngungsbereichs ist konisch. Damit kann eine besonders einfache Herstellbarkeit und eine hohe Robustheit des Verjüngungsbereichs ermöglicht werden, wobei zudem auf einfache Weise eine definierte axiale Positionierung der jeweils zu verbindenden Bauteile mittels der konischen Außenfläche ermöglicht wird.
Bevorzugt weist die zylindrische Außenfläche des Zylinderbereichs einen Durchmesser von mindestens 20 mm, bevorzugt maximal 25 mm, besonders bevorzugt 21 ,6 mm, auf. Besonders bevorzugt weist die zylindrische Außenfläche des Zylinderbereichs eine axiale Länge von mindestens 2 mm, bevorzugt maximal 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm, auf.
Vorzugsweise weist die sich verjüngende Außenfläche des Verjüngungsbereichs eine axiale Länge von mindestens 2 mm, bevorzugt maximal 5 mm, besonders bevorzugt 3,68 mm auf. Besonders bevorzugt beträgt ein Kegelwinkel zwischen der, insbesondere sich konisch verjüngenden, Außenfläche des Verjüngungsbereichs mindestens 0,1°, bevorzugt 8°, besonders bevorzugt e0. Als Kegelwinkel wird dabei insbesondere ein Winkel zwischen der Außenfläche und der Längsachse angesehen.
Besonders bevorzugt weist der Verzahnungsbereich insgesamt mindestens 4, bevorzugt maximal 38, besonders bevorzugt 14, vorstehende Zähne auf. Dadurch kann eine besonders gute Lastübertragung erfolgen. Vorzugsweise weist der Verzahnungsbereich eine axiale Länge von mindestens 5 mm, bevorzugt maximal 15 mm, besonders bevorzugt 9,43 mm auf.
Weiterhin führt die Erfindung zu einer Kurbelschnittstelle eines Kurbeltriebs eines Zweirads, wobei die Kurbelschnittstelle eingerichtet ist zur Verbindung von und/oder zur Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle und einem Kurbelarm. Die Kurbelschnittstelle umfasst einen ersten Zylinderbereich, der eine zylindrische erste Außenfläche aufweist. Insbesondere kann die zylindrische erste Außenfläche als Mantelfläche des ersten Zylinderbereichs angesehen werden. Zudem umfasst die Kurbelschnittstelle einen zweiten Zylinderbereich, der eine zylindrische zweite Außenfläche aufweist. Die zylindrische zweite Außenfläche kann insbesondere als Mantelfläche des zweiten Zylinderbereichs angesehen werden. Ferner umfasst die Kurbelschnittstelle einen Verzahnungsbereich, der eine Vielzahl an vorstehenden Zähnen aufweist. Beispielsweise können die vorstehenden Zähne vielfältig ausgebildet sein, vorzugsweise in Form radial nach außen vorstehender Zähne, um insbesondere einen formschlüssigen Eingriff in Umfangsrichtung des Verzahnungsbereichs bereitstellen zu können.
Bevorzugt sind der zweite Zylinderbereich und der Verzahnungsbereich entlang einer Längsachse unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet.
Besonders bevorzugt ist der zweite Zylinderbereich in axialer Richtung zwischen dem ersten Zylinderbereich und dem Verzahnungsbereich angeordnet.
Mit anderen Worten wird eine Kurbelschnittstelle bereitgestellt, welche eine mechanische Kopplung einer Kurbelwelle und eines Kurbelarms eines Kurbeltriebs ermöglicht. Die Kurbelschnittstelle weist dabei drei separate Bereiche auf. Insbesondere sind die drei Bereiche sowohl räumlich, als auch funktional voneinander separat ausgebildet.
Vorzugsweise kann die Kurbelschnittstelle dabei sowohl an einer Welle, als auch an einer Nabe vorgesehen sein. Insbesondere im Falle einer Welle bilden die Außenflächen entsprechend radial äußere Mantelflächen der jeweiligen Bereiche. Insbesondere im Falle einer Nabe bilden die Außenflächen radial innere Mantelflächen der jeweiligen Bereiche.
Der erste Zylinderbereich ist dabei insbesondere vorgesehen, um eine hohe mechanische Stabilität bereitstellen zu können. Insbesondere kann zwischen dem ersten Zylinderbereich und einem entsprechenden Zylinderbereich des gegenüberliegenden Bauteils eine Pressverbindung vorgesehen sein, um eine gute mechanische Abstützung zwischen den beiden Bauteilen zu erreichen. Dabei kann der erste Zylinderbereich hohe Biegekräfte übertragen. Zudem erlaubt die zylindrische Außenfläche des ersten Zylinderbereichs eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit. Der zweite Zylinderbereich ist vorzugsweise vorgesehen, um einen axialen Abstand zwischen erstem Zylinderbereich und Verzahnungsbereich bereitzustellen. Dabei erlaubt der zweite Zylinderbereich durch dessen zylindrische Außenfläche eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit. Insbesondere kann in diesem Fall eine gewisse relative axiale Verschiebbarkeit von Kurbelarm und Kurbelwelle zueinander ermöglicht werden. Dies kann vorteilhaft für eine optimal positionierte Anordnung des Kurbelarms sein.
Weiterhin ist der Verzahnungsbereich bevorzugt vorgesehen, um eine Drehmomentübertragung zwischen den mittels der Kurbelschnittstelle zu verbindenden Bauteilen zu ermöglichen. Vorzugsweise erfolgt dies durch radialen Eingriff mit Zähnen eines korrespondierenden Verzahnungsbereichs des jeweils gegenüberliegenden Bauteils. Somit kann eine optimale Kraftübertragung erfolgen.
Die Kurbelschnittstelle bietet dabei den Vorteil, dass diese bei einfacher und kostengünstiger Herstellbarkeit eine Möglichkeit der Verbindung von Kurbelwelle und Kurbelarm mit hoher Festigkeit und hoher Positionsgenauigkeit erlaubt. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die drei separaten Bereiche der Kurbelschnittstelle beispielsweise unabhängig voneinander und mit geringem Aufwand gefertigt werden können. Dabei kann durch die spezielle räumliche und funktionelle Trennung der Bereiche, sowie durch deren speziellen Ausgestaltung auch bei höheren Fertigungstoleranzen eine feste und präzise Verbindung ermöglicht werden. Damit kann die Kurbelschnittstelle mittels besonders einfacher und kostengünstiger Fertigungsverfahren hergestellt werden.
Insbesondere können die drei Bereiche der Kurbelschnittstelle dabei sämtliche erforderlichen Funktionen bzw. Eigenschaften der Verbindung und Kraftübertragung erfüllen. Das heißt es sind keine zusätzlichen Elemente, wie beispielsweise Nuten und/oder Sicherungsringe oder Passscheiben oder dergleichen erforderlich, um eine präzise positionierte und zuverlässige und robuste Verbindung von Kurbelarm und Kurbelwelle bereitstellen zu können. Insbesondere kann durch die drei separaten Bereiche der Kurbelschnittstelle durch deren spezielle Ausgestaltung inhärent eine präzise relative Anordnung der zu verbindenden Bauteile bereitgestellt werden, sodass geringere Anforderungen an Bauteiltoleranzen bei der Fertigung erforderlich sind. Dadurch kann eine besonders einfache, zeiteffiziente und kostengünstige Herstellung der Bauteile ermöglicht werden. Zudem wird durch die spezielle Ausgestaltung der drei separaten Bereiche der Kurbelschnittstelle ermöglicht, dass einfache und kostengünstige Methoden zu Qualitätssicherung verwendet werden können, da beispielsweise Abweichungen von Soll-Geometrien auf einfache Weise ermittelt werden können.
Bevorzugt weisen die zylindrische zweite Außenfläche des zweiten Zylinderbereichs und ein Außenumfang der Zähne des Verzahnungsbereichs denselben Außendurchmesser auf. Das heißt, der Außenumfang der Zähne und die zylindrische zweite Außenfläche fluchten in axialer Richtung miteinander. Dadurch kann eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung erreicht werden, da beispielsweise der zweite Zylinderbereich und der Verzahnungsbereich, insbesondere vor dem Herstellen der Zähne, in einem Schritt gemeinsam gefertigt werden können.
Bevorzugt umfasst die Kurbelschnittstelle ferner einen Übergangsbereich, der zwischen dem ersten Zylinderbereich und dem zweiten Zylinderbereich angeordnet ist. Der Übergangsbereich bildet dabei einen vorbestimmten axialen Abstand zwischen dem ersten Zylinderbereich und dem zweiten Zylinderbereich aus. Durch den Übergangsbereich kann eine spannungsfreie Konstruktion und Anordnung im montierten Zustand auf einfache Weise ermöglicht werden. Zudem kann eine Fertigung vereinfacht werden.
Bevorzugt weist die erste zylindrische Außenfläche des ersten Zylinderbereichs einen Durchmesser von mindestens 15 mm, bevorzugt maximal 25 mm, besonders bevorzugt 21,6 mm, auf. Besonders bevorzugt weist die erste zylindrische Außenfläche des ersten Zylinderbereichs eine axiale Länge von mindestens 2 mm, bevorzugt maximal 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm, auf.
Vorzugsweise weist die zweite zylindrische Außenfläche des zweiten Zylinderbereichs einen Durchmesser von mindestens 15 mm, bevorzugt maximal 25 mm, besonders bevorzugt 21 mm auf. Besonders bevorzugt weist die zweite zylindrische Außenfläche des zweiten Zylinderbereichs eine axiale Länge von mindestens 2 mm, bevorzugt maximal 10 mm, besonders bevorzugt 5 mm, auf. Besonders bevorzugt weist der Verzahnungsbereich insgesamt mindestens 4, bevorzugt maximal 38, besonders bevorzugt 14, vorstehende Zähne auf. Dadurch kann eine besonders gute Lastübertragung erfolgen. Vorzugsweise weist der Verzahnungsbereich eine axiale Länge von mindestens 5 mm, bevorzugt 15 mm, besonders bevorzugt 9,43 mm auf.
Besonders bevorzugt bilden die vorstehenden Zähne des Verzahnungsbereichs eine gerade Wellenverzahnung. Als gerade Wellenverzahnung wird insbesondere eine Verzahnung mit parallel zur Achse der Kurbelschnittstelle verlaufenden Zähnen angesehen. Die Zähne können dabei vielfältige ausgebildet sein. Beispielsweise können die Zähne einen Parallelogramm-förmigen Querschnitt aufweisen. Alternativ können die Zähne in Form einer Keilwellenverzahnung ausgebildet sein, das heißt beispielsweise mit zueinander parallelen Zahnflanken. Durch eine gerade Wellenverzahnung kann eine besonders einfache Herstellung erfolgen.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kurbelwelle eines Kurbeltriebs eines Zweirads, umfassend mindestens eine oben beschriebene Kurbelschnittstelle. Insbesondere ist die Kurbelschnittstelle an einem axialen Ende der Kurbelwelle angeordnet. Bevorzugt grenzt der Verzahnungsbereich der Kurbelschnittstelle unmittelbar an eine Stirnseite der Kurbelwelle an. Eine derartige Kurbelwelle ist auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar und weist ferner die oben beschriebenen Vorteile der Kurbelschnittstelle auf.
Ferner betrifft die Erfindung eine Kurbelwelle eines Kurbeltriebs eines Zweirads, umfassend jeweils eine Kurbelschnittstelle an jedem axialen Ende der Kurbelwelle, wobei jede Kurbelschnittstelle jeweils einen Zylinderbereich, einen Verjüngungsbereich, und einen Verzahnungsbereich aufweist. Das heißt, an beiden axialen Enden der Kurbelwelle sind identische Kurbelschnittstellen vorgesehen. Dadurch kann die Herstellung auf besonders einfache und kostengünstige Weise erfolgen.
Weiterhin führt die Erfindung zu einer Kurbelwelle eines Kurbeltriebs eines
Zweirads, umfassend an einem ersten axialen Ende der Kurbelwelle eine erste Kurbelschnittstelle, welche einen Zylinderbereich, einen Verjüngungsbereich, und einen Verzahnungsbereich aufweist, und an einem zweiten axialen Ende der Kurbelwelle eine zweite Kurbelschnittstelle, welche einen ersten Zylinderbereich, einen zweiten Zylinderbereich, und einen Verzahnungsbereich aufweist. Das heißt, an den beiden axialen Enden der Kurbelwelle sind unterschiedliche Kurbelschnittstellen vorgesehen. Insbesondere kann dadurch ermöglicht werden, dass auf der ersten Seite ein Kurbelarm mittels des Verjüngungsbereichs genau definiert axial an der Kurbelwelle positioniert angeordnet werden kann. Auf der gegenüberliegenden zweiten Seite kann ein weiterer Kurbelarm durch den zweiten Zylinderbereich um einen gewissen Bereich axial beweglich angeordnet werden. Beispielsweise kann die axiale Festlegung des zweiten Kurbelarms mittels weiterer Elemente eines Kurbeltriebs, wie beispielsweise einem Lager erfolgen. Damit kann eine flexible Anordnung mit einfachen und wenigen Bauteilen bereitgestellt werden.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Kurbelarm eines Kurbeltriebs eines Zweirads, der eine oben beschriebene Kurbelschnittstelle umfasst. Besonders bevorzugt umfasst der Kurbelarm eine Kurbelschnittstelle, welche einen Zylinderbereich, einen Verjüngungsbereich, und einen Verzahnungsbereich umfasst. Bevorzugt ist die Kurbelschnittstelle des Kurbelarms dabei als Nabe ausgebildet, insbesondere sodass der Kurbelarm auf eine Kurbelwelle mit einer entsprechenden Kurbelschnittstelle aufgesteckt werden kann. Der Kurbelarm zeichnet sich dabei durch eine besonders einfache und kostengünstig herstellbare Konstruktion aus, welche im Wesentlichen die beschriebenen Vorteile der Kurbelschnittstelle aufweist.
Weiterhin führt die Erfindung zu einem Kurbeltrieb, umfassend eine beschriebene Kurbelwelle, sowie, vorzugsweise genau, zwei Kurbelarme, die wie im vorhergehenden Absatz beschrieben ausgebildet sind. Insbesondere sind die beiden Kurbelarme dabei mittels jeweiliger Kurbelschnittstellen und entsprechender Kurbelschnittstellen an beiden axialen Enden der Kurbelwelle mit der Kurbelwelle verbunden. Bevorzugt sind Kurbelarme und Kurbelwelle ausschließlich an den entsprechenden Kurbelschnittstellen miteinander verbunden bzw. gekoppelt. Das heißt, abgesehen von den Kurbelschnittstellen tragen keine weiteren Bereiche oder Bauteile zur mechanischen Verbindung bei. Ein derartiger Kurbeltrieb zeichnet sich durch die oben beschriebenen Vorteile aus, wobei insbesondere auch wenige Bauteile und damit eine besonders einfache und leichtgewichtige Konstruktion bereitgestellt werden kann.
Bevorzugt umfasst der Kurbeltrieb jeweils ein Befestigungselement pro Kurbelarm. Jeder Kurbelarm ist dabei mittels des jeweiligen Befestigungselements an der Kurbelwelle befestigt. Insbesondere verspannt jedes Befestigungselements den jeweiligen Kurbelarm in axialer Richtung in Richtung einer Mitte der Kurbelwelle. Vorzugsweise ist jedes Befestigungselements dabei als Schraube ausgebildet, und ist bevorzugt in eine Stirnseite der Kurbelwelle eingeschraubt ist. Damit kann auf besonders einfache und kostengünstige Weise die Befestigung der Kurbelarme an der Kurbelwelle erfolgen.
Besonders bevorzugt ist an einer ersten Seite, insbesondere an einem ersten axialen Ende, der Kurbelwelle ein erster axialer Anschlag des ersten Kurbelarms mittels der jeweiligen Verjüngungsbereiche an der Kurbelwelle sowie an dem ersten Kurbelarm gebildet. Das heißt, der erste Kurbelarm ist dadurch axial auf der Kurbelwelle positioniert, dass dieser mittels des Befestigungselements gegen den Verjüngungsbereich der Kurbelwelle gespannt ist. Somit kann eine besonders feste und genau positionierte Verbindung erfolgen.
Vorzugsweise umfasst der Kurbeltrieb ferner eine Kettenblattaufnahme, welche eingerichtet ist zur Befestigung eines Kettenblatts. Dabei ist die Kettenblattaufnahme an der ersten Seite, insbesondere an dem ersten axialen Ende, der Kurbelwelle angeordnet. Dadurch kann eine optimal relativ positionierte Anordnung, und damit eine präzise Positionierung einer Kettenlinie, bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt umfasst der Kurbeltrieb ferner mindestens ein Lager, vorzugsweise ein Kugellager, zur Lagerung der Kurbelwelle. Das Lager ist dabei an einer zweiten Seite, insbesondere an einem zweiten stirnseitigen Ende, der Kurbelwelle angeordnet. Das Lager bildet dabei an der zweiten Seite einen zweiten axialen Anschlag des Kurbelarms. Das heißt, die axiale Positionierung des zweiten Kurbelarms erfolgt dadurch, dass dieser mittels des entsprechenden Befestigungselements auf Anschlag gegen das Lager verspannt ist.
Insbesondere sind die Kurbelschnittstellen von Kurbelarm und Kurbelwelle an der zweiten Seite dabei derart ausgelegt, dass diese keinen Axialanschlag bilden. Damit kann eine besonders vorteilhafte Anordnung der Komponenten des Kurbeltriebs erfolgen.
Bevorzugt ist zwischen dem jeweiligen Zylinderbereich jedes Kurbelarms und dem entsprechenden Zylinderbereich jeder Seite der Kurbelwelle jeweils eine Pressverbindung, bevorzugt mittels einer Übergangspassung, ausgebildet. Damit können hohe mechanische Kräfte mittels der jeweiligen Zylinderbereiche zwischen Kurbelarm und Kurbelwelle übertragen werden, wodurch eine besonders robuste Anordnung bereitgestellt werden kann.
Weiterhin führt die Erfindung zu einem Zweirad, bevorzugt einem Fahrrad, insbesondere einem Elektrofahrrad, umfassend eine oben beschriebene Kurbelwelle, und/oder, vorzugsweise genau, zwei oben beschriebene Kurbelarme, und/oder einen beschriebenen Kurbeltrieb. Das Zweirad kann somit mit einer besonders einfachen, leichtgewichtigen und kostengünstig herzustellenden Kurbelanordnung bereitgestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
Figur 1 eine vereinfachte schematische Ansicht eines Zweirads mit einer Kurbelschnittstelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine Detailansicht der Kurbelschnittstelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 3 eine Schnittansicht eines Kurbeltriebs mit der Kurbelschnittstelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 4 eine Detailansicht einer Kurbelschnittstelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 5 eine Schnittansicht eines Kurbeltriebs mit der Kurbelschnittstelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 6 eine weitere Schnittansicht eines Kurbeltriebs mit der Kurbelschnittstelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 7 eine Schnittansicht eines Kurbeltriebs mit einer Kombination der Kurbelschnittstelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht eines Zweirads 100, welches einen Kurbeltrieb 10 mit einer Kurbelschnittstelle 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Die Kurbelschnittstelle 1 ist im Detail in Figur 2 dargestellt. Bei dem Zweirad 100 handelt es sich um ein Elektrofahrrad. Das Zweirad 100 umfasst eine Antriebseinheit 102, die im Bereich eines Tretlagers angeordnet ist und welche vorzugsweise einen Elektromotor und ein Getriebe umfasst. Die Antriebseinheit 102 ist vorgesehen, um mittels eines durch den Elektromotor erzeugten Drehmoments eine mittels Muskelkraft erzeugte Tretkraft des Fahrers motorisch zu unterstützen. Der Elektromotor der Antriebseinheit 102 wird dabei von einem elektrischen Energiespeicher 109 des Zweirads 100 mit elektrischer Energie versorgt.
Das Zweirad 100 umfasst einen Kurbeltrieb 10, mittels welchem die Muskelkraft des Fahrers an ein Kettenblatt 108 übertragen werden kann, über das mittels eines Kettenantriebs ein entsprechendes Drehmoment an ein Hinterrad des Zweirads 100 übertragen werden kann, um das Zweirad 100 anzutreiben.
Der Kurbeltrieb 10 umfasst zwei Kurbelarme 12, an denen insbesondere jeweils ein Pedal befestigbar ist, und eine Kurbelwelle 11 , an der die beiden Kurbelarme 12 befestigt sind. Die Kurbelwelle 11 ist um eine Kurbelachse 15 rotierbar angeordnet. Die Befestigung der Kurbelarme 12 erfolgt dabei mittels der erfindungsgemäßen Kurbelschnittstelle 1 , welche nachfolgend im Detail näher beschrieben wird.
Figur 2 zeigt eine Detailansicht der Kurbelwelle 11 des Zweirads 100 der Figur 1 mit der Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kurbelschnittstelle 1 ist dabei an einer ersten Seite 11a, insbesondere an einem ersten axialen Ende, der Kurbelwelle 11 angeordnet. Insbesondere ist die Kurbelschnittstelle 1 als ein Teil der Kurbelwelle 11 ausgebildet.
Die Kurbelwelle 11 umfasst dabei an der ersten Seite 11a, vorzugsweise axial an die Kurbelschnittstelle 1 angrenzend, eine Kettenblattaufnahme 110, welche in der Figur 2 stark vereinfacht schematisch angedeutet ist. Die Kettenblattaufnahme 110 ist eingerichtet zur Befestigung des Kettenblatts 108.
Die Kurbelschnittstelle 1 umfasst einen Verzahnungsbereich 4, der als gerade Wellenverzahnung ausgebildet ist, und insgesamt 14 um den Umfang der Kurbelwelle 11 verteilte vorstehende Zähne 40 aufweist. Der Verzahnungsbereich 4 grenzt dabei unmittelbar an eine erste Stirnseite 16 an der ersten Seite 11a der Kurbelwelle 11 an. Weiterhin umfasst die Kurbelschnittstelle 1 einen Verjüngungsbereich 3, der in axialer Richtung der Kurbelachse 15 unmittelbar an den Verzahnungsbereich 4 angrenzt. Zudem umfasst die Kurbelschnittstelle 1 einen Zylinderbereich 2, der eine zylindrische Außenfläche 20 aufweist. Der Zylinderbereich 2 ist in axialer Richtung der Kurbelachse 15 unmittelbar an den Verjüngungsbereich 3 angrenzend angeordnet.
Ein Außenumfang 45 der Zähne 40 des Verzahnungsbereichs 4 definiert dabei einen maximalen Außendurchmesser 46 des Verzahnungsbereichs 4. Der Außendurchmesser 46 des Verzahnungsbereichs 4 ist dabei kleiner als ein Außendurchmesser 26 der zylindrischen Außenfläche 20 des Zylinderbereichs 2.
Der Verjüngungsbereich 3 weist eine sich konisch verjüngende Außenfläche 30 auf, welche einen stufenlosen Übergang zwischen der zylindrischen Außenfläche 20 des Zylinderbereichs 2 und dem Außenumfang 45 der Zähne 40 des Verzahnungsbereichs 4 bildet. Die Kurbelschnittstelle 1 an der Kurbelwelle 11 ist dabei vorgesehen, um eine definierte Anordnung eines Kurbelarms 12 an der Kurbelwelle 11 und eine Kraftübertragung zwischen Kurbelarm 12 und Kurbelwelle 11 zu ermöglichen. Ein derartiger an der Kurbelwelle 11 mit der Kurbelschnittstelle 1 befestigbarer Kurbelarm 12 ist in dem an der Kurbelwelle 11 befestigten Zustand in einer Detail-Schnittansicht in der Figur 3 dargestellt. Die Figur 3 zeigt somit eine Detail- Schnittansicht des Kurbeltriebs 10 des Zweirads 100 der Figur 1.
Der Kurbelarm 12 weist dabei eine Durchgangsöffnung 12c auf, innerhalb welcher ebenfalls eine Kurbelschnittstelle 1 ausgebildet ist, die mit der Wellenseitigen Kurbelschnittstelle 1 korrespondiert. Das heißt, der Kurbelarm 12 ist im Bereich dessen entsprechender Kurbelschnittstelle 1 als Nabe ausgebildet. Die Kurbelarm-seitige Kurbelschnittstelle 1 umfasst dabei ebenfalls einen Zylinderbereich 2 mit einer zylindrischen Außenfläche 20, einen Verjüngungsbereich 3, und einem Verzahnungsbereich 4.
Der Verzahnungsbereich 4 der Wellen-seitigen Kurbelschnittstelle 1 und der Verzahnungsbereich 4 der Kurbelarm-seitigen Kurbelschnittstelle 1 sind derart ausgebildet, dass die Zähne 40 in Umfangsrichtung formschlüssig ineinandergreifen, um eine Drehmomentübertragung zwischen Kurbelwelle 11 und Kurbelarm 12 zu ermöglichen. Bevorzugt ist somit ein Außendurchmesser 46', welcher einen minimalen Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 12c des Kurbelarms 12 bildet, der Zähne 40 des Verzahnungsbereichs 4 des Kurbelarms 12 kleiner als der Außendurchmesser 46 der Zähne 40 des Verzahnungsbereichs 4 der Kurbelwelle 11.
Die Zylinderbereiche 2 von Kurbelwelle 11 und Kurbelarm 12 sind derart ausgebildet, dass zwischen diesen eine Übergangspassung ausgebildet ist. Im Detail ist somit ein Außendurchmesser 26, 26' der Zylinderbereiche 2 von Kurbelwelle 11 und Kurbelarm 12 identisch ausgebildet. Damit kann eine stabile mechanische Abstützung zwischen den beiden verbundenen Bauteilen bereitgestellt werden, um eine hohe mechanische Stabilität des Kurbeltriebs 10 zu ermöglichen. Insbesondere können dadurch hohe Biegekräfte übertragen werden. Weiterhin sind die jeweiligen Verjüngungsbereiche 3 von Kurbelwelle 11 und Kurbelarm 12 derart ausgebildet, dass diese einen ersten axialen Anschlag 35 des Kurbelarms 12 an der Kurbelwelle 11 bilden. Mit anderen Worten kann durch die entsprechende Ausbildung der Verjüngungsbereiche 3 der Kurbelarm 12 so weit in axialer Richtung entlang der mittels des Pfeils A in Figur 3 gekennzeichneten Richtung auf die Kurbelwelle 11 aufgeschoben werden, bis sich die beiden Verjüngungsbereiche 3 berühren. Damit kann auf einfache Weise eine stabile und präzise relative Positionierung von Kurbelarm 12 an Kurbelwelle 11 relativ zueinander erfolgen.
Eine Fixierung des Kurbelarms 12 auf der Kurbelwelle 11 erfolgt mittels eines Befestigungselements 9, welches als Schraube ausgebildet ist, die in ein Innengewinde 90 der Kurbelwelle 11 einschraubbar ist. Diese Verschraubung ist in der Figur 7 dargestellt und wird später näher beschrieben.
Figur 4 zeigt eine Detailansicht einer Kurbelschnittstelle 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Kurbelschnittstelle 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ist in der Figur 4 an der Kurbelwelle 11 ausgebildet. Bevorzugt kann es sich dabei um die Kurbelwelle 11 der Figur 2 und 3 handeln, wobei die Kurbelschnittstelle 1 des zweiten Ausführungsbeispiels an einer gegenüberliegenden zweiten Seite 11b, insbesondere an einem zweiten axialen Ende, der Kurbelwelle 11 angeordnet ist.
Die Kurbelschnittstelle 1 des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst einen ersten Zylinderbereich 6, der eine zylindrische erste Außenfläche 60 aufweist.
Bevorzugt ist der erste Zylinderbereich 6 mit der zylindrischen ersten Außenfläche 60 identisch zu dem Zylinderbereich 2 mit der zylindrischen Außenfläche 20 der Kurbelschnittstelle 1 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet (vgl. Figur 2 und 3). Ferner umfasst die Kurbelschnittstelle 1 des zweiten Ausführungsbeispiels einen Verzahnungsbereich 4, der eine Vielzahl an vorstehenden Zähnen 40 aufweist. Bevorzugt ist der Verzahnungsbereich 4 identisch zum Verzahnungsbereich 4 der Kurbelschnittstelle des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet (vgl. Figur 2 und 3). Der Verzahnungsbereich 4 grenzt dabei unmittelbar an eine zweite Stirnseite 17 der Kurbelwelle 11 an. Zwischen dem Verzahnungsbereich 4 und dem ersten Zylinderbereich 6 befindet sich ein zweiter Zylinderbereich 7 der Kurbelschnittstelle 1. Der zweite Zylinderbereich 7 weist dabei eine zylindrische zweite Außenfläche 70 auf. Ein Außendurchmesser 76 der zylindrischen zweiten Außenfläche 70 entspricht dabei dem Außendurchmesser 46 des Verzahnungsbereichs 4.
Entlang der Richtung der Kurbelachse 15 befindet sich zwischen dem ersten Zylinderbereich 6 und dem zweiten Zylinderbereich 7 ein axialer Spalt 67. Der axiale Spalt 67 weist vorzugsweise eine axiale Länge von 10 % bis 30 % der axialen Länge des ersten Zylinderbereichs 6 auf. Der axiale Spalt 67 wird durch einen Übergangsbereich 8 zwischen den beiden Zylinderbereichen 6, 7 gebildet. Beispielsweise kann der Übergangsbereich 8 eine konische Verjüngung oder beispielsweise einen kreisbogenförmigen Übergang aufweisen.
In Figur 5 ist eine Schnittansicht eines Kurbeltriebs 10 mit der Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Kurbeltrieb 10 umfasst dabei zusätzlich einen zweiten Kurbelarm 12, der mit der Kurbelwelle 11 verbunden ist. Die Verbindung erfolgt dabei Wellen-seitig mittels der Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung (vgl. Figur 4) sowie Kurbelarm-seitig mittels einer Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung (vgl. Figur 3). Das heißt, der Kurbelarm 12 des Kurbeltriebs 10 der Figur 5 ist identisch zum Kurbelarm 12 des Kurbeltriebs 10 der Figur 3 ausgebildet. Damit kann eine besonders einfache und kostengünstige Bereitstellung des Kurbeltriebs 10 erfolgen, insbesondere da die Kurbelarme 12 auf einfache Weise ersetzt werden können.
Bei der Befestigung des Kurbelarms 12 mittels der Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt ein axialer Anschlag, das heißt eine axiale Positionierung, des Kurbelarms 12 nicht direkt an der Kurbelwelle 11. Stattdessen ist ein zweiter axialer Anschlag 125 mittels eines Lagers 120 umgesetzt. Im Detail ist das Lager 120 vorgesehen zur Lagerung der Kurbelwelle 11 , beispielsweise in einem Fahrzeugrahmen des Zweirads 100 und/oder in der Antriebseinheit 102. Das Lager 120 ist dabei axial unverschieblich auf der Kurbelwelle 11 angeordnet. Zwischen Lager 120 und Kurbelarm 12 kann, wie in der Figur 5 dargestellt, ein Dichtelement 122 und ein Distanzelement 121 angeordnet sein. Beispielsweise kann mittels des Distanzelements 121 eine Toleranzlage des Kurbeltriebs 10 genau eingestellt werden.
Der zweite axiale Anschlag 125 für den Kurbelarm 12 ist somit über Dichtelement 122 und Distanzelement 121 am Lager 120 ausgebildet. Durch den zweiten Zylinderbereich 7 wird somit ermöglicht, dass der Kurbelarm 12 mindestens bis zum Erreichen des zweiten Anschlags 125 in axialer Richtung auf der Kurbelwelle 11 verschiebbar ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte mechanische Auslegung des gesamten Kurbeltriebs 10 mit einer vorbestimmten mechanischen Last auf dem Lager 120 erfolgen. Zudem kann auf einfache Weise eine besonders präzise und genau definierte relative Anordnung der Bauteile erfolgen. Der zweite Zylinderbereich 7 kann zudem auf besonders einfache Weise hergestellt werden.
Figur 6 zeigt eine weitere Schnittansicht eines Kurbeltriebs 10 mit der Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dargestellt ist dabei die zweite Seite 11b der Kurbelwelle 11 mit dem darauf befestigten Kurbelarm 12. Figur 6 zeigt dabei eine alternative Variante der Kurbelwelle 11, bei der an beiden axialen Enden 11a, 11b jeweils eine Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet ist. Das heißt, die beiden Seiten 11a, 11b der Kurbelwelle 11 sind identisch ausgebildet, wodurch eine besonders einfache und kostengünstige Herstellbarkeit ermöglicht werden kann.
Der Kurbeltrieb 10 der Figur 6 ist dabei derart ausgelegt, dass der zweite axiale Anschlag 125 des zweiten Kurbelarms 12 über Dichtelement 122 und Distanzelement 121 am Lager 120 vorliegt. Beispielsweise können sich in diesem Fall zusätzlich die jeweiligen Verjüngungsbereiche 3 an Kurbelwelle 11 und Kurbelarm 12 berühren, wenn der Kurbelarm 12 am zweiten Anschlag 125 anliegt. Beispielsweise kann somit ein statisch überbestimmter Zustand vorliegen. Bevorzugt kann der Kurbeltrieb 10 derart ausgebildet sein, dass durch eine elastische Verformung, beispielsweise des Kurbelarms 12, insbesondere wenn dieser aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist, kompensiert bzw. ausgeglichen wird. Figur 7 zeigt eine Schnittansicht eines Kurbeltriebs 10 mit einer Kombination einer Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 1 bis 3) an der ersten Seite 11a der Kurbelwelle 11, und einer Kurbelschnittstelle 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (vgl. Figur 4 und 5) an der zweiten Seite 11a der Kurbelwelle 11. Die beiden Kurbelarme 12 sind dabei mittels jeweils eines als Schraube ausgebildeten Befestigungselements 9 auf der Kurbelwelle 12 fixiert. Das Befestigungselement 9 ist dabei in ein Innengewinde 90 der Kurbelwelle 11 eingeschraubt wodurch der entsprechende Kurbelarm 12 entlang der axialen Richtung jeweils durch den Pfeil A bzw. B gekennzeichnet in Richtung der Mitte der Kurbelwelle 11 gegen den jeweiligen axialen Anschlag 35 bzw. 125 gespannt wird.
Jedes Befestigungselement 9 kann dabei vorzugsweise zweiteilig ausgebildet sein und ein erstes Kopfelement 93 und ein zweites Kopfelement 91 umfassen. Das erste Kopfelement 93 ist dabei einstückig mit einem Schaft des Befestigungselements 9, der in das Innengewinde 90 eingeschraubt ist, ausgebildet. Das zweite Kopfelement 91 kann als separates Bauteil ausgebildet sein, wobei zwischen zweitem Kopfelement 91 und Kurbelarm 12 ein zusätzliches Gewinde 95 vorgesehen sein kann. Vorzugsweise ist zwischen erstem Kopfelement 93 und zweitem Kopfelement 91 dabei eine sich, beispielsweise konisch, in Richtung der Mitte der Kurbelwelle 11 aufweitende Kontaktfläche 94 ausgebildet. Durch separates Einschrauben des zweiten Kopfelements 91 in das Gewinde 95 des Kurbelarms 12 kann dabei eine zusätzliche Verspannung zwischen Befestigungselement 9 und Kurbelarm 12 erfolgen, sodass eine besonders stabile Verbindung der Elemente des Kurbeltriebs 10 erfolgt.

Claims

Ansprüche
1. Kurbelschnittstelle eines Kurbeltriebs (10) eines Zweirads (100), zur Verbindung von und/oder zur Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle (11) und einem Kurbelarm (12), umfassend:
- einen Zylinderbereich (2), der eine zylindrische Außenfläche (20) aufweist,
- einen Verjüngungsbereich (3), der eine sich verjüngende Außenfläche (30) aufweist, und
- einen Verzahnungsbereich (4), der eine Vielzahl an vorstehenden Zähnen (40) aufweist.
2. Kurbelschnittstelle nach Anspruch 1 , wobei der Verjüngungsbereich (3) in axialer Richtung zwischen dem Zylinderbereich (2) und dem Verzahnungsbereich (4) angeordnet ist.
3. Kurbelschnittstelle nach Anspruch 2, wobei der Verjüngungsbereich (3) einen stufenlosen Übergang zwischen der zylindrischen Außenfläche (20) des Zylinderbereichs (2) und einem Außenumfang (45) der Zähne (40) des Verzahnungsbereichs (4) bildet.
4. Kurbelschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenfläche (30) des Verjüngungsbereichs (3) sich konisch verjüngend ausgebildet ist.
5. Kurbelschnittstelle eines Kurbeltriebs (10) eines Zweirads (100), zur Verbindung von und/oder zur Kraftübertragung zwischen einer Kurbelwelle (11) und einem Kurbelarm (12), umfassend:
- einen ersten Zylinderbereich (6), der eine zylindrische erste Außenfläche (60) aufweist,
- einen zweiten Zylinderbereich (7), der eine zylindrische zweite Außenfläche (70) aufweist, und - einen Verzahnungsbereich (4), der eine Vielzahl an vorstehenden Zähnen (40) aufweist. Kurbelschnittstelle nach Anspruch 5, wobei die zweite Außenfläche (70) und ein Außenumfang (45) der Zähne (40) des Verzahnungsbereichs (4) denselben Außendurchmesser (46) aufweisen. Kurbelschnittstelle nach Anspruch 5 oder 6, ferner umfassend einen Übergangsbereich (8), der zwischen dem ersten Zylinderbereich (6) und dem zweiten Zylinderbereich (7) angeordnet ist, sodass der Übergangsbereich (8) einen vorbestimmten axialen Abstand (67) zwischen dem ersten Zylinderbereich (6) und dem zweiten Zylinderbereich (7) bildet. Kurbelschnittstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vorstehenden Zähne (40) des Verzahnungsbereichs (4) eine gerade Wellenverzahnung bilden. Kurbelwelle eines Kurbeltriebs (10) eines Zweirads (100), umfassend mindestens eine Kurbelschnittstelle (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Kurbelwelle eines Kurbeltriebs (10) eines Zweirads (100), umfassend jeweils eine Kurbelschnittstelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 an jedem axialen Ende der Kurbelwelle (11). Kurbelwelle eines Kurbeltriebs (10) eines Zweirads (100), umfassend:
- eine Kurbelschnittstelle (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 an einem ersten axialen Ende (11a) der Kurbelwelle (11), und
- eine Kurbelschnittstelle (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 an einem zweiten axialen Ende (11 b) der Kurbelwelle (11). Kurbelarm eines Kurbeltriebs (10) eines Zweirads (100), umfassend eine Kurbelschnittstelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4. Kurbeltrieb eines Zweirads (100), umfassend eine Kurbelwelle (11) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, und zwei Kurbelarme (12) nach Anspruch 12. Kurbeltrieb nach Anspruch 13, ferner umfassend jeweils ein Befestigungselement (9) pro Kurbelarm (12), wobei jeder Kurbelarm (12) mittels des jeweiligen Befestigungselements (9) an der Kurbelwelle (11) befestigt ist. Kurbeltrieb nach Anspruch 14, wobei an einer ersten Seite (11a) der Kurbelwelle (11) ein erster axialer Anschlag (35) des Kurbelarms (12) mittels der jeweiligen Verjüngungsbereiche (3) an Kurbelwelle (11) und Kurbelarm (12) gebildet ist. Kurbeltrieb nach Anspruch 15, ferner umfassend eine Kettenblattaufnahme (110), welche eingerichtet ist zur Befestigung eines Kettenblatts, wobei die Kettenblattaufnahme (110) an der ersten Seite (11a) der Kurbelwelle (11) angeordnet ist. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner umfassend mindestens ein Lager (120) zur Lagerung der Kurbelwelle (11), wobei an einer zweiten Seite (11b) der Kurbelwelle (11) ein zweiter axialer Anschlag (125) des Kurbelarms (12) mittels des Lagers (120) gebildet ist. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei zwischen dem jeweiligen Zylinderbereich (2, 6) jedes Kurbelarms (12) und dem Zylinderbereich (2, 6) jeder Seite (11a) der Kurbelwelle (11) jeweils eine Pressverbindung, insbesondere mittels einer Übergangspassung, ausgebildet ist. Zweirad, insbesondere Elektrofahrrad, umfassend:
- eine Kurbelwelle (11) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , und/oder
- zwei Kurbelarme (12) nach Anspruch 12, und/oder
- einen Kurbeltrieb (10) nach einem der Ansprüche 14 bis 18.
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