Fahrradpedal
Fahrradpedale sind an den freien Enden der beiden Tretkurbeln des Fahrrads befestigte Pedale. Über sie wirkt die mit den Beinen ausgeübte Antriebskraft des Radfahrers, der die drehbaren Tretkurbeln wechselweise mit den Füßen nach unten drückt. Das Fahrrad wird vom mitrotierenden Kettenblatt über die Kette angetrieben.
Geschichte
Die Erfindung des Pedals war ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung des Fahrrads zu seiner heutigen Form. Bis in die 1860er Jahre hinein gab es Fahrräder in Form von Laufrädern (Draisinen) oder als Drei- und Vierrad, die mit Trethebeln angetrieben wurden. Tretkurbeln gab es zuerst direkt am Laufrad des Velocipeds von Pierre Michaux und am Hochrad. Michaux verwendete nur einen Wellenschaft anstatt eines drehbaren Pedals.[1] Der Franzose Pierre Lallement steckte 1863 Holzspulen auf die Wellenschäfte und gilt damit als Erfinder des drehbaren Fahrradpedals. „Eine weitere Neuheit des 1861 weiterentwickelten Fahrrades war das verwendete Material. Das Holz wurde von schmiedbarem Eisen verdrängt und der Sattel war gefedert, was den Fahrkomfort deutlich erhöhte.“[2]
Knapp 30 Jahre später, auf der Weltausstellung Paris 1889, wurde diese Neuheit einem breiteren Publikum vorgestellt. Dort erhielt das Fahrrad, wie wir es heute kennen, seinen neuen Namen: „Vélocipède bicycle“, was frei übersetzt „zweirädriger Schnellfuß“ bedeutet.
Erst 1878 wurden Rollenketten standardmäßig an Fahrrädern montiert, was eine deutlich effizientere Kraftübertragung mittels Pedalen ermöglichte. Bis dahin wurden die Fahrradpedale an der Vorderachse mit starrer Nabe befestigt.
So kam es, dass das heutige Standard-Pedal mit Kugellagern und Gummi-Trittflächen vermutlich erstmals um 1884 verwendet wurde.
1885 wurden vom US-Amerikaner Charles Hanson die ersten Klickpedale erfunden und zum Patent angemeldet. Damals wie heute war für die Verwendung dieses Pedaltyps ein besonderer Fahrradschuh notwendig.
Ein Pedal mit ausgereifter Lederriemen-Konstruktion wurde 1947 vom italienischen Radrennfahrer Alfredo Binda erfunden und in der Folge von den meisten Profi-Radsportlern verwendet.
Rund 100 Jahre nach dem Bau des ersten Klickpedals durch Charles Hanson hat der Franzose Bernard Hinault mit Klickpedalen von LOOK – diese wurden ein Jahr zuvor, 1984, auf den Markt gebracht – die Tour de France gewonnen. Seither gelten Klickpedale als Standard-Pedale im Straßenradsport.
Aufbau
Hauptbestandteile eines Fahrradpedals sind ein Pedalkörper und eine Achse. In der Regel ist der Pedalkörper über zwei Kugellager auf der Achse gelagert, die am inneren Ende ein Außengewinde hat, um sie in die Gewindebohrung der Tretkurbel zu schrauben.
Die Kraft des Fußes wird vom Pedalkörper aufgenommen. Sie erzeugt über das Pedal an der Tretkurbel ein Drehmoment, das über den Kettentrieb zum Hinterrad des Fahrrades geleitet wird und dessen Antrieb bewirkt.
Die Lager müssen sowohl der Tretkraft und beim Auf- und Absteigen auch dem Gewicht des Fahrers standhalten, als auch klein sein. Ihr Durchmesser bestimmt die Mindestdicke des Pedalkörpers. Die Hülse des Pedalkörpers, in die sie eingebaut sind, soll unterhalb der Kontaktflächen mit dem Fuß bleiben. Wegen dieser gegensätzlichen Anforderungen kommen neben Kugellagern auch Doppel-Kugellager, Rollenlager oder hochwertige Gleitlager zum Einsatz.
Ein Pedalkörper älterer Bauart besteht aus mehreren Metallteilen und zwei Stäben aus Gummi. Die Gummiteile sind an ihren Enden mit zwei Blechen zu einem vierteiligen Rahmen verbunden. In der Mitte der Bleche sind kurze Hülsen zur Aufnahme der Kugellager angebracht. Diese beiden Hülsen sind zusätzlich mit einer Hülse kleineren Durchmessers verbunden, die die Pedalachse umschließt. Pedalkörper moderner Bauart haben ein kompaktes Gussteil (Aluminiumlegierung oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) als Grundkörper, an den zusätzlich nur noch Teile für den Kontakt oder die Verbindung mit dem Schuh angebracht sind.
Bei anspruchsvollen, modernen Pedalen besteht die Achse aus Titan oder hochwertigem Stahl. Sehr billige Pedale haben keine Wälzlager, sie bestehen lediglich aus einem Kunststoffkörper und einer Stahlachse einfachster Machart. Die Reibung zwischen Pedalkörper und Achse ist erheblich, die Lager verschleißen schnell.
Montage an die Tretkurbeln
Die Pedalachse ist traditionell zwischen Gewinde und innerem Wälzlagersitz zum Ansetzen eines Maulschlüssels abgeflacht. Meist ist diese Abflachung für einen üblichen Maulschlüssel zu schmal, weshalb ein spezieller, dünnerer Pedal-Maulschlüssel (Maulweite 15 mm, beim BMX 9/16 Zoll) verwendet wird.
Heute haben die Pedalachsen oft einen 8-mm-Innensechskant (Inbus). Der Inbus-Schlüssel wird von der Kurbelinnenseite aus angesetzt; dabei lässt sich ein handelsüblicher Drehmomentschlüssel verwenden, und die Pedalachsen können gleichmäßig stark angezogen werden. Allgemein wird ein Anzugsmoment von 35 Nm empfohlen.
Schutz vor Selbstlösen der Tretkurbeln
Der Drehsinn der Gewinde ist am rechten und am linken Pedal verschieden. Er ist jeweils so gewählt, dass die Pedalachsen vor dem Selbstlösen der Tretkurbeln geschützt sind.
Um einem Losdrehmoment, das von der Lagerreibung im Pedal verursacht wird, zu begegnen, müsste eigentlich die linke Pedalachse mit Rechtsgewinde und die rechte Pedalachse mit Linksgewinde versehen sein. Tatsächlich ist es aber umgekehrt. Der Grund dafür ist ein zweiter Effekt, der den Lagerreibungsdrehmomenten entgegengesetzt ist und diese dominiert. Er tritt auf, wenn eine Pedalachse nicht fest angezogen sein sollte. Das prinzipiell nicht vermeidbare radiale Spiel im Gewinde führt unter diesen Umständen dazu, dass die Pedalachse durch die Fußkraft immer geringfügig nach unten gekippt wird. Die Kippung läuft relativ zur Tretkurbel um, die Pedalachse taumelt (siehe auch Nutation) in ihrem Gewindeloch. Ihr Taumeln bewirkt, dass sie sich um ihre eigene Achse dreht. Sie rollt nämlich an den beiden Enden des Innengewindes in der Tretkurbel (Abbildung links). Dieser Vorgang wird bei einem einfachen Versuch mit einem Bleistift besonders deutlich (Abbildung rechts).[3]
Der Drehsinn des Taumelns ist am linken Pedal der Uhrzeigersinn (gleich wie die vernachlässigbaren Lagerreibungsdrehmomente). Das Rollen bewirkt, dass sich die Pedalachse im Gegenuhrzeigersinn dreht. Sie bekommt ein Linksgewinde, damit sie sich eher festzieht, falls sie locker geworden sein sollte. Beim rechten Pedal sind die Verhältnisse umgekehrt, seine Achse hat ein Rechtsgewinde.
Bauformen
Blockpedal
Das Blockpedal ist sowohl die älteste Bauform als auch das als Standard-Pedal verwendete Fahrradpedal. Sein Pedalkörper besteht traditionell aus Stahlblech und zwei profilierten Gummiblöcken oder heute häufig aus einem einzigen profilierten Hartkunststoffblock.
Blockpedal, alte Bauart
Blockpedal mit Reflektoren
Hakenpedal
Im Radsport war bis Anfang der 1990er Jahre das Hakenpedal verbreitet, bei dem der Schuh von einem hakenförmigen Bügel gehalten wird, der am Pedal befestigt ist und vorne über die Schuhspitzen verlaufend auf dem Rist liegt. Zusätzlich kann der Fuß mit einem Riemen, der ringförmig das Ende des Bügels mit dem Pedal verbindet, auch gegen seitliches Verrutschen auf dem Pedal fixiert werden. Die Riemen sind so konstruiert, dass sie sich bei einer Seitbewegung des Fußes selbst lösen können, die Hochbewegung jedoch fixieren. Man kann Pedalriemen mit einem Handgriff lösen bzw. befestigen.
Die Vorrichtung am Pedal wird auch als Rennhaken bezeichnet. Das Festziehen der Pedalriemen erfolgte bei Straßenrennfahrern erst kurz vor einem Spurt, da stundenlanges Fahren mit angeschnallten Füßen sehr ermüdend ist. Gegen „eingeschlafene Füße“ wurden jahrzehntelang stumpf geschliffene Eisensägeblätter in die Rennschuhe genagelt, die die Belastung aus den Spitzen der gezahnten Pedale nahmen. Im Bahnradsport wurden die Füße prinzipiell festgeschnallt.
Als Material für den Haken wurde anfangs Metall, meist Federstahl, später auch Kunststoff, verwendet. Der Riemen war ursprünglich aus Leder, später war Kunststoffgewebe verbreitet. Daneben gibt es Ausführungen, die nur aus dem Haken ohne Riemen oder einem Riemengeschirr bestehen. Letztere Modelle waren bei den gerade aufkommenden Mountainbikes beliebt, bei Rennrädern wurden sie nicht verwendet.
Mit Hilfe von Hakenpedalen kann sowohl nach unten getreten als auch nach oben gezogen werden. Das ermöglicht den so genannten runden Tritt, mit dem der Sportler seine Leistung gleichmäßiger erbringen und seine Gelenke schonen kann. Vor allem hebt das vordere Bein nicht das Gewicht des hinteren. Um den runden Tritt zu ermöglichen, wurden schon früh Schuhe an Pedale geschnallt, ohne dass die Pedale speziell dafür ausgelegt waren.
Klickpedal
Klickpedale ermöglichen eine feste Verbindung der Füße mit den Pedalen, ähnlich einer modernen Skibindung. Dazu müssen spezielle Fahrradschuhe verwendet werden, unter die eine Metall- oder Kunststoffplatte (Schuhplatte, engl. cleat) geschraubt wird, die im Pedal einrastet, wenn der Fahrer den Fuß mit genügend Druck auf das Pedal setzt. Zum Lösen der Verbindung muss der Fuß ein Stück zur Seite gedreht werden.
Das erste System dieser Art wurde von der Firma LOOK entwickelt. Eine hohe Verbreitung hat mittlerweile auch das SPD-System (Shimano Pedaling Dynamics) bei Mountainbikes, Liegerädern und im Tourenbereich. Bei Rennrädern werden vorwiegend das Look-System und SPD-SL eingesetzt. Daneben gibt es etwa ein Dutzend weiterer Systeme. Die beiden Systeme SPD (für Mountainbikes) und SPD-SL (für Rennräder) sind nicht kompatibel zueinander und erfordern unterschiedliche Pedale, Pedalplatten und Schuhe.
Charakteristisch bei Rennradschuhen ist, dass die Schuhplatten unter eine glatte Sohle geschraubt werden, was das Gehen schwierig macht. Die Sohle ist in der Regel sehr steif, um Druckstellen am Fuß zu vermindern, indem sie den Druck auf eine große Fläche verteilt. SPD-Schuhplatten hingegen können durch ihre geringere Größe im Schuhprofil „versenkt“ werden, sind somit etwas mehr geschützt und das Abrollen beim Laufen fällt leichter. Auch sind die Sohlen von Mountainbikeschuhen meist nicht so steif, um Tragepassagen zu erleichtern.
Die Pedale werden in unterschiedlichen Ausführungen angeboten. Manche haben auf beiden Seiten einen Einrastmechanismus, andere aus Gewichtsgründen nur auf einer Seite. So genannte Kombipedale haben auf einer Seite den Einrastmechanismus und auf der anderen einen Käfig („Bärentatze“), um Nicht-Fahrradschuhen ausreichend Halt zu bieten. Oder die Kombipedale werden zur Flexibilisierung eingesetzt, um in kurzen innerstädtischen Passagen ein komfortables Auf- und Absteigen zu ermöglichen, während auf längeren Distanzen dann die Vorteile eines fixierten Schuhs genutzt werden. Es gibt auch Pedale, die einen Metallrahmen um den Klickmechanismus herum haben, um die Auflagefläche für die Schuhe zu erhöhen. Bei den meisten Systemen ist der Einrastmechanismus im Pedal, bei wenigen stattdessen in den Schuhplatten. Einige Systeme haben keinen aufwändigen Mechanismus, sondern die Schuhplatten werden mit einer Art Bajonettverschluss im Pedal arretiert.
Beim Erscheinen der Klickpedale wurden diese irreführend als „Sicherheitspedal“ bezeichnet, da sie sich angeblich in jeder Notsituation vom Schuh lösen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass das nicht immer zutrifft.[4][5]
Klickpedale (System Look)
Klickpedal (System Shimano SPD)
Klickpedal (System Shimano SPD-R)
PD7700
eggbeater Pedal mit cleat von crank brothers, für mountain bikes
Kombipedale
Magnetpedal
Diese Entwicklung wurde von Norbert Sadler und Wolfgang Dürr 2004 zum Patent angemeldet. Dabei sind in die Pedale sehr starke Magnete eingebaut, während unter die Schuhe Stahlplatten geschraubt werden. Das Magnetpedalsystem erlaubt eine frei wählbare und jederzeit während der Fahrt veränderbare Fußstellung auf dem Pedal. Das hilft manchen Fahrern mit Knie- oder Gelenkproblemen. Das Lösen erfolgt durch ein Kippen der Füße oder mit einem kräftigen Ruck. Bei einem Sturz lösen sich die Schuhe von den Pedalen; ein Verhaken ist ausgeschlossen.
Großflächenpedal
Großflächenpedale wurden erstmals 1920 unter dem Namen „Modell Marcel Berthet“ entwickelt. Später kamen sie immer wieder einmal in Mode. Eine neuere Entwicklung ist ein 2008 patentiertes Pedal, das die Kraftübertragung vom Fuß auf den Kurbelarm spürbar verbessern soll. Es ist fast dreimal so lang (16 cm) wie ein normales Pedal. Es soll zusätzlich den starken Druck nutzen, der vom Mittelfuß ausgeht, diese Bauart verhindert jedoch einen runden Tritt, weil der Fuß zu weit vorn auf dem Pedal aufliegt. Großflächenpedale haben heutzutage (Stand: September 2011) praktisch keine Marktbedeutung. Technisch gesehen sind Rennpedale mit der fast starren Verbindung zwischen Pedal und Schuh ebenfalls Großflächenpedale.
Plattformpedal ist ein anderer Name für große und robuste Pedale. Meist wird der Pedalkörper aus einem Stück gefertigt. Aus beiden Seiten des Pedalkörpers ragen Gewindestifte heraus, wodurch eine sehr hohe Haftung erreicht wird. Dieses kann durch die Verwendung spezieller Schuhe maximiert werden. Durch die herausstehenden Schrauben ist das Verletzungsrisiko recht hoch. Da diese Pedalart aber hauptsächlich im Downhill und Freeride eingesetzt wird und hier in der Regel Schienbeinschützer getragen werden, wird das höhere Verletzungsrisiko weitgehend ausgeglichen.
Bärentatzen stammen ursprünglich von BMX-Rädern, sind aus Metall gefertigt und größer als andere Pedale. Die Griffigkeit des Blechrahmens erleichtert zusammen mit Profilsohlen den Halt auch bei schmutzigen Schuhen im Gelände, weshalb sie vorwiegend im Dirt Jump und im Downhill eingesetzt wurden. Heute findet man sie überwiegend an preiswerten Fahrrädern.
Großflächenpedal
Bärentatze
Klapppedal
Beim Transport oder beim Schieben des Fahrrads können die herausstehenden Pedale stören; dafür gibt es Klapppedale, die in geklapptem Zustand weniger weit hervorragen. Um ein versehentliches Einklappen zu verhindern, sind sie im ausgeklappten Zustand arretiert und gesichert.
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… und eingeklappt
Pedaladapter
Ein Pedaladapter erleichtert Menschen mit Knieproblemen das Fahrradfahren. Der Pedaladapter wird am Pedalarm befestigt. Darauf wird das Pedal geschraubt. Durch diesen Pedaladapter kann der Radius am Pedalarm verkleinert werden. Dadurch verändert sich der Durchmesser vom oberen bis zum unteren Totpunkt des Pedalumlaufs. Diese Adapter werden auch Invalidenkurbel, Trethilfe, Pedalverkürzer oder auch Pedalarmverkürzer genannt.
Rechtliche Situation
Um in Deutschland am Straßenverkehr teilnehmen zu dürfen, müssen Fahrradpedale seit der Fahrradnovelle von April 1940 gemäß § 67 Absatz 5 Satz 1 der Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) mit nach vorne und hinten wirkenden gelben Rückstrahlern ausgestattet sein. Nach der Seite wirkende gelbe Rückstrahler an den Pedalen sind zulässig.
In Österreich müssen Fahrräder im Straßenverkehr laut § 1 Abs. 1 Z 5 der Fahrradverordnung Pedale mit gelben Rückstrahlern montiert haben. Davon ausgenommen sind Rennräder mit einem Gewicht von maximal zwölf Kilogramm und – laut § 4 der Fahrradverordnung – Rennräder bei Tageslicht und guten Sichtverhältnissen.
In der Schweiz besagt Artikel 217 Abs. 4 der Verordnung über die technischen Anforderungen an Straßenfahrzeuge, dass Pedale vorn und hinten Rückstrahler tragen müssen. „Rennpedale, Sicherheitspedale und dergleichen“ sind davon ausgenommen. Alternativ können laut Absatz 1 und Absatz 5 des Artikels auch andere retroflektierende Vorrichtungen verbaut werden, wenn diese „nachts bei guter Witterung auf 100 m im Scheine eines Motorfahrzeug-Fernlichts sichtbar werden“.[6]
Hersteller
Außer dem Marktführer Shimano gibt es eine Reihe weiterer auf Fahrradpedale spezialisierter Hersteller: BBB Cycling, Zéfal (bis Anfang der 1980er Jahre), Crank Brothers, LOOK, Mavic, Ritchey, SKS, Syntace, Wellgo (die Pedale werden unter einer Reihe weiterer Marken verkauft), XLC und weitere.
Literatur
- Fritz Winkler, Siegfried Rauch: Fahrradtechnik Instandsetzung, Konstruktion, Fertigung. 10. Auflage, BVA Bielefelder Verlagsanstalt GmbH & Co. KG, Bielefeld, 1999, ISBN 3-87073-131-1
- Peter de Leuw: Fahrräder Richtig auswählen, sicher fahren. 1. Auflage, Beuth Verlag GmbH, Berlin-Wien-Zürich, 2006, ISBN 3-410-16487-1
- Frank Lewerenz, Martin Kaindl, Tom Linthaler: Das Rennrad Technikbuch. 1. Auflage, Pietsch Verlag, Stuttgart, 2005, ISBN 3-613-50486-3
- Pryor Dodge: Faszination Fahrrad. Geschichte, Technik, Entwicklung. (Vorwort von Hans-Erhard Lessing.) (Originaltitel: The Bicycle). Deutsch von Renate Bauer-Lessing. Delius Klasing, Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5253-1 (zuvor bei Moby Dick, Kiel 1997, ISBN 3-89595-118-8).
Weblinks
Einzelnachweise
- www.speedplay.com: Bicycle Pedal Timeline
- Die Erfindung der Fahrrad-Pedale: eine lange Entwicklung. Abgerufen am 27. Oktober 2019 (deutsch).
- Siegfried Wetzel: Rechts- und Linksgewinde an Pedalen und im Tretlager
- www.smolik-velotech.de: Pedal
- Radfahrer stürzte Rheinböschung hinab: tot. In: Rhein-Zeitung. 3. März 2011, abgerufen am 23. März 2017.
- Alex: Rechtliche Vorschriften für Fahrrad-Pedale. Abgerufen am 7. Dezember 2020 (deutsch).