DE102015116908B4

DE102015116908B4 - Fahrradantriebseinheit

Info

Publication number: DE102015116908B4
Application number: DE102015116908.8A
Authority: DE
Inventors: Etsuyoshi Watarai; Satoshi Shahana; Shinichiro Noda
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2014-10-09
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2026-01-15
Anticipated expiration: 2035-10-06
Also published as: TWI644829B; US20160101826A1; US9533736B2; DE102015116908A1; TW201613793A

Abstract

Fahrradantriebseinheit (80), umfassend:einen Motor (90), der entsprechend einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft, die auf eine Kurbelwelle (82) ausgeübt wird, eine Unterstützungskraft ausgibt; undein Gehäuse (86), an dem eine Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) angeordnet ist, wobei ein Umwerfer (24, 110, 140) an die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradantriebseinheit, die einen Motor umfasst, der entsprechend einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft, die auf eine Kurbelwelle ausgeübt wird, eine Unterstützungskraft ausgibt.
Die JP 2013-517 176 A beschreibt eine bekannte Fahrradantriebseinheit, die einen Motor umfasst, der entsprechend einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft, die auf eine Kurbelwelle ausgeübt wird, eine Unterstützungskraft ausgibt. Ein herkömmlicher Umwerfer ist an den Rahmen gekoppelt.
Die WO 2011 / 088 722 A1 offenbart eine Fahrradantriebseinheit mit einer Nabenschaltung und einem in einem Gehäuse vorgesehenen Motor, der eine Unterstützungskraft ausgibt, die auf eine Kurbelwelle übertragen wird. An der Oberseite des Gehäuses ist ein Zahnstangenmechanismus mit einem Sensor angebracht.
Die US 2006 / 0 068 955 A1 offenbart eine Umwerferbefestigungsanordnung zur Befestigung eines Umwerfers an einem Tretlager des Fahrradrahmens. Diese Umwerferbefestigung ist bei einem Fahrradrahmen ohne Sitzrohr vorgesehen. Das Tretkurbellager wird in das hohle rohrförmige Tretlagerrohr eingeschraubt und ein Flansch drückt die Umwerferhalterung gegen das Tretlagerrohr.
Die US 2004/0 185 975 A1 offenbart einen vorderen Umwerfer, der über einen Halter an einem Sitzrohr des Fahrradrahmens befestigt ist. Die Position des Umwerfers ist dabei in vertikaler Richtung verstellbar, so dass Umwerfer unterschiedlicher Bauart verwendet werden können. Um die Einstellung der Befestigung zu ermöglichen, weist der Halter einen Schlitz und der Umwerfer einen Zapfen und einen Vorsprung auf. Der Zapfen durchdringt den Schlitz und der Vorsprung wird ebenfalls im Schlitz aufgenommen. Eine Mutter wird auf den Zapfen geschraubt, um den Halter und den Umwerfer in der richtigen vertikalen Position zueinander zu verbinden. Der Umwerfer umfasst zwei Platten, durch die eine Kette geführt werden kann. Die beiden Platten sind auf herkömmliche Weise über einen Klemmring am Sitzrohr befestigt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrradantriebseinheit mit einem Motor so weiterzubilden, dass ein Umwerfer daran gekoppelt werden kann.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrradantriebseinheit, die einen Motor, der entsprechend einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft, die auf eine Kurbelwelle ausgeübt wird, eine Unterstützungskraft ausgibt, und ein Gehäuse umfasst, an dem eine Kopplungsvorrichtung angeordnet ist. Ein Umwerfer ist an die Kopplungsvorrichtung gekoppelt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kopplungsvorrichtung separat vom Gehäuse ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kopplungsvorrichtung entfernbar an das Gehäuse gekoppelt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kopplungsvorrichtung durch ein Befestigungselement an das Gehäuse gekoppelt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kopplungsvorrichtung einen ersten Justierabschnitt, der ausgebildet ist, eine Position der Kopplungsvorrichtung relativ zum Gehäuse zu justieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ermöglicht der erste Justierabschnitt die Justierung der Position der Kopplungsvorrichtung in zumindest einer Richtung, in der die Kurbelwelle verläuft.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der erste Justierabschnitt ein Langloch oder eine Mehrzahl von Löchern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kopplungsvorrichtung einstückig mit zumindest einem Abschnitt des Gehäuses ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kopplungsvorrichtung einen Kopplungsmechanismus, an den der Umwerfer entfernbar gekoppelt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kopplungsmechanismus einen zweiten Justierabschnitt, der ausgebildet ist, eine Kopplungsposition der externen Gangschaltungsvorrichtung relativ zur Kopplungsvorrichtung zu justieren.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ermöglicht es der zweite Justierabschnitt, dass die Position der externen Gangschaltungsvorrichtung in zumindest einer Richtung, die zur Kurbelwelle hin verläuft, und einer Richtung, die von der Kurbelwelle weg verläuft, justiert wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der zweite Justierabschnitt ein Langloch oder eine Mehrzahl von Löchern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Verbindungsgliedwelle eines Verbindungsgliedmechanismus, der in dem Umwerfer enthalten ist, an die Kopplungsvorrichtung gekoppelt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verbindungsgliedmechanismus ein äußeres Verbindungsglied und ein inneres Verbindungsglied, und die Kopplungsvorrichtung umfasst ein Loch oder eine Nut, die die Verbindungsgliedwelle aufnimmt, mit der das äußere Verbindungsglied und das innere Verbindungsglied gekoppelt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse einen Ausgangsabschnitt, an den eine Mehrzahl von vorderen Ritzeln gekoppelt werden können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ragt der Ausgangsabschnitt von einer Wand des Gehäuses hervor, die sich in der Richtung befindet, in die sich die Kurbelwelle erstreckt, und die Kopplungsvorrichtung befindet sich benachbart zu der einen Wand.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Ausgangsabschnitt und die Kurbelwelle koaxial.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kopplungsvorrichtung einen ersten Abschnitt, der an das Gehäuse gekoppelt ist, einen zweiten Abschnitt, an den der Umwerfer gekoppelt werden kann, und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt verbindet. Der Verbindungsabschnitt umfasst eine erste Seitenoberfläche und eine zweite Seitenoberfläche, die eine Oberfläche auf einer der ersten Seitenoberfläche gegenüberliegenden Seite ist. Der erste Abschnitt ist auf derselben Seite ausgebildet wie die erste Seitenoberfläche. Der zweite Abschnitt ist auf derselben Seite ausgebildet wie die zweite Seitenoberfläche.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst des Weiteren die Kurbelwelle, die an dem Gehäuse angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst des Weiteren den Umwerfer, an den die Kopplungsvorrichtung gekoppelt ist.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrradantriebseinheit einen Motor, der entsprechend einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft, die auf eine Kurbelwelle ausgeübt wird, eine Unterstützungskraft ausgibt und ein Gehäuse, an dem der Motor und die Kurbelwelle angeordnet sind, und umfasst zwei Platten die an dem Gehäuse angebracht sind, wobei die zwei Platten einen Schlitz zur Führung einer Kette bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen, verstanden werden, in denen:

1 eine Seitenansicht eines Fahrrads ist, das eine Antriebseinheit nach einer ersten Ausführungsform umfasst;
2 eine perspektivische Darstellung der in 1 gezeigten Antriebseinheit ist;
3 eine Seitenansicht ist, die die Beziehung der Antriebseinheit, eines Umwerfers und eines Rahmens zeigt;
4 eine perspektivische Darstellung ist, die eine Kopplungsvorrichtung der Antriebseinheit zeigt;
5 eine perspektivische Darstellung ist, die eine Kopplungsvorrichtung einer Antriebseinheit nach einer zweiten Ausführungsform zeigt;
6 eine Draufsicht ist, wenn ein Umwerfer an die Antriebseinheit gekoppelt ist, die die in 5 gezeigte Kopplungsvorrichtung umfasst;
7 eine perspektivische Darstellung ist, die eine Kopplungsvorrichtung der Antriebseinheit nach dritten Ausführungsform zeigt;
8 eine Schemadiagramm ist, wenn ein Umwerfer an die Antriebseinheit gekoppelt ist, die die in 7 gezeigte Kopplungsvorrichtung umfasst;
9 eine perspektivische Darstellung ist, die eine Kopplungsvorrichtung einer Antriebseinheit nach einem ersten abgewandelten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
10 eine perspektivische Darstellung ist, die eine Kopplungsvorrichtung einer Antriebseinheit nach einem zweiten abgewandelten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt; und
11 eine perspektivische Darstellung ist, die eine Kopplungsvorrichtung einer Antriebseinheit nach einem dritten abgewandelten Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Es wird nun der Aufbau eines Fahrrads 10, das eine Fahrradantriebseinheit umfasst, unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Ein Fahrrad 10 umfasst einen Rahmen 12, einen Lenker 14, ein Vorderrad 16, ein Hinterrad 18, einen Antriebsmechanismus 20, eine Gangschaltungssteuereinheit 22, einen Umwerfer 24, eine Batterieeinheit 26 und eine Antriebseinheit 80.
Der Antriebsmechanismus 20 umfasst einen Kurbelsatz 28, vordere Ritzel 30, ein hinteres Ritzel 32 und eine Kette 34.
Der Kurbelsatz 28 umfasst einen linken und einen rechten Kurbelarm 36 und eine Kurbelwelle 82. Der linke und der rechte Kurbelarm 36 sind an die Kurbelwelle 82 gekoppelt, die in der Antriebseinheit 80 enthalten ist. Ein Pedal 40 umfasst eine Pedalwelle 38 und einen Pedalkörper, der durch die Pedalwelle 38 drehbar gelagert ist. Die Pedalwelle 38 ist durch den Kurbelarm 36 gelagert.
Wie in 2 zu sehen, unterscheiden sich die vorderen Ritzel 30 voneinander in der Anzahl der Zähne und im Durchmesser. Die vorderen Ritzel 30 sind an einen Ausgangsabschnitt 84 (siehe 3) einer Antriebseinheit 80 gekoppelt, der mit der Kurbelwelle 82 koaxial ist. In diesem Fall sind zwei vordere Ritzel 30 an den Ausgangsabschnitt 84 gekoppelt (siehe 3). Jedoch können drei oder mehr vordere Ritzel an den Ausgangsabschnitt 84 gekoppelt sein.
Wie in 1 gezeigt, ist das hintere Ritzel 32 um eine Achswelle 18A des Hinterrads 18 drehbar gekoppelt. Eine Freilaufkupplung (nicht gezeigt) koppelt das hintere Ritzel 32 an das Hinterrad 18. Eine Kette 34 verläuft um eines der vorderen Ritzel 30 und das hintere Ritzel 32. Eine vom Menschen aufgebrachte Antriebskraft wird auf des Pedal 40 ausgeübt, um den Kurbelsatz 28 zu drehen. Dies dreht das Hinterrad 18 durch das vordere Ritzel 30, die Kette 34 und das hintere Ritzel 32. Der Antriebsmechanismus 20 kann zumindest eines von einer internen Gangschaltungsvorrichtung und einem hinteren Umwerfer umfassen. Wenn der Antriebsmechanismus 20 eine interne Gangschaltungsvorrichtung umfasst, ist die interne Gangschaltungsvorrichtung an einer Nabenwelle des Hinterrads 18 angeordnet. Wenn der Antriebsmechanismus 20 eine interne Gangschaltungsvorrichtung umfasst, wird das hintere Ritzel 32 durch eine Mehrzahl von hinteren Ritzeln ersetzt, und ein Umwerfer wird an ein hinteres Ende des Rahmens 12 gekoppelt. Der Antriebsmechanismus 20 kann einen beliebigen Gangschaltungsmechanismus an der Seite des Hinterrads 18 umfassen.
Die Gangschaltungssteuereinheit 22 ist an den Lenker 14 gekoppelt. Ein Seilzug C (siehe 2) verbindet die Gangschaltungssteuereinheit 22 mit dem Umwerfer 24. Der Seilzug C ist ein Bowdenzug. Wenn ein Bediener die Gangschaltungssteuereinheit 22 bedient, bewegt sich ein innerer Seilzug C1 des Seilzugs C (siehe 2) und bedient den Umwerfer 24.
Wie in 2 gezeigt, ist der Umwerfer 24 ein vorderer Umwerfer. Der Umwerfer 24 umfasst ein Basiselement 42, einen Verbindungsmechanismus 44 und ein bewegliches Element 46.
Das Basiselement 42 umfasst einen Befestigungsabschnitt 48, der ausgebildet ist, den Umwerfer 24 an ein Gehäuse 86 der Antriebseinheit 80 zu koppeln. Der Befestigungsabschnitt 48 umfasst eine Platte 50 und einen Bolzen 52, der durch ein Langloch 50A eingesteckt wird, das in der Platte 50 ausgebildet ist. Das Basiselement 42 umfasst des Weiteren eine Führung 54, die einen äußeren Seilzug C2 des Seilzugs C positioniert und den inneren Seilzug C1 führt.
Der Verbindungsmechanismus 44 verbindet die Basis 42 und das bewegliche Element 46 so, dass sie relativ zueinander beweglich sind. Der Verbindungsmechanismus 44 umfasst ein inneres Verbindungsglied 56, ein äußeres Verbindungsglied 58, vier Verbindungsgliedwellen 62, 64, 66 und 68, und einen Befestigungsabschnitt 70.
Das innere Verbindungsglied 56 koppelt das Basiselement 42 und das bewegliche Element 46 mit den Verbindungsgliedwellen 62 und 64. Ein Ende des inneren Verbindungsglieds 56 ist durch die Verbindungsgliedwelle 62 an das Basiselement 42 gekoppelt. Das innere Verbindungsglied 56 kann um die Verbindungsgliedwelle 62 relativ zum Basiselement 42 gedreht werden. Das andere Ende des inneren Verbindungsglieds 56 ist durch die Verbindungsgliedwelle 64 an das bewegliche Element 46 gekoppelt. Das innere Verbindungsglied 56 kann um die Verbindungsgliedwelle 64 relativ zum beweglichen Element 46 gedreht werden.
Das äußere Verbindungsglied 58 koppelt das Basiselement 42 und das bewegliche Element 46 mit den Verbindungsgliedwellen 66 und 68. Ein Ende des äußeren Verbindungsglieds 58 ist durch die Verbindungsgliedwelle 66 an das Basiselement 42 gekoppelt. Das äußere Verbindungsglied 58 kann um die Verbindungsgliedwelle 66 relativ zum Basiselement 42 gedreht werden. Das andere Ende des äußeren Verbindungsglieds 58 ist durch die Verbindungsgliedwelle 68 an das bewegliche Element 46 gekoppelt. Das äußere Verbindungsglied 58 kann um die Verbindungsgliedwelle 68 relativ zum beweglichen Element 46 gedreht werden.
Der Verbindungsmechanismus 44 umfasst eine Feder (nicht gezeigt). Die Feder spannt das bewegliche Element 46 auf niedrig normal oder hoch normal. Die Feder ist beispielsweise um die Verbindungsgliedwelle 64 an dem Ende des inneren Verbindungsgliedes 56 auf der Seite des beweglichen Elements angeordnet.
Der Befestigungsabschnitt 70 ist an das innere Verbindungsglied 56 gekoppelt. Der Befestigungsabschnitt 70 ist an dem Ende des inneren Seilzugs C1 des Seilzugs C fixiert, das durch die Führung 54 geführt wurde.
Das innere Verbindungsglied 56 und das äußere Verbindungsglied 58 koppeln das bewegliche Element 46 an das Basiselement 42 in einer Weise, die relative Bewegung erlaubt. Das bewegliche Element 46 umfasst zwei Platten 46A. Ein Schlitz, der zwischen den beiden Platten 46a gebildet ist, führt die Kette 34 (siehe 1).
Der Umwerfer 24 ändert das Übersetzungsverhältnis, indem er das vordere Ritzel 30 ändert, um das die Kette 34, die in 1 gezeigt wird, verläuft.
Eine Bedienung der Gangschaltungssteuereinheit 22 bewegt den inneren Seilzug C1 des Seilzugs C, der in 2 gezeigt wird, und bewegt das innere Verbindungsglied 56 und das äußere Verbindungsglied 58 um die Verbindungsgliedwellen 62, 64, 66 und 68 mit dem Befestigungsabschnitt 70. Die Drehung des inneren Verbindungsglieds 56 und des äußeren Verbindungsglieds 58 bewegt das bewegliche Element 46 zum Rahmen 12 hin oder vom Rahmen 12 weg. Daher führen die Platten 46A die Kette 34 (siehe 1) und ändern das vordere Ritzel 30, um das die Kette 34 verläuft.
Wie in 1 gezeigt, fixiert eine Batteriehalterung 72 die Batterieeinheit 26 am Rahmen 12. Die Batterieeinheit 26 umfasst eine Batterie 74, die durch eine oder mehr Batteriezellen gebildet wird. Die Batterie 74 ist eine wiederaufladbare Batterie. Die Batterie 74 ist mit der Antriebseinheit 80 elektrisch verbunden und versorgt die Antriebseinheit 80 mit Strom.
Wie in 2 dargestellt, umfasst die Antriebseinheit 80 die Kurbelwelle 82, den Ausgangsabschnitt 84 (siehe 3), das Gehäuse 86 eine Abdeckung 88 und einen Motor 90. Der Motor 90 kann in dem Gehäuse 86, teilweise vom Gehäuse 86 freiliegend oder außerhalb des Gehäuses 86 an das Gehäuse 86 gekoppelt angeordnet sein.
Wie in 3 gezeigt, ist der Ausgangsabschnitt 84 an dem Außenumfang der Kurbelwelle 82 koaxial mit der Kurbelwelle 82 angeordnet. Der Ausgangsabschnitt 84, der teilweise im Gehäuse 86 angeordnet ist, umfasst ein Ende, das von einer der Wände 86A des Gehäuses 86 in die Richtung hervorragt, in die sich die Kurbelwelle 82 erstreckt. Der Ausgangsabschnitt 84 wird durch das Gehäuse 86 so gelagert, dass er relativ zum Gehäuse 86 beweglich ist. Der Ausgangsabschnitt 84 kann relativ zur Kurbelwelle 82 drehbar sein. Die vorderen Ritzel 30 (siehe 2) sind an das Ende des Ausgangsabschnitts 84 gekoppelt.
Wie in 2 gezeigt, ist der Motor 90 an der äußeren Seite der Kurbelwelle 82 und des Ausgangsabschnitts 84 in der Radialrichtung angeordnet. Die Axialrichtung des Motors 90 ist parallel zu der Richtung, in der sich die Kurbelwelle 82 erstreckt. Der Motor 90 ist mit dem Ausgangsabschnitt 84 durch ein Untersetzungsgetriebe (nicht gezeigt) verbunden. Der Motor 90 gibt entsprechend einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft, die auf eine Kurbelwelle 82 ausgeübt wird, eine Unterstützungskraft aus. Eine Freilaufkupplung kann in einem Motorleistungsübertragungsweg zwischen dem Motor 90 und dem Ausgangsabschnitt 84 angeordnet sein, so dass eine vom Menschen aufgebrachte Antriebskraft keine Drehung im Motor 90 erzeugt. Ferner kann eine Freilaufkupplung in einem Motorleistungsübertragungsweg zwischen dem Motor 90 und dem Ausgangsabschnitt 84 angeordnet sein, um die Übertragung einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft an den Ausgangsabschnitt zu unterbrechen, wenn die Drehung des Kurbelsatzes 28 umgedreht wird.
Ein Sensor, der vom Menschen aufgebrachte Antriebskraft detektiert, ist im Gehäuse 86 angeordnet. Der Sensor ist in einem Weg angeordnet, durch den Antriebskraft von der Kurbelwelle 82 an den Ausgangsabschnitt 84 übertragen wird. Der Sensor kann beispielsweise durch einen Dehnungssensor, einen magnetostriktiven Sensor, einen optischen Sensor oder einen Drucksensor verwirklicht sein. Der Sensor, der vom Menschen aufgebrachte Antriebskraft detektiert, muss nicht im Gehäuse angeordnet sein, und kann ausgebildet sein, die vom Menschen aufgebrachte Antriebskraft zu detektieren, die beispielsweise auf die Kurbelarme 36 oder das Pedal 40 ausgeübt wird. Solange ein Signal, das der vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft entspricht, ausgegeben wird, kann der Sensor eine beliebige Struktur aufweisen. Eine Steuereinheit (nicht gezeigt) treibt den Motor 90 basierend auf der Ausgabe des Sensors an. Die Steuereinheit kann in der Antriebseinheit 80 oder außerhalb der Antriebseinheit 80 angeordnet sein.
Wie in 3 gezeigt, umfasst das Gehäuse 86 einen ersten Abschnitt 86B, der sich in einer Position nahe dem Ausgangsabschnitt 84 in der Richtung befindet, in die sich die Kurbelwelle 82 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt 86C, der sich an einer Position weit von dem Ausgangsabschnitt 84 entfernt befindet. Der Umfangsbereich des zweiten Abschnitts 86C umfasst eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten 86D, die dazu verwendet werden, die Antriebseinheit 80 an den Rahmen 12 zu koppeln. Das Gehäuse 86 ist aus einem Metallmaterial ausgebildet, das beispielsweise Eisen oder Aluminium umfasst. Die Abdeckung 88 ist am Gehäuse 86 angeordnet. Die Abdeckung 88 ist entfernbar an dem zweiten Abschnitt 86C fixiert, um den ersten Abschnitt 86B des Gehäuses 86 abzudecken. Die Abdeckung 88 wird beispielsweise aus einem Harzmaterial gebildet. Die Abdeckung 88 ist ausgebildet, elektrische Verbinder im Gehäuse 86 und die mit den elektrischen Verbindern verbundenen elektrischen Drähte abzudecken. Die Abdeckung 88 kann einen Teil des Gehäuses 86 bilden.
Das Gehäuse 86 umfasst eine Kopplungsvorrichtung 94. Die Kopplungsvorrichtung 94 ist ausgebildet, den Umwerfer 24 an das Gehäuse 86 zu koppeln. Die Kopplungsvorrichtung 94 ist eine separate Komponente, die entfernbar an das Gehäuse 86 gekoppelt ist, oder ein Teil des Gehäuses 86. In der ersten Ausführungsform ist die Kopplungsvorrichtung 94 separat vom Gehäuse 86 ausgebildet. Die Kopplungsvorrichtung 94 ist entfernbar über Befestigungselemente 92 an ein Ende des zweiten Abschnitts 86C des Gehäuses 86 benachbart zum Ausgangsabschnitt 84 und benachbart zur Wand 86A des Gehäuses 86 gekoppelt. Die Befestigungselemente 92 werden durch Bolzen gebildet. Die Kopplungsvorrichtung 94 kann als vordere Umwerferhalterung bezeichnet werden. Die Kopplungsvorrichtung 94 ist aus einem Metallmaterial ausgebildet, das beispielsweise Eisen oder Aluminium umfasst.
Die Kopplungsvorrichtung 94 umfasst einen ersten Abschnitt 96, der an das Gehäuse 86 gekoppelt ist, einen zweiten Abschnitt 98, an den der Umwerfer 24 gekoppelt werden kann, und einen Verbindungsabschnitt 100, der den ersten Abschnitt 96 und den zweiten Abschnitt 98 verbindet.
Der erste Abschnitt 96 erstreckt sich in die Richtung, in der sich die Kurbelwelle 82 erstreckt.
Der zweite Abschnitt 98 umfasst einen Basisabschnitt 98A, der sich an den Verbindungsabschnitt 100 durchgehend anschließt, und einen distalen Abschnitt 98B. Der Basisabschnitt 98A erstreckt sich in die Richtung, in der sich die Kurbelwelle 82 erstreckt. Der distale Abschnitt 98B erstreckt sich in eine Richtung, die orthogonal zu der Richtung ist, in die sich die Kurbelwelle 82 erstreckt. Somit ist der zweite Abschnitt 98 L-förmig und der Basisabschnitt 98A ist orthogonal zum distalen Abschnitt 98B. Wie in 4 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 94 einen Kopplungsmechanismus 98C, an den der Umwerfer 24 entfernbar gekoppelt ist. Der Kopplungsmechanismus 98C befindet sich im distalen Abschnitt 98B. Der Kopplungsmechanismus 98C ist ein Innengewinde, das den Bolzen 52 aufnimmt (siehe 2). Nimmt man Bezug auf 3, kontaktiert eine Endfläche 98D des distalen Abschnitts 98B den Umwerfer 24 und ist parallel zu einer Oberfläche, die orthogonal zur Kurbelwelle 82 ist.
Der Verbindungsabschnitt 100 erstreckt sich weg von der Kurbelwelle 82. Der Verbindungsabschnitt 100 umfasst eine erste Seitenoberfläche 100A und eine zweite Seitenoberfläche 100B, die die Oberfläche auf der der ersten Seitenoberfläche 100A gegenüberliegenden Seite ist. Der erste Abschnitt 96 ist auf derselben Seite ausgebildet wie die erste Seitenoberfläche 100A. Der zweite Abschnitt 98 ist auf derselben Seite ausgebildet wie die zweite Seitenoberfläche 100B.
Die Antriebseinheit 80 der ersten Ausführungsform weist die unten beschriebenen Wirkungen und Vorteile auf.

(1) Die Antriebseinheit 80 umfasst die Kopplungsvorrichtung 94 am Gehäuse 86. Die Ritzel 30 sind an die Antriebseinheit 80 gekoppelt. Somit kann, indem der Umwerfer 24 an die Kopplungsvorrichtung 94 gekoppelt wird, der Umwerfer 24 relativ zu den vorderen Ritzeln 30 positioniert werden.
(2) Wird eine Kopplungsvorrichtung verwendet, die den Umwerfer 24 an den Rahmen 12 koppeln kann, wird die Form des Rahmens 12 beschränkt. Die Antriebseinheit 80 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Kopplungsvorrichtung 94. Dies erhöht den Freiheitsgrad für den Rahmen 12.
(3) Die Antriebseinheit 80 umfasst den Motor 90. Dies vergrößert die Antriebseinheit 80 in der Richtung, in der sich die Kurbelwelle 82 erstreckt. Wenn die Größe der Antriebseinheit 80 in der Richtung, in der sich die Kurbelwelle 82 erstreckt, größer ist als die Größe des Rahmens 12 in derselben Richtung, können die vorderen Ritzel 30 von dem Rahmen 12 beabstandet sein.

Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Umwerfer 24 an die Antriebseinheit 80 gekoppelt sein. Somit kann der Umwerfer 24 an das Fahrrad 10 sogar dann gekoppelt werden, wenn die vorderen Ritzel 30 vom Rahmen 12 beabstandet sind.
(4) Die Kopplungsvorrichtung 94 ist separat vom Gehäuse 86 ausgebildet. Dies macht es möglich, dass die Kopplungsvorrichtung 94 und das Gehäuse 86 aus geeigneten Materialien gebildet sind.
(5) Die Kopplungsvorrichtung 94 ist entfernbar an das Gehäuse 86 gekoppelt. Somit kann die Kopplungsvorrichtung 94 durch eine Kopplungsvorrichtung 94 ersetzt werden, die eine andere Form aufweist, um zum Typ oder dergleichen des Umwerfers 24 zu passen. Dies verbessert die Vielseitigkeit der Antriebseinheit 80.
(6) Die Kopplungsvorrichtung 94 ist durch die Befestigungselemente 92 an das Gehäuse 86 gekoppelt, die von der Kopplungsvorrichtung 94 entfernbar oder trennbar sind. Dies ermöglicht das leichte Koppeln und Trennen der Kopplungsvorrichtung 94 und des Gehäuses 86.
(7) Die Kopplungsvorrichtung 94 umfasst den Kopplungsmechanismus 98C, der verwendet wird, um den Umwerfer 24 entfernbar zu koppeln. Somit kann, nachdem der Umwerfer 24 gekoppelt wurde, der Umwerfer 24 entfernt werden, um gewartet zu werden oder ausgetauscht zu werden. Ferner kann im Vergleich zur Verwendung anderer Elemente die Anzahl der Komponenten verringert werden.
Zweite Ausführungsform
Das Fahrrad 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Antriebseinheit 80, die eine Kopplungsvorrichtung 102, die in 5 gezeigt wird, und einen motorgetriebenen Umwerfer 110 umfasst, der in 6 gezeigt wird.
Wie in 5 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 102 einen ersten Abschnitt 104, der an das Gehäuse 86 gekoppelt ist, einen zweiten Abschnitt 106, der an den Umwerfer 24 gekoppelt werden kann, und einen Verbindungsabschnitt 108, der den ersten Abschnitt 104 und den zweiten Abschnitt 106 verbindet.
Der erste Abschnitt 104 erstreckt sich in die Richtung, in der sich die Kurbelwelle 82 (siehe 2) erstreckt.
Der Verbindungsabschnitt 108 erstreckt sich weg von der Kurbelwelle 82.
Der zweite Abschnitt 106 umfasst eine gekrümmte Seitenoberfläche 106A. Der zweite Abschnitt 106 umfasst einen Kopplungsmechanismus 106B, der verwendet wird, um den Umwerfer 110 entfernbar zu koppeln. Der Kopplungsmechanismus 106B ist ein Innengewinde.
Wie in 6 gezeigt ist, weist ein Basiselement 112 des Umwerfers 110 eine längliche, rechteckige Form auf. Ein Motor (nicht gezeigt) ist in der Basis 112 integriert, um den Verbindungsmechanismus 114 zu bedienen. Ein erster Bolzen 116 ist an die Seitenoberfläche des Basiselements 112 gekoppelt. Ein Ende eines Distanzstücks 118 ist zwischen einer Seitenoberfläche des Basiselements 112 und dem ersten Bolzen 116 gehalten. Das andere Ende des Distanzstücks 118 umfasst ein Loch, durch das ein zweiter Bolzen 120 eingesteckt wird. Ferner wird das andere Ende des Distanzstücks 118 passend zur Seitenoberfläche 106A des zweiten Abschnitts 106 geformt. Der zweite Bolzen 120 wird durch das Loch des Distanzstücks 118 gesteckt und an dem Kopplungsmechanismus 106B gekoppelt, um den Umwerfer 110 entfernbar an die Kopplungsvorrichtung 102 zu koppeln. Die Antriebseinheit 80 der zweiten Ausführungsform weist zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (7) der ersten Ausführungsform den folgenden Vorteil auf.
(8) Die Seitenoberfläche 106A des zweiten Abschnitts 106 ist gekrümmt. Somit macht es die Verwendung eines Distanzstücks 118, das zur Kopplung an einen rohrförmigen Rahmen da ist, möglich, dass der Umwerfer 110 an die Antriebseinheit 80 gekoppelt wird. Somit kann das herkömmliche Distanzstück 118 verwendet werden, um den Umwerfer 110 an die Antriebseinheit 80 zu koppeln. Dies erhöht die Bequemlichkeit im Vergleich dazu, wenn ein dediziertes Distanzstück oder dergleichen verwendet wird, um den Umwerfer 110 an die Antriebseinheit 80 zu koppeln.
Dritte Ausführungsform
Das Fahrrad 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Antriebseinheit 80, die eine Kopplungsvorrichtung 130, die in 7 gezeigt wird, und einen Umwerfer 140 umfasst, der in 8 gezeigt wird.
Wie in 7 gezeigt, umfasst die Kopplungsvorrichtung 130 einen ersten Abschnitt 96, der an das Gehäuse 86 gekoppelt ist, einen zweiten Abschnitt 98, der an den Umwerfer 24 gekoppelt werden kann, und einen Verbindungsabschnitt 100, der den ersten Abschnitt 96 und den zweiten Abschnitt 98 verbindet.
Der distale Abschnitt 98B umfasst einen Kopplungsmechanismus 130A, der mit einer Verbindungsgliedwelle 62 und einer Verbindungsgliedwelle 64 des Umwerfers 140, der in 8 gezeigt ist, gekoppelt ist. Der Kopplungsmechanismus 130A weist vier Vorsprünge auf, die zu den vorderen Ritzeln 30 (siehe 2) hin vorragen. Jeder Vorsprung umfasst ein Loch 130B, das sich parallel zu einer zu der Kurbelwelle 82 orthogonalen Ebene erstreckt.
Wie in 8 gezeigt, umfasst der Umwerfer 140 umfasst einen Verbindungsmechanismus 44 und ein bewegliches Element 46. Die Verbindungsgliedwelle 62 und die Verbindungsgliedwelle 66 sind in Löcher 130B des Kopplungsmechanismus 130A eingesteckt. Dies koppelt das innere Verbindungsglied 56 und das äußere Verbindungsglied 58 drehbar mit der Kopplungsvorrichtung 130.
Zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (7) der ersten Ausführungsform weist die Antriebseinheit 80 der dritten Ausführungsform den folgenden Vorteil auf.
(9) Die Verbindungsgliedwellen 62 und 66 des Umwerfers 140 sind mit der Kopplungsvorrichtung 130 gekoppelt. Das heißt, die Kopplungsvorrichtung 130 fungiert als das Basiselement des Umwerfers 140. Dies ermöglicht eine Verringerung der Anzahl der Komponenten des Umwerfers 140. Die Kopplungsvorrichtung 130 fungiert auch als das Basiselement des Umwerfers 140. Somit kann die Größe des Umwerfers 140 reduziert werden.
Abgewandelte Beispiele
Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Antriebseinheit sind nicht auf die Beispiele der obigen Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Antriebseinheit kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein, die sich von den obigen Ausführungsformen unterscheiden. Abgewandelte Beispiele der obigen Ausführungsformen werden hiernach beschrieben.
Wie in 9 gezeigt, kann der erste Abschnitt 96 einen ersten Justierabschnitt 150 umfassen. Der erste Justierabschnitt 150 ist ein Langloch, das in die Richtung langgezogen ist, in die sich die Kurbelwelle 82 erstreckt. Ein Befestigungselement 92 ist durch das Langloch des ersten Justierabschnitts 150 gesteckt und an das Gehäuse 86 gekoppelt. In diesem Fall wird die Positionsbeziehung des Befestigungselements 92 und des ersten Justierabschnitts 150 justiert, um die Position der Kopplungsvorrichtung 94 relativ zum Gehäuse 86 in der Richtung zu justieren, in der die Kurbelwelle 82 verläuft. Dies macht es möglich, dass mehr Typen des Umwerfers 24 an die Kopplungsvorrichtung 94 gekoppelt werden. Der Aufwand zum Positionieren ist in diesem Fall auch gering im Vergleich mit dem Koppeln des Umwerfers 24 mit dem Rahmen 12.
Der erste Justierabschnitt 150 kann ein Langloch sein, das in die Richtung langgezogen ist, die orthogonal ist zu der Richtung, in der sich die Kurbelwelle 82 erstreckt.
Der erste Justierabschnitt 150 kann eine Mehrzahl von Löchern umfassen.
Wie in 10 gezeigt, kann der zweite Abschnitt 98 einen zweiten Justierabschnitt 160 umfassen. Der zweite Justierabschnitt 160 ist eine Mehrzahl von Kopplungsmechanismen 98C, die in der Richtung angeordnet sind, in der sich die Kopplungsvorrichtung 94 erstreckt. Indem der Kopplungsmechanismus 98C verändert wird, der mit dem Bolzen 52 befestigt wird, kann in diesem Fall die Lage des Umwerfers 24 zu einer Position nahe an der Kurbelwelle 82 und zu einer Position weit von der Kurbelwelle 82 entfernt justiert werden. Dies macht es möglich, dass mehr Typen des Umwerfers 24 an die Kopplungsvorrichtung 94 gekoppelt werden. Der Aufwand zum Positionieren ist in diesem Fall auch gering im Vergleich mit dem Koppeln des Umwerfers 24 mit dem Rahmen 12.
Die Kopplungsmechanismen 98C des zweiten Justierabschnitts 160 können durch ein Langloch gebildet werden.
Der Kopplungsmechanismus 130A der dritten Ausführungsform kann eine Nut sein, die in dem zweiten Abschnitt 98 ausgebildet ist. In diesem Fall sind die Verbindungsgliedwellen 62 und 66 drehbar an den Nuten angebracht.
Die Kopplungsvorrichtungen 94, 102 und 130 können einstückig mit dem Gehäuse 86 ausgebildet sein. Die Kopplungsvorrichtungen 94, 102 und 130 können mit dem Gehäuse 86 verschweißt und integriert sein. Alternativ können, wie in 11 gezeigt, die Kopplungsvorrichtungen 94, 102 und 130 gegossen oder geschmiedet sein, um einstückig mit dem Gehäuse 86 ausgebildet zu werden. Ferner kann das Gehäuse durch eine Mehrzahl von Elementen gebildet sein, von denen einige einstückig mit den Kopplungsvorrichtungen 94, 102 oder 130 ausgebildet sind. In diesem Fall können die ersten Abschnitte 96 und 104 weggelassen werden, und der Verbindungsabschnitt 100 kann abgewandelt werden, um direkt von Gehäuse 86 hervorzuragen.
Die Kopplungsvorrichtung 94 kann ein Innengewinde sein, das in der Wand 86A des Gehäuses 86 ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Form des Gehäuses 86 verändert sein.
Der Antriebseinheit 80 kann die Kurbelwelle 82 fehlen. In diesem Fall ist eine Kurbelwelle, die ein separates Teil ist, mit der Antriebseinheit 80 gekoppelt.
Die Antriebseinheit 80 kann den Umwerfer 24, 110 oder 140 umfassen. Mit anderen Worten umfasst die Antriebseinheit den Umwerfer 24, 110 oder 140, der an den Motor 90, das Gehäuse 86 und die Kopplungsvorrichtung 94, 102 oder 130 gekoppelt ist.

Claims

Fahrradantriebseinheit (80), umfassend: einen Motor (90), der entsprechend einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft, die auf eine Kurbelwelle (82) ausgeübt wird, eine Unterstützungskraft ausgibt; und ein Gehäuse (86), an dem eine Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) angeordnet ist, wobei ein Umwerfer (24, 110, 140) an die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 1, wobei die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) separat vom Gehäuse (86) ausgebildet ist.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) entfernbar an das Gehäuse (86) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) durch ein Befestigungselement (92) an das Gehäuse (86) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) einen ersten Justierabschnitt (150) umfasst, der ausgebildet ist, eine Position der Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) relativ zum Gehäuse (86) zu justieren.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 5, wobei der erste Justierabschnitt (150) die Justierung der Position der Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) in zumindest einer Richtung, in der die Kurbelwelle (82) verläuft, erlaubt.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der erste Justierabschnitt (150) ein Langloch oder eine Mehrzahl von Löchern umfasst.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 oder 5 bis 7, wobei die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) einstückig mit zumindest einem Abschnitt des Gehäuses (86) ausgebildet ist.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) einen Kopplungsmechanismus (98A, 130A) umfasst, an den der Umwerfer (24, 110, 140) entfernbar gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 9, wobei der Kopplungsmechanismus (98A, 130A) einen zweiten Justierabschnitt (160) umfasst, der ausgebildet ist, eine Kopplungsposition des Umwerfers (24, 110, 140) relativ zur Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) zu justieren.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 10, wobei es der zweite Justierabschnitt (160) ermöglicht, dass die Position des Umwerfers (24, 110, 140) in zumindest einer Richtung, die zur Kurbelwelle (82) hin verläuft, und einer Richtung, die von der Kurbelwelle (82) weg verläuft, justiert wird.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 10 oder 11, wobei der zweite Justierabschnitt (160) ein Langloch oder eine Mehrzahl von Löchern umfasst.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei eine Verbindungsgliedwelle (62, 64, 66, 68) eines Verbindungsgliedmechanismus, der in dem Umwerfer (24, 110, 140) enthalten ist, an die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) gekoppelt werden kann.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 13, wobei der Verbindungsgliedmechanismus ein äußeres Verbindungsglied (58) und ein inneres Verbindungsglied (56) umfasst, und die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) ein Loch oder eine Nut umfasst, die die Verbindungsgliedwelle (62, 64, 66, 68) aufnimmt, mit der das äußere Verbindungsglied (58) und das innere Verbindungsglied (56) gekoppelt sind.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Gehäuse einen Ausgangsabschnitt (84) umfasst, an den eine Mehrzahl von vorderen Ritzeln (30) gekoppelt werden können.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 15, wobei der Ausgangsabschnitt (84) von einer Wand (86A) des Gehäuses (86) hervorragt, die sich in der Richtung befindet, in die sich die Kurbelwelle (82) erstreckt, und die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) sich benachbart zu der einen Wand (86A) befindet.
Fahrradantriebseinheit (80) nach Anspruch 15 oder 16, wobei der Ausgangsabschnitt (84) und die Kurbelwelle (82) koaxial sind.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) einen ersten Abschnitt (96), der an das Gehäuse (86) gekoppelt ist, einen zweiten Abschnitt (98), an den der Umwerfer (24, 110, 140) gekoppelt werden kann, und einen Verbindungsabschnitt (100) umfasst, der den ersten Abschnitt (96) und den zweiten Abschnitt (98) verbindet; der Verbindungsabschnitt (100) eine erste Seitenoberfläche (100A) und eine zweite Seitenoberfläche (100B) umfasst, die eine Oberfläche auf einer der ersten Seitenoberfläche (100A) gegenüberliegenden Seite ist; der erste Abschnitt (96) auf derselben Seite ausgebildet ist wie die erste Seitenoberfläche (100A); und der zweite Abschnitt (98) auf derselben Seite ausgebildet ist wie die zweite Seitenoberfläche (100B).
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, die des Weiteren die Kurbelwelle (82) umfasst, die an dem Gehäuse (86) angeordnet ist.
Fahrradantriebseinheit (80) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, die des Weiteren den Umwerfer (24, 110, 140) umfasst, an den die Kopplungsvorrichtung (94, 102, 130) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (80), umfassend: einen Motor (90), der entsprechend einer vom Menschen aufgebrachten Antriebskraft, die auf eine Kurbelwelle (82) ausgeübt wird, eine Unterstützungskraft ausgibt; und ein Gehäuse (86), an dem der Motor (90) und die Kurbelwelle (82) angeordnet sind, und zwei Platten (46a) die an dem Gehäuse (86) angebracht sind, wobei die zwei Platten (46a) einen Schlitz zur Führung einer Kette bilden.