DE102012016898A1

DE102012016898A1 - Fahrradhecknabe

Info

Publication number: DE102012016898A1
Application number: DE102012016898A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Kitamura
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2032-08-28
Also published as: TW201321222A; TWI504522B; JP2013064721A; CN102963485B; ITMI20121450A1; DE102012016898B4; CN102963485A

Abstract

Eine Fahrradhecknabe, welche eine Nabenspindel, einen Antriebspart, eine Nabenhülle, zumindest einen ersten gegenüberstehenden Part, zumindest einen zweiten gegenüberstehenden Part, und einen Antriebskraftmesspart beinhaltet. Der Antriebspart ist drehbar an der Nabenspindel gestützt und so konfiguriert, um ein Antriebskrafteingabeelement aufzunehmen. Die Nabenhülle ist drehbar an der Nabenspindel gestützt und mit dem Antriebspart wirkgekoppelt, zur Drehung durch den Antriebspart an der Nabenspindel. Der zumindest eine erste gegenüberstehende Part ist an den Antriebspart gekoppelt. Der zumindest eine zweite gegenüberstehende Part ist an die Nabenhülle gekoppelt und ist gegenüberstehend zu dem ersten gegenüberstehenden Part mit einem Abstand dazwischen angeordnet. Der Antriebskraftmesspart beinhaltet zumindest einen Sensor, angeordnet um zumindest die Abstände zwischen dem ersten und zweiten gegenüberstehenden Part und/oder eine Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu messen.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung nimmt die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-186589 , eingereicht am 29. August 2011, und die japanische Patentanmeldung Nr. 2012-088083 , eingereicht am 9. April 2012, in Anspruch. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldungen Nr. 2011-186589 und Nr. 2012-088083 sind hiermit durch Bezugnahme als enthalten anzusehen.
HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf eine Fahrradnabe. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Fahrradhecknabe, die als eine Nabe für ein Hinterrad eines Fahrrades dargestellt ist.
Hintergrundinformationen
Eine Fahrradhecknabe ist im Wesentlichen mit einer Nabenspindel, einer Nabenhülle und einem Freilauf bereitgestellt. Die Nabenspindel ist im Rotationsmittelpunkt des Hinterrads angebracht. Die Nabenhülle ist um die Nabenspindel drehbar montiert. Der Freilauf ist angrenzend an die Nabenhülle in axialer Richtung angebracht. Die Rotation oder Drehung des Kettenrades, welches mit einer Kette in Eingriff ist, wird durch den Freilauf an die Nabenhülle übergeben. Eine Hecknabe für ein Fahrrad, bei welcher ein Antriebskraftmesspart die Antriebskraft eines Fahrers misst, die zwischen dem Freilauf und der Nabenhülle angebracht ist, ist im Stand der Technik bekannt (siehe z. B. die US-Patentanmeldung Nr. 6,418,797).
Die Hecknabe für ein Fahrrad weist im Stand der Technik ein Kopplungselement auf, um den Freilauf und die Nabenhülle zu koppeln. Das Kopplungselement ist zu einer hohlen zylindrischen Form gestaltet, und das Kettenrad ist auf einem Endpart davon montiert, während der andere Endpart mit der Nabenhülle gekoppelt ist. Das Kopplungselement ist mit einem Dehnmessstreifen angebracht, um Verdrehungen bzw. Verdrillungen des Kopplungsparts davon zu ermitteln und die Menge von Verdrehungen des Kopplungsparts zu ermitteln. Die Antriebskraft eines Fahrers wird aus der Menge von Verdrehungen, die dadurch gemessen werden, gemessen.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei der Hecknabe nach dem Stand der Technik ist der Dehnmessstreifen direkt befestigt an dem Kopplungspart und da es nötig ist zum Beispiel den zu Anhaftungszwecken verwendeten Klebstoff gleichförmig aufzubringen kann eine Genauigkeit der Montage schwierig darzustellen sein.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine genauere Messung der Antriebskraft zu ermöglichen, und die Montage des Antriebmessparts zu erleichtern.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Fahrradhecknabe bereitgestellt, die im Wesentlichen eine Nabenspindel, einen Antriebspart, eine Nabenhülle und zumindest einen ersten gegenüberstehenden Part, zumindest ein zweiten gegenüberstehenden Part und einen Antriebskraftmesspart umfasst. Der Antriebspart ist drehbar an der Nabenspindel gestützt und konfiguriert um ein Antriebskrafteingabeelement aufzunehmen. Die Nabenhülle ist drehbar an der Nabenspindel gestützt und ist mit dem Antriebspart wirkgekoppelt, zur Drehung durch den Antriebspart an der Nabenspindel. Der zumindest eine erste gegenüberstehende Part ist mit dem Antriebspart gekoppelt. Der zumindest eine zweite gegenüberstehende Part ist mit der Nabenhülle gekoppelt und ist zu dem ersten gegenüberstehenden Part gegenüberstehendend mit einem Abstand dazwischen gegenüberstehend angebracht. Der Antriebskraftmesspart beinhaltet zumindest einen Sensor, bereitgestellt um zumindest den Abstand zwischen den ersten und zweiten gegenüberstehenden Parts und/oder eine Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu messen.
In der Fahrradhecknabe, wenn die Drehung des Antriebsparts auf die Nabenhülle übertragen wird, verändert sich der Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part, welcher in dem Antriebspart bereitgestellt ist, und dem zweiten gegenüberstehenden Part, welcher in der Nabenhülle bereitgestellt ist, gemäß der Antriebskraft (Drehmoment), welche übertragen wird. Es ist möglich, den Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part und dem zweiten gegenüberstehenden Part zu ermitteln oder die Veränderung in dem Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part und dem zweiten gegenüberstehenden Part, indem der Sensor benutzt wird. Da der relative Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part und dem zweiten gegenüberstehenden Part oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes ermittelt wird, indem der Sensor benutzt wird, ist es hier möglich, eine Beeinträchtigung oder negativen Effekt auf das Messresultat aufgrund der Befestigung des Sensors zu unterdrücken und es ist möglich, die Montage des Antriebskraftmessparts zu erleichtern.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der erste gegenüberstehenden Part und der zweite gegenüberstehenden Part in einer Drehrichtung des Antriebsparts und der Nabenhülle in der Fahrradhecknabe gegenüberstehen, wie in dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden ist. Aufgrund dessen kommt der erste gegenüberstehende Part in die Nähe des zweiten gegenüberstehenden Parts gemäß der Antriebskraft, indem der Antriebspart hinsichtlich der Nabenhülle verdreht wird, wenn die Antriebskraft auf die Nabenhülle von dem Antriebspart übertragen wird. Als Resultat ist es möglich, die Antriebskraft exakt zu ermitteln.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der erste gegenüberstehende Part von einem äußeren Umfangsabschnitt des Antriebsparts hervorspringt. Da der erste gegenüberstehende Part nahe der Nabenhülle ist, ist es in diesem Fall für den ersten gegenüberstehenden Part leicht, dem zweiten gegenüberstehenden Part, welcher in der Nabenhülle bereitgestellt wird, gegenüberzustehen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der zweite gegenüberstehende Part aus einem inneren Umfangsabschnitt des Nabenrades vorspringt. Da der gegenüberstehende Part sich in der Nähe zu dem Antriebspart befindet, ist es in diesem Fall für den ersten gegenüberstehenden Part leicht, dem zweiten gegenüberstehenden Part gegenüberzustehen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der Antriebspart ein Kopplungselement aufweist, welches an die Nabenhülle in der Fahrradhecknabe gekoppelt ist, wie beschrieben in einem der ersten bis vierten Aspekte der Erfindung.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass das Kopplungselement so bereitgestellt ist, um mit dem ersten gegenüberstehenden Part integriert zu werden. Da das Kopplungselement so bereitgestellt ist, um mit dem ersten gegenüberstehenden Part integriert zu werden, ist in diesem Fall die Konfiguration des Antriebsparts einfach.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass das Kopplungselement bereitgestellt ist, um von dem ersten gegenüberstehenden Part in der Fahrradhecknabe getrennt zu sein, wie in dem fünften Aspekt der Erfindung beschrieben worden ist. In diesem Fall ist der Freiheitsgrad bezüglich der Form des Kopplungselements hoch und es ist leicht, willkürlich die Steifheit des Kopplungselements einzustellen. Aufgrund der geringeren Steifheit des Kopplungselements im Vergleich zu den anderen Abschnitten des Antriebsparts ist es zum Beispiel möglich, die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part und dem zweiten gegenüberstehenden Part zu vergrößern. Aufgrund dessen ist es möglich, die Ausgabe des Sensors hinsichtlich der Antriebskraft zu verbessern.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass das Kopplungselement in einer Ringform ausgeformt ist und eine Vielzahl von Löchern, welche sich in einer Nabenspindelrichtung erstrecken, ausgeformt ist. Aufgrund der Form der Löcher, ist es in diesem Fall möglich, die Steifheit des Kopplungselements willkürlich einzustellen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass das Kopplungselement und die Nabenhülle verbunden sind, indem Verzahnung oder Haftung benutzt wird. In diesem Fall ist die Verbindungskonfiguration der Nabenhülle und des Kopplungselements einfach.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass das Kopplungselement und die Nabenhülle an einem mittleren Abschnitt der Nabenhülle in Nabenspindelrichtung gekoppelt sind. Da die Länge des Kopplungselements in Achsrichtung der Nabenspindel länger ist, ist es in diesem Fall für das Kopplungselement leichter zu verdrehen und ist es möglich in der Nabenhülle zur Linken und zur Rechten eine Verdrehung zu unterdrücken.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass eine Vielzahl von Einheiten des ersten gegenüberstehenden Parts und des zweiten gegenüberstehenden Parts bereitgestellt sind. Da es möglich ist, den Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part und dem zweiten gegenüberstehenden Part oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes an einer Vielzahl von Stellen zu ermitteln, wird aufgrund dessen die Ermittlungsgenauigkeit verbessert.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass zumindest ein Sensor eine Vielzahl von Sensoren beinhaltet, die in dem zumindest einen Sensor beinhaltet sind, der eine Vielzahl von Sensoren, in zumindest einer der Vielzahl von ersten und/oder zweiten Einheiten der ersten und/oder zweiten gegenüberstehenden Parts, beinhaltet. In diesem Fall ist es möglich, den Sensor in einem beliebigen des ersten gegenüberstehenden Parts und des zweiten gegenüberstehenden Parts oder beiden, gemäß dem Sensortyp, bereitzustellen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass die Sensoren in dem ersten gegenüberstehenden Part bereitgestellt sind.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass die Sensoren in dem zweiten gegenüberstehenden Part bereitgestellt sind.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der Sensor in dem ersten gegenüberstehenden Part der zumindest einen beliebigen Einheit bereitgestellt ist und der Sensor in dem zweiten gegenüberstehenden Part der zumindest einen beliebigen Einheit aus einer Vielzahl von Einheiten der ersten gegenüberstehenden Parts und/oder der zweiten gegenüberstehenden Parts bereitgestellt ist.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass die Sensoren Wirbelstromtypsensoren sind. In diesem Fall ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu messen, indem ein Hochfrequenzmagnetfeld benutzt wird.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass die Sensoren Elektrostatische-Kapazität-Typ-Sensoren sind. In diesem Fall ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu ermitteln, indem Verschiebung oder Veränderung in elektrostatischer Kapazität benutzt wird, indem ein Kondensator in dem ersten gegenüberstehenden Part und in dem zweiten gegenüberstehenden Part bereitgestellt ist.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der Sensor, eines Elektrostatischen-Kapazitäts-Typs, einen Kondensator aufweist.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass die Sensoren optischen Typs sind. In diesem Fall ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu ermitteln, indem Lichtbestrahlung wie etwa Laserlicht und ein Phasenunterschied in dem reflektierten Licht benutzt wird.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass die Sensoren eine Spule beinhalten. In diesem Fall ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu ermitteln, indem ein Wechsel in der Impedanz der Spule aufgrund einer elektromagnetischen Induktionswirkung benutzt wird.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass zumindest zwei Sensoren, vorzugsweise alle Sensoren in Serie geschaltet sind. In diesem Fall ist es möglich, die Konfiguration zu vereinfachen, da es nicht notwendig ist, individuell Signalverarbeitungsschaltkreise bereitzustellen, welche die Signale von einer Vielzahl von Signalen ermitteln, und es ist möglich, den Stromverbrauch zu reduzieren. Zusätzlich ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes exakt zu ermitteln, da Fehler in den Ausgaben von der Vielzahl von Sensoren, welche in verschiedenen Positionen angeordnet sind, sich ausgleichen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass zumindest zwei Sensoren, vorzugsweise alle Sensoren parallel geschaltet sind. In diesem Fall ist es möglich, die Konfiguration zu vereinfachen, da es nicht notwendig ist, individuell Signalverarbeitungsschaltkreise bereitzustellen, welche die Signale von einer Vielzahl von Sensoren ermitteln und es ist möglich, den Stromverbrauch zu reduzieren. Zusätzlich ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes exakt zu ermitteln, da die Ausgaben der Vielzahl von Sensoren, welche in verschiedenen Positionen angeordnet sind, sich ausgleichen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt, umfasst die Fahrradhecknabe weiter einen drahtlosen Sender (Transmitter), der mit dem Sensor wirkverbunden ist, um drahtlos Informationen auf Basis einer Ausgabe des Sensors zu übertragen. Zum Beispiel ist es leicht, die Ausgabe zu einem externen Abschnitt herauszuführen, sogar wenn der Sensor zusammen mit der Nabenhülle dreht.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt, umfasst die Fahrradhecknabe weiter eine Energiequelle, die elektrisch mit dem Sensor verbunden ist, um den Sensor mit Energie zu versorgen.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass die Energiequelle eine Batterie beinhaltet.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass die Energiequelle einen Energiegenerator beinhaltet. Da Energie erzeugt wird, während das Fahrrad gefahren wird, ist in diesem Fall eine Aufladung oder ein Austausch einer Batterie nicht notwendig.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird eine Fahrradhecknabe bereitgestellt, die eine Nabenspindel, einen Antriebspart, eine Nabenhülle und einen Antriebskraftmesspart umfasst. Der Antriebspart ist drehbar an der Nabenspindel gestützt und so konfiguriert, um ein Antriebskrafteingabeelement aufzunehmen. Die Nabenhülle ist drehbar an der Nabenspindel gestützt und ist mit dem Antriebspart zur Drehung durch den Antriebspart an der Nabenspindel wirkgekoppelt. Der Antriebskraftmesspart ist so angeordnet, um eine Antriebskraft, welche von dem Antriebspart an die Nabenhülle übertragen wird, zu messen. Der Antriebspart weist einen äußeren zylindrischen Abschnitt, an dem das Antriebskrafteingabeelement befestigt ist, einen inneren zylindrischen Abschnitt, welcher an einer inneren Seite des äußeren zylindrischen Abschnitts angeordnet ist und ein Targetmessabschnitt, welcher in dem Antriebskraftmesspart bereitgestellt ist und integral mit dem inneren zylindrischen Abschnitt ausgeformt ist, auf.
Bei dieser Fahrradhecknabe wird der Targetmessabschnitt, welcher in dem Antriebspart bereitgestellt ist, gemäß der Antriebskraft (Drehmoment), welche übermittelt wird, wenn Drehung des Antriebsparts an die Nabenhülle übermittelt wird, verdreht. Es ist möglich, die Verformung zu messen, indem der Antriebskraftmesspart genutzt wird. Aufgrund des inneren zylindrischen Abschnitts und des Targetmessabschnitts, so konfiguriert um integriert zu werden, wird Rauschen, wie durch den Antriebskraftmesspart gemessen, reduziert, es ist möglich, die Messgenauigkeit zu verbessern, da Abweichungen in der Verdrehung des Targetmessabschnitts weniger wahrscheinlich auftreten, und das Gewicht im Vergleich zu einem Gehäuse, bei dem der innere zylindrische Abschnitt und der Targetmessabschnitt getrennt konfiguriert sind, verringert werden kann.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird eine Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der innere zylindrische Abschnitt und der äußere zylindrische Abschnitt als eine Einwegkupplung konfiguriert sind. In diesem Fall wird nur die Drehung in eine Richtung des äußeren zylindrischen Abschnitts (zum Beispiel Drehung in Fahrtrichtung des Fahrrades) an den inneren zylindrischen Abschnitt übermittelt.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt ist die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der Antriebspart ein weiteres Kopplungselement, welches an die Nabenhülle gekoppelt ist, aufweist. Das Kopplungselement ist an die innere Seite der Nabenhülle gekoppelt. In diesem Fall ist es möglich, den Antriebspart und die Nabenhülle ohne jegliche Relation oder Wechselwirkung zu der Außenform der Hecknabe zu verbinden, und ein Freiheitsgrad in dem Design der äußeren Gestalt der Hecknabe wird aufrecht erhalten.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass das Kopplungselement an einen mittleren Abschnitt der Nabenhülle in Achsenrichtung gekoppelt ist. Da das Kopplungselement an einen Mittelabschnitt der Nabenhülle in Achsenrichtung gekoppelt ist, ist es in diesem Fall möglich, zusätzliches Gewicht der Hecknabe zu vermeiden.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der Targetmessabschnitt zwischen dem Kopplungselement und dem inneren zylindrischen Seitenabschnitt bereitgestellt ist. Da der Targetmessabschnitt zwischen dem Kopplungselement und dem inneren zylindrischen Seitenabschnitt bereitgestellt ist, ist es in diesem Fall leicht für den Targetmessabschnitt, die Gestalt zu ändern.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der Antriebskraftmesspart an einer inneren Seite der Nabenhülle angeordnet ist.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass das Kopplungselement fixiert wird, indem dieses an die Nabenhülle geschraubt wird.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der Antriebskraftmesspart zumindest einen Dehnmessstreifen aufweist. Da die Formänderung des Targetmessabschnitts gemessen wird, indem der Dehnmessstreifen benutzt wird, ist es in diesem Fall möglich, die Antriebskraft, selbst mit geringer Torsion oder Verdrillung, exakt zu ermitteln.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt wird die Fahrradhecknabe so bereitgestellt, dass der Antriebskraftmesspart ein magnetostriktives Element, welches an einer äußeren Umfangsoberfläche des Targetmessabschnitts angeordnet ist, aufweist und eine Ermittlungsspule, welche an einer inneren Umfangsoberfläche der Nabenhülle gegenüberstehend zu dem magnetostriktiven Element angeordnet ist. Da es möglich ist die Antriebskraft mittels des magnetostriktiven Elements zu ermitteln, ist es in diesem Fall weiter möglich, die Antriebskraft, selbst mit einer geringen Verdrehung, zu messen.
Da es für die Antriebskraft möglich ist, ermittelt zu werden, indem der Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part und dem zweiten gegenüberstehenden Part oder einer Veränderung in dem Abstand benutzt wird, ist es mit der Fahrradhecknabe, dieser vorliegenden Offenbarung, möglich den Effekt auf das Messresultat aufgrund der Befestigung des Sensors zu unterdrücken, und es möglich, die Montage zu erleichtern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun Bezug nehmend auf die beigefügten Zeichnungen, welche einen Teil der ursprünglichen Offenbarung bilden:
1 ist eine Mittel-Querschnittsansicht von einer Fahrradhecknabe gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine Querschnittsansicht von einem Hauptabschnitt der Fahrradhecknabe in 1;
3 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradhecknabe entlang der Schnittlinie III-III in 1;
4 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradhecknabe entlang der Schnittlinie IV-IV in 1;
5 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend 2, von einem Hauptabschnitt einer Fahrradhecknabe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradhecknabe entlang einer Schnittlinie VI-VI in 5;
7 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend 2, von einem Hauptabschnitt von einer Fahrradhecknabe gemäß einer dritten Ausführungsform;
8 ist eine Ansicht, die ein Verbindungsformat von einer Vielzahl von Sensoren veranschaulicht und ein Beispiel von einem Signalverarbeitungsschaltkreis in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend zu 8, von einem Hauptabschnitt von einer Fahrradhecknabe gemäß eines modifizierten Beispiels der dritten Ausführungsform.
10 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend zu 2, von einem Hauptabschnitt von einer Fahrradhecknabe gemäß einer vierten Ausführungsform.
11 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend zu 4, von einem Hauptabschnitt von einer Fahrradhecknabe gemäß der vierten Ausführungsform.
12 ist eine Planaransicht, welche einen Sensor veranschaulicht, welcher eine Spule in der vierten Ausführungsform benutzt.
13 ist ein Blockdiagramm, welches einen Verbindungszustand von einer Spule in der vierten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend zu 13, von einem Hauptabschnitt von einer Fahrradhecknabe gemäß einem modifizierten Beispiel von der vierten Ausführungsform.
15 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend zu 4, von einem Hauptabschnitt von einer Fahrradhecknabe gemäß einem modifizierten Beispiel von der vierten Ausführungsform;
16 ist eine halbe Querschnittsansicht von einer Fahrradhecknabe gemäß einer vierten Ausführungsform;
17 ist eine Querschnittsansicht von einem Hauptabschnitt von der Fahrradhecknabe in 16;
18 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend zu 17, von einem Hauptabschnitt von einer Fahradhecknabe gemäß einem modifizierten Beispiel von der fünften Ausführungsform; und
19 ist eine Querschnittsansicht, entsprechend zu 17, von einem Hauptabschnitt von einer Fahrradhecknabe gemäß einer sechsten Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun werden ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Fachleuten wird es anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich zur Illustration dargestellt ist und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert.
Zunächst Bezug nehmend auf 1, in der eine Fahrradhecknabe 10 gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht ist. Die Fahrradhecknabe 10 ist auf einem Nabenspindelbefestigungsabschnitt 102 montierbar, der auf dem hinteren Part des Fahrradrahmens angebracht ist. Die Hecknabe 10 ist mit einer Nabenspindel 20 bereitgestellt, einem Antriebspart 22, einer Nabenhülle 24, einem Antriebskraftmesspart 26 und einem drahtlosen Sender 28 (Transmitter). Die Nabenhülle 24 ist drehbar an der Nabenspindel 20 durch ein erstes Lager 46 gestützt. Der Antriebspart 22 ist drehbar an der Nabenspindel 20 durch ein zweites Lager 47 gestützt. Der Antriebskraftmesspart 26 ist im Stande, die Antriebskraft von einem Fahrrad zu messen. Der drahtlose Sender 28 überträgt drahtlos Informationen bezüglich der gemessenen Antriebskraft. Die drahtlos übertragenen Informationen bezüglich der Antriebskraft werden zum Beispiel auf einem Fahrradcomputer (nicht dargestellt) angezeigt, der montierbar auf der Lenkstange von dem Fahrrad ist. Informationen wie Fahrradgeschwindigkeit, Rotationsgeschwindigkeit der Tretkurbel (Trittgeschwindigkeit), Reisedistanz und ähnliche, werden auf dem Fahrradcomputer ebenfalls angezeigt.
Die Nabenspindel 20 weist einen hohlen Spindelkörper 30 mit einem darauf montierten Schnellspannmechanismus 29 auf, eine erste Klemmmutter 32 ist auf einem ersten Ende des Spindelkörpers 30 (das Ende auf der linken Seite in 2) montiert, und eine zweite Klemmmutter 34 ist auf einem zweiten Ende des Spindelkörpers 30 (dem Ende auf der rechten Seite in 2) montiert. Der Nabenspindelbefestigungsabschnitt 102 ist auf die erste Klemmmutter 32 und die zweite Klemmmutter 34 montiert. Hierin ist eine Konfiguration beschrieben, wodurch die erste Klemmmutter 32 und die Klemmmutter 34 innerhalb des Nabenspindelbefestigungsabschnitts 102 montiert sind, aber es könnte auch eine Konfiguration geben, bei welcher der Spindelkörper 30 an den Nabenspindelbefestigungsabschnitt 102 auf dem Rahmen befestigt ist.
Wie in 2 gezeigt, ist ein Schraubenmutterabschnitt 30a auf einer inneren Umfangsoberfläche der ersten Kante des Spindelkörpers 30 ausgeformt. Ein erster Schraubenabschnitt 30b und ein zweiter Schraubenmutterabschnitt 30c sind jeweils in äußeren Umfangsoberflächen des ersten und zweiten Endes des Spindelkörpers 30 ausgeformt. Die erste Klemmmutter 32 weist einen Schraubenabschnitt auf, welcher mit dem Schraubenmutterabschnitt 30a zusammengeschraubt ist und fixiert ist, indem dieser an den Spindelkörper 30 geschraubt ist. Die zweite Klemmmutter 34 weist einen Schraubenmutterabschnitt auf, welcher mit dem Schraubenabschnitt 30c zusammengeschraubt ist und fixiert ist, indem dieser an den Spindelkörper 30 geschraubt ist.
Der Antriebspart 22 beinhaltet ein Element, welches als sogenannter Freilauf bezeichnet wird. Der Antriebspart 22 weist auf ein erstes Element 40, welches in der Nabenspindel 20 frei drehbar gestützt ist, ein zweites Element 42, welches an einer äußeren Umfangsseite des ersten Elements 40 angebracht ist, eine Einwegkupplung 44, welche zwischen dem ersten Element 40 und dem zweiten Element 42 angebracht ist und ein Kopplungselement 52.
Das erste Element 40 ist ein zylindrisches Element, welches in der Nabenspindel 20 frei drehbar gestützt ist, indem das zweite Lager 47 verwendet wird. Das zweite Lager 47 weist einen zweiten inneren Ringkörper 47a, einen zweiten äußeren Ringkörper 47b und eine Vielzahl von zweiten Wälzkörpern 47c auf. Der zweite innere Ringkörper 47a weist eine Schraube, ausgeformt in einem äußeren Umfangsabschnitt, auf, und ist mittels einer Verschraubung an den zweiten Schraubenabschnitt 30c des Spindelkörpers 30 fixiert. Der zweite äußere Ringkörper 47b weist eine Schraube, ausgeformt in einem inneren Umfangsabschnitt auf und ist mittels einer Verschraubung an einem Schraubenabschnitt, welcher in einer äußeren Umfangsoberfläche des ersten Elements 40 ausgeformt ist, fixiert. Die Vielzahl von zweiten Wälzkörpern 47c sind bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem zweiten inneren Ringkörper 47a und dem zweiten äußeren Ringkörper 47b getrennt zu sein. Die zweiten Wälzkörper 47c sind angeordnet, um einen vorbestimmten Abschnitt in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die zweiten Wälzkörper 47c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
Das erste Element 40 weist einen zylindrischen Abschnitt 40b auf, welcher mit einem konkaven Abschnitt 40a bereitgestellt ist, wo eine Kupplungsklaue 44a der Einwegkupplung 44 aufgenommen ist. Ein erstes Ende (ein Ende auf der linken Seite von 2) des ersten Elements 40 erstreckt sich bis zur inneren Umfangsseite der Nabenhülle 24. Das erste Element 40 weist einen zweiten zylindrischen Abschnitt 40c, mit einem größeren Durchmesser als der erste zylindrische Abschnitt 40b und einen dritten zylindrischen Abschnitt 40d, mit einem größeren Durchmesser als der zweite zylindrische Abschnitt 40c, in dieser Reihenfolge auf der ersten Endseite (linke Seite in 2) des ersten zylindrischen Abschnitts 40b, auf. Der zweite äußere Ringkörper 47b des zweiten Lagers 47 ist an ein zweites Ende (ein Ende auf der rechten Seite von 2) des ersten zylindrischen Abschnitts 40b fixiert. Eine dritte innere Ringoberfläche 48a, welche ein drittes Lager 48 konfiguriert, ist in einem äußeren Umfangsabschnitt auf einem Grenzabschnitt des ersten zylindrischen Abschnitts 40b und des zweiten zylindrischen Abschnitts 40c ausgeformt. Ein erster Verzahnungsabschnitt 40e, welcher an das Kopplungselement 52 gekoppelt ist, ist an einer äußeren Umfangsoberfläche des zweiten zylindrischen Abschnitts 40c ausgeformt. Eine fünfte innere Ringoberfläche 50a von einem fünften Lager 50, welches die Nabenhülle 24 so stützt, dass diese auf dem Antriebspart 22 frei dreht, ist auf einer äußeren Umfangsoberfläche des dritten zylindrischen Abschnitts 40d ausgeformt.
Das zweite Element 42 ist ein zylindrisches Element, welches so gestützt wird, dass es hinsichtlich des ersten Elements 40 dreht, indem das dritte Lager 48 und das vierte Lager 49 benutzt werden. Das dritte Lager 48 ist durch eine dritte innere Ringoberfläche 48a, wie oben beschrieben, eine dritte äußere Ringoberfläche 48b und eine Vielzahl von dritten Wälzkörpern 48c ausgeformt. Die dritte äußere Ringoberfläche 48b ist auf einer inneren Umfangsoberfläche eines ersten Endes (ein Ende auf der linken Seite der 2) des zweiten Elements 42 ausgeformt. Die dritten Wälzkörper 48c sind bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem dritten inneren Ringkörper 48a und dem dritten äußeren Ringkörper 48b getrennt zu sein. Die dritten Wälzkörper 48c sind so angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die dritten Wälzkörper 48c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
Das vierte Lager 49 ist durch eine vierte innere Ringoberfläche 49a ausgeformt, welche auf einer äußeren Umfangsfläche des zweiten äußeren Ringkörper 47b ausgeformt ist, eine vierte äußere Ringoberfläche 49b und eine Vielzahl von vierten Wälzkörpern 49c. Die vierte äußere Ringoberfläche 49b ist auf einer inneren Umfangsoberfläche eines mittleren Abschnitts des zweiten Elements 42 in Nabenspindelrichtung ausgeformt. Die Vielzahl von vierten Wälzkörpern 49c sind bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem vierten inneren Ringkörper 49a und dem vierten äußeren Ringkörper 49b getrennt zu sein. Die vierten Wälzkörper 49c sind angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die vierten Wälzkörper 49c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
Wie in 1 dargestellt, weist das zweite Element 42 einen Kettenradbefestigungsabschnitt 42a auf, worauf ein Zahnkranzpacket 80 auf einer äußeren Umfangsoberfläche befestigt ist. Das Zahnkranzpacket 80 dreht integral mit dem zweiten Element 42. Das Zahnkranzpacket 80 ist ein Beispiel für ein Antriebskrafteingabeelement (Antriebselement). Der Kettenradbefestigungsabschnitt 42a weist zum Beispiel einen Spline, welcher einen konvexen Abschnitt oder einen konkaven Abschnitt, angeordnet um durch einen Abstand in Umfangsrichtung auf einem äußeren Umfangsabschnitt getrennt zu sein, auf. Wie in 1 dargestellt, weist das Zahnkranzpacket 80 eine Vielzahl von Kettenrädern 80a bis 80i (zum Beispiel neun) mit einer unterschiedlichen Zahl von Zähnen auf. Die Rotation von einer Tretkurbel (nicht dargestellt) wird an den Antriebspart 22 übertragen, indem eine Kette 81 benutzt wird, welche mit einem beliebigen der Kettenräder des Zahnkranzpackets 80 ineinandergreift. Die Vielzahl von Kettenrädern sind auf dem Kettenradbefestigungsabschnitt 42a befestigt, aber die Zahl von Kettenrädern, welche auf dem Kettenradbefestigungsabschnitt 42a befestigt sind, kann hier eins sein.
Die Einwegkupplung 44 ist bereitgestellt, um Drehung des zweiten Elements 42 in Fahrtrichtung des Fahrrades zu dem ersten Element 40 zu übertragen. Aufgrund dessen wird nur Drehung in Fahrtrichtung der Tretkurbel an die Nabenhülle 24 übertragen. Zusätzlich wird die Drehung in Fahrtrichtung der Nabenhülle auf das zweite Element 24 nicht übertragen. Die Einwegkupplung 44 weist die Kupplungsklaue 44a auf, welche so bereitgestellt ist, um frei zu einer ersten Position und einer zweiten Position in dem konkaven Abschnitt 40a zu schwingen, ein Ratschenzahn 44b, welcher auf der inneren Umfangsoberfläche des zweiten Elements 42 ausgeformt ist, und ein Presselement 44c, welches die Kupplungsklaue 44a presst. Die Kupplungsklaue 44c steht in Berührung mit dem Ratschenzahn 44b an der ersten Position und ist von dem Ratschenzahn 44b an der zweiten Position getrennt. Das Presselement 44c ist in einer Ringnut, welche auf dem ersten Element 40 ausgeformt ist, befestigt. Das Presselement 44c beinhaltet ein Federelement, welches durch ein Metalldrahtmaterial, gebogen in einer C-Form, ausgeformt ist und presst die Kupplungsklaue 44c auf die erste Positionsseite.
Das Kopplungselement 52 ist auf einem Antriebskraftübertragungsweg bereitgestellt, welcher sich von dem Antriebspart 22 zu der Nabenhülle 24 aufspannt. In dieser Ausführungsform ist das Kopplungselement 52 zwischen einem inneren Umfangsabschnitt der Nabenhülle 24 und dem ersten Element 40 an einem zweiten Ende (einem Ende auf der rechten Seite von 2) der Nabenhülle 24 bereitgestellt. Das Kopplungselement 52 ist mehr zu der zweiten Endseite der Nabenhülle 24 bereitgestellt als ein Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitt 24d der Nabenhülle 24, welcher später beschrieben wird, und grenzt an den Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitt 24d. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet das Kopplungselement 52 ein Element mit einer kreisförmigen Ringgestalt und weist einen zweiten Verzahnungsabschnitt 52a, welcher mit dem ersten Verzahnungsabschnitt 40e des ersten Elements 40 an einem ersten Umfangsabschnitt eingreift, auf. Das Kopplungselement 52 weist einen vierten Verzahnungsabschnitt 52b, welcher mit einem dritten Verzahnungsabschnitt 24c der Nabenhülle 24 an einem äußeren Umfangsabschnitt eingreift, auf. Das Kopplungselement 52 weist eine Vielzahl von Löchern 52c auf, welche ausgeformt sind, um mit Abständen in Umfangsrichtung getrennt zu sein. Die Löcher 52c dringen durch das Kopplungselement in Nabenspindelrichtung. Die Löcher 52c sind als Langlöcher ausgeformt und die Längsrichtung davon ist entlang der Umfangsrichtung. Die Löcher 52c sind so bereitgestellt, dass es für das Kopplungselement 52 leicht ist, gemäß der Antriebskraft, zu verdrehen, wenn die Antriebskraft (Drehmoment) von dem Antriebspart 22 zu der Nabenhülle 24 mittels der geringen Steifheit des Kopplungselements 52 aufgrund des Antriebsparts 22 und der Nabenhülle 24 übertragen wird.
Die Nabenhülle 24 ist so konfiguriert, dass sie in Achsrichtung getrennt werden kann. Wie in 2 dargestellt, ist ein erstes Ende (ein Ende auf der linken Seite in 2) der Nabenhülle 24 in dem Spindelkörper 30 der Nabenspindel 20 so gestützt, dass dieses frei gedreht werden kann, indem das erste Lager 46 benutzt wird. Ein zweites Ende (ein Ende auf der rechten Seite in 2) der Nabenhülle ist in dem Spindelkörper 30 der Nabenspindel 20 so gestützt, dass es über den Antriebspart 22 frei gedreht werden kann, indem wie oben beschrieben, das fünfte Lager 50 benutzt wird. Der Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitt 24d, welcher an einem fünften äußeren Ringkörper 50b des fünften Lagers 50 befestigt ist, ist in dem zweiten Ende der Nabenhülle 24 bereitgestellt. Der Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitt 24d springt zu der Nabenspindelseite 20 an dem inneren Umfangsabschnitt der Nabenhülle 24 hervor. Der Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitt 24d ist in einer Ringform ausgeformt. Das erste Lager 46 weist einen ersten inneren Ringkörper 46a auf, welcher eine Schraube aufweist, die in einer inneren Umfangsoberfläche ausgeformt ist und mittels einer Verschraubung an den ersten Schraubenabschnitt 30b des Spindelkörpers 30, einem ersten äußeren Ringkörper 46b und einer Vielzahl von Wälzkörpern 46c fixiert ist. Die ersten Wälzkörper 46c sind angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die ersten Wälzkörper 46c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
Das fünfte Lager 50 weist auf eine fünfte innere Ringoberfläche 50a, wie oben beschrieben, eine fünfte äußere Ringoberfläche 50b, welche zum Beispiel an einen inneren Umfangsabschnitt des zweiten Endes der Nabenhülle 24 gepresst und fixiert ist, und eine Vielzahl von fünften Wälzkörpern 50c. Die fünften Wälzkörper 50c sind bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem fünften inneren Ringkörper 50a und dem fünften äußeren Ringkörper 50b getrennt zu sein. Die fünften Wälzkörper 50c sind so angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die fünften Wälzkörper 50c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
In einer äußeren Umfangsoberfläche der Nabenhülle 24 sind ein erster Nabenflansch 24a und ein zweiter Nabenflansch 24b, um die Speichen des Hinterrades des Fahrrades zu verbinden, ausgeformt, um in einer Ringgestalt vorzuspringen, um durch einen Abstand in Achsrichtung der Nabenspindel 20 getrennt zu sein. Ein zweiter konkaver Verzahnungsabschnitt 24c, welcher in der äußeren Umfangsoberfläche des Kopplungselements 52 eingreift, ist in einer inneren Umfangsoberfläche eines ersten Endes (ein Ende auf der rechten Seite in 2) der Nabenhülle 24 ausgeformt. Ein Trennwandabschnitt 24d mit einer Ringgestalt, um das fünfte Lager 50 zu befestigen, ist auf einer ersten Seite des zweiten konkaven Verzahnungsabschnitts 24c ausgeformt.
Der erste gegenüberstehende Part 54 ist in dem ersten Ende des ersten Elements 40 des Antriebsparts 22 bereitgestellt. Der erste gegenüberstehende Part 54 ist bereitgestellt, um an der Außenseite von einem äußeren Umfangsabschnitt des ersten Elements 40 hervorzuspringen, hier um von einem äußeren Umfangsabschnitt des dritten zylindrischen Abschnitts 40d hervorzuspringen. Der erste gegenüberstehende Part 54 weist einen Armabschnitt 54a auf, der sich gegen eine innere Umfangsoberfläche der Nabenhülle 24 von einem äußeren Umfangsabschnitt des dritten zylindrischen Abschnitts 40d erstreckt. Hierbei ist es ausreichend, wenn zumindest einer von den ersten gegenüberstehenden Parts 54 vorhanden ist. Der erste gegenüberstehende Part 54 ist konfiguriert, ein getrennter Körper zu dem Kopplungselement 52 zu sein. Der erste gegenüberstehende Part 54 erstreckt sich mehr zu der Außenseite in radialer Richtung als der fünfte äußere Ringkörper 50b des fünften Lagers 50. Der erste gegenüberstehende Part 54 ist integral mit dem Antriebspart 22 ausgeformt.
Der zweite gegenüberstehende Part 56 ist bereitgestellt gegenüberstehend dem ersten gegenüberstehenden Part 54, um einen Abstand mit dem ersten gegenüberstehenden Part 54 in Drehrichtung des Antriebsparts 22 und der Nabenhülle 24 zu öffnen. Die Drehrichtung des Antriebsparts 22 und der Nabenhülle 24 ist eine Richtung, bei der es eine Drehung gibt, wenn das Fahrrad vorwärts angetrieben wird. Der zweite gegenüberstehende Part 56 ist bereitgestellt, an einer flussabwärts Seite in Drehrichtung des ersten gegenüberstehenden Parts 54. Der zweite gegenüberstehende Part 56 ist bereitgestellt, um in der Nähe des Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitts 24d der Nabenhülle 24 zu sein und ist mehr zu einer ersten Endseite (ein Ende auf der linken Seite in 2) der Nabenhülle 24 bereitgestellt als der Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitt 24d. Der zweite gegenüberstehende Part 56 weist einen vorspringenden Abschnitt 56a auf, welcher gegen den Antriebspart 22 von einem inneren Umfangsabschnitt der Nabenhülle 24 vorspringt. Vorzugsweise sind die gegenüberstehenden Oberflächen parallel angeordnet, wo der Armabschnitt 54a des ersten gegenüberstehenden Parts 54 und der vorspringende Abschnitt 56a des zweiten gegenüberstehenden Parts 56 sich einander in Drehrichtung gegenüberstehen. Wie in 4 dargestellt ist, ist eine Vielzahl von dem ersten gegenüberstehenden Part 54 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 56 gegenüberstehend angeordnet, um eine Vielzahl von virtuellen Radiallinien R dazwischenzuschalten, welche sich in einer Radialrichtung von einer Mittelachsenlinie C der Nabenspindel 20 auf einer Ebene, welche orthogonal zu der Mittelachsenlinie ist, erstreckt. In 4 ist ein Gehäuse dargestellt, worin es vier virtuelle Radiallinien gibt und ein Gehäuse ist gezeigt, worin vier von jedem des ersten gegenüberstehenden Parts 54 und des zweiten gegenüberstehenden Parts 56 bereitgestellt sind. Der zweite gegenüberstehende Part 56 ist mit der gleichen Anzahl wie der erste gegenüberstehende Part 54 bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Vielzahl von Paaren des ersten gegenüberstehenden Parts 54 und des zweiten gegenüberstehenden Parts 56 in Positionen bereitgestellt, welche sich rotationssymmetrisch um die Mittelachsenlinie C der Nabenspindel 20 befinden. Zusätzlich ist vorzugsweise die Vielzahl von ersten gegenüberstehenden Parts 54 so bereitgestellt, dass die Abstände zu dem angrenzenden ersten gegenüberstehenden Part 54 in Umfangsrichtung gleich ist, und dass die Vielzahl von zweiten gegenüberstehenden Parts 56 so bereitgestellt sind, dass die Abstände zu dem angrenzenden zweiten gegenüberstehenden Part 56 in Umfangsrichtung gleich sind. Der zweite gegenüberstehende Part 56 ist integral mit der Nabenhülle 24 ausgeformt.
Der Antriebskraftmesspart 26 weist zumindest einen Sensor 58 auf. Der Sensor 58 kann den Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part 54 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 56 oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes messen. Der Sensor 58 ist zum Beispiel ein Wirbelstromtypsensor. In dieser Ausführungsform ist der Sensor 58 in dem ersten gegenüberstehenden Part 54 bereitgestellt. Genauer, ist der Sensor 58 in einem Abschnitt bereitgestellt, welcher gegenüberstehend dem zweiten gegenüberstehenden Part 56 an einer Endspitze des ersten gegenüberstehenden Parts 54 bereitgestellt ist.
Der Wirbelstromtypsensor 58 verwendet ein Hochfrequenzmagnetfeld. Genauer, ein Hochfrequenzmagnetfeld, welches durch einen Hochfrequenzstromfluss in einer Spule auf dem inneren Abschnitt eines Sensorkopfs erzeugt wird. Wenn sich der zweite gegenüberstehende Part 56 in dem Magnetfeld befindet, fließt ein Wirbelstrom in eine Richtung, welche orthogonal zu der Passage des Magnetflusses in die Oberfläche des zweiten gegenüberstehenden Parts 56 ist, aufgrund einer elektromagnetischen Induktion und die Impedanz der Sensorspule wechselt gemäß des Abstands mit dem zweiten gegenüberstehenden Part 56. Der Wirbelstromtypsensor 58 verwendet dieses Phänomen und gibt ein Signal aus, welches den Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part 54 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 56 repräsentiert oder ein Signal gemäß der Verschiebung oder Veränderung des Abstandes. Hier sind die Sensoren 58 in Serie oder parallel geschaltet.
Der drahtlose Sender 28 weist einen Schaltungsträger 28b auf, welcher an einen inneren Umfangsabschnitt der Nabenhülle 24 fixiert ist. Der Sensor 58 und der Schaltungsträger 28b sind elektronisch mittels eines Kabels (nicht dargestellt) verbunden. In dem Schaltungsträger 28b sind elektronische Komponenten befestigt wie etwa ein Mikrocomputer, ein Verstärker, welcher die Ausgabe von dem Sensor 58 verstärkt, ein Analog-Digital (AD) Wandler, welcher das Signal, welches durch den Verstärker verstärkt wird, in ein digitales Signal umwandelt, ein drahtloser Übertragungsschaltkreis und eine wiederaufladbare Batterie 28c als eine Energiequelle. In dieser Ausführungsform sind der Mikrocomputer, der Verstärker und der AD-Wandler als ein Part des Antriebskraftmessparts 26 konfiguriert.
Der drahtlose Sender 28 überträgt drahtlos Informationen auf Basis der Ausgabe des Sensors 58. Die Informationen, welche drahtlos von dem drahtlosen Sender 28 übertragen werden, werden angezeigt als mindestens eine der Antriebskraft, dem Drehmoment oder der Energie, indem ein Fahrradcomputer (nicht dargestellt) benutzt wird. Mindestens eine von der Antriebskraft, dem Drehmoment oder der Energie kann in dem Mikrocomputer berechnet werden, welcher in dem Schaltungsträger 28b auf Basis der Ausgabe des Sensors 58 bereitgestellt ist, und mindestens eine von der Antriebskraft, dem Drehmoment oder der Energie können in dem Fahrradcomputer auf Basis der Informationen, welche empfangen werden, berechnet werden. Anstatt der wiederaufladbaren Batterie 28c kann eine Primärbatterie bereitgestellt werden. Die wiederaufladbare Batterie 28c oder die Primärbatterie sind in dem Schaltungsträger 28b frei anbringbar und abnehmbar bereitgestellt.
Wenn in der Hecknabe 10, welche auf diese Weise konfiguriert ist, dass diese an das Fahrrad befestigt ist und der Fahrer in die Pedale tritt, wird die Tretkraft des Fahrers von dem Antriebspart 22 auf die Nabenhülle 24 als Antriebskraft übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Kopplungselement 52 leicht verdreht und der Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part 54 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 56 ändert sich gemäß der Antriebskraft. Besonders wenn die Antriebskraft groß ist, ist die Menge von Verdrehungen des Kopplungselementes 52 groß und der erste gegenüberstehende Part 54, welcher mit dem Sensor 58 bereitgestellt ist, gelangt näher hin zu dem zweiten gegenüberstehenden Part 56. Der drahtlose Sender 28 verarbeitet die Information der Antriebskraft gemäß der Ausgabe des Sensors 58 und der drahtlose Sender 28 überträgt drahtlos an den Fahrradcomputer. Die Informationen, welche die Antriebskraft, welche drahtlos übertragen worden sind, repräsentiert, werden empfangen und auf dem Fahrradcomputer angezeigt. Aufgrund dessen ist es für den Fahrer möglich, die Antriebskraft, das Drehmoment, die Energie und ähnliches, welches von dem Fahrer erzeugt wird, zu kennen.
Da der relative Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part 54 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 56 oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes ermittelt wird, indem der Sensor 58 benutzt wird, ist es hier möglich, die Wirkung auf das Messresultat aufgrund der Befestigung des Sensors 58 zu unterdrücken, und es ist möglich die Montage zu erleichtern.
In der ersten Ausführungsform ist das Kopplungselement 52 konfiguriert, um zu dem erste Element 40 des Antriebsparts 22 getrennt zu sein, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Das Kopplungselement kann jegliches Format annehmen, solange es in dem Antriebspart, auf dem Antriebskraftübertragungsweg, von dem Antriebspart zu der Nabenhülle, ist. Von hier an in der Beschreibung wird die Beschreibung der Elemente, welche die Konfiguration und die Gestalt wie die Gleichen in der ersten Ausführungsform besitzen, weggelassen.
Wie in 5 dargestellt, ist die Hecknabe 110 mit der Nabenspindel 20, einem Antriebspart 122, einer Nabenhülle 124, zumindest einem ersten gegenüberstehenden Part 154, zumindest einem zweiten gegenüberstehenden Part 156, einem Antriebskraftmesspart 126, einem drahtlosen Übertragungsabschnitt 128 und einem Energiegenerator 160 bereitgestellt.
Das Kopplungselement 152 des Antriebsparts 122 ist mit einem ersten Element 140 des Antriebsparts 122 integral ausgeformt. Das erste Element 140 weist einen ersten Zylinderabschnitt 140b auf, welcher mit einem konkaven Abschnitt 140a bereitgestellt ist. Ein erstes Ende (ein Ende auf der linken Seite von 5) des ersten Elements 140 erstreckt sich bis zur inneren Umfangsseite der Nabenhülle 124. Das erste Element 140 weist einen zweiten Zylinderabschnitt 140c, mit einem größeren Durchmesser als der erste Zylinderabschnitt 140b auf der ersten Endseite (linke Seite in 5) des ersten Zylinderabschnitts 140b, auf. Das Kopplungselement 152 beinhaltet einen Zylinderabschnitt, welcher in dem zweiten Zylinderabschnitt 140c des ersten Elementabschnitts 140 mit einem kleineren Durchmesser als der zweite Zylinderabschnitt 140c ausgeformt ist, auf.
Eine Endspitze des Kopplungselements 152 ist integral mit einem Vorsprung 124f gekoppelt, welcher von einem inneren Umfangsabschnitt eines Mittelabschnitts der Nabenhülle 124 zu einer inneren Seite in der radialen Seitenrichtung hervorspringt, so dass dieses fähig ist zu drehen. Der Vorsprung 124f kann in einer Ringgestalt ausgeformt sein und zum Beispiel so ausgeformt sein, um einen Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen. Mehrere Löcher 152c sind in einem Mittelabschnitt des Kopplungselementes 152 ausgeformt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung getrennt zu sein. Die Löcher 152c sind bereitgestellt, um durch das Kopplungselement 152 durchzudringen. Die Funktion der Löcher 152c sind die gleichen wie in der ersten Ausführungsform. Wie in 6 dargestellt, ist der erste gegenüberstehende Part 154 bereitgestellt, um in der Nähe zu einem Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitt 124d zu sein. Der erste gegenüberstehende Part 154 ist mehr zu der ersten Kantenseite der Nabenhülle 124 bereitgestellt als der Spindelaufnahmeunterstützungsabschnitt 124d. Es ist ein Armabschnitt 154a vorhanden, welcher sich in Richtung der Nabenhülle 124 von einer äußeren Umfangsoberfläche eines zweiten zylindrischen Abschnitts 140c auf einem Grenzabschnitt des zweiten zylindrischen Abschnitts 140c und des Kopplungselementes 152 erstreckt. Ein Sensor 158 ist in dem ersten gegenüberstehenden Part 154 bereitgestellt. Der erste gegenüberstehende Part 154 ist mit dem ersten Element 140 integral ausgeformt.
Der zweite gegenüberstehende Part 156 weist einen gegenüberstehenden konkaven Abschnitt 156a auf, welcher durch eine Aussparung in dem inneren Umfangsabschnitt der Nabenhülle 124 ausgeformt ist. Der gegenüberstehende konkave Abschnitt 156a ist durch eine Aussparung so ausgeformt, um einen Kantenspitzenabschnitt des ersten gegenüberstehenden Parts 154 zu umfassen. Es wird bevorzugt, dass gegenüberstehende Oberflächen, bei denen der Armabschnitt 154a des ersten gegenüberstehenden Parts 154 und der gegenüberstehende konkave Abschnitt 156a des zweiten gegenüberstehenden Parts 156 in Drehrichtung einander gegenüberstehen, parallel angeordnet sind.
Wie in 6 dargestellt, ist eine Vielzahl von dem ersten gegenüberstehenden Part 154 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 156 gegenüberstehend angeordnet, um eine Vielzahl von virtuellen Radiallinien R, welche sich in einer Radialrichtung von einer Mittelachsenlinie C der Nabenspindel 20 auf einer Ebene erstrecken, welche orthogonal zu der Mittelachsenlinie ist, zwischenzuschalten. In 6 ist ein Gehäuse dargestellt, bei dem es vier virtuelle Radiallinien gibt, und ein Gehäuse ist dargestellt, bei welchem vier von jedem des ersten gegenüberstehenden Parts 154 und des zweiten gegenüberstehenden Parts 156 bereitgestellt sind. Der gegenüberstehende Part 156 ist in der gleichen Anzahl wie der erste gegenüberstehende Part 154 bereitgestellt. Es wird bevorzugt, dass die Vielzahl von Paaren des ersten gegenüberstehenden Parts 154 und des zweiten gegenüberstehenden Parts 156 in Positionen bereitgestellt sind, welche rotationssymmetrisch um die Mittelachsenlinie C der Nabenspindel 20 sind. Zusätzlich wird bevorzugt, dass die Vielzahl von ersten gegenüberstehenden Parts 154 so bereitgestellt ist, dass der Abstand zu dem angrenzenden ersten gegenüberstehenden Part 154 in Umfangsrichtung gleich ist, und dass die Vielzahl von zweiten gegenüberstehenden Parts 156 so bereitgestellt ist, dass der Abstand zu dem angrenzenden zweiten gegenüberstehenden Part 156 in Umfangsrichtung gleich ist.
Der Antriebskraftmesspart 126 weist den Sensor 158 auf. In dieser Ausführungsform ist der Sensor 158 in dem ersten gegenüberstehenden Part 154 bereitgestellt. Genauer, ist der Sensor 158 in einem Abschnitt, welcher zu dem zweiten gegenüberstehenden Part 156 in der Drehrichtung an einer Endspitze des ersten gegenüberstehenden Parts 154 gegenübersteht, bereitgestellt. Der Sensor 158 ist ein Sensor optischen Typs. Der Sensor 158 bestrahlt Licht, so wie etwa Laserlicht, in Richtung des zweiten gegenüberstehenden Parts 156 und ermittelt reflektiertes Licht von dem zweiten gegenüberstehenden Part 156. Indem ein Phasenunterschied in dem bestrahlten Licht und des reflektierten Lichts ermittelt wird, indem der Sensor 158 benutzt wird, ist es möglich den Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part 154 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 156 oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu messen. Ein Reflektionsabschnitt, welcher das Licht von dem Sensor 158 effektiv reflektiert, kann in dem zweiten gegenüberstehenden Part 156 bereitgestellt sein. Der Reflektionsabschnitt kann ausgeformt sein, indem ein Beschichtungsmaterial benutzt wird, oder ein Element mit einer Dichtform kann angehaftet sein. Hier sind die Sensoren 158 in Serie oder parallel geschaltet.
Der Energiegenerator 160 ist eine Energiequelle, welche den drahtlosen Übertragungsabschnitt 128 und den Sensor 158 mit Energie versorgt. Der Energiegenerator 160 weist auf einen Magnet 162, welcher an einem äußeren Umfangsabschnitt des Spindelkörpers 30 der Nabenspindel 20 fixiert ist und einen Rotor 164, welcher angeordnet ist, um dem Magnet 162 an einer äußeren Umfangsseite des Magnets 162 gegenüberzustehen. Der Rotor 164 weist auf einen Spulenkern, welcher an einem inneren Umfangsabschnitt der Nabenhülle 124 fixiert ist, eine Spule, welche um den Spulenkern gewickelt ist, und ein Joch, welches in der Umgebung der Spule angeordnet ist. Der Energiegenerator 160 wird als eine Energiequelle benutzt, indem die Ausgabe der Spule zu einem Gleichstrom in dem drahtlosen Sender 28 gleichgerichtet wird.
Da der Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part 154 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 156 oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes ermittelt wird, indem der Sensor 158 benutzt wird, ist es selbst in der zweiten Ausführungsform, in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform möglich, die Montage zu erleichtern.
Die dritte Ausführungsform ist zu der ersten Ausführungsform nur in der Gestalt des ersten gegenüberstehenden Parts und in der Konfiguration des Sensors unterschiedlich. Wie in 7 dargestellt ist, in der dritten Ausführungsform, hat ein zweiter gegenüberstehender Part 256, welcher in der Nabenhülle 224 bereitgestellt ist, eine Gestalt, welche gleich zu der des ersten gegenüberstehenden Parts 54, in der ersten Ausführungsform, dargestellt in 1, ist. In der dritten Ausführungsform, ist ein erster gegenüberstehender Part 254 in einem äußeren Umfangsabschnitt des Ringelements 254a, welches in dem Antriebspart 222 bereitgestellt ist, bereitgestellt. Das Ringelement 254a ist in einem dritten Zylinderabschnitt 240d bereitgestellt und ist integral mit dem ersten Element 40 ausgeformt. Der gegenüberstehende Part 254 weist einen gegenüberstehenden konkaven Abschnitt 254b auf, welcher aufgrund einer Aussparung in dem Ringelement 254a ausgeformt ist. Der gegenüberstehende konkave Abschnitt 254b ist aufgrund einer Aussparung ausgeformt, so dass ein Kantenspitzenabschnitt des zweiten gegenüberstehenden Parts 256 umfasst wird. Es wird bevorzugt, dass gegenüberstehende Oberflächen, bei denen der gegenüberstehende konkave Abschnitt 254b des ersten gegenüberstehenden Parts 254 und des zweiten gegenüberstehenden Parts 256 sich einander in Drehrichtung gegenüberstehen, parallel angeordnet sind.
Wie in 7 dargestellt, ist eine Vielzahl des ersten gegenüberstehenden Parts 254 und des zweiten gegenüberstehenden Parts 256 gegenüberstehend angeordnet, um eine Vielzahl von virtuellen Radiallinien R zwischenzuschalten, welche sich in Radialrichtung von einer Mittelachsenlinie C der Nabenspindel 20 auf einer Ebene, welche orthogonal zu der Mittelachsenlinie ist, erstrecken. In 7, ist ein Gehäuse dargestellt, bei dem es vier virtuelle Radiallinien gibt, und ein Gehäuse ist dargestellt, bei dem vier von jedem der ersten gegenüberstehenden Parts 254 und der zweiten gegenüberstehenden Parts 256 bereitgestellt sind. Der zweite gegenüberstehende Part 256 ist in der gleichen Anzahl wie der erste gegenüberstehende Part 254 bereitgestellt. Es wird bevorzugt, dass die Vielzahl von Paaren des ersten gegenüberstehenden Parts 254 und des zweiten gegenüberstehenden Parts 256 in Positionen bereitgestellt sind, welche rotationssymmetrisch um die Mittelachsenlinie C der Nabenspindel 20 sind. Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die Vielzahl von ersten gegenüberstehenden Parts 254 so bereitgestellt sind, dass die Abstände zu dem angrenzenden ersten gegenüberstehenden Part 254 in der Umfangsrichtung gleich sind, und dass die Vielzahl von zweiten gegenüberstehenden Parts 256 so bereitgestellt ist, dass die Abstände zu dem angrenzenden zweiten gegenüberstehenden Part 256 in Umfangsrichtung gleich sind.
Der Antriebskraftmesspart 226 weist einen Sensor 258 auf. In dieser Ausführungsform ist der Sensor 258 in dem ersten gegenüberstehenden Part 254 bereitgestellt. Genauer, ist der Sensor 258 in einem Abschnitt bereitgestellt, welcher dem zweiten gegenüberstehenden Part 256 in Drehrichtung an dem gegenüberstehenden konkaven Abschnitt 254b des ersten gegenüberstehenden Parts 254 gegenüberstehend ist. Der Sensor 258 ist ein Elektrostatischer-Kapazität-Typ Sensor. Der Sensor 258 weist eine erste Elektrode 258a auf, welche eine positive Elektrode von einem Kondensator und eine zweite Elektrode 258b, welche gegenüberstehend zu der ersten Elektrode 258a angeordnet ist, konfiguriert und konfiguriert eine negative Elektrode von dem Kondensator. Die erste Elektrode 258a ist auf dem ersten gegenüberstehenden Part 254 befestigt. Die zweite Elektrode 258b ist auf dem zweiten gegenüberstehenden Part 256 befestigt, so dass diese der ersten Elektrode gegenübersteht. Es ist möglich, den Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part 254 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 256 oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu messen, indem das Prinzip benutzt wird, bei dem der Abstand zwischen der ersten Elektrode 258a und der zweiten Elektrode 258b umgekehrt proportional zu der elektrostatischen Kapazität ist, indem der Elektrostatische-Kapazitäts-Typ Sensor 258 benutzt wird.
Wie in 8 dargestellt, sind die Sensoren 258 in Serie geschaltet. In 8, in einem Schaltungsträger 228b des Antriebskraftmessparts 226, sind zwei Spulen 228d in Serie geschaltet, welche parallel mit vier der in Serie geschalteten Sensoren 258 angeordnet sind und ein npn-Typ Transistor 228e, welcher parallel mit den zwei Spulen 228d angeordnet ist. Die Basis des Transistors 228e ist an ein Ende der zwei Spulen 228d, welche in Serie geschaltet sind, verbunden, und ein Kollektor ist mit dem anderen Ende der zwei, in Serie geschalteten, Spulen 228d, verbunden. Ein Emitter des Transistor 228e ist zu einem Zwischenknotenpunkt der zwei Spulen 228d, welche in Serie geschaltet sind, verbunden. Ein LC-Schwingkreis ist durch die Sensoren 258 und die Spulen konfiguriert und die Ausgabe der Sensoren 258 ist verstärkt. Es ist möglich, die Konfiguration zu vereinfachen, da es nicht notwendig ist, einen Signalverarbeitungsschaltkreis, welcher die Signale von jedem der Sensoren ermittelt, wenn die Vielzahl von Sensoren 258 in Serie geschaltet sind, separat bereitzustellen, und es ist möglich den Stromverbrauch zu reduzieren. Zusätzlich ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes genau zu ermitteln, da Fehler in den Ausgaben von der Vielzahl von Sensoren 258, welche an verschiedenen Positionen angeordnet sind, ausgeglichen werden.
Zusätzlich sind gemäß eines modifizierten Beispiels der dritten Ausführungsform in 9, vier Sensoren 258' parallel geschaltet. Das modifizierte Beispiel beinhaltet die gleiche Konfiguration wie die dritte Ausführungsform, dargestellt in 8, ausschließend den Punkt, bei welchem die vier Sensoren 258' parallel geschaltet sind und die zwei Spulen 228d, welche in Serie geschaltet sind, sind parallel geschaltet.
Es ist möglich, die Konfiguration zu vereinfachen, da es nicht notwendig ist, einen Signalverarbeitungsschaltkreis, welcher die Signale von jedem der Sensoren ermittelt, wenn die Vielzahl von Sensoren parallel geschaltet sind, getrennt bereitzustellen, und es ist möglich den Stromverbrauch zu reduzieren. Zusätzlich ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes genau zu ermitteln, da die Ausgaben von der Vielzahl von Sensoren, welche an verschiedenen Positionen angeordnet sind, ausgeglichen werden.
Da der Sensor 258 den Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part 254 und dem zweiten gegenüberstehenden Part 256 oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes ermittelt, ist es sogar in der dritten Ausführungsform, in der gleichen Weise wie bei der erste Ausführungsform und der zweite Ausführungsform möglich, die Montage zu erleichtern
Wie in den 10 und 11 dargestellt, in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform, dargestellt in 2, wird in einer Fahrradhecknabe 310 gemäß der vierten Ausfülungsform, die Antriebskraft eines Antriebsparts 322 an eine Nabenhülle 324 über ein Kopplungselement 352 übertragen. Sensoren 358 eines Antriebskraftmessparts 326 sind in jedem der vier ersten gegenüberstehenden Parts 354 bereitgestellt. Der Sensor 358 ist durch eine Spule 358a, welche in einem Träger 358a, wie in 12 dargestellt, ausgeformt ist, konfiguriert. Vier Spulen 358a sind, wie in 13 dargestellt, in Serie geschaltet. Das Ausgabesignal von den vier Spulen 358a, in Serie geschaltet, wird durch einen Signalverarbeitungsabschnitt 327 verarbeitet und ist Ausgabe für eine drahtlose Übertragungseinheit 328. Der Signalverarbeitungsabschnitt 327 weist auf einen Oszillationsschaltkreis 327a, einen Signalverarbeitungsschaltkreis 327b und einen Kommunikationsschaltkreis 327c. Der Oszillationsschaltkreis 327a oszilliert die Ausgabe von der Spule 358a. Der Oszillationsschaltkreiskreis 327a wird realisiert, indem zum Beispiel ein LC-Oszillationsschaltkreis benutzt wird. Der Oszillationsschaltkreis 327a kann konfiguriert sein, die Spule 358a zu beinhalten. Der Signalverarbeitungsschaltkreis 327b gibt ein Signal aus, welches durch den Oszillationsschaltkreis 327a zu der drahtlosen Übertragungseinheit 328 über den Kommunikationsschaltkreis 327c oszilliert, indem es in serielle Daten umgewandelt wird. Die drahtlose Übertragungseinheit 328 weist eine Kontrolleinheit 328a auf, welcher einen Mikrocomputer beinhaltet. Die drahtlose Übertragungseinheit 328 überträgt drahtlos das Signal, welches die Antriebskraft anzeigt, welche durch den Signalverarbeitungsabschnitt 327 verarbeitet wird. Hier, in der vierten Ausführungsform, wird der Signalverarbeitungsabschnitt 327 auf einer inneren Seite der Nabenhülle 324, wie in 10 dargestellt, angeordnet. Die drahtlose Übertragungseinheit 328 ist auf einer äußeren Seite der Nabenhülle 324 angeordnet und ist durch ein Gehäuse abgedeckt. Das Gehäuse ist ausgeformt, indem ein Material, welches Funkwellen passieren lässt, benutzt wird, und ist ausgeformt, indem zum Beispiel ein Kunstharz verwendet wird. Der Signalverarbeitungsabschnitt 327 kann auch an einer äußeren Seite der Nabenhülle 324 in der gleichen Weise wie die drahtlose Übertragungseinheit 328 angeordnet sein, und der Signalverarbeitungsabschnitt 327 und die drahtlose Übertragungseinheit 328 können auf einem Träger ausgeformt sein.
In der vierten Ausführungsform ist es möglich, die Konfiguration zu vereinfachen, da die Sensoren 358 durch die vier Spulen 358a, welche in Serie geschaltet sind, konfiguriert sind, und es ist möglich, den Stromverbrauch zu reduzieren. Zusätzlich ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstands genau zu ermitteln, da Fehler in den Ausgaben von der Vielzahl von Sensoren 358, welche an verschiedenen Positionen angeordnet sind, ausgeglichen werden.
In einem ersten modifizierten Beispiel der vierten Ausführungsform ist der Punkt, bei welchem vier Spulen 358a', wie in 14 dargestellt ist, parallel geschaltet sind, unterschiedlich zu der vierten Ausführungsform. Es ist möglich, die Konfiguration zu vereinfachen, da es nicht notwendig ist, einen Signalverarbeitungsschaltkreis, welcher die Signale von jedem der Sensoren ermittelt, wenn die vier Spulen 358a' parallel geschaltet sind, getrennt bereitzustellen, und es ist möglich, den Stromverbrauch zu reduzieren. Zusätzlich ist es möglich, den Abstand oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstands genau zu ermitteln, da die Ausgaben von der Vielzahl von Sensoren, welche an verschiedenen Positionen angeordnet sind, ausgeglichen werden.
In einem zweiten modifizierten Beispiel der vierten Ausführungsform ist der Punkt, bei welchem die Spule 358a, welche den Sensor 358 konfiguriert, auf dem zweiten gegenüberstehenden Part 356 und nicht auf dem ersten gegenüberstehenden Part 354 bereitgestellt wird, wie in 15 dargestellt, unterschiedlich zu der vierten Ausführungsform. Da die Spule 358a in der Nabenhülle 324 in der gleichen Weise wie der Signalverarbeitungsabschnitt 327 bereitgestellt ist, ist aufgrund dessen die Verdrahtung der Spule 358a und des Signalverarbeitungsabschnitts 327 leicht.
Wie in 16 dargestellt, ist es möglich, eine Fahrradhecknabe 10 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf einen Nabenspindelbefestigungsabschnitt 102, welcher an einem Heckabschnitt eines Rahmens von einem Fahrrad bereitgestellt ist, zu befestigen. Die Hecknabe 10 ist mit einer Nabenspindel 20, einem Antriebspart 22, einer Nabenhülle 24, einem Antriebskraftmesspart 26 und einem drahtlosen Sender 28 bereitgestellt. Die Nabenhülle 24 ist an der Nabenspindel 20 gestützt, so dass diese frei dreht, indem ein erstes Lager 46 benutzt wird. Der Antriebspart 22 ist an der Nabenspindel 20 gestützt, so dass dieser frei dreht, indem ein zweites Lager 47 benutzt wird. Der Antriebskraftmesspart 26 ist in der Lage die Antriebskraft des Fahrers zu messen. Der drahtlose Sender 28 überträgt drahtlos Informationen bezüglich der Antriebskraft, welche gemessen wird. Die Information bezüglich der Antriebskraft, welche drahtlos übertragen wird, werden zum Beispiel auf einem Fahrradcomputer (nicht dargestellt), welcher auf einem Lenkerabschnitt des Fahrrades befestigt werden kann, angezeigt. Hier werden in dem Fahrradcomputer Informationen wie Geschwindigkeit des Fahrrades, Rotationsgeschwindigkeit von einer Tretkurbel (Kadenz), die Reisedistanz und ähnliche angezeigt.
Die Nabenspindel weist auf einen hohlen Spindelkörper 30, an den ein Schnellspannmechanismus 29 befestigt ist, eine erste Klemmmutter 32, welche auf ein erstes Ende (ein Ende auf der linken Seite von 16) des Spindelkörpers 30 befestigt ist, und eine zweite Klemmmutter 34, welche auf ein zweites Ende (ein Ende auf der rechten Seite von 16) des Spindelkörpers 30 befestigt ist. Der Nabenspindelbefestigungsabschnitt 102 ist in der Lage, an die ersten Klemmmutter 32 und die zweite Klemmmutter 34 befestigt zu werden. Hier wird eine Konfiguration, bei der die erste Klemmmutter 32 und die zweite Klemmmutter 34 an dem Befestigungsabschnitt 102 befestigt sind, beschrieben, jedoch kann es eine Konfiguration geben, bei der der Spindelkörper 30 auf den Nabenspindelbefestigungsabschnitt 102 auf dem Rahmen befestigt ist.
Wie in 17 dargestellt, ist ein Schraubenmutterabschnitt 30a auf einer inneren Umfangsoberfläche der ersten Kante des Spindelkörpers 30 ausgeformt. Ein erster Schraubenabschnitt 30b und ein zweiter Schraubenabschnitt 30c sind jeweils auf äußeren Umfangsoberflächen des ersten und zweiten Endes des Spindelkörpers 30 ausgeformt. Die erste Klemmmutter 32 weist einen Schraubenabschnitt auf, welcher mit dem Schraubenmutterabschnitt 30a zusammengeschraubt wird, und durch die Verschraubung an den Spindelkörper 30 fixiert wird. Die zweite Klemmmutter 34 weist einen Schraubenmutterabschnitt auf, welcher mit dem Schraubenabschnitt 30c zusammengeschraubt ist, und durch die Verschraubung an den Spindelkörper 30 fixiert ist.
Der Antriebspart 22 ist konfiguriert, um einen sogenannten Freilauf zu beinhalten. Der Antriebspart 22 weist ein erstes Element 40 auf, welches in der Nabenspindel 20 gestützt wird, so dass dieses frei dreht, ein zweites Element 42 ist an einer äußeren Umfangsseite des ersten Elements 40 angeordnet, eine Einwegkupplung 44, welche zwischen dem ersten Element 40 und dem zweiten Element 42 angeordnet ist, ein Kopplungselement 52 und ein Targetmessabschnitt 53. Das erste Element 40 ist ein Beispiel für einen inneren zylindrischen Abschnitt, und der zweite Elementabschnitt 42 ist ein Beispiel für einen äußeren zylindrischen Abschnitt.
Das erste Element 40 ist ein zylindrisches Element, welches an der Nabenspindel 20 gestützt ist, so dass dieses frei dreht, indem das zweite Lager 47 benutzt wird. Hier ist das erste Element 40 in einer kreisförmigen Zylindergestalt ausgeformt. Das zweite Lager 47 weist auf einen zweiten inneren Ringkörper 47a, einen zweiten äußeren Ringkörper 47b und eine Vielzahl von zweiten Wälzkörpern 47c. Der zweite innere Ringkörper 47a weist einen Schraube auf, ausgeformt in einem äußeren Umfangsabschnitt, und ist durch eine Verschraubung zu einem Schraubenabschnitt, welcher auf einer äußeren Umfangsoberfläche des ersten Elements 40 ausgeformt ist, fixiert. Die Vielzahl von zweiten Wälzkörpern 47c ist bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem zweiten inneren Ringkörper 47a und dem zweiten äußeren Ringkörper 47b getrennt zu sein. Die zweiten Wälzkörper 47c sind angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese auf durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die zweiten Wälzkörper 47c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
Das erste Element 40 weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 40b auf, welcher mit einem konkaven Abschnitt 40a, bei dem eine Kupplungsklaue 44a von der Einwegkupplung 44 aufgenommen ist, bereitgestellt ist. Ein erstes Ende (ein Ende auf der linken Seite von 17) des ersten Elements 40 erstreckt sich bis zu der inneren Umfangsseite der Nabenhülle 24. Das erste Element 40 weist einen zweiten zylindrischen Abschnitt 40c auf der ersten Endseite (linken Seite in 17) des ersten zylindrischen Abschnitts 40b auf. Der zweite zylindrische Abschnitt 40c weist einen größeren Durchmesser als der erste zylindrische Abschnitt 40b auf. Der zweite zylindrische Abschnitt 40c kann den gleichen Durchmesser wie der erste zylindrische Abschnitt 40b aufweisen. Der zweite äußere Ringkörper 47b des zweiten Lagers 47 ist an ein zweites Ende (ein Ende auf der rechten Seite von 17) des ersten zylindrischen Abschnitts 40b fixiert. Eine dritte innere Ringoberfläche 48a, welche ein drittes Lager 48 konfiguriert, ist in einem äußeren Umfangsabschnitt auf einem Grenzabschnitt des ersten zylindrischen Abschnitts 40b und des zweiten zylindrischen Abschnitts 40c ausgeformt. Eine fünfte innere Ringoberfläche 50a des fünften Lagers 50, welches zur Stützung der Nabenhülle 24 vorgesehen ist, so dass diese auf dem Antriebspart 22 frei dreht, ist auf einer äußeren Umfangsoberfläche des zweiten zylindrischen Abschnitts 40c ausgeformt.
Das zweite Element 42 beinhaltet ein zylindrisches Element, welches gestützt wird, so dass dieses hinsichtlich des ersten Elements 40 frei dreht, indem das dritte Lager 48 und das vierte Lager 49 benutzt werden. Hier ist das zweite Element 42 in einer kreisförmigen Zylindergestalt ausgeformt. Das dritte Lager 48 ist durch eine dritte innere Ringoberfläche 48a wie oben beschrieben, eine dritte äußere Ringoberfläche 48b, und eine Vielzahl von dritten Wälzkörpern 48c ausgeformt. Die dritte äußere Ringoberfläche 48b ist auf einer inneren Umfangsoberfläche eines ersten Endes (ein Ende auf der linken Seite von 17) des zweiten Elements 42 ausgeformt. Die Vielzahl von dritten Wälzkörpern 48c sind bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem dritten inneren Ringkörper 48a und dem dritten äußeren Ringkörper 48b getrennt zu sein. Die dritten Wälzkörper 48c sind angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die dritten Wälzkörper 48c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
Das vierte Lager 49 ist ausgeformt durch eine vierte innere Ringoberfläche 49a, welche auf einer äußeren Umfangsoberfläche des zweiten äußeren Ringkörper 47b ausgeformt ist, eine vierte äußere Ringoberfläche 49b und eine Vielzahl von vierten Wälzkörpern 49c. Die vierte äußere Ringoberfläche 49b ist auf einer inneren Umfangsoberfläche eines Mittelabschnitts des zweiten Elements 42 in Nabenspindelrichtung ausgeformt. Die Vielzahl von vierten Wälzkörpern 49c ist bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem vierten inneren Ringkörper 49a und dem vierten äußeren Ringkörper 49b getrennt zu sein. Die vierten Wälzkörper 49c sind angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die vierten Wälzkörper 49c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
Wie in 16 dargestellt, weist das zweite Element 42 einen Kettenradbefestigungsabschnitt 42a auf, wo ein Zahnkranzpacket 80 auf einer äußeren Umfangsoberfläche befestigt ist. Das Zahnkranzpacket 80 dreht integral mit dem zweiten Element 42. Das Zahnkranzpacket 80 ist ein Beispiel für ein Antriebskrafteingabeelement bzw. Antriebselement. Der Kettenradbefestigungsabschnitt 42a weist zum Beispiel einen Spline auf, welcher einen konvexen Abschnitt oder einen konkaven Abschnitt aufweist, angeordnet, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung in einem äußeren Umfangsabschnitt getrennt zu sein. Das Zahnkranzpacket 80 weist eine Vielzahl von Kettenrädern 80a bis 80i (zum Beispiel neun) mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen auf. Die Rotation von einer Tretkurbel (nicht dargestellt) wird an den Antriebspart 22 übertragen, indem eine Kette 81, welche mit einem beliebigen der Kettenräder in dem Zahnkranzpacket 80 eingreift, benutzt wird. Hier wird die Vielzahl von Kettenrädern auf dem Kettenradbefestigungsabschnitt 42a befestigt, jedoch kann die Zahl von Kettenrädern, welche auf dem Kettenradbefestigungsabschnitt 42a befestigt wird, eins sein.
Die Einwegkupplung 44 ist bereitgestellt, um nur eine Drehung des zweiten Elements 42 in Fahrtrichtung des Fahrrades auf das erste Element zu übertragen. Aufgrund dessen wird nur eine Drehung in Fahrtrichtung der Tretkurbel auf die Nabenhülle 24 übertragen. Zusätzlich wird die Drehung in Antriebsrichtung der Nabenhülle 24 auf das zweite Element 42 nicht übertragen. Die Einwegkupplung 44 weist die Kupplungsklaue 44a auf, welche bereitgestellt ist, so dass diese zu einer ersten Position und einer zweiten Position in dem konkaven Abschnitt 40a schwingt, einen Ratschenzahn 44b, welcher in der inneren Umfangsoberfläche des zweiten Elements 42 ausgeformt ist, und ein Presselement 44c, welches die Kupplungsklaue 44a presst. Die Kupplungsklaue 44a kommt mit dem Ratschenzahn 44b an der ersten Position in Berührung und ist von dem Ratschenzahn 44b an der zweiten Position getrennt. Das Presselement 44c ist auf einer Ringnut, welche in dem ersten Element 40 ausgeformt ist, befestigt. Das Presselement 44c beinhaltet ein Federelement, welches durch ein Metalldrahtmaterial, welches in einer C-Form gebogen ist, ausgeformt ist und presst die Kupplungsklaue 44a zu der ersten Positionsseite.
Das Kopplungselement 52 ist an die Nabenhülle 24 gekoppelt und ist auf einem Antriebskraftübertragungsweg, welcher sich von dem Antriebspart 22 zu der Nabenhülle 24 aufspannt, bereitgestellt. In dieser Ausführungsform ist das Kopplungselement 52 zwischen einem inneren Umfangsabschnitt der Nabenhülle 24 und des Targetmessabschnitts 53 an einem Mittelabschnitt der Nabenhülle 24 in Achsrichtung bereitgestellt. Das Kopplungselement 52 weist einen Schraubenabschnitt 52a in einer äußeren Umfangsoberfläche auf. Der Schraubenabschnitt 52a wird mit einem Schraubenmutterabschnitt 24g, welcher auf einer inneren Umfangsoberfläche eines Vorsprungs 24f mit einer Ringgestalt ausgeformt ist, welcher später beschrieben wird, in der Nabenhülle 24 zusammengeschraubt. Dementsprechend ist das Kopplungselement 52 durch die Verschraubung an die Nabenhülle 24 fixiert. Die Nabenhülle 24 und das Kopplungselement 52 können weiter verbunden sein, indem ein Befestigungselement (nicht dargestellt), welches die Drehung der Nabenhülle 24 und des Kopplungselements 52 um die Nabenspindel verhindert, benutzt wird. Das Befestigungselement kann ausgeformt sein, indem ein zylindrischer Bolzen verwendet wird, und in diesem Fall gibt es eine Konfiguration, bei der ein Part des Vorsprungs 24f durch den Kopfabschnitt von dem Bolzen und dem Kopplungselement 52 zwischengeschaltet ist, indem eine Schraubenmutter in einer inneren Umfangsoberfläche eines Endes des Kopplungselements 52 ausgeformt ist. Zusätzlich kann das Befestigungselement ausgeformt sein, indem eine Mutter verwendet wird und in diesem Fall gibt es eine Konfiguration, bei der ein Part des Vorsprungs 24f durch die Mutter und das Kopplungselement 52 zwischengeschaltet ist, indem eine Mutter in einer äußeren Umfangsoberfläche eines Endes des Kopplungselements 52 ausgeformt ist.
Der Targetmessabschnitt 53 ist bereitgestellt, um die Antriebskraft zu messen und ist integral mit dem ersten Element 40 ausgeformt. Der Targetmessabschnitt 53 erstreckt sich in die Richtung des Kopplungselements 52 von dem zweiten Zylinderabschnitt 40c des ersten Elements 40. Der Targetmessabschnitt 53 ist als zylindrische Gestalt ausgeformt und hier ist dieser in einer kreisförmigen zylindrischen Gestalt ausgeformt. Der Targetmessabschnitt 53 weist einen Durchmesser auf, welcher kleiner ist als der Durchmesser des zweiten zylindrischen Abschnitts 40c. Der Targetmessabschnitt 53 ist integral mit dem Kopplungselement 52 ausgeformt.
Wie in 17 dargestellt, ist ein erstes Ende (ein Ende auf der linken Seite in 17) der Nabenhülle 24 in dem Spindelkörper 30 der Nabenspindel 20 gestützt, so dass dieses frei dreht, indem das erste Lager 46 benutzt wird. Ein zweites Ende (ein Ende auf der rechten Seite in 17) der Nabenhülle ist in dem Spindelkörper 30 der Nabenspindel 20 gestützt, so dass dieses über den Antriebspart 22 frei dreht, indem das fünfte Lager 50 wie oben beschrieben benutzt wird. Ein fünfter äußerer Ringkörper 50b des fünften Lagers 50 ist auf das zweite Ende der Nabenhülle befestigt. Das erste Lager 46 weist auf einen ersten inneren Ringkörper 46a, welcher eine Schraube aufweist, die auf einer inneren Umfangsoberfläche ausgeformt ist und durch Verschraubung an den ersten Schraubenabschnitt 30b des Spindelkörpers 30 fixiert ist, ein erster äußerer Ringkörper 46b und eine Vielzahl von ersten Wälzkörpern 46c. Die ersten Wälzkörper 46c sind angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die ersten Wälzkörper 46c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
Das fünfte Lager 50 weist auf einen fünften innere Ringkörper 50a, wie oben beschrieben, einen fünften äußere Ringkörper 50b, welche zum Beispiel an einen inneren Umfangsabschnitt des zweiten Endes der Nabenhülle 24 gepresst und fixiert ist, und eine Vielzahl von fünften Wälzkörpern 50c. Die Vielzahl von fünften Wälzkörpern 50c sind bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung zwischen dem fünften inneren Ringkörper 50a und dem fünften äußeren Ringkörper 50b getrennt zu sein. Die fünften Wälzkörper 50c sind angeordnet, um einen vorbestimmten Abstand in Umfangsrichtung zu öffnen, indem diese durch einen Halter oder Käfig (nicht dargestellt) zurückgehalten werden, so dass diese fähig sind zu drehen. Die fünften Wälzkörper 50c können Kugeln oder Walzen bzw. Nadeln sein.
In einer äußeren Umfangsoberfläche der Nabenhülle 24 sind ein erster Nabenflansch 24a und ein zweiter Nabenflansch 24b zur Verbindung mit den Speichen des Heckrades des Fahrrades ausgeformt, um in einer Ringgestalt hervorzuspringen, um durch einen Abstand in Achsrichtung der Nabenspindel 20 getrennt zu sein. Der Vorsprungsabschnitt 24f, welcher mit der äußeren Umfangsoberfläche des Kopplungselements 52 eingreift, ist in einer inneren Umfangsoberfläche eines Mittelabschnitts der Nabenhülle 24 in Achsrichtung ausgeformt. Der Schraubenmutterabschnitt 24g, welcher mit dem Schraubenabschnitt 52a zusammengeschraubt ist, ist in einer inneren Umfangsoberfläche des Vorsprungs 24f ausgeformt. Die Nabenhülle 24 kann so konfiguriert sein, dass ein Part davon für die Montage trennbar ist. In der Ausführungsform ist der Vorsprung 24f in einem Mittelabschnitt der Nabenhülle 24 in Nabenspindelrichtung ausgeformt.
Der Antriebskraftmesspart 26 weist zumindest einen Sensor 58 auf. Der Sensor 58 ist fähig, die Menge von Verdrehungen in dem Targetmessabschnitt 53 zu messen. Der Sensor 58 ist zum Beispiel ein Dehnmessstreifen oder ein Halbleitersensor, welcher fähig ist, Verformung zu ermitteln. Der Sensor 58 ist zum Beispiel an den Targetmessabschnitt 53 befestigt, indem angemessene Fixierungsmittel, wie etwa Haftung benutzt werden. Der Sensor 58 ist an einer äußeren Umfangsoberfläche des Targetmessabschnitts 53 bereitgestellt. Zum Beispiel sind die Sensoren 58 an einer Vielzahl von Stellen (zum Beispiel an vier Stellen) bereitgestellt, um durch einen Abstand in Umfangsrichtung getrennt zu sein. In einem Fall, bei dem ein Verformungsabstand als der Sensor 58 benutzt wird, sind eine Vielzahl von Dehnmessstreifen an jeder Anordnungsstelle der Sensoren 58 bereitgestellt, und jeder der Dehnmessstreifen ermittelt Verformung in Richtungen, welche unterschiedlich zueinander sind, diese sind Richtungen, welche sich durch 90° unterscheiden. Zuzüglich ermittelt jeder der Dehnmessstreifen Verformung in zum Beispiel einer Richtung, welche hinsichtlich der Achsrichtung der Hecknabe 10 geneigt ist, zum Beispiel eine Richtung, welche in 45° geneigt ist. Hier sind die Dehnmessstreifen in jeder der Anordnungsstelle in einer Brückengestalt verbunden, so dass Geräusche aufgehoben werden.
Der drahtlose Sender 28 weist ein Schaltungsträger 28b auf, welcher an einem inneren Umfangsabschnitt oder an einem äußeren Umfangsabschnitt der Nabenhülle 24 fixiert ist. Der Sensor 58 und der Schaltungsträger 28b sind elektrisch durch ein Kabel (nicht dargestellt) verbunden. In dem Schaltungsträger 28b sind elektronische Komponenten wie ein Mikrocomputer, ein Verstärker, welcher die Ausgabe von dem Sensor 58 verstärkt, ein Analog-Digital (AD) Wandler, welcher das Signal, welches durch den Verstärker verstärkt wird, in ein digitales Signal umwandelt, und ein drahtloser Übertragungsschaltkreis, und eine wiederaufladbare Batterie 28c als Energiequelle, befestigt. In dieser Ausführungsform sind der Mikrocomputer, der Verstärker, und der AD-Wandler als ein Part des Antriebskraftmessparts 26 konfiguriert.
Der drahtlose Sender 28 überträgt drahtlos Informationen auf Basis der Ausgabe des Sensors 58. Die Informationen, welche drahtlos von dem drahtlosen Sender 28 übertragen werden, werden als mindestens eine der Antriebskraft, dem Drehmoment oder der Energie angezeigt, indem ein Fahrradcomputer (nicht dargestellt), benutzt wird. Mindestens eine der Antriebskraft, dem Drehmoment oder der Energie können in dem Mikrocomputer berechnet werden, welcher in dem Schaltungsträger 28b auf Basis der Ausgabe des Sensors 58 bereitgestellt ist, und mindestens eine der Antriebskraft, dem Drehmoment oder der Energie können in dem Fahrradcomputer auf Basis der Informationen, welche empfangen werden, berechnet werden. Anstatt der wiederaufladbaren Batterie 28c kann eine Primärbatterie bereitgestellt sein. Die wiederaufladbare Batterie 28c oder die Primärbatterie ist in dem Schaltungsträger 28b bereitgestellt, um frei anbringbar oder abnehmbar zu sein.
In der Hecknabe 10, welche auf diese Weise konfiguriert ist, dass wenn diese an das Fahrrad befestigt ist und der Fahrer in die Pedale tritt, wird die Trittkraft des Fahrers von dem Antriebspart 22 zu der Nabenhülle 24 als Antriebskraft übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Targetmessabschnitt 53 leicht verdreht und die Menge der Verdrehungen ändert sich gemäß zu der Antriebskraft. Genauer, wenn die Antriebskraft groß ist, ist die Menge von Verdrehungen des Targetmessabschnitts 53 groß. Die Ausgabe des Sensors 58 ändert sich gemäß der Menge der Verdrehungen des Targetmessabschnitts 53. Der drahtlose Sender 28 verarbeitet die Informationen über die Antriebskraft gemäß der Ausgabe des Sensors 58 und der drahtlose Sender 28 überträgt drahtlos zu dem Fahrradcomputer. Die Informationen, welche die Antriebskraft repräsentieren, die drahtlos übertragen worden sind, werden empfangen und auf dem Fahrradcomputer angezeigt. Aufgrund dessen ist es für den Fahrer möglich, die Antriebskraft, das Drehmoment, die Energie und ähnliche, welche von dem Fahrer erzeugt werden, zu kennen.
Aufgrund der integralen Konfiguration des ersten Elements 40 und des Targetmessabschnitts 53 werden hier Geräusche, welche durch den Antriebskraftmesspart 26 gemessen werden, reduziert, und es ist möglich, die Messgenauigkeit zu verbessern, da es schwierig ist, dass Abweichung in der Verdrehung des Targetmessabschnitts auftritt, und es ist möglich, das Gewicht im Vergleich zu einem Gehäuse, bei dem das erste Element und der Targetmessabschnitt 53 getrennt konfiguriert sind, zu verringern.
In der fünften Ausführungsform ist das Kopplungselement 52 in dem Mittelabschnitt der Nabenhülle 24 in Achsrichtung angeordnet, jedoch in einer Hecknabe 110, welche ein modifiziertes Beispiel, dargestellt in 18, ist, ist ein Kopplungselement 152, welches einen Schraubenabschnitt 152a aufweist, in einem ersten Ende (linkes Ende in 18) einer Nabenhülle 124 angeordnet. Ein Vorsprung 124f, welcher einen Schraubenmutterabschnitt 124g aufweist, ist an der ersten Endseite der Nabenhülle 124 ausgeformt. Da die Länge eines Targetmessabschnitts 153 in Achsrichtung lang ist, ist es für die Verdrehung des Targetmessabschnitts 153 möglich, länger zu sein als in den oben beschriebenen Ausführungsformen, und es ist möglich, den Sensor mit einer niedrigeren Verformungsermittlungssensitivität, im Vergleich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen, zu benutzen.
In der fünften Ausführungsform wird der Dehnmessstreifen als der Sensor benutzt, welcher die Verdrehung in dem Antriebskraftmesspart 26 misst, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. In einer Hecknabe 210 der sechsten Ausführungsform, dargestellt in 19, weist ein Sensor 258 in einem Antriebskraftmesspart 226 auf ein magnetostriktives Element 258a, welches in einem Targetmessabschnitt 253 bereitgestellt ist, und eine Ermittlungsspule 258b, welche an einer äußeren Umfangsoberfläche des magnetostriktiven Elements 258a angeordnet ist. Die anderen Konfigurationen sind der fünften Ausführungsform, wie oben beschrieben, gleich. Die magnetostriktiven Elemente 258a sind in Paaren bereitgestellt, so dass diese orthogonal in der magnetostriktiven Richtung sind. Die Ermittlungsspulen 258b sind jeweils in Positionen bereitgestellt, welche gegenüberstehend zu jedem der magnetostriktiven Elemente 258a sind und ein Signal gemäß der Verdrehung, welche in den magnetostriktiven Elementen 258a auftreten, ausgeben.
Falls die Verdrehung, indem die magnetostriktiven Elemente 258a benutzt werden, auf diese Weise ermittelt wird, ist es möglich, die Menge von Verdrehungen in dem Targetmessabschnitt 253 genau zu ermitteln.
Oben wurden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung auf die oben beschriebenen Ausführungsformen nicht beschränkt und mehrere Modifikationen sind innerhalb eines Bereiches, welcher nicht von dem Kern der Erfindung abweicht, möglich.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Antriebspart 22 konfiguriert, um eine sogenannte Freinabe, welche eine Einwegkupplung aufweist, zu beinhalten, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung auf eine Hecknabe angewandt werden, welche keine Freinabe aufweist.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist eine Hecknabe veranschaulicht, welche den Schnellspannmechanismus 29 aufweist, jedoch kann die vorliegende Erfindung auf eine Hecknabe angewandt werden, welche keinen Schnellspannmechanismus aufweist.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Sensor in dem ersten gegenüberstehenden Part 54 angeordnet, jedoch kann der Sensor in dem zweiten gegenüberstehenden Part angeordnet sein.
Der Wirbelstromtypsensor ist als der Sensor 58 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht, der Sensor optischen Typs ist als der Sensor in der zweiten Ausführungsform und der Elektrostatische-Kapazität-Typ Sensor ist in der dritten Ausführungsform veranschaulicht, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Der Sensor kann jeglicher Sensor sein, solange er fähig ist, den Abstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part und dem zweiten gegenüberstehenden Part oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu messen. Zum Beispiel kann der Sensor ein Ultraschallsensor sein.
Zusätzlich kann der Sensor in der ersten Ausführungsform zum Beispiel ein Sensor optischen Typs oder ein Elektrostatische-Kapazität-Typ Sensor sein, der Sensor in der zweiten Ausführungsform kann ein Wirbelstromtypsensor oder ein Elektrostatische-Kapazität-Typ Sensor sein und der Sensor in der dritten Ausführungsform kann ein Sensor optischen Typs oder ein Wirbelstromtypsensor sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind ein Energiegenerator und eine wiederaufladbare Batterie als Energiequellen veranschaulicht, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann ein Akkumulationselement, wie etwa ein Kondensator, welcher fähig ist, wiederaufgeladen zu werden, benutzt werden. Zusätzlich kann eine Primärbatterie, welche nicht wiederaufladbar ist, benutzt werden.
In der zweiten Ausfhrungsform wird der Energiegenerator 60 benutzt, um den Sensor 58 und den drahtlosen Sender 28 mit Energie zu versorgen, jedoch ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Ein Drehgeschwindigkeitssignal der Hecknabe kann in dem drahtlosen Übertragungsabschnitt empfangen werden, indem die Wechselstromwellenform, welche von dem Energiegenerator 60 in dem drahtlosen Übertragungsabschnitt ausgegeben wird, ermittelt wird. Die Energie kann in dem Mikrocomputer berechnet werden, indem die Information bezüglich des Drehgeschwindigkeitssignals, welches entnommen wird, benutzt wird, und das Drehmoment, welches die Antriebskraft darstellt, welche durch den Antriebskraftmesspart gemessen wird. Aufgrund des drahtlosen Übertragungsabschnitts, der Information bezüglich des Drehgeschwindigkeitssignals an den Fahrradcomputer überträgt, ist es zusätzlich möglich die Fahrradgeschwindigkeitsanzeige in dem Fahrradcomputer durch Multiplikation mit dem Umfang des Heckrades zu benutzen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen sind Löcher, welche das Kopplungselement durchdringen, in dem Kopplungselement ausgeformt, jedoch können konkave Abschnitte anstatt der Löcher ausgeformt sein oder es kann eine Konfiguration geben, bei der keine Löcher bereitgestellt sind.
Der erste gegenüberstehende Part und der zweite gegenüberstehende Part in der ersten Ausführungsform können durch den ersten gegenüberstehenden Part und durch den zweiten gegenüberstehenden Part in der zweiten oder dritten Ausführungsform ausgetauscht sein. Der erste gegenüberstehende Part und der zweite gegenüberstehende Part in der zweiten Ausführungsform können durch den ersten gegenüberstehenden Part und durch den zweiten gegenüberstehenden Part in der ersten oder dritten Ausführungsform ausgetauscht sein. Der erste gegenüberstehende Part und der zweite gegenüberstehende Part in der dritten Ausführungsform können durch den ersten gegenüberstehenden Part und durch den zweiten gegenüberstehenden Part in der ersten oder zweiten Ausführungsform ausgetauscht sein.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Abschnitt, welcher dem Sensor in dem zweiten gegenüberstehenden Part 56 gegenüberstehend ist, an der flussabwärts Seite des ersten gegenüberstehenden Parts in Drehrichtung bereitgestellt, jedoch ist der Abschnitt, welcher dem Sensor in dem zweiten gegenüberstehenden Part 56 gegenübersteht, an der flussaufwärts Seite des ersten gegenüberstehenden Parts in Drehrichtung bereitgestellt.
Die Menge von Verdrehungen in dem Kopplungselement 52 ist größer, wenn die Antriebskraft zunimmt und der erste gegenüberstehende Part, welcher mit dem Sensor bereitgestellt ist, von dem Abschnitt, welcher dem Sensor gegenübersteht, in dem zweiten gegenüberstehenden Part, getrennt ist. Selbst in diesem Fall ist es möglich, den Relativabstand zwischen dem ersten gegenüberstehenden Part und dem zweiten gegenüberstehenden Part oder die Verschiebung oder Veränderung des Abstandes zu messen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das erste Element 40 mit der Vielzahl von zylindrischen Abschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern bereitgestellt, jedoch kann das erste Element konfiguriert sein, indem dieses nicht mit der Vielzahl von zylindrischen Abschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern bereitgestellt ist. Es ist für die Gestalt des ersten Elements 40 möglich sich nach Belieben zu verändern, um dem Format der Lager zu entsprechen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen kann eine beliebige oder eine Vielzahl von dem ersten bis dem fünften Lager in Gleitlager verändert werden. In diesem Fall ist möglich, das Gewicht zu verringern.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen kann ein Abschnitt, welcher den Freilauf in dem ersten Element konfiguriert, konfiguriert sein, um frei anbringbar oder abnehmbar von anderen Abschnitten zu sein. Mit einer Konfiguration wie dieser ist es für den Freilauf möglich, frei austauschbar zu sein. Der Abschnitt, welcher fähig ist, anbringbar oder abnehmbar in dem ersten Element zu sein, kann mit anderen Abschnitten verbunden werden, indem ein Verbindungsmechanismus, wie etwa Verzahnung, benutzt wird.
In den fünften und sechsten Ausführungsformen sind das Kopplungselement und die Nabenhülle gekoppelt, indem diese verschraubt und verbunden sind, jedoch kann das Kopplungselement und die Nabenhülle gekoppelt sein, indem Verzahnung in der gleichen Weise wie in der ersten bis vierten Ausführungsform benutzt wird. In der ersten bis vierten Ausführungsform kann umgekehrt das Kopplungselement und die Nabenhülle gekoppelt sein, indem diese anstelle der Verzahnung verschraubt und verbunden sind.
In den fünften und sechsten Ausführungsformen gibt es eine Konfiguration, bei der die Batterie als Energiequelle bereitgestellt ist, jedoch kann ein Energiegenerator, wie in 5 dargestellt, anstatt der Batterie bereitgestellt sein.
Folglich sind die vorangegangenen Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Veranschaulichung bereitgestellt und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung, welche durch die angefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-186589 [0001, 0001]
JP 2012-088083 [0001, 0001]

Claims

Fahrradhecknabe, umfassend: eine Nabenspindel; ein Antriebspart, drehbar an der Nabenspindel gestützt und konfiguriert, zur Aufnahme eines Antriebskrafteingabeelementes; eine Nabenhülle, drehbar an der Nabenspindel gestützt und mit dem Antriebspart wirkgekoppelt, zur Drehung durch den Antriebspart an der Nabenspindel; zumindest einen ersten gegenüberstehenden Part, gekoppelt mit dem Antriebspart; zumindest einen zweiten gegenüberstehenden Part, gekoppelt mit der Nabenspindel und angebracht, um dem ersten gegenüberstehenden Part mit einem Abstand dazwischen gegenüberzustehen; und ein Antriebskraftmesspart, mit zumindest einem Sensor, angeordnet um zumindest den Abstand zwischen den ersten und zweiten gegenüberstehenden Parts und/oder eine Verschiebung des Abstandes zu messen.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 1, wobei der erste gegenüberstehende Part und der zweite gegenüberstehende Part in einer Drehrichtung des Antriebsparts und der Nabenhülle gegenüberstehend sind.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 1, wobei der erste gegenüberstehende Part von einem äußeren Umfangsabschnitt des Antriebsparts vorspringt, und/oder der zweite gegenüberstehende Part von einem inneren Umfangsabschnitt des Nabenrads vorspringt.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 1, wobei der Antriebspart ein Kopplungselement aufweist, welches an die Nabenhülle gekoppelt ist.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 4, wobei das Kopplungselement in einer Ringgestalt ausgeformt ist und eine Vielzahl von Löchern, welche sich in einer Nabenspindelrichtung erstrecken, ausgeformt sind.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 4, wobei das Kopplungselement und die Nabenhülle verbunden sind, indem Verzahnung oder Haftung benutzt wird.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 4, wobei das Kopplungselement und die Nabenhülle an einem Mittelabschnitt der Nabenhülle in der Nabenspindelrichtung gekoppelt sind.
Fahrradhecknabe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste gegenüberstehende Part eine Vielzahl von ersten Einheiten beinhaltet und der zweite gegenüberstehende Part eine Vielzahl von zweiten Einheiten beinhaltet.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 8, wobei der zumindest eine Sensor eine Vielzahl von den Sensoren in zumindest einer von der Vielzahl von ersten und/oder zweiten Einheiten der ersten und/oder zweiten gegenüberstehenden Parts beinhaltet.
Fahrradhecknabe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der/die Sensor/Sensoren einen oder mehrere beinhalten von: Wirbelstromtypsensoren; Elektrostatische-Kapazität-Typ Sensoren, insbesondere einen Kondensatorsensor umfassend; Sensoren optischen Typs; eine Spule.
Fahrradhecknabe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend einen drahtlosen Sender, mit dem Sensor wirkverbunden, um drahtlos Informationen auf Basis einer Ausgabe des Sensors zu übertragen.
Fahrradhecknabe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter umfassend eine Energiequelle, elektrisch mit dem Sensor verbunden, um den Sensor mit Energie zu versorgen.
Fahrradhecknabe nach dem Anspruch 12, wobei die Energiequelle eine Batterie und/oder einen Energiegenerator beinhaltet.
Fahrradhecknabe, umfassend: eine Nabenspindel; ein Antriebspart, drehbar an der Nabenspindel gestützt und konfiguriert, zur Aufnahme eines Antriebskrafteingabeelementes; eine Nabenhülle, drehbar an der Nabenspindel gestützt und mit dem Antriebspart wirkgekoppelt, zur Drehung durch den Antriebspart an der Nabenspindel; und ein Antriebskraftmesspart, angeordnet um eine Antriebskraft, welche von dem Antriebspart zu der Nabenhülle übertragen wird, zu messen; der Antriebspart, aufweisend einen äußeren zylindrischen Abschnitt, auf dem das Antriebskrafteingabeelement befestigt ist, einen inneren zylindrischen Abschnitt, welcher angeordnet ist auf einer inneren Seite des äußeren zylindrischen Abschnitts und ein Targetmessabschnitt welcher in dem Antriebskraftmesspart bereitgestellt ist und integral mit dem inneren zylindrischen Abschnitt ausgeformt ist.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 14, wobei der innere zylindrische Abschnitt und der äußere zylindrische Abschnitt als eine Einwegkupplung konfiguriert sind.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Antriebspart weiter ein Kopplungselement aufweist, welches mit der Nabenhülle gekoppelt ist, insbesondere mit einem Mittelabschnitt der Nabenhülle in Achsrichtung gekoppelt ist und das Kopplungselement mit der Innenseite der Nabenhülle gekoppelt ist.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 16, wobei der Targetmessabschnitt zwischen dem Kopplungselement und dem inneren zylindrischen Abschnitt bereitgestellt ist.
Fahrradhecknabe nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Kopplungselement durch Verschraubung an die Nabenhülle fixiert ist.
Fahrradhecknabe nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei der Antriebskraftmesspart an einer inneren Seite der Nabenhülle angeordnet ist.
Fahrradhecknabe nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei der Antriebskraftmesspart zumindest einen Dehnmessstreifen und/oder eine Kombination von einem magnetostriktiven Element, welches an einer äußeren Umfangsoberfläche des Targetmessabschnitts zusammen mit einer Ermittlungsspule, welche an einer inneren Umfangsoberfläche der Nabenhülle angeordnet ist, um dem magnetostriktiven Element gegenüberstehend zu sein, aufweist.
Fahrradhecknabe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei zumindest zwei Sensoren in Serie geschaltet sind und/oder zumindest zwei Sensoren parallel geschaltet sind, insbesondere alle Sensoren in Serie oder parallel geschaltet sind.