DE102013004966A1

DE102013004966A1 - Fahrradumwerfer

Info

Publication number: DE102013004966A1
Application number: DE201310004966
Authority: DE
Inventors: Sota Yamaguchi
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2014-04-10
Also published as: ITMI20130491A1; TW201414642A; TWI555673B; CN103707995B; CN103707995A

Abstract

Ein Fahrradumwerfer weist ein Basiselement, ein bewegliches Element, eine Motoreinheit, ein Vielgelenk und einen Sicherheitsmechanismus auf. Das Vielgelenk weist eine erste Anlenkung auf, welche ein erstes Anlenkungslement und ein zweites Anlenkungselement aufweist. Das erste Anlenkungslement ist schwenkbar mit dem beweglichen Element verbunden. Das zweite Anlenkungslement ist schwenkbar mit dem Basiselement verbunden und ist an die erste Anlenkung befestigt. Der Sicherheitsmechanismus weist ein Abtriebselement, welches beweglich durch einen Motor der Motoreinheit bewegt wird, eine Antriebskopplung, welche beweglich an der ersten Anlenkung zwischen einer kraftübertragenden Position und einer Antriebskraftunterbrechungsposition, welche die Antriebskraft des Motors von der ersten Anlenkung trennt, montiert ist und ein Spannelement auf, welches die Antriebskopplung in Eingriff mit dem Abtriebselement vorspannt, um die Antriebskopplung in der kraftübertragenden Position zu halten.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf einen Fahrradumwerfer. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen elektrischen Fahrradumwerfer mit einem Sicherheitsmechanismus.
Hintergrund der Erfindung
Bei einem Fahrrad wird typischerweise eine Antriebskettentransmission verwendet, um eine Pedalkraft auf ein Hinterrad zu übertragen. Die Antriebskettentransmission eines Fahrrades verwendet vielmals Umwerfer, um wahlweise eine Kette von einem von einer Vielzahl von Kettenrädern zu einem anderen zu bewegen, um Gangwechsel bzw. die Geschwindigkeit des Fahrrades zu ändern. Ein typischer Umwerfer hat ein Basiselement, ein bewegliches Element, welches eine Kettenführung stützt und eine Vielgelenkanordnung (z. B. einen beweglichen Mechanismus), welcher zwischen das Basiselement und das bewegliche Element gekoppelt ist, so dass sich die Kettenführung lateral bzw. seitlich in Bezug auf das Basiselement bewegt. In der jüngeren Vergangenheit wurden Umwerfer mit Motoreinheiten ausgestattet, so dass Schaltvorgänge einfacher und leichter zu bewerkstelligen sind.
ÜBERBLICK
Im Allgemeinen offenbart die vorliegende Anmeldung verschiedene Merkmale und Ausgestaltungen eines Fahrradumwerfers. Bei einer Ausgestaltung wird ein Fahrradumwerfer bereitgestellt, welcher einen Sicherheitsmechanismus zum Schutz einer Motoreinheit des Fahrradumwerfers aufweist.
In Hinblick auf den bekannten Stand der Technik wird ein Fahrradumwerfer bereitgestellt, welcher im Wesentlichen ein Basiselement, ein bewegliches Element, eine Motoreinheit, ein Vielgelenk und einen Sicherheitsmechanismus aufweist. Das Basiselement ist dazu konfiguriert und vorgesehen, um an ein Fahrrad montiert zu werden. Das bewegliche Element ist beweglich an das Basiselement gekoppelt. Die Motoreinheit ist wirkend angeordnet, um das bewegliche Element in Bezug auf das Basiselement zu bewegen. Das Vielgelenk weist eine erste Anlenkung auf, welche schwenkbar an das Basiselement und das bewegliche Element verbunden ist. Die erste Anlenkung weist ein erstes Anlenkungselement und ein zweites Anlenkungselement auf. Das erste Anlenkungselment ist schwenkbar mit dem beweglichen Element verbunden. Das zweite Anlenkungselement ist schwenkbar mit dem Basiselement verbunden und an das erste Anlenkungselement befestigt. Der Sicherheitsmechanismus weist ein Abtriebselement, welches beweglich durch die Motoreinheit angetrieben wird, eine Antriebskopplung, welche beweglich an der ersten Anlenkung zwischen einer kraftübertragenden Position, in welcher eine Antriebskraft eines Motors der Motoreinheit mit der ersten Anlenkung verbunden ist und einer Antriebskraftunterbrechungsposition, welche die Antriebskraft des Motors von der ersten Anlenkung trennt, sowie ein Spannelement, welches die Antriebskopplung in Eingriff mit dem Abtriebselement vorspannt, um die Antriebskopplung in der kraftübertragenden Position zu halten, auf.
Weitere Aufgaben, Merkmale, Ausgestaltungen, Aspekte und Vorteile des offenbarten Fahrradheckumwerfers werden dem Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich, welche in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform eines Fahrradheckumwerfers offenbart.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, welche einen Teil dieser Originaloffenbarung darstellen:
1 ist eine Teilseitenansicht eines hinteren Abschnitts eines Fahrrades, wobei ein Fahrradheckumwerfer in einer niedrigen Betätigungs- bzw. Gangposition dargestellt ist;
2 ist eine perspektivische Seitenansicht vom Rahmen aus gesehen des in 1 dargestellten Heckumwerfes, wobei der Heckumwerfer in der niedrigen Betätigungsposition ist, wenn keine Kette in Eingriff steht;
3 ist eine Teilseitenansicht eines hinteren Abschnitts eines Fahrrads, mit einem Heckumwerfer in einer niedrigen Betätigungsposition, wenn ein Abdeckelement des beweglichen Elements weggenommen ist;
4 ist eine Schnittansicht eines hinteren Abschnitts eines Fahrrades mit einem Heckumwerfer in einer niedrigen Betätigungsposition;
5 ist eine Seitenansicht von ausgewählten Teilen des Heckumwerfers der 1 und 2 vom Rahmen ausgesehen, mit dem Heckumwerfer in der niedrigen Betätigungsposition;
6 ist eine Seitenansicht von ausgewählten Teilen des Heckumwerfers der 1 und 2 vom Rahmen aus gesehen, mit dem Heckumwerfer aus der niedrigen Betätigungsposition der 5 in eine mittlere Betätigungsposition bewegt;
7 ist eine Seitenansicht von ausgewählten Teilen des Heckumwerfers der 6 vom Rahmen aus gesehen, wobei ein Sicherheitsmechanismus in einer ersten Antriebskraftunterbrechungsposition befindlich ist;
8 ist eine perspektivische Ansicht von ausgewählten Teilen des Heckumwerfers der 6 vom Rahmen aus gesehen, wobei der Sicherheitsmechanismus in einer zweiten Antriebskraftunterbrechungsposition befindlich ist;
9 ist eine Draufsicht auf ausgewählte Teile des Heckumwerfers der 1 und 2, zeigend das Basiselement die Motoreinheit stützend und die erste Anlenkung wirkend an die Motoreinheit über den Sicherheitsmechanismus gekoppelt;
10 ist eine Draufsicht auf ausgewählte Teile des Heckumwerfers der 1 und 2, welche interne Komponenten bzw. (Bau-)Teile der Motoreinheit zeigt;
11 ist eine perspektivische Ansicht von ausgewählten Teilen des Heckumwerfers der 1 und 5 von Rahmen aus gesehen, welche die Motoreinheit und die erste Anlenkung wirkend an die Motoreinheit über den Sicherheitsmechanismus gekoppelt zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht der Motoreinheit vom Rahmen aus gesehen, wobei die erste Anlenkung und der Sicherheitsmechanismus des Heckumwerfers der 1 und 2 gezeigt sind, jedoch mit entfernter Antriebskopplung;
13 ist eine weitere Ansicht der Motoreinheit vom Rahmen aus gesehen, wobei die erste Anlenkung und der Sicherheitsmechanismus des Heckumwerfers der 1 und 2 gezeigt sind, jedoch mit entfernter Antriebskopplung;
14 ist eine Seitenansicht der Motoreinheit, der ersten Anlenkung und des Sicherheitsmechanismus, dargestellt in den 1 und 2, vom Rahmen aus gesehen – ähnlich zu 13 –, jedoch mit der ersten Anlenkung in eine hohe Betätigungsposition bewegt;
15 ist eine Seitenansicht von ausgewählten Teilen des Heckumwerfers der 6 vom Rahmen aus gesehen, wobei sich der Sicherheitsmechanismus in der ersten Antriebskraftunterbrechungsposition befindet; und
16 ist eine Seitenansicht von ausgewählten Teilen des Heckumwerfers der 6 vom Rahmen ausgesehen, wobei sich der Sicherheitsmechanismus in der zweiten Antriebskraftunterbrechungsposition befindet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausgewählte Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. Es ist dem Fachmann von dieser Offenbarung ersichtlich, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen nur zur Erklärung und nicht zum Zwecke der Begrenzung bzw. Limitierung der Erfindung wie sie durch die beigefügten Ansprüche und derer Äquivalente definiert wird, gegeben wird.
Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 ist ein hinterer Abschnitt eines Fahrrades 10 dargestellt, der – unter anderem – einen Fahrradheckumwerfer 12 in Übereinstimmung mit einer dargestellten Ausführungsform umfasst. Der Heckumwerfer 12 ist an einen hinteren Abschnitt eines Fahrradrahmens 14 auf eine konventionelle Art und Weise befestigt, wie untenstehend beschrieben. Der Heckumwerfer 12 ist durch einen elektrischen Heck(um)schalter (nicht gezeigt) betätigt, welcher eine Schaltbetätigungseinrichtung darstellt. Der elektrische Heck(um)schalter betätigt den Heckumwerfer 12 zwischen einer Vielzahl von Schaltstellungen (Gängen), so dass eine Kette 16 durch den Heckumwerfer 12 in einer lateralen bzw. seitlichen Richtung zwischen einer Vielzahl von hinteren Kettenblättern S bewegt wird. Der Heckumwerfer 12 ist in einer niedrigen Gang- bzw. Betätigungsposition oder Schaltposition in 1 dargestellt. Wie hier verwendet bezieht sich der Begriff „niedrige Gangposition” darauf, dass der Heckumwerfer 12 in einem Betriebszustand befindlich ist, der dem entspricht, dass die Kette 16 auf das hintere Kettenblatt S mit der größten Zähneanzahl geführt wird. Wie weiterhin hier verwendet, bezieht sich der Begriff „hohe Gangposition” darauf, dass der Heckumwerfer 12 in einer Betriebsposition befindlich ist, die dem Zustand entspricht, dass die Kette 16 auf das hintere Kettenblatt S mit der kleinsten Zähneanzahl geführt wird.
Der Fahrradheckumwerfer 12 weist im Wesentlichen ein Basiselement 18, ein bewegliches Element 20 und ein Vielgelenk 22 auf. Eine Motoreinheit 24 ist an das Vielgelenk 22 wirkgekoppelt, um das bewegliche Element 20 in Bezug auf das Basiselement 18 zu bewegen. Demzufolge stellt in der dargestellten Ausführungsform der Heckumwerfer 12 einen elektrischen oder motorisch angetriebenen Heckumwerfer dar. Ein Sicherheitsmechanismus 26 koppelt die Motoreinheit 24 an das Vielgelenk 22, um Schutz für die Motoreinheit 24 bereitzustellen, wie nachfolgend beschrieben wird.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Basiselement 18 ein erstes Käfigelement 28, ein zweites Käfigelement 30 und eine Käfigachseneinheit 32 auf. Die ersten und zweiten Käfigelemente 28 und 30 werden bevorzugt aus einem harten, widerstandsfähigen Material, wie zum Beispiel ein leichtgewichtiges Metall (z. B. eine Aluminiumlegierung) hergestellt. Die ersten und zweiten Käfigelemente 28 und 30 werden aneinander vermittels eines Paares von Schrauben 34 oder auch Stiften befestigt. Die Motoreinheit 24 ist zwischen den ersten und zweiten Käfigelementen 28 und 30 gestützt, wobei eine der Schrauben 34 durch die Motoreinheit 24 hindurchtritt, um die Motoreinheit 24 an das Basiselement 18 zu sichern. Wie zu sehen in 2, weist das erste Käfigelement 28 ebenso eine Einstellschraube für die niedrige Gangposition 36a und eine Einstellschraube für die hohe Gangposition 36b auf, um den Bewegungsbereich des beweglichen Elements 20 in Bezug auf das Basiselement 18 einzustellen. Die Käfigachseneinheit 32 ist an das erste Käfigelement 28 vermittels einer Schraube 38 befestigt. Die Käfigachseneinheit 32 weist eine Befestigungsschraube 40 auf. Die Befestigungsschraube 40 wird in eine Gewindebohrung des Fahrradrahmens 14 geschraubt. Daher ist das Basiselement 18 dazu konfiguriert und vorgesehen an das Fahrrad 10 vermittels der Befestigungsschraube 40 montiert zu werden.
Wie zu sehen in 1 bis 3, ist das bewegliche Element 20 beweglich an das Basiselement 18 vermittels des Vielgelenks 22 gekoppelt. Das bewegliche Element 20 weist eine Kettenführung 42 auf, welche schwenkbar an das bewegliche Element 20 vermittels einer Achse 44 gekoppelt ist, um eine Schwenkung um eine Kettenführungsschwenkachse P schwenken zu können, welche manchmal auch die P-Achse des Heckumwerfers genannt wird. Die Achse 44 ist aus mehreren Teilen (nicht gezeigt) hergestellt, um beim Zusammenbau des beweglichen Elements 20 und der Anbringung der Kettenführung 42 an das bewegliche Element 20 zu helfen bzw. diese zu erleichtern.
Wie am besten in 2 und 3 zu sehen, weist die Kettenführung 42 im Wesentlichen ein Paar von Kettenkäfigplatten 46, ein Spannritzel 48 und ein Führungsritzel 50 auf, welche jeweils drehbar zwischen den Kettenkäfigplatten 46 angeordnet sind. In der dargestellten Ausführungsform ist das Führungsritzel 50 drehbar auf der Achse 44 angeordnet, wohingegen die Kettenführung 42 nicht drehbar auf der Achse 44 montiert ist. Wie zu sehen in 4, ist ein Spannelement 52 zwischen dem beweglichen Element 20 und der Kettenführung 42 bereitgestellt, um die Kettenführung 42 herum um die Kettenführungsschwenkachse P in einer ersten Drehrichtung D1 vorzuspannen. Folglich ist die erste Drehrichtung D1 eine Drehrichtung im Urzeigersinn der Kettenführung 42, herum um die Kettenführungsschwenkachse P, wenn gesehen entlang der Kettenführungsschwenkachse P aus der dem Rahmen nicht gegenüberliegenden Seite des beweglichen Elements 20. In dieser dargestellten Ausführungsform ist das Spannelement 52 eine Torsionsfeder mit einem gewundenen Abschnitt, angeordnet herum um die Achse 44, einem ersten Federende, welches in Eingriff mit dem beweglichen Element 20 steht und einem zweiten Federende, welches in Eingriff mit der Kettenführung 42 steht.
In der darstellten Ausführungsform ist das bewegliche Element 20 mit einem Reibelement 54 bereitgestellt, welches wirkend zwischen dem beweglichen Element 20 und der Kettenführung 42 angeordnet ist, um reibend bzw. reibschlüssig einen Drehwiderstand in einer zweiten Drehrichtung D2 der Kettenführung 42 herum um die Kettenführungsschwenkachse P bereitzustellen. Bevorzugt ist das Reibelement 54 einstellbar, um den Drehwiderstand der durch das Reibelement 54 bereitgestellt wird zu variieren. Im Wesentlichen erhöht das Reibelement 54 eine Betätigungskraft der Motoreinheit 24, wenn die Motoreinheit 24 das bewegliche Element 20 hin zu der niedrigen Gangposition in Bezug auf das Basiselement 18 bewegt. Das Reibelement 54 stellt ein widerstandsaufbringendes Element bzw. Bauteil dar. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Rutschkupplung bzw. Einwegkupplung 56 zwischen dem Reibelement 54 und der Achse 44 angeordnet. Das Reibelement 54 bringt einen Widerstand auf die Drehbewegung der Kettenführung 42 in der zweiten Drehrichtung D2 in Bezug auf das bewegliche Element 20 auf. Genauer bringt das Reibelement 54 Reibwiderstand auf eine Drehbewegung der Kettenführung 42 auf, vermittels Aufbringung eines Reibwiderstandes auf die Drehung der Rutschkupplung 56. Weil das Reibelement 54 und die Rutschkupplung 56 ähnlich zu den widerstandaufbringenden Elementen und Rutschkupplungen welche im Dokument US 2012/0083371 offenbart sind, werden das Reibelement 54 und die Rutschkupplung 56 hier nicht weiter detailliert beschrieben.
Das Vielgelenk 22 verbindet wirkend das bewegliche Element 20 mit dem Basiselement 18. In der dargestellten Ausführungsform weist das Vielgelenk 22 eine erste oder äußere Anlenkung 60 und eine zweite oder innere Anlenkung 62 auf. Die erste Anlenkung 60 ist schwenkbar mit dem Basiselement 18 vermittels einer Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 herum um eine erste Schwenkachse A1 verbunden. Die erste Anlenkung 60 ist schwenkbar mit dem beweglichen Element 20 vermittels eines Schwenkstifts 66 herum um eine zweite Schwenkachse A2 verbunden. Die zweite Anlenkung 62 ist schwenkbar mit dem Basiselement 18 vermittels eines Schwenkstifts 68 herum um eine dritte Schwenkachse A3 und mit dem beweglichen Element 20 vermittels eines Schwenkstifts 70 herum um eine vierte Schwenkachse A4 verbunden. Folglich haben die erste und zweite Anlenkung 60 und 62 erste Enden, welche schwenkbar mit dem Basiselement 18 verbunden sind und zweite Enden, welche schenkbar mit dem beweglichen Element 20 verbunden sind, um eine Viergelenkanordnung zu definieren bzw. auszuformen.
Wie zu sehen in 2, weist das Vielgelenk 22 weiterhin ein Spannglied 72 auf, dass zwischengelagert zwischen der ersten und der zweiten Anlenkung 60 und 62 ist, um das bewegliche Element 20 hin zu einer von der niedrigen Gangposition und der hohen Gangposition vorzuspannen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Spannglied 72 eine Spiralfeder welche das bewegliche Element 20 hin zu der niedrigen Gangposition vorspannt. Genauer hat das Spannglied 72 ein erstes Ende 72a, welches mit der ersten Anlenkung 60 vermittels eines ersten Montageelementes 74 (z. B. wie gezeigt eine Schraube, oder einem pressgepassten Stift oder einem anderen geeigneten Montageelement) verbunden ist und ein zweites Ende 72b, welches mit der zweiten Anlenkung 62 vermittels eines zweiten Montageelementes 76 (z. B. wie gezeigt eine Schraube, oder einem pressgepassten Stift oder einem anderen geeigneten Montageelement) verbunden ist. Bei dieser Anordnung wird das Spannglied 72 gedehnt, wenn sich das bewegliche Element 20 von der niedrigen Gangposition in die höchste Gangposition bewegt. In der niedrigen Gangposition ist das Spannglied 72 vorgespannt (leicht gedehnt), so dass die erste Anlenkung 60 die Spitze einer Einstellschraube für die niedrige Gangposition 36a berührt, wie zu sehen in 2.
Das Spannglied 72 hilft dabei Spiel oder Luft zwischen den Gängen der Motoreinheit 24 und andere Herstellungstoleranzen in der Herstellung des Heckumwerfers 12 aufzunehmen bzw. auszugleichen. Folglich führen erste und zweite Drehungen zu leicht unterschiedliche Positionen, wenn das Spannglied 72 nicht bereitgestellt wird um das bewegliche Element 22 in einer Richtung vorzuspannen, für den Fall dass die Motoreinheit 24 in einer ersten Drehung von einer ersten Position in eine zweite Position bewegt wird und dann die Motoreinheit 24 nachfolgend in einer zweiten Drehung von der zweiten Position in die erste Position bewegt wird. Damit verbessert das Spannglied 72 die Stabilität bzw. Genauigkeit der Schalt- bzw. Gangpositionen des Heckumwerfers 12.
In der dargestellten Ausführungsform weist die erste Anlenkung 60 ein erste Anlenkungselement 80 und zweites Anlenkungselement 82 auf, jedoch kann die erste Anlenkung 60 ebenso einstückig ausgeführt werden, ganz wie gewünscht und/oder benötigt. Ein erstes Ende 80a des ersten Anlenkungselements 80 ist schwenkbar mit dem Basiselement 18 vermittels eines ersten Endes der Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24, herum um die erste Schwenkachse A1, verbunden. Genauer ist das erste Ende 80a des ersten Anlenkungselementes 80 nicht an die Abtriebswelle 64 befestigt, sondern vielmehr kann sich Abtriebswelle 64 in Bezug auf das erste Ende 80a des ersten Anlenkungselements 80 drehen. Das zweite Anlenkungselement 82 ist drehbar an einem zweiten Ende der Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 montiert. Wenn der Heckumwerfer 12 zusammengebaut wird, ist es einfach die erste Anlenkung 60 an die Abtriebswelle der Motoreinheit 24 als Schwenkachse der ersten Anlenkung 60 zu befestigen, weil die erste Anlenkung 60 aus mehreren Teilen konstruiert ist. Ein zweites Ende 80b des ersten Anlenkungselements 80 ist schwenkbar mit dem beweglichen Element 20 vermittels des Schwenkstifts 66 herum um die Schwenkachse A2 verbunden. Ein erstes Ende 82a des zweiten Anlenkungselements 82 ist schwenkbar mit dem Basiselement 18 vermittels der Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 herum um die Schwenkachse A1 verbunden. Genauer ist das erste Ende 82a des zweiten Anlenkungselements 82 nicht an die Abtriebswelle 64 befestigt, sondern vielmehr kann sich die Abtriebswelle 64 in Bezug auf das erste Ende 82a des zweiten Anlenkungselements 82 drehen. Ein zweites Ende 82b des zweiten Anlenkungselementes 82 ist fest an einen Zwischenabschnitt 80c des ersten Anlenkungselements 80 vermittels des Montageelements 74 befestigt.
Im Folgenden wird die Motoreinheit 24 detaillierter besprochen. Die Motoreinheit 24 weist einen Motor 84, eine Getriebeeinheit 86 und einen Schaltpositionssensor 88 auf. Der Motor 84, die Getriebeeinheit 86 und der Schaltpositionssensor 88 sind innerhalb eines Motorgehäuses 90 angeordnet, welches an das Basiselement 18 gestützt ist. Der Motor 84 ist ein reversibler bzw. beidseitig wirkender Elektromotor. Eine Drehung der Abtriebswelle 64 in einer Richtung bewegt das bewegliche Element 20 und die Kettenführung 42 hin zu einer niedrigen Gangposition in Bezug auf das Basiselement 18 und die Rotation der Abtriebswelle 64 in der anderen Richtung bewegt das bewegliche Element 20 und die Kettenführung 42 hin zu einer hohen Gangposition in Bezug auf das Basiselement 18. Die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 ist mit einer Abtriebswelle 84a des Motors 84 vermittels der Getriebeeinheit 86 verbunden. Die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 ist mit der ersten Anlenkung 60 vermittels des Sicherheitsmechanismus 26, wie unten stehend besprochen, verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist der Schaltpositionssensor 88 ein digitaler Positionssensor, der an die Getriebeeinheit 86 montiert ist, um die Bewegung von einem der Teile der Getriebeeinheit 86 zu detektieren. Genauer wird der Gangpositionssensor 88 in der dargestellten Ausführungsform durch ein Positionssensor-Shutterrad und einen Zweikanalfotounterbrecher mit einer Lichtquelle oder LED, welche auf einer Seite des Shutterrades angeordnet ist und einem Fototransistor (d. h. ein Lichtdetektor), welcher auf der anderen Seite des Shutterrades angeordnet ist, gebildet.
Die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 ist so drehbar innerhalb des Motorgehäuses 90 montiert, dass sie auf gegenüberliegenden Seiten des Motorgehäuses 90 heraussteht, um schwenkbar die erste Anlenkung 60 an das Basiselement 18 zu stützen. Die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 hat eine Drehachse R, die parallel zu der ersten Schwenkachse A1 und der zweiten Schwenkachse A2 ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Drehachse R ebenso parallel zu der dritten Schwenkachse A3 und der vierten Schwenkachse A4. Die Drehachse R der Abtriebswelle 64 und die erste Schwenkachse A1 sind in der dargestellten Ausführungsform koaxial. Die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 treibt die erste Anlenkung 60 an, um das bewegliche Element 20 in das Basiselement 18 zu bewegen. Die zweite Anlenkung 62 bewegt sich als Folge einer Bewegung der ersten Anlenkung 60. Im Wesentlichen wird eine Bewegungskraft der Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 auf die erste Anlenkung 60 vermittels des Sicherheitsmechanismus 26 an dem Zwischenabschnitt 80c übertragen, welcher zwischen der ersten und der zweiten Schwenkachse A1 und A2 der ersten Anlenkung 60 angeordnet ist.
Im Folgenden wird der Sicherheitsmechanismus 26 detaillierter unter Bezugnahme auf die 12 bis 16 erklärt. Der Sicherheitsmechanismus 26 weist ein Abtriebselement 94, eine Antriebskopplung 96 und ein Spannelement 98 auf. Der Sicherheitsmechanismus 26 erfüllt im Wesentlichen zwei Funktionen. Zuerst überträgt der Sicherheitsmechanismus 26 normalerweise eine Antriebskraft des Motors 84 auf die erste Anlenkung 60, zur Bewegung des beweglichen Elementes 20 in Bezug auf das Basiselement 18. Zweitens stoppt der Sicherheitsmechanismus 26 die Übertragung einer Antriebskraft des Motor 84 auf die erste Anlenkung 60, so dass der Motor 84 sich weiter drehen kann, selbst wenn sich das bewegliche Element 20 nicht in Bezug auf das Basiselement 18 bewegt (z. B. wenn es klemmt), oder die Kraft um das bewegliche Element 20 in Bezug auf das Basiselement 18 zu bewegen größer als eine festgelegte Betätigungskraft wird. Auf diese Art und Weise kann die Motoreinheit 24 bzw. der Motor 84 vermittels des Sicherheitsmechanismus 26 in bestimmten Situationen vor Schaden geschützt werden (z. B. durch Überlast).
Wie zu sehen in 15 und 16 wird das Abtriebselement 94 beweglich vermittels des Motors 84 der Motoreinheit 24 angetrieben. Insbesondere ist das Abtriebselement 94 an die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 befestigt, um sich mit der Abtriebswelle 64 zu drehen. Zum Beispiel ist das Abtriebselement 94 an die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 vermittels einer Keilwellenverbindung verbunden, wie dargestellt. Auf diese Art und Weise wird das Abtriebselement 94 gedreht, wenn sich die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 durch die Betätigung des Motors 84 dreht. Die Bewegungskraft (d. h. Drehmoment) des Abtriebselements 94 wird vermittels der Antriebskopplung 96 auf die erste Anlenkung 60 an dem Zwischenabschnitt 80c des ersten Anlenkungselements 80 übertragen, welcher sich zwischen der ersten und der zweiten Schwenkachse A1 und A2 der ersten Anlenkung 60 befindet. Genauer ist die Antriebskopplung 96 beweglich an der ersten Anlenkung 60 zwischen einer kraftübertragenden Position, in welcher eine Antriebskraft des Motors 64 mit der ersten Anlenkung 60 verbunden ist und einer Antriebsunterbrechungsposition, in welcher die Antriebskraft des Motors 64 von der ersten Anlenkung 60 getrennt ist, montiert. Das Spannelement 98 bringt eine Vorspannkraft auf die Antriebskopplung 96 auf, um die Antriebskopplung 96 in Berührung mit dem Abtriebselement 94 vorzuspannen. Die Antriebskopplung 96 greift in das Abtriebselement 94 ein, um sich damit zusammen zu bewegen, wenn die Antriebskopplung 96 in der kraftübertragenden Position befindlich ist. Andererseits kommt die Antriebskopplung 96 von dem Abtriebselement außer Eingriff, um eine Relativbewegung zwischen der Antriebskopplung 96 und dem Abtriebselement 94 bereitzustellen, wenn die Antriebskopplung 96 in der Antriebsunterbrechungsposition befindlich ist. Die Antriebskopplung 96 bewegt sich von der kraftübertragenden Position in die Antriebsunterbrechungsposition, wenn ein festgelegter Widerstand an der ersten Anlenkung 60 entsteht, welcher größer ist, als die Vorspannkraft des Spannelements 98 an der Antriebskopplung 96.
Wie zu sehen in 15 und 16 bringt das Spannelement 98 eine Vorspannkraft auf die Antriebskopplung 96 auf, um die Antriebskopplung 96 in Eingriff mit dem Abtriebselement 94 vorzuspannen. Folglich ist die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 mit der ersten Anlenkung 60 vermittels des Abtriebselements 94 und der Antriebskopplung 96 als Folge der Gegenwart des Spannelements 98 verbunden, so dass die Antriebskraft des Motors 84 auf die erste Anlenkung 60 übertragen wird, zur Bewegung des beweglichen Elements 20 in Bezug auf das Basiselement 18. Das Spannelement 98 bringt eine Vorspannkraft auf die Antriebskopplung 96 auf, um diese in Eingriff mit dem Abtriebselement 94 zu bringen bzw. halten und um die Antriebskopplung 96 in der kraftübertragenden Position zu halten. Daher stellt diese Anordnung des Abtriebselements 94, der Antriebskopplung 96 und des Spannelements 98 eine übersteuerbare Verbindung zwischen der Abtriebswelle 64, der Motoreinheit 24 und der ersten Anlenkung 60 bereit, bei welcher die Verbindung zwischen der Abtriebswelle 64, der Motoreinheit 24 und der ersten Anlenkung 60 von der kraftübertragenden Position auf die Antriebsunterbrechungsposition umgeschalten wird, wenn die zur Bewegung des beweglichen Elements 20 in Bezug auf das Basiselement 18 benötigte Kraft größer wird, als eine festgelegte Betätigungskraft.
Genauer ist bei der dargestellten Ausführungsform die Antriebskopplung 96 schwenkbar an das zweite Anlenkungselement 82 vermittels eines Schwenkstifts 100 montiert, welcher eine Schwenkachse X definiert. Die Antriebskopplung 96 weist einen Berührungsabschnitt 96a auf, welcher die Vorspannkraft des Spannelements 98 aufnimmt und ein Abtriebseingriffsabschnitt 96b, welcher in Eingriff mit dem Abtriebselement 94 steht, um die kraftübertragende Position herzustellen. Der Abtriebseingriffsabschnitt 96b ist zwischen dem Berührungsabschnitt 96a und der Schwenkachse X angeordnet, an welcher die Antriebskopplung 96 schwenkbar an das zweite Anlenkungselement 82 montiert ist. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die übersteuerbare Verbindung der Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 und der ersten Anlenkung 60 hergestellt, durch Bereitstellen von einem von dem Abtriebseingriffsabschnitt 96b und dem Abtriebselement 94 mit einer Nut und dem anderen von dem Abtriebseingriffsabschnitt 96b und dem Abtriebselement 94 mit einem Vorsprung, welcher mit der Nut zusammenpasst, um die kraftübertragende Position herzustellen. Zum Beispiel weist wie dargestellt das Abtriebselement 94 eine Nut 94a und der Abtriebseingriffsabschnitt 96b einen Vorsprung auf, welcher mit der Nut 94a zusammenpasst, um die kraftübertragende Position herzustellen.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Spannelement 98 eine Spiralfeder, welche an das Montageelement 74 montiert ist, welches das zweite Anlenkungselement 92 an das erste Anlenkungselement 80 befestigt. Insbesondere hat das Spannelement 98 einen gewundenen Abschnitt 98a, welcher an dem Montageelement 74 angeordnet ist, einen ersten Endabschnitt 98b, in Berührung stehend mit dem ersten Anlenkungselement 80 und einem zweiten Endabschnitt 98c, in Berührung stehend mit der Antriebskopplung 96. Wie oben genannt ist ein Ende des Spannglied 72 ebenso mit dem Montageelement 74 verbunden. Folglich führt das Montageelement 74 mehrere Funktionen aus, um eine kompakte Anordnung mit einer Minimalanzahl von Teilen bereitzustellen.
7, 8, 15 und 16 stellen Situationen dar, in welchen sich das bewegliche Element 20 nicht in Bezug auf das Basiselement 18 bewegt (z. B. blockiert ist), oder für einen irgendwie gearteten Grund die Kraft um das bewegliche Element 20 in Bezug auf das Basiselement 18 zu bewegen größer wird, als eine festgelegte Betätigungskraft, welche durch die Vorspannkraft des Spannelements 98 festgelegt ist. Wenn das bewegliche Element 20 blockiert und die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 durch den Motor 84 angetrieben wird, erlaubt der Sicherheitsmechanismus 26 es der Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 sich zu drehen. Insbesondere wird das Abtriebselement 94 als eine Nocke funktionieren, welche die Antriebskopplung 96 entgegen der Vorspannkraft des Spannelements 98 bewegt. Diese Bewegung der Antriebskopplung 96 durch das Abtriebselement 94 entgegen der Vorspannkraft des Spannelements 98 resultiert darin, dass der Abtriebseingriffsabschnitt 96b (d. h. Vorsprung) der Antriebskupplung 96 aus der Nut 94a des Abtriebselements 94 heraus und auf eine Nockenfläche 94b des Abtriebselements 94 gezwungen bzw. getrieben wird. Sobald der Abtriebseingriffsabschnitt 96b auf der Nockenfläche 94b befindlich ist, kann sich die Abtriebswelle 64 der Motoreinheit 24 drehen, ohne die Antriebskraft auf die erste Anlenkung 60 zu übertragen. Die Nockenfläche 94b des Abtriebselements 94 erstreckt sich in beide Umfangsrichtungen von der Nut 94 des Abtriebselements 94 aus. Auf diese Art und Weise wird der Motor 84 in beiden Betätigungsrichtungen geschützt.
Der Begriff ”verbunden”, wie hier verwendet, umfasst Konfigurationen, bei welchen ein Element bzw. Bauteil direkt mit einem anderen Element bzw. Bauteil verbunden ist, sowie Konfigurationen, bei welchen ein Element bzw. Bauteil indirekt mit einem anderen Element bzw. Bauteil vermittels einem oder mehrere zwischengeordneter Elemente verbunden ist, welche(s) wiederum mit dem anderen Element verbunden sind und Konfigurationen, bei welchen ein Element bzw. Bauteil integral mit einem anderen Element bzw. Bauteil ausgeformt ist, d. h. ein Element ein einstückiges Element des anderen ist. Diese Definition bezieht sich ebenso auf Begriffe mit ähnlicher Bedeutung, zum Beispiel ”befestigt”, ”gekoppelt”, ”montiert”, etc. und derer Ableitungen.
Während lediglich ausgewählte Ausführungsbeispiele ausgewählt worden sind, um die vorliegende Erfindung darzustellen, wird es Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hierin gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie diese in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Zum Beispiel können die Größe, Form, Örtlichkeit oder Ausrichtung der verschiedenen Komponenten geändert werden, wie gewünscht und/oder benötigt, solange sie sich damit nicht im Wesentlichen von ihrer vorgesehenen Funktion entfernen. Komponenten, welche als direkt miteinander verbunden dargestellt sind, können zwischengelagerte Strukturen zwischen sich aufweisen, wenn dies nicht spezifisch anders ausgeführt ist. Die Funktion von einem Element kann durch zwei erlangt werden und andersherum, wenn dies nicht spezifisch anders ausgeführt ist. Die Strukturen und Funktionen einer Ausführungsform kann auf eine andere Ausführungsform übertragen werden. Es ist nicht notwendig, dass alle Vorteile bzw. Merkmale immer gleichzeitig in einer Ausführungsform vorhanden sind. Jegliches Merkmal, welches unterschiedlich vom Stand der Technik ist, alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, soll ebenso als eine separate Beschreibung von weiteren Erfindungen durch die Anmelderin angesehen werden, einschließlich der strukturellen und/oder funktionellen Konzepte, die durch solch(e) Merkmal(e) verkörpert werden. Daher sind die vorhergehenden Beschreibungen der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Illustration gegeben und nicht zum Zwecke der Einschränkung der Erfindung, wie diese durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2012/0083371 [0029]

Claims

Fahrradumwerfer umfassend: ein Basiselement dazu vorgesehen und konfiguriert, um an ein Fahrrad montiert zu werden; ein bewegliches Element, beweglich an das Basiselement gekoppelt; eine Motoreinheit, wirkend angeordnet, um das bewegliche Element in Bezug auf das Basiselement zu bewegen; ein Vielgelenk, aufweisend eine erste Anlenkung, schwenkbar verbunden mit dem Basiselement und dem beweglichen Element, wobei die erste Anlenkung ein erstes Anlenkungselement und ein zweites Anlenkungselement aufweist und wobei das erste Anlenkungselement schwenkbar mit dem beweglichen Element verbunden ist und wobei das zweite Anlenkungselement schwenkbar mit dem Basiselement verbunden und an das erste Anlenkungslement befestigt ist; und einen Sicherheitsmechanismus, aufweisend ein Abtriebselement, beweglich durch die Motoreinheit angetrieben, eine Antriebskopplung beweglich an der ersten Anlenkung montiert zwischen einer kraftübertragenden Position, welche eine Antriebskraft eines Motors der Motoreinheit mit der ersten Anlenkung verbindet und einer Antriebskraftunterbrechungsposition, welche die Antriebskraft des Motors von der ersten Anlenkung trennt, und ein Spannelement, welches die Antriebskopplung in Eingriff mit dem Abtriebselement vorspannt, um die Antriebskopplung in der kraftübertragenden Position zu halten.
Fahrradumwerfer nach Anspruch 1, bei dem das Spannelement an einem Montageelement montiert ist, welches das zweite Anlenkungselement an das erste Anlenkungselement befestigt.
Fahrradumwerfer nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Spannelement eine Spiralfeder ist, aufweisend einen an dem Montagelement angeordneten Windungsabschnitt und einen ersten Endabschnitt, berührend das erste Anlenkungselement und einen zweiten Endabschnitt, berührend die Antriebskopplung.
Fahrradumwerfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das Vielgelenk eine zweite Anlenkung aufweist und ein Spannglied, welches zwischen der ersten und zweiten Anlenkung angeordnet ist, um das bewegliche Element hinzu einem von einer niedere Gangposition und einer hohen Gangposition vorzuspannen.
Fahrradumwerfer nach Anspruch 4, bei dem das Spannelement an einem Montagelement montiert ist, welches das erste Anlenkungselement mit dem zweiten Anlenkungselement verbindet, wobei ein Ende des Spannglieds mit dem Montageelement verbunden ist.
Fahrradumwerfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Antriebskopplung schwenkbar an dem zweiten Anlenkungselement montiert ist.
Fahrradumwerfer nach Anspruch 6, bei dem die Antriebskopplung einen Berührungsabschnitt aufweist, welcher eine Vorspannkraft des Spannelements aufnimmt und einen Abtriebseingriffsabschnitt, welcher mit dem Abtriebselement in Eingriff steht, um die kraftübertragende Position herzustellen.
Fahrradumwerfer nach Anspruch 7, bei dem eines von dem Abtriebseingriffsabschnitt und dem Abtriebselement eine Nut aufweist und das andere von dem Abtriebseingriffsabschnitt und dem Abtriebselement einen Vorsprung aufweist, welcher mit der Nut zusammen passt, um die kraftübertragende Position herzustellen.
Fahrradumwerfer nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem der Abtriebseingriffsabschnitt zwischen dem Berührungsabschnitt und einer Schwenkachse befindlich ist, an welcher die Abtriebskopplung schwenkbar an dem zweiten Anlenkungselement montiert ist.
Fahrradumwerfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Antriebskopplung sich von der kraftübertragenen Position in die Antriebskraftunterbrechungsposition aufgrund eines festgelegen Wiederstandes bewegt, welcher an der ersten Anlenkung auftritt.
Fahrradumwerfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem die Antriebskopplung in Eingriff mit dem Abtriebselement steht, um sich damit zusammen zu bewegen, während die Antriebskopplung in der kraftübertragenden Position befindlich ist und die Antriebskopplung außer Eingriff mit dem Abtriebselement gelangt, um eine Relativbewegung zwischen der Abtriebskopplung und dem Abtriebselement bereitzustellen, während die Antriebskopplung in der Antriebskraftunterbrechungsposition befindlich ist.
Fahrradumwerfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das zweite Anlenkungselement drehbar an einer Abtriebswelle der Motoreinheit montiert ist.
Fahrradumwerfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Abtriebselement an der Abtriebswelle der Motoreinheit befestigt ist, um sich mit der Abtriebswelle zu drehen.
Fahrradumwerfer nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem das bewegliche Element eine Kettenführung aufweist, welche schwenkbar an das bewegliche Element um eine Kettenführungsschwenkachse herum gekoppelt ist.
Fahrradumwerfer nach Anspruch 14, weiterhin umfassend ein Reibelement, wirkend angeordnet zwischen dem beweglichen Element und der Kettenführung, um reibend einen Drehwiderstand in einer ersten Drehrichtung der Kettenführung herum um die Kettenführungsschwenkachse bereitzustellen.