DE102013104382B4

DE102013104382B4 - Elektrischer Umwerfer

Info

Publication number: DE102013104382B4
Application number: DE102013104382.8A
Authority: DE
Inventors: Atsuhiro Emura; Kazuya KUWAYAMA
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2033-05-01
Also published as: CN103803009B; ITMI20131845A1; DE102013104382A1; TW201418108A; TWI585003B; US20140128190A1; US9726283B2; CN103803009A

Abstract

Elektrischer Umwerfer (12), umfassend:ein Grundbauteil (20), das einen Montageabschnitt umfasst, mit dem es operativ an einem Fahrradrahmen montiert werden kann;eine Kettenführung (22), die bezogen auf das Grundbauteil (20) beweglich ist;ein erstes Gelenkbauteil (50), das die Kettenführung (22) beweglich mit dem Grundbauteil (20) verbindet, wobei das erste Gelenkbauteil (50) zumindest teilweise mit der Kettenführung (22) in seitlicher Richtung ausgerichtet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in einer installierten Stellung befindet;ein zweites Gelenkbauteil (52), das die Kettenführung (22) beweglich mit dem Grundbauteil (20) verbindet, wobei das zweite Gelenkbauteil (52) zumindest teilweise mit der Kettenführung (22) in seitlicher Richtung ausgerichtet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet; undeine elektrische Antriebseinheit (26), die operativ mit der Kettenführung (22) verbunden ist, um die Kettenführung (22) bezogen auf das Grundbauteil (20) zu bewegen,dadurch gekennzeichnet, dassdie elektrische Antriebseinheit (26) an dem Grundbauteil (20) über der Kettenführung (22) gelagert ist,wobei das erste und das zweite Gelenkbauteil (50, 52) ein Gelenkviereck (56) zwischen dem Grundbauteil (20) und der Kettenführung (22) definieren undwobei das erste Gelenkbauteil (50) ein erstes Ende (50a), das drehgelenkig am Grundbauteil (20) um eine erste Achse (P1) montiert ist, und ein zweites Ende (50b), das drehgelenkig an der Kettenführung (22) um eine zweite Achse (P2) montiert ist, aufweist und das zweite Gelenkbauteil (52) ein drittes Ende (50a), das drehgelenkig am Grundbauteil (20) um eine dritte Achse (P3) montiert ist, und ein viertes Ende (50b), das drehgelenkig an der Kettenführung (22) um eine vierte Achse (P4) montiert ist, aufweist, undwobei die Kettenführung (22) einen Kettenkäfigabschnitt (23) aufweist, durch den eine Kette läuft, wobei die zweite und vierte Achse (P2, P4) in seitlicher Richtung zwischen dem Kettenkäfigabschnitt (23) und dem Fahrradrahmen angeordnet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf einen elektrischen Umwerfer. Genauer gesagt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen elektrischen Umwerfer mit einer Konfiguration, die für eine kompakte Anordnung in vertikaler oder Höhenrichtung sorgt, wenn sich der elektrische Umwerfer in der installierten Stellung befindet.
Im Allgemeinen ist ein Umwerfer am Fahrradrahmen neben den vorderen Kettenblättern montiert, um eine Kette seitlich zwischen den vorderen Kettenblättern zu schalten. Ein Umwerfer umfasst ein fixiertes oder Grundbauteil, das unbeweglich am Fahrradrahmen befestigt ist. Ein Umwerfer umfasst ferner ein bewegliches Bauteil oder eine Kettenführung, das/die bezogen auf das fixierte Bauteil beweglich so lagert, dass sich die Kettenführung zwischen mindestens zwei seitlichen Schaltstellungen bewegt und so die Kette zwischen den vorderen Kettenblättern schaltet. Üblicherweise ist eine Gestängeanordnung zwischen dem fixierten Bauteil und der Kettenführung gekoppelt, damit die Kettenführung beweglich gelagert ist. Einige Umwerfer sind mit einem elektrischen Motor zur Bewegung des beweglichen Bauteils bezogen auf das fixierte Bauteil versehen. Die Kettenführung weist üblicherweise zwei Käfigplatten oder Führungsplatten auf, die so angeordnet sind, dass sie die Kette selektiv kontaktieren und zwischen den vorderen Kettenblättern bewegen. Die Käfigplatten oder Führungsplatten bilden Querseiten eines Kettenkäfigabschnitts der Kettenführung.
Aus dem Stand der Technik sind derartige Umwerfer bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 600 18 528 T2 einen elektrischen Umwerfer mit Gelenkbauteilen, die als Arme ausgeführt sind. Die Arme des elektrischen Umwerfers verbinden die Kettenführung mit einem Grundbauteil und sind seitlich und oben an der Kettenführung beweglich befestigt. Die DE 60 2005 004 954 T2 beschreibt dagegen einen herkömmlichen mechanischen Umwerfer, dessen Seilzug alternativ zu einer mechanischen Betätigung auch mittels einer elektrischen Gangschaltvorrichtung betätigt werden kann. Die DE 41 28 866 A1 lehrt eine elektromechanische Gangschaltvorrichtung, mit Hilfe der das Zugseil eines mechanischen Umwerfers betätigt werden kann. In der DE 60 2004 012 062 T2 wird schließlich ein elektrischer Umwerfer offenbart, der eine über dem Umwerfer angeordnete Motoreinheit aufweist.
Im Allgemeinen ist die vorliegende Offenbarung auf einen elektrischen Umwerfer gerichtet. In einem Merkmal ist ein elektrischer Umwerfer so konfiguriert, dass er eine kompakte Anordnung in vertikaler oder Höhenrichtung liefert, wenn sich der elektrische Umwerfer in der installierten Stellung befindet. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Umwerfer mit verbesserter Betriebssicherheit zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 9 und 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Hinsichtlich des Standes der bekannten Technologie wird ein elektrischer Umwerfer bereitgestellt, der grundsätzlich ein Grundbauteil, eine Kettenführung, ein erstes Gelenkbauteil, ein zweites Gelenkbauteil und eine elektrische Antriebseinheit umfasst. Das Grundbauteil umfasst einen Montageabschnitt, damit es operativ am Fahrradrahmen montiert werden kann. Die Kettenführung ist bezogen auf das Grundbauteil beweglich. Das erste Gelenkbauteil verbindet beweglich die Kettenführung mit dem Grundbauteil. Das erste Gelenkbauteil ist in seitlicher Richtung zumindest teilweise mit der Kettenführung ausgerichtet, wenn sich der elektrische Umwerfer in einer installierten Stellung befindet. Das zweite Gelenkbauteil verbindet beweglich die Kettenführung mit dem Grundbauteil. Das zweite Gelenkbauteil ist in seitlicher Richtung zumindest teilweise mit der Kettenführung ausgerichtet, wenn sich der elektrische Umwerfer in der installierten Stellung befindet. Die elektrische Antriebseinheit ist operativ mit der Kettenführung verbunden, um die Kettenführung bezogen auf das Grundbauteil zu bewegen.
Nunmehr werden anhand der beigefügten Zeichnungen, die einen Teil dieser Originaloffenbarung bilden, Ausführungsformern der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es zeigt:

1 eine perspektivische Teilseitenansicht eines Fahrradrahmens, der mit einem elektrischen Umwerfer gemäß einer Ausführungsform ausgestattet;
2 eine vergrößerte Vorderansicht des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers mit der Kettenführung in der unteren Stellung (das heißt, der vollständig eingefahrenen Stellung);
3 eine Vorderansicht des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers, bei dem die Abdeckung des Gehäuses der elektrischen Antriebseinheit entfernt und die Kettenführung in der unteren Stellung;
4 ein Diagramm, in dem das Schaltverhältnis bezogen auf die Querbewegung der Kettenführung des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers aufgetragen ist, wobei sich das bewegliche Bauteil in der unteren Stellung befindet;
5 eine Vorderansicht des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers mit der Kettenführung zwischen der unteren Stellung und der Mittelstellung;
6 ein Diagramm, in dem das Schaltverhältnis bezogen auf die Querbewegung der Kettenführung des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers aufgetragen ist, wobei sich die Kettenführung zwischen der unteren Stellung und der Mittelstellung befindet;
7 eine Vorderansicht des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers mit der Kettenführung in der Mittelstellung;
8 ein Diagramm, in dem das Schaltverhältnis bezogen auf die Querbewegung der Kettenführung des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers aufgetragen ist, wobei sich die Kettenführung in der Mittelstellung befindet;
9 eine Vorderansicht des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers mit der Kettenführung zwischen der Mittelstellung und der oberen Stellung;
10 ein Diagramm, in dem das Schaltverhältnis bezogen auf die Querbewegung der Kettenführung des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers aufgetragen ist, wobei sich die Kettenführung zwischen der Mittelstellung und der oberen Stellung befindet;
11 eine Vorderansicht des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers mit der Kettenführung in der oberen Stellung (das heißt der vollständig ausgefahrenen Stellung); und
12 ein Diagramm, in dem das Schaltverhältnis bezogen auf die Querbewegung der Kettenführung des in 1 veranschaulichten elektrischen Umwerfers aufgetragen ist, wobei sich die Kettenführung in der oberen Stellung befindet.

Zunächst ist bezogen auf 1 ein Abschnitt eines Fahrradrahmens 10 mit einem elektrischen Umwerfer 12 gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Wie in den 1 und 2 zu sehen, ist der elektrische Umwerfer 12 in einer installierten Stellung veranschaulicht. Wie hierin zur Beschreibung des elektrischen Umwerfers 12 verwendet, beziehen sich die folgenden Richtungsangaben „vorwärts“, „rückwärts“, „oben“, „unten“, „vertikal“, „horizontal“, „unter“, „seitlich“ und „quer“ sowie andere ähnliche Richtungsangaben auf Richtungen, bezogen auf ein auf einer ebenen Fläche senkrecht stehendes Fahrrad, das mit dem elektrischen Umwerfer 12 versehen ist. Folglich sollen diese Ausdrücke, wie sie zur Beschreibung des elektrischen Umwerfers 12 verwendet werden, bezogen auf ein auf einer ebenen Fläche senkrecht stehendes Fahrrad ausgelegt werden, das mit dem elektrischen Umwerfer 12 in einer installierten Stellung versehen ist. Wie in 2 zu sehen, weist der elektrische Umwerfer 12 eine Konfiguration auf, die für eine kompakte Anordnung in einer vertikalen oder Höhenrichtung sorgt, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in der installierten Stellung befindet. Der elektrische Umwerfer 12 ist auf herkömmliche Weise an einem Sattelrohr 14 des Fahrradrahmens 10 montiert. In 3 ist beispielsweise ein herkömmlicher Anlöthänger 16 zu sehen, der am Sattelrohr 14 fixiert ist. Selbstverständlich können nach Bedarf und/oder wie gewünscht auch andere Arten von Montageanordnungen verwendet werden.
Bezogen auf die 2 und 3 umfasst der Umwerfer 12 grundsätzlich ein Grundbauteil 20, eine Kettenführung 22 (zum Beispiel ein bewegliches Bauteil) und eine Verbindungskonstruktion 24, die das Grundbauteil 20 und die Kettenführung 22 miteinander verbindet. In den 1 und 2 wird die Verbindungskonstruktion 24 (3) teilweise von einer Abdeckung C verdeckt. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst der Umwerfer 12 ferner eine elektrische Antriebseinheit 26 mit einem elektrischen Umkehrmotor M darin, wie in 1 zu sehen. Die Abdeckung C ist mit mehreren Steckverbindern oder anderen geeigneten Verbindungselementen wie Schrauben am Gehäuse der elektrischen Antriebseinheit 26 befestigt.
Die elektrische Antriebseinheit 26 ist an dem Grundbauteil 20 über der Kettenführung 22 gelagert. Diese Konfiguration hilft bei der Bereitstellung einer vertikal kompakten Anordnung des elektrischen Umwerfers 12 in der installierten Stellung. Grundsätzlich ist die elektrische Antriebseinheit 26 operativ mit der Kettenführung 22 verbunden, wodurch die Kettenführung 22 bezogen auf das Grundbauteil 20 bewegt werden kann. Mit anderen Worten, die elektrische Antriebseinheit 26 ist so konfiguriert, dass sie die Kettenführung 22 bezogen auf das Grundbauteil 20 bewegt. Genauer gesagt, ist die elektrische Antriebseinheit 26 operativ mit der Verbindungskonstruktion 24 so verbunden, dass die elektrische Antriebseinheit 26 die Verbindungskonstruktion 24 so antreibt, dass sie die Kettenführung 22 bezogen auf das Grundbauteil 20 bewegt. Wie in 3 zu sehen, weist die elektrische Antriebseinheit 26 eine Abtriebswelle 28 auf, die ein treibendes Teil bildet, das so mit der Verbindungskonstruktion 24 verbunden ist, dass die elektrische Antriebseinheit 26 die Verbindungskonstruktion 24 so antreibt, dass sie die Kettenführung 22 bezogen auf das Grundbauteil 20 bewegt. Ein Elektrokabel 29 des Motors M ist mit einer Batterie (nicht gezeigt) und/oder einem Generator (nicht gezeigt) verbunden. Bevorzugt ist eine Getriebeuntersetzungseinheit (nicht gezeigt) zwischen dem Motor M und der Abtriebswelle 28 vorgesehen. Da Getriebeuntersetzungseinheiten verbreitet in elektrischen Umwerfern verwendet werden, wird die Getriebeuntersetzungseinheit der elektrischen Antriebseinheit 26 hierin nicht erörtert und/oder veranschaulicht. Auch wenn der Umwerfer 12 als ein elektrischer Umwerfer veranschaulicht ist, kann die Verbindungskonstruktion 24 auch mit einem Seil mit geringfügigen Modifikationen bedient werden. Mit anderen Worten, die elektrische Antriebseinheit 26 kann durch eine seilbetätigte Anordnung ersetzt werden.
Wie in 3 zu sehen, umfasst das Grundbauteil 20 einen Fahrrad-Montageabschnitt 30, der operativ am Fahrradrahmen 10 montiert werden kann. Der Fahrrad-Montageabschnitt 30 weist eine Gewindebohrung 30a auf, die eine Halteschraube (nicht gezeigt) aufnimmt, mit der der Umwerfer 12 durch den Anlöthänger 16 auf herkömmliche Weise am Sattelrohr 14 befestigt werden kann. Das Grundbauteil 20 bildet ein fixiertes Bauteil, da das Grundbauteil 20 bezogen auf das Sattelrohr 14 fixiert ist.
Wie in den 3, 5, 7, 9 und 11 zu sehen, ist die Kettenführung 22 bezogen auf das Grundbauteil 20 zwischen einer ersten Stellung, wie in 3 zu sehen, und einer zweiten Stellung, wie in 11 zu sehen, beweglich. Die zweite Stellung der Kettenführung 22 ist von dem Grundbauteil 20 in seitlicher Richtung bezogen auf eine vertikale Mittenlängsebene des Fahrrads 10 weiter entfernt als die erste Stellung der Kettenführung 22. In der veranschaulichten Ausführungsform entspricht die erste Stellung der Kettenführung 22 einer unteren Stellung (das heißt der vollständig eingefahrenen Stellung) des Umwerfers 12. Auf der anderen Seite entspricht in der veranschaulichten Ausführungsform die zweite Stellung der Kettenführung 22 einer oberen Stellung (das heißt der vollständig ausgefahrenen Stellung) des Umwerfers 12. Der Umwerfer 12 ist für die Verwendung mit einem Fahrrad konstruiert, das drei Kettenblätter aufweist. Daher ist die Kettenführung 22 bezogen auf das Grundbauteil 20 in eine Zwischen- oder Mittelstellung zwischen der ersten und der zweiten Stellung beweglich, wie in 8 zu sehen.
Die Kettenführung 22 umfasst eine innere Platte 22a, eine äußere Platte 22b, ein oberes Verbindungsbauteil 22c und ein unteres Verbindungsbauteil 22d. Die innere Platte 22a und die äußere Platte 22b sind seitlich beabstandet und an oberen Abschnitten durch das obere Verbindungsbauteil 22c und an unteren Abschnitten durch das untere Verbindungsbauteil 22d miteinander verbunden und definieren so einen Kettenkäfigabschnitt 23. Der Kettenkäfigabschnitt 23 der Kettenführung 22 definiert einen Kettenaufnahmespalt darin. Daher weist die Kettenführung 22 einen Kettenkäfigabschnitt 23 auf, durch den eine Kette (in 2 durch gestrichelte Linien gekennzeichnet) läuft. Die innere Platte 22a drückt die Kette während eines Hochschaltvorgangs auf ein größeres Kettenrad. Die äußere Platte 22b zieht die Kette während eines Runterschaltvorgangs nach innen auf ein kleines Kettenrad.
Wie oben erwähnt, verbindet die Verbindungskonstruktion 24 die Kettenführung 22 beweglich mit dem Grundbauteil 20 zwischen der ersten und der zweiten Stellung. Hierbei umfasst die Verbindungskonstruktion 24 grundsätzlich ein Antriebsglied 32, ein Verbindungsglied 34 und ein Abtriebsglied 36. Das Antriebsglied 32 ist fest an der Abtriebswelle 28 (das heißt dem treibenden Teil) montiert, so dass sich das Antriebsglied 32 zusammen mit der Abtriebswelle 28 dreht. Daher ist das Antriebsglied 32 durch die Abtriebswelle 28 drehbar an dem Grundbauteil 20 angeordnet. Das Verbindungsglied 34 verbindet das Antriebsglied 32 und das Abtriebsglied 36. Das Abtriebsglied 36 ist operativ mit der Kettenführung 22 verbunden.
Bevorzugt umfasst das Verbindungsglied 34 einen ersten Arm 38 und einen zweiten Arm 40. Der erste Arm 38 umfasst einen ersten Spalt 38a. Der zweite Arm 40 umfasst einen ersten Schaltstift 40a, der selektiv in den ersten Spalt 38a eingreift, wenn sich die Kettenführung 22 zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt. Der erste Arm 38 umfasst einen zweiten Schaltstift 38b, der selektiv in einen zweiten Spalt 32a des Antriebsglieds 32 eingreift, wenn sich die Kettenführung 22 zwischen der ersten und der zweiten Stellung bewegt. Der zweite Schaltstift 38b ist entlang der Schwenkachse, die von der vierten Schwenkwelle 44 definiert wird, angeordnet. Genauer gesagt, ist der Schaltstift 38b eine Verlängerung der vierten Schwenkwelle 44. Wie nachstehend erörtert, sorgt die Anordnung der Schaltstifte 38b und 40a und des Spalts 32a und 38a für ein Schaltverhältnis, das sinkt und ansteigt, wenn sich die Kettenführung 22 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt.
Das Verbindungsglied 34 ist durch eine erste Schwenkwelle 41 drehgelenkig mit dem Antriebsglied 32 verbunden, und ist ferner durch eine zweite Schwenkwelle 42 drehgelenkig mit dem Abtriebsglied 36 verbunden. Genauer gesagt, ist der erste Arm 38 durch die erste Schwenkwelle 41 drehgelenkig mit dem Antriebsglied 32 verbunden, und der zweite Arm 40 ist durch die zweite Schwenkwelle 42 drehgelenkig mit dem Abtriebsglied 36 verbunden. Das Abtriebsglied 36 ist durch eine dritte Schwenkwelle 43 drehgelenkig mit dem Grundbauteil 20 verbunden. Der erste Arm 38 und der zweite Arm 40 sind durch die vierte Schwenkwelle 44 drehgelenkig miteinander verbunden.
In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst die Verbindungskonstruktion 24 ferner ein erstes Gelenkbauteil 50 und ein zweites Gelenkbauteil 52. Die elektrische Antriebseinheit 26 ist durch mindestens eines von dem ersten und dem zweiten Gelenkbauteil 50 und 52 operativ mit der Kettenführung 22 verbunden. Hierbei ist in der veranschaulichten Ausführungsform das erste Gelenkbauteil 50 durch das Abtriebsglied 36, das durch das Verbindungsglied 34 mit dem Antriebsglied 32 verbunden ist, operativ mit der elektrischen Antriebseinheit 26 verbunden. Wie oben erwähnt, ist das Antriebsglied 32 operativ mit der Abtriebswelle 28 der elektrischen Antriebseinheit 26 verbunden. Daher ist das Antriebsglied 32 operativ mit der Abtriebswelle 28 der elektrischen Antriebseinheit 26 und dem ersten Gelenkbauteil 50 verbunden. Wie in 3 zu sehen, ist das Abtriebsglied 36 fest mit dem ersten Gelenkbauteil 50 verbunden. Das Abtriebsglied 36 kann aber auch mit dem zweiten Gelenkbauteil 52 verbunden sein. Daher ist das Abtriebsglied 36 mit einem von dem ersten und dem zweiten Gelenkbauteil 50 und 52 verbunden. Da in der veranschaulichten Ausführungsform das erste Gelenkbauteil 50 naher am Kettenkäfigabschnitt 23 liegt als das zweite Gelenkbauteil 52, ist stärker bevorzugt das erste Gelenkbauteil 50 fest mit dem Abtriebsglied 36 verbunden.
Wie in 2 zu sehen, ist das erste Gelenkbauteil 50 durch die dritte Schwenkwelle 43 drehgelenkig mit dem Grundbauteil 20 verbunden. Das zweite Gelenkbauteil 52 ist durch eine Schwenkwelle 54 drehgelenkig mit dem Grundbauteil 20 verbunden. Das erste und das zweite Gelenkbauteil 50 und 52 verbinden beweglich die Kettenführung 22 mit dem Grundbauteil 20. So definieren das erste und das zweite Gelenkbauteil 50 und 52 ein Gelenkviereck 56, das die Kettenführung 22 operativ mit dem Grundbauteil 20 verbindet. Mit anderen Worten, das Gelenkviereck 56 erstreckt sich zwischen dem Grundbauteil 20 und der Kettenführung 22. Das Gelenk 56 ist an einer Stelle entfernt von einem Bereich A direkt über dem Kettenkäfigabschnitt 23 angeordnet, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in einer installierten Stellung befindet. Ebenso sind das erste und das zweite Gelenkbauteil 50 und 52 zumindest teilweise mit der Kettenführung 22 in seitlicher Richtung ausgerichtet, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in der installierten Stellung befindet. Auf diese Weise ist das Gelenkviereck 56 in seitlicher Richtung vollständig von der Kettenführung 22 versetzt, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in der installierten Stellung befindet. Diese Konfigurationen helfen bei der Bereitstellung einer vertikal kompakten Anordnung des elektrischen Umwerfers 12 in der installierten Stellung.
Wie in 2 zu sehen, verfügt das erste Gelenkbauteil 50 über ein erstes Ende 50a, das drehgelenkig am Grundbauteil 20 um eine erste Achse P1 montiert ist, und ein zweites Ende 50b, das drehgelenkig an der Kettenführung 22 um eine zweite Achse P2 montiert ist. Das zweite Gelenkbauteil 52 verfügt über ein drittes Ende 52a, das drehgelenkig am Grundbauteil 20 um eine dritte Achse P3 montiert ist, und ein viertes Ende 52b, das drehgelenkig an der Kettenführung 22 um eine vierte Achse P4 montiert ist.
Wie in 2 zu sehen, ist die erste Achse P1 über der zweiten Achse P2 angeordnet, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in der installierten Stellung befindet, und die dritte Achse P3 ist über der vierten Achse P4 angeordnet, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in der installierten Stellung befindet. Die erste Achse P1 ist über der vierten Achse P4 angeordnet, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in der installierten Stellung befindet. Die dritte Achse P3 ist über der zweiten Achse P2 angeordnet, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in der installierten Stellung befindet. Die erste, zweite, dritte und vierte Achse P1, P2, P3 und P4 sind alle zwischen dem Kettenkäfigabschnitt 23 und dem Fahrradrahmen 10 in seitlicher Richtung angeordnet, wenn sich der elektrische Umwerfer 12 in der installierten Stellung befindet.
Wie in den 3, 5 und 7 zu sehen, weist das Verbindungsglied 34 grundsätzlich eine erste effektive Länge L1, wenn sich die Kettenführung 22 aus der ersten Stellung in die Zwischenstellung bewegt, auf. Wie in den 7, 9 und 11 zu sehen, hat das Verbindungsglied 34 eine zweite effektive Länge L2, wenn sich die Kettenführung 22 aus der Zwischenstellung in die zweite Stellung bewegt. Die erste effektive Länge L1 des Verbindungsglieds 34 ist größer als die zweite effektive Länge L2 des Verbindungsglieds 34.
Im Speziellen greift der erste Schaltstift 40a in den ersten Spalt 38a ein, wodurch ein erster Abtriebsarm gebildet wird, wenn sich die Kettenführung 22 aus der ersten Stellung in die Zwischenstellung bewegt. Der erste Abtriebsarm erstreckt sich von der Mitte der ersten Schwenkwelle 41 zur Mitte der zweiten Schwenkwelle 42 und hat die erste effektive Länge L1. Der erste Schaltstift 40a ist näher an der zweiten Schwenkwelle 42 als an der vierten Schwenkwelle 44 angeordnet. Der zweite Schaltstift 38b greift in den zweiten Spalt 32a ein, wodurch ein zweiter Abtriebsarm gebildet wird, wenn sich die Kettenführung 22 aus der Zwischenstellung in die zweite Stellung bewegt. Der zweite Abtriebsarm erstreckt sich von der Mitte der vierten Schwenkwelle 44 zur Mitte der zweiten Schwenkwelle 42 und hat die zweite effektive Länge L2.
Wie in den Diagrammen der 4, 6, 8, 10 und 12 zu sehen, bewegt bei dieser Anordnung der Verbindungskonstruktion 24 die Verbindungskonstruktion 24 die Kettenführung 22 mit einem Schaltverhältnis, das sinkt und steigt, wenn sich die Kettenführung 22 aus der ersten Stellung (das heißt der vollständig eingefahrenen Stellung) in die zweite Stellung (das heißt die vollständig ausgefahrene Stellung) bewegt. Wie in 4 veranschaulicht, ändert sich das Schaltverhältnis in der Reihenfolge eines ersten Verhältnisses, eines zweiten Verhältnisses, das kleiner ist als das erste Verhältnis, und eines dritten Verhältnisses, das größer ist als das zweite Verhältnis, wenn sich die Kettenführung 22 aus der ersten Stellung (4) in die zweite Stellung (12) bewegt. Auf diese Weise sinkt das Schaltverhältnis von dem ersten Verhältnis auf das zweite Verhältnis, wie in den 4, 6 und 8 zu sehen, und steigt dann von dem zweiten Verhältnis auf das dritte Verhältnis, wie in 8 zu sehen. Das Schaltverhältnis wird in einer Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung (zum Beispiel der „unteren“ Stellung) und der zweiten Stellung (zum Beispiel der „oberen“ Stellung) von dem zweiten Verhältnis in das dritte Verhältnis, wenn sich der erste Schaltstift 40a aus dem ersten Spalt 38a löst und sich der zweite Schaltstift 38b aus dem zweiten Spalt 32a löst, geschaltet. Bevorzugt befindet sich die Zwischenstellung neben einem Mittelpunkt zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung, kann sich jedoch auch in anderen Stellungen befinden. Schließlich, wie in den 8, 10 und 12 zu sehen, sinkt das Schaltverhältnis aus dem dritten auf ein viertes Verhältnis, das kleiner ist als das dritte Verhältnis, wenn sich die Kettenführung 22 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt. In der veranschaulichten Ausführungsform betragen das erste und dritte Verhältnis mehr als das Doppelte des zweiten Verhältnisses, und das erste und dritte Verhältnis betragen mehr als das Doppelte des vierten Verhältnisses.
Bei der Durchführung eines Kettenschaltvorgangs wird der Motor M durch eine Nutzer-Betätigungsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Drehen der Abtriebswelle 28 (das heißt des treibenden Teils der Verbindungskonstruktion 24) der elektrischen Antriebseinheit 26 betrieben. In Abhängigkeit der Drehrichtung der Abtriebswelle 28 wird die Verbindungskonstruktion 24 entweder die Kettenführung 22 hin zu oder weg von dem Sattelrohr 14 des Fahrrads 10 bewegen. Befindet sich die Kettenführung 22 in der ersten Stellung (zum Beispiel der vollständig eingefahrenen Stellung), wird sich die Abtriebswelle 28 im Uhrzeigersinn drehen, wie in den 3, 5, 7, 9 und 11 zu sehen, wodurch sich die Kettenführung 22 in die zweite Stellung bewegt. So wird sich auch das Antriebsglied 32 mit der Abtriebswelle 28 im Uhrzeigersinn drehen, wie in den 3, 5, 7, 9 und 11 zu sehen. In der ersten Stellung greift der erste Schaltstift 40a in den ersten Spalt 38a ein, und der zweite Schaltstift 38b löst sich aus dem zweiten Spalt 32a. So werden der erste und der zweite Arm 38 und 40 als eine starre Einheit miteinander verbunden und bilden so den ersten Abtriebsarm mit der ersten effektiven Länge L1. Wenn der erste Schaltstift 40a in den ersten Spalt 38a eingreift, werden das Abtriebsglied 36 und das erste und das zweite Gelenkbauteil 50 und 52 von der Verbindungskonstruktion 24 bewegt, wobei der erste Abtriebsarm zwischen der ersten Schwenkwelle 41 und der zweiten Schwenkwelle 42 agiert.
Wenn jedoch die Abtriebswelle 28 das Antriebsglied 32 weiter im Uhrzeigersinn dreht, wird sich der zweite Spalt 32a des Antriebsglieds 32 schließlich auf den zweiten Schaltstift 38b der vierten Schwenkwelle 44 haken. Wenn sich der zweite Spalt 32a auf den zweiten Schaltstift 38b hakt, beginnt sich der erste Schaltstift 40a aus dem ersten Spalt 38a zu lösen. Dies führt dazu, dass sich der erste und der zweite Arm 38 und 40 als eine starre Einheit miteinander verbinden und so den zweiten Abtriebsarm mit der zweiten effektiven Länge L2 bilden. Mit anderen Worten, die Verbindungskonstruktion 24 schaltet von dem ersten Abtriebsarm auf den zweiten Abtriebsarm. Ist der zweite Spalt 32a mit dem zweiten Schaltstift 38b in Eingriff, werden das Abtriebsglied 36 und das erste und das zweite Gelenkbauteil 50 und 52 von der Verbindungskonstruktion 24 bewegt, wobei der zweite Abtriebsarm zwischen der vierten Schwenkwelle 44 und der zweiten Schwenkwelle 42 agiert.
Obgleich in der veranschaulichten Ausführungsform, wie sie oben erörtert ist, ein Gelenkviereck verwendet wird, kann die Kettenführung 22 auch durch andere Verbindungsanordnungen mit dem Grundbauteil 20 verbunden werden. Mit anderen Worten, der elektrische Umwerfer 12 kann so konfiguriert sein, dass er eine Verbindungsanordnung aufweist, die mit einem einzigen Gelenkbauteil konstruiert ist, oder die mit mehr als zwei Gelenkbauteilen konstruiert ist. Daher kann die vorliegende Erfindung mit elektrischen Umwerfern verwendet werden, die andere Arten von Verbindungsanordnungen nutzen.

Claims

Elektrischer Umwerfer (12), umfassend: ein Grundbauteil (20), das einen Montageabschnitt umfasst, mit dem es operativ an einem Fahrradrahmen montiert werden kann; eine Kettenführung (22), die bezogen auf das Grundbauteil (20) beweglich ist; ein erstes Gelenkbauteil (50), das die Kettenführung (22) beweglich mit dem Grundbauteil (20) verbindet, wobei das erste Gelenkbauteil (50) zumindest teilweise mit der Kettenführung (22) in seitlicher Richtung ausgerichtet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in einer installierten Stellung befindet; ein zweites Gelenkbauteil (52), das die Kettenführung (22) beweglich mit dem Grundbauteil (20) verbindet, wobei das zweite Gelenkbauteil (52) zumindest teilweise mit der Kettenführung (22) in seitlicher Richtung ausgerichtet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet; und eine elektrische Antriebseinheit (26), die operativ mit der Kettenführung (22) verbunden ist, um die Kettenführung (22) bezogen auf das Grundbauteil (20) zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (26) an dem Grundbauteil (20) über der Kettenführung (22) gelagert ist, wobei das erste und das zweite Gelenkbauteil (50, 52) ein Gelenkviereck (56) zwischen dem Grundbauteil (20) und der Kettenführung (22) definieren und wobei das erste Gelenkbauteil (50) ein erstes Ende (50a), das drehgelenkig am Grundbauteil (20) um eine erste Achse (P1) montiert ist, und ein zweites Ende (50b), das drehgelenkig an der Kettenführung (22) um eine zweite Achse (P2) montiert ist, aufweist und das zweite Gelenkbauteil (52) ein drittes Ende (50a), das drehgelenkig am Grundbauteil (20) um eine dritte Achse (P3) montiert ist, und ein viertes Ende (50b), das drehgelenkig an der Kettenführung (22) um eine vierte Achse (P4) montiert ist, aufweist, und wobei die Kettenführung (22) einen Kettenkäfigabschnitt (23) aufweist, durch den eine Kette läuft, wobei die zweite und vierte Achse (P2, P4) in seitlicher Richtung zwischen dem Kettenkäfigabschnitt (23) und dem Fahrradrahmen angeordnet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 1, wobei die erste Achse (P1) über der zweiten Achse (P2) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet, und die dritte Achse (P3) über der vierten Achse (P4) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 2, wobei die erste Achse (P1) über der vierten Achse (P4) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet, und die dritte Achse (P3) über der zweiten Achse (P2) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 1, wobei die erste und dritte Achse (P1, P3) in seitlicher Richtung zwischen dem Kettenkäfigabschnitt (23) und dem Fahrradrahmen angeordnet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 1, wobei die elektrische Antriebseinheit (26) durch mindestens eines von dem ersten und zweiten Gelenkbauteil (50, 52) operativ mit der Kettenführung (22) verbunden ist.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 5, wobei das erste Gelenkbauteil (50) operativ mit der elektrischen Antriebseinheit (26) verbunden ist.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 6, wobei die Kettenführung (22) einen Kettenkäfigabschnitt (23) aufweist, durch den eine Kette läuft, wobei das erste Gelenkbauteil (50) näher am Kettenkäfigabschnitt (23) liegt als das zweite Gelenkbauteil (52).
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Antriebsglied (32), das operativ mit einer Abtriebswelle (28) der elektrischen Antriebseinheit (26) und dem ersten Gelenkbauteil (50) verbunden ist.
Elektrischer Umwerfer (12), umfassend: ein Grundbauteil (20), das einen Montageabschnitt umfasst, mit dem es operativ an einem Fahrradrahmen montiert werden kann; eine Kettenführung (22), die bezogen auf das Grundbauteil (20) beweglich ist, wobei die Kettenführung (22) einen Kettenkäfigabschnitt (23) aufweist, durch den eine Kette läuft; eine elektrische Antriebseinheit (26), die so konfiguriert ist, dass sie die Kettenführung (22) bezogen auf das Grundbauteil (20) bewegt; und ein Gelenk, das die Kettenführung (22) operativ mit dem Grundbauteil (20) verbindet, wobei das Gelenk an einer Stelle entfernt von einem Bereich direkt über dem Kettenkäfigabschnitt (23) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in einer installierten Stellung befindet dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (26) an dem Grundbauteil (20) über der Kettenführung (22) gelagert ist, wobei das Gelenk ein erstes Gelenkbauteil (50) umfasst, wobei das erste Gelenkbauteil (50) ein erstes Ende, das drehgelenkig am Grundbauteil (20) um eine erste Achse (P1) montiert ist, und ein zweites Ende (50b), das drehgelenkig an der Kettenführung (22) um eine zweite Achse (P2) montiert ist, aufweist, und wobei das Gelenk ferner ein zweites Gelenkbauteil (52) umfasst, was es zu einem Gelenkviereck (56) macht, wobei das zweite Gelenkbauteil (52) ein drittes Ende (50a), das drehgelenkig am Grundbauteil (20) um eine dritte Achse (P3) montiert ist, und ein viertes Ende (50b), das drehgelenkig an der Kettenführung (22) um eine vierte Achse (P4) montiert ist, aufweist, und wobei die zweite und vierte Achse (P2, P4) in seitlicher Richtung zwischen dem Kettenkäfigabschnitt (23) und dem Fahrradrahmen angeordnet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 9, wobei das erste und das zweite Gelenkbauteil (50, 52) in seitlicher Richtung zumindest teilweise mit der Kettenführung (22) ausgerichtet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 9, wobei die erste Achse (P1) über der zweiten Achse (P2) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet, und die dritte Achse (P3) über der vierten Achse (P4) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 11, wobei die erste Achse (P1) über der vierten Achse (P4) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet, und die dritte Achse (P3) über der zweiten Achse (P2) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 9, wobei die erste und dritte Achse in seitlicher Richtung zwischen dem Kettenkäfigabschnitt (23) und dem Fahrradrahmen angeordnet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 9, wobei die elektrische Antriebseinheit (26) durch mindestens eines von dem ersten und dem zweiten Gelenkbauteil (50, 52) operativ mit der Kettenführung (22) verbunden ist.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 14, wobei das erste Gelenkbauteil (50) operativ mit der elektrischen Antriebseinheit (26) verbunden ist.
Elektrischer Umwerfer nach Anspruch 15, wobei das erste Gelenkbauteil (50) näher an dem Kettenkäfigabschnitt (23) liegt als das zweite Gelenkbauteil (52).
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 16, ferner umfassend ein Antriebsglied, das operativ mit einer Abtriebswelle (28) der elektrischen Antriebseinheit (26) und dem ersten Gelenkbauteil (50) verbunden ist.
Elektrischer Umwerfer (12), umfassend: ein Grundbauteil (20), das einen Montageabschnitt umfasst, mit dem es operativ an einem Fahrradrahmen montiert werden kann; eine Kettenführung (22), die bezogen auf das Grundbauteil (20) beweglich ist; eine elektrische Antriebseinheit (26), die so konfiguriert ist, dass sie die Kettenführung (22) bezogen auf das Grundbauteil (20) bewegen kann; und ein Gelenkviereck, das die Kettenführung (22) operativ mit dem Grundbauteil (20) verbindet, wobei das Gelenkviereck (56) in seitlicher Richtung vollständig von der Kettenführung (22) versetzt ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in einer installierten Stellung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinheit (26) an dem Grundbauteil (20) über der Kettenführung (22) gelagert ist, wobei das Gelenkviereck (56) ein erstes Gelenkbauteil (50) umfasst, das die Kettenführung (22) beweglich mit dem Grundbauteil (20) verbindet, wobei das erste Gelenkbauteil (50) ein erstes Ende (50a), das drehgelenkig am Grundbauteil (20) um eine erste Achse (P1) montiert ist, und ein zweites Ende (50b), das drehgelenkig an der Kettenführung (22) um eine zweite Achse (P2) montiert ist, aufweist, und wobei das Gelenkviereck (56) ferner ein zweites Gelenkbauteil (52) umfasst, das die Kettenführung (22) beweglich mit dem Grundbauteil (20) verbindet, wobei das zweite Gelenkbauteil (52) ein drittes Ende (50a), das drehgelenkig am Grundbauteil (20) um eine dritte Achse (P3) montiert ist, und ein viertes Ende (50b), das drehgelenkig an der Kettenführung (22) um eine vierte Achse (P4) montiert ist, aufweist, und wobei die Kettenführung (22) einen Kettenkäfigabschnitt (23) aufweist, durch den eine Kette läuft, wobei die zweite und die vierte Achse (P2, P4) in seitlicher Richtung zwischen dem Kettenkäfigabschnitt (23) und dem Fahrradrahmen angeordnet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 18, wobei das erste und das zweite Gelenkbauteil (50, 52) in seitlicher Richtung zumindest teilweise mit der Kettenführung (22) ausgerichtet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 18, wobei die erste Achse über der zweiten Achse angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet, und die dritte Achse (P3) über der vierten Achse (P4) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 20, wobei die erste Achse (P1) über der vierten Achse (P4) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet, und die dritte Achse (P3) über der zweiten Achse (P2) angeordnet ist, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 18, wobei die erste und dritte Achse (P1, P3) in seitlicher Richtung zwischen dem Kettenkäfigabschnitt (23) und dem Fahrradrahmen angeordnet sind, wenn sich der elektrische Umwerfer (12) in der installierten Stellung befindet.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 18, wobei die elektrische Antriebseinheit (26) durch mindestens eines von dem ersten und dem zweiten Gelenkbauteil (50, 52) operativ mit der Kettenführung (22) verbunden ist.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 23, wobei das erste Gelenkbauteil (50) operativ mit der elektrischen Antriebseinheit (26) verbunden ist.
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 24, wobei die Kettenführung (22) einen Kettenkäfigabschnitt (23) aufweist, durch den eine Kette läuft, wobei das erste Gelenkbauteil (50) näher an dem Kettenkäfigabschnitt (23) liegt als das zweite Gelenkbauteil (52).
Elektrischer Umwerfer (12) nach Anspruch 25, ferner umfassend ein Antriebsglied, das operativ mit der Abtriebswelle (28) der elektrischen Antriebseinheit (26) und dem ersten Gelenkbauteil (50) verbunden ist.