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HINTERGRUND
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Querverweis zu verwandten Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung mit der Nr. 13/851,385, eingereicht am 27. März 2013. Die gesamte Offenbarung der US-Patentanmeldung mit der Nr. 13/851,385 ist hierbei durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich im Wesentlichen auf einen Heckumwerfer für ein Fahrrad. Spezifischer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Heckumwerfer, welcher einen Verbinder aufweist, der mittels einer Motoreinheit bewegt wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Fahrrad verwendet für gewöhnlich ein Kettenantriebsgetriebe zur Übertragung einer Pedalkraft auf ein Heckrad. Das Kettenantriebsgetriebe eines Fahrrades verwendet oft Umwerfer, um selektiv eine Kette von einem von einer Vielzahl von Kettenrädern zu einem anderen zu bewegen, um die Geschwindigkeiten des Fahrrades zu verändern. Ein gewöhnlicher Umwerfer weist auf ein Basisglied, ein bewegliches Glied, welches eine Kettenführung stützt, und eine Verbinderanordnung (z. B. ein bewegender Mechanismus) gekoppelt zwischen dem Basisglied und dem beweglichen Glied, so dass die Kettenführung sich lateral relativ zu dem Basisglied bewegt. Kürzlich wurden Umwerfer mit Elektromotoreinheiten ausgestattet, um das Schalten von Gängen zu erleichtern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Im Allgemeinen offenbart die vorliegende Offenbarung unterschiedliche Merkmale eines Heckumwerfers für ein Fahrrad. In einem Merkmal ist ein Fahrradheckumwerfer bereitgestellt, der einen Verbinder und eine Elektromotoreinheit beinhaltet, die das Betrag, um welches der Umwerfer außenseitig von einem Fahrradrahmen hervorragt, minimiert.
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Im Hinblick auf den Stand der bekannten Technologie und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Heckumwerfer bereitgestellt, der im Wesentlichen ein Basisglied, ein bewegliches Glied, einen Verbinder und eine Elektromotoreinheit umfasst. Das Basisglied beinhaltet einen Fahrradmontageabschnitt zum Befestigen an einem Fahrrad. Das bewegliche Glied beinhaltet eine Kettenführung, aufweisend eine erste Rolle, die um eine erste Rollenachse einer Rollenmittelebene, welche die erste Rolle halbiert, dreht. Der Verbinder stützt beweglich das bewegliche Glied relativ zu dem Basisglied. Die Elektromotoreinheit ist hinsichtlich zumindest eines Parts des Basisgliedes stationär und an den Verbinder wirkgekoppelt, um das bewegliche Glied relativ zu dem Basisglied zwischen einer äußersten lateralen Position und einer innersten lateralen Position zu bewegen. Die Elektromotoreinheit ist zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene angeordnet, während das bewegliche Glied in der äußersten lateralen Position angeordnet ist.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass der Verbinder zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene angeordnet ist, während das bewegliche Glied in der äußersten lateralen Position angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass die Elektromotoreinheit eine Ausgangswelle beinhaltet, die zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene angeordnet ist, während das bewegliche Glied in der äußersten lateralen Position angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass der Verbinder eine Innenverbindung beinhaltet, die schwenkbar an das Basisglied und das bewegliche Glied verbunden ist, wobei die Ausgangswelle an die Innenverbindung verbunden ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass die Elektromotoreinheit einen Elektrodrahtempfänger beinhaltet, der zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene angeordnet ist, während das bewegliche Glied in der äußersten lateralen Position angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass die Elektromotoreinheit einen Motoreinheitmontagehalter beinhaltet, der zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene angeordnet ist, während das bewegliche Glied in der äußersten lateralen Position angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass der Montagehalter an das bewegliche Glied gekoppelt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass die Elektromotoreinheit einen Motor beinhaltet, der zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene angeordnet ist, während das bewegliche Glied in der äußersten lateralen Position angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass der Verbinder eine Sicherungsstruktur beinhaltet, die zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene angeordnet ist, während das bewegliche Glied in der äußersten lateralen Position angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass der Verbinder eine erste Verbindung beinhaltet, die schwenkbar an das Basisglied und das bewegliche Glied verbunden ist, und die Sicherungsstruktur beweglich zwischen einer Antriebsübertragungsposition, welche eine Antriebskraft der Motoreinheit an die erste Verbindung verbindet, und einer Nicht-Antriebsübertragungsposition, welche die Antriebskraft der Motoreinheit von der ersten Verbindung trennt, angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass das Basisglied ein erstes Glied und ein zweites Glied beinhaltet, wobei das zweite Glied an das erste Glied gekoppelt ist, und wobei das erste Glied den Fahrradmontageabschnitt beinhaltet, und das zweite Glied einen Verbinderstützabschnitt beinhaltet, welcher an den Verbinder gekoppelt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass das erste Glied und das zweite Glied zusammen schwenkbar gekoppelt sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heckumwerfer so ausgestaltet, dass die Motoreinheit durch das Basisglied aufgenommen ist.
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Andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile des offenbarten Heckumwerfers werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform des Heckumwerfers offenbaren, ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bezug nehmend nun auf die beigefügten Zeichnungen, welche einen Teil der ursprünglichen Offenbarung bilden:
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1 ist eine seitliche Teilaufrissansicht eines hinteren Rahmenabschnittes eines Fahrrades mit einem Fahrradheckumwerfer in einer Hochschaltstufenposition mit der Kettenführung in einer Ketteneingriffsposition;
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2 ist eine hintere Endaufrissansicht des hinteren Rahmenabschnittes und des Heckumwerfers veranschaulicht in 1 in der Hochschaltstufenposition, jedoch mit der Kettenführung in der vollständig eingefahrenen Position;
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3 ist eine ebene Draufsicht des hinteren Rahmenabschnitts und des Heckumwerfers veranschaulicht in 1 und 2, in der Hochschaltstufenposition, mit der Kettenführung in der vollständig eingefahrenen Position;
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4 ist eine seitliche Rahmenaufrissansicht des Heckumwerfers veranschaulicht in 1 bis 3;
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5 ist eine seitliche perspektivische Rahmenansicht des Heckumwerfers, veranschaulicht in den 1 bis 4, mit dem Sicherungsmechanismus in einer Antriebsübertragungsposition;
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6 ist eine seitliche perspektivische Rahmenansicht des Heckumwerfers veranschaulicht in den 1 bis 5, mit dem Sicherungsmechanismus in einer ersten Nicht-Antriebsübertragungsposition;
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7 ist eine seitliche perspektivische Rahmenansicht des Heckumwerfers veranschaulicht in den 1 bis 6, mit dem Sicherungsmechanismus in einer zweiten Nicht-Antriebsübertragungsposition;
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8 ist eine seitliche Rahmenaufrissansicht des Basisgliedes des Heckumwerfers veranschaulicht in den 1 bis 7 mit der Abdeckung des Motorgehäuses entfernt, um die innere Struktur der Elektromotoreinheit zu veranschaulichen;
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9 ist eine seitliche Rahmenaufrissansicht des beweglichen Gliedes des Heckumwerfers veranschaulicht in den 1 bis 7;
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10 ist eine seitliche Nicht-Rahmenaufrissansicht des beweglichen Gliedes des Heckumwerfers veranschaulicht in den 1 bis 7, mit einem Abdeckungsglied des beweglichen Gliedes entfernt, um das Reibelement, den Reibeinstellmechanismus und die Einwegkupplung des beweglichen Gliedes zu veranschaulichen; und
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11 ist eine weitere seitliche, Nicht-Rahmenaufrissansicht des beweglichen Gliedes des Heckumwerfers veranschaulicht in den 1 bis 7 mit dem Abdeckglied des beweglichen Gliedes entfernt und einem Part des Reibeinstellmechanismus entfernt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausgewählte Ausführungsformen werden nun mit Bezugnahme zu den Zeichnungen beschrieben. Es wird aus dieser Offenbarung für Fachleute ersichtlich, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen nur zu Illustrationszwecken bereitgestellt sind und nicht für den Zweck, die Erfindung wie definiert durch die angefügten Ansprüche und ihre Äquivalente einzuschränken.
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Anfänglich Bezug nehmend zu den 1 bis 3, darin ist ein hinterer Abschnitt eines Fahrrades 10 veranschaulicht, der unter anderen Dingen einen Fahrradheckumwerfer 12 gemäß einer veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet. Der Heckumwerfer 12 ist an einen hinteren Abschnitt eines Fahrradrahmens 14 in herkömmlicher Weise wie nachfolgend erläutert gesichert. Der Heckumwerfer 12 wird mittels eines elektrischen Heckschalters (nicht dargestellt) betätigt, welcher eine Schaltbetätigungsvorrichtung ist. Der elektrische Heckschalter betätigt den Heckumwerfer 12 zwischen einer Vielzahl von Schaltstufenpositionen (Getriebepositionen), so dass eine Fahrradkette 16 mittels des Heckumwerfers 12 in einer lateralen Richtung zwischen einer Vielzahl von hinteren Kettenrädern S bewegt wird. Der Heckumwerfer 12 ist in einer Hochschaltstufenposition (Schaltposition) in den 1 bis 3 veranschaulicht. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Hochschaltstufenposition (Schaltposition)” auf den Heckumwerfer 12, der sich in einer Betätigungsposition befindet, die der Kette 16, geführt auf dem hinteren Kettenrad S mit der kleinsten Zahl an Zähnen, entspricht. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „untere Schaltstufenposition (Schaltposition)” auf den Heckumwerfer 12 in einer Betätigung, die der Kette 16, geführt auf dem hinteren Kettenrad S mit der größten Zahl an Zähnen, entspricht.
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Der Heckumwerfer 12 beinhaltet im Wesentlichen ein Basisglied 18, ein bewegliches Glied 20, einen Verbinder 22 und eine Elektromotoreinheit 24. Die Elektromotoreinheit 24 ist wirkgekoppelt an den Verbinder 22, um das bewegliche Glied 20 hinsichtlich des Basisgliedes zu bewegen. Folglich, in der veranschaulichten Ausführungsform, stellt der hintere Heckumwerfer 12 einen elektrischen oder motorisierten Heckumwerfer dar. Wie in den 3 bis 7 zu sehen ist, beinhaltet der Verbinder 22 eine Sicherungsstruktur 26, die die Elektromotoreinheit 24 an den Verbinder 22 wirkkoppelt, um einen Schutz für die Elektromotoreinheit 24 wie nachfolgend erläutert bereitzustellen.
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In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet das Basisglied 18 ein erstes Halterglied 28 und ein zweites Halterglied 30. Die ersten und zweiten Halterglieder 28 und 30 sind bevorzugt aus einem harten, starren Material, wie etwa leichtgewichtiges Metall (z. B. eine Aluminiumlegierung) hergestellt. Das erste Halterglied 28 stellt ein Beispiel eines ersten Gliedes des Basisgliedes 18 dar, während das zweite Halterglied 30 ein Beispiel für ein zweites Glied des Basisgliedes 18 darstellt. Das zweite Halterglied 30 ist an das erste Halterglied 28 mittels eines Festmachers 32 (z. B. ein Bolzen) gekoppelt. Bevorzugt sind das erste Glied 28 und das zweite Glied 30 zusammen mittels eines Festmachers 32 um ein Schwenkachse B schwenkbar gekoppelt, die mittels der Mittellängsachse des Festmachers 32 definiert ist. Die Schwenkachse B wird manchmal B-Achse des Heckumwerfers genannt.
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Das zweite Halterglied 30 beinhaltet einen Verbinderstützabschnitt 34, welcher an den Verbinder 22, wie in 1 zu sehen ist, gekoppelt ist. Wie nachfolgend erläutert, ist der Verbinder 22 schwenkbar an den Verbinderstützabschnitt 34 des zweiten Haltergliedes 30 gekoppelt. Das zweite Halterglied 30 beinhaltet weiter einen Fixierabschnitt 36 und einen Elektromotoreinheitstützabschnitt 38. Der Fixierabschnitt 36 weist ein Paar von Montageflanschen 36a und 36b zur Aufnahme des ersten Haltergliedes 28 dazwischen auf. Der Montageflansch 36a weist eine nichtgewindete Bohrung 36c auf, während der Montageflansch 36b eine gewindete Bohrung 36d aufweist. Der Festmacher 32 erstreckt sich durch die nicht-gewindete Bohrung 36c und ist in die gewindeten Bohrung 36d geschraubt. Das erste Glied 28 ist an den Festmacher 32 schwenkbar angeordnet. Eine Einstellstruktur 39 ist an das zweite Halterglied 30 angeordnet. Die Einstellstruktur 39 stellt den Schwenkwinkel zwischen dem ersten Halter 28 und dem zweiten Halter 30 ein. Die Einstellstruktur 39 beinhaltet einen Einstellbolzen und ein gewindetes Loch des zweiten Haltergliedes 30. Eine Achse des Einstellbolzens erstreckt sich und durchschneidet eine Ebene, beinhaltend die Schwenkachse B. Der Einstellbolzen verhindert eine Drehung der zweiten Halter 30 gegen den Uhrzeigersinn bei Betrachtung von außen auf das Fahrrad. Der Elektromotoreinheitstützabschnitt 38 stützt die Elektromotoreinheit 24. Insbesondere weist der Elektromotoreinheitstützabschnitt 38 eine Aussparung 38a auf, die die Elektromotoreinheit 24 aufnimmt. Auf diesem Wege ist die Elektromotoreinheit 24 durch des Basisgliedes 18 aufgenommen. Das Basisglied 18 deckt zumindest die Außenseite der Elektromotoreinheit 24 ab. In dieser Ausführungsform deckt das Basisglied 18 nicht die Heckseite und die untere Seite der Elektromotoreinheit 24 ab, um Gewicht zu reduzieren. Die Elektromotoreinheit 24 ist abnehmbar an den Elektromotoreinheitstützabschnitt 38 angeordnet.
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Das erste Halterglied 28 beinhaltet einen Fahrradmontageabschnitt 40, der eine Bolzenaufnahmebohrung definiert, welche einen Fixierbolzen 42 aufnimmt zur Befestigung des Heckumwerfers 12 an das Fahrrad 10. Der Fixierbolzen 42 ist in ein gewindetes Loch eines Bügelabschnittes des Fahrradrahmens 14 geschraubt. Folglich beinhaltet das Basisglied 18 den Fahrradmontageabschnitt 40 zur Befestigung des Heckumwerfers 12 an das Fahrrad 10. Während das Basisglied 18 bei Benutzung des ersten Haltergliedes 28 an den hinteren Abschnitt eines Fahrradrahmens 14 befestigt ist, wird es aus dieser Offenbarung für den Fachmann ersichtlich, dass das zweite Halterglied 30 direkt an den hinteren Abschnitt eines Fahrradrahmens 14 bei Benutzung des Fixierbolzens 42 oder eines anderen Festmachers befestigt werden kann.
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Wie in 1 zu sehen ist, beinhaltet das zweite Halterglied 30 weiter eine Tiefschaltstufeneinstellschraube 44 und eine Hochschaltstufeneinstellschraube 46, um den Bewegungsbereich des beweglichen Gliedes 20 hinsichtlich des Basisgliedes 18 einzustellen. Insbesondere berührt die Tiefschaltstufeneinstellschraube 44 einen Absatz des Verbinders 22, wenn das bewegliche Glied 20 sich in der Tiefschaltstufenposition (Schaltposition) befindet oder wenn das bewegliche Glied 20 sich etwas oberhalb der Tiefschaltstufenposition (Schaltposition) befindet. Die Hochschaltstufeneinstellschraube 46 berührt einen Absatz des Verbinders 22, wenn das bewegliche Glied 20 in der Hochschaltstufenposition (Schaltposition) sich befindet oder wenn das bewegliche Glied 20 sich etwas sich etwas oberhalb der Hochschaltstufenposition (Schaltposition), wie in 1 zu sehen ist, befindet.
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Wie in den 1 und 4 zu sehen ist, ist das bewegliche Glied 20 beweglich an das Basisglied 18 mittels des Verbinders 22 gekoppelt. Das bewegliche Glied 20 beinhaltet eine Kettenführung 50, die schwenkbar an das bewegliche Glied 20 mittels einer Welle 52 gekoppelt ist, um herum um eine Kettenführungsschwenkachse P zu schwenken, welche manchmal die P-Achse des Heckumwerfers 12 genannt wird. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Welle 52 bevorzugt aus verschiedenen Teilen (nicht dargestellt) hergestellt, um die Montage des beweglichen Gliedes 20 zu unterstützen und die Befestigung der Kettenführung 50 an das bewegliche Glied 20 zu unterstützen.
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Wie am besten in den 1 bis 4 zu sehen ist, beinhaltet die Kettenführung 50 im Wesentlichen ein Paar von Kettenkäfigplatten 54, eine Spannrolle 56 und eine Führungsrolle 58. Die Rollen 56 und 58 sind beide drehbar zwischen den Kettenkäfigplatten 54 angeordnet. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Führungsrolle 58 drehbar an der Welle 52 angeordnet, während die Kettenführung 50 nicht drehbar an die Welle 52 befestigt ist.
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Die Spannrolle 56 stellt eine erste Rolle dar, während die Führungsrolle 58 eine zweite Rolle darstellt. Alternativ stellt die Führungsrolle 58 eine erste Rolle dar, während die Spannrolle 56 eine zweite Rolle darstellt. Die Spannrolle 56 (erste Rolle) dreht um eine erste Rollenachse A1 in einer Rollenmittelebene PL, die die Spannrolle 56 (erste Rolle) halbiert bzw. zweiteilt. Die Führungsrolle 58 (zweite Rolle) dreht um eine zweite Rollenachse A2 in der Rollenmittelebene PL, die die Führungsrolle 58 (zweite Rolle) halbiert bzw. zweiteilt. Folglich haben in der veranschaulichten Ausführungsform die Rollen 56 und 58 die gleiche Rollenmittelebene PL. Die Rollenmittelebene in den Ansprüchen bezieht sich auf die Rollenmittelebene der Führungsrolle 58. Die Rollenmittelebene PL halbiert die Mitte der Führungsrolle 58 (zweite Rolle) in der Richtung der Achse A2 und ist orthogonal zu der Achse A2.
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Bezug nehmend auf die 1, 4 und 5 wird der Verbinder 22 nun im näheren Detail erläutert. Der Verbinder 22 stützt beweglich das bewegliche Glied 20 relativ zu dem Basisglied 18. Mit anderen Worten wirkverbindet der Verbinder 22 das bewegliche Glied 20 an das Basisglied 18. Der Verbinder 22 ist zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene PL angeordnet, während das bewegliche Glied 20 in der äußersten lateralen Position angeordnet ist, welche der Hochschaltstufenposition (Schaltposition) des Heckumwerfers 12 entspricht.
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In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet der Verbinder 22 eine erste Verbindung oder eine Innenverbindung 60, die schwenkbar an das Basisglied 18 und an das bewegliche Glied 20 verbunden ist. Der Verbinder 22 beinhaltet weiter eine zweite Verbindung oder eine Außenverbindung 62, die schwenkbar an das Basisglied 18 und das bewegliche Glied 20 verbunden ist. Die Innenverbindung 60 weist ein erstes Ende auf, das schwenkbar an das Basisglied 18 mittels einer Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 verbunden ist. Die Innenverbindung 60 weist ein zweites Ende auf, das schwenkbar an das bewegliche Glied 20 mittels eines Schwenkstifts 66 verbunden ist. Die Außenverbindung 62 weist ein erstes Ende auf, das schwenkbar an das Basisglied 18 mittels des Schwenkstiftes 68 verbunden ist. Die Außenverbindung 62 weist ein zweites Ende auf, das schwenkbar an das bewegliche Glied 20 mittels eines Schwenkstiftes 70 verbunden ist. Folglich weisen die Innenverbindung und Außenverbindung 60 und 62 erste Enden auf, die schwenkbar an das Basisglied 18 verbunden sind und weisen zweite Enden auf, welche schwenkbar an das bewegliche Glied 20 verbunden sind, um eine Vier-Punkt-Gelenkanordnung zu definieren bzw. eine Vier-Schwenkarm-Anordnung zu definieren. Die Schwenkachse der Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 und die Schwenkachsen der Schwenkstifte 66, 68 und 70 sind geneigt relativ zu der Rollenebene PL. Insbesondere sind die Schwenkachsen der Ausgangswelle 64 und der Schwenkstifte 66, 68 und 70 in eine nach unten verlaufende Richtung geneigt, während sich die Ausgangswelle 64 und die Schwenkstifte 66, 68 und 70 nach außen weg von einer vertikalen Mittelebene des Fahrradrahmens 14 erstrecken. Folglich sind die inneren Enden der Ausgangswelle 64 und der Schwenkstifte 66, 68 und 70 höher angeordnet als die äußeren Enden der Ausgangswelle 64 und der Schwenkstifte 66, 68 und 70.
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Wie in 5 zu sehen ist, beinhaltet der Verbinder 22 weiter ein Vorspannglied 72, das zwischen die Innenverbindung und Außenverbindung 60 und 62 zwischengeschaltet ist, um das bewegliche Glied 20 in Richtung einer der Tiefschaltstufenposition oder Hochschaltstufenposition vorzuspannen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Vorspannglied 72 eine Spiralspannfeder, die das bewegliche Glied 20 in Richtung der Tiefschaltstufenposition vorspannt. Mit dieser Anordnung ist/wird das Vorspannglied 72 gestreckt, sobald das bewegliche Glied 20 sich von der Tiefschaltstufenposition in die Hochschaltstufenposition bewegt. In der Tiefschaltstufenposition ist das Vorspannglied 72 vorgespannt (leicht gestreckt bzw. gedehnt), um in der Tiefschaltstufenposition stabilisiert zu sein/werden. In der Hochschaltstufenposition ist/wird das Vorspannglied 72 vorgespannt (leicht gedehnt), um in der Hochschaltstufenposition, wie in der 1 zu sehen ist, stabilisiert zu sein/werden.
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Das Vorspannglied 72 unterstützt bei der/dem Aufnahme/Ausgleich von Spiel oder Abstand zwischen den Gängen der Elektromotoreinheit 24 und bei anderen Herstellungstoleranzen bei der Herstellung des Heckumwerfers 12. Als ein Ergebnis, wenn die Elektromotoreinheit 24 mit einem ersten Drehbetrag von einer ersten Position zu einer zweiten Position betätigt wird und dann die Elektromotoreinheit 24 anschließend mit einem zweiten Drehbetrag von der zweiten Position zu der ersten Position betätigt wird, können die ersten und zweiten Drehbeträge einen etwas unterschiedliche Betrag haben, falls das Vorspannglied 72 nicht bereitgestellt ist, um das bewegliche Glied 20 in eine Richtung vorzuspannen. Folglich verbessert das Vorspannglied 72 die Stabilität der Schaltpositionen des Heckumwerfers 12.
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In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet die Innenverbindung 60 ein erstes Verknüpfungsglied 76 und ein zweites Verknüpfungsglied 78, aber die Innenverbindung 60 kann, falls benötigt und/oder gewünscht, aus einem einzelnen Stück hergestellt sein. Das zweite Verknüpfungsglied 78 ist fixiert an einen Zwischenabschnitt des ersten Verknüpfungsgliedes 76 mittels des Montageelementes 74 befestigt. Das erste Verknüpfungsglied 76 bildet das zweite Ende der Innenverbindung 60 aus, welche schwenkbar mit dem beweglichen Glied 20 mittels eines Schwenkstiftes 66 verbunden ist. Die ersten und zweiten Verknüpfungsglieder 76 und 78 bilden das erste Ende der Innenverbindung 60 aus und jede weist einen Endabschnitt auf, der schwenkbar an das Basisglied 18 mittels eines Endes der Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 verbunden ist. Spezifischer ist das erste und zweite Verknüpfungsglied 76 und 78 nicht an die Ausgangswelle 64 fixiert, sondern eher kann die Ausgangswelle 64 relativ zu den Endabschnitten der ersten und zweiten Verknüpfungsglieder 76 und 78 drehen. Bei Zusammenbau des Heckumwerfers 12 ist es ein Leichtes, die Innenverbindung 60 an die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 als eine Schwenkwelle der Innenverbindung 60 zu befestigen, weil die Innenverbindung 60 durch eine Vielzahl von Parts konstruiert ist.
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Nun wird die Elektromotoreinheit 24 näher im Detail erläutert durch Bezugnahme primär zu den 2 bis 4 und 8. Die Elektromotoreinheit 24 ist zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene PL angeordnet, während das bewegliche Glied 20 in der äußersten lateralen Position, wie in den 2 und 3 zu sehen ist, angeordnet ist. Die Elektromotoreinheit 24 beinhaltet ein Motorgehäuse 82 und einen Motor 84. Der Motor 84 ist innerhalb des Motorgehäuses 82 fixiert, welches einen Hüllenabschnitt 82a und einen Deckelabschnitt 82b beinhaltet. Der Motor 84 ist ein reversibler Elektromotor. Die Elektromotoreinheit 24 beinhaltet weiter eine Untersetzungsgetriebeeinheit 86, welche auch innerhalb des Motorgehäuses 82 angeordnet ist. Die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 ist an eine Ausgangswelle des Motors 84 mittels der Untersetzungsgetriebeeinheit 86 verbunden. Eine Drehung der Ausgangswelle 64 in eine Richtung bewegt das bewegliche Glied 20 und die Kettenführung 50 in Richtung einer Tiefschaltstufenposition hinsichtlich des Basisgliedes 18. Eine Drehung der Ausgangswelle 64 in eine andere Richtung bewegt das bewegliche Glied 20 und die Kettenführung 50 in Richtung einer Hochschaltstufenposition hinsichtlich des Basisgliedes 18.
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Die Elektromotoreinheit 24 beinhaltet weiter einen Motoreinheitmontagehalter 86, der zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene PL angeordnet ist, während das bewegliche Glied 20 in der äußersten lateralen Position angeordnet ist. Der Motoreinheitmontagehalter 86 ist an das Basisglied 18 mittels dreier Schrauben 88 gekoppelt. Der Motoreinheitmontagehalter 86 hält das Motorgehäuse 82 in der Aussparung 38a des Elektromotoreinheitsstützabschnitts 38 des Basisgliedes 18. Folglich ist die Elektromotoreinheit 24 stationär hinsichtlich zumindest eines Parts des Basisgliedes 18, und ist mit dem Verbinder 22 wirkgekoppelt, um das bewegliche Glied 20 relativ zu dem Basisglied 18 zwischen einer äußersten lateralen Position (d. h. der Hochschaltstufenposition in der veranschaulichten Ausführungsform) und einer innersten lateralen Position (d. h. der Tiefschaltstufenposition in der veranschaulichten Ausführungsform) zu bewegen. Das Motorgehäuse 82, der Motor 84 und die Untersetzungsgetriebeeinheit 86 sind zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene PL angeordnet, während das bewegliche Glied 20 in der äußersten lateralen Position (d. h. der Hochschaltstufenposition in der veranschaulichten Ausführungsform), wie in 2 zu sehen ist, angeordnet ist.
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Die Elektromotoreinheit 24 beinhaltet die Ausgangswelle 64, die zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene PL angeordnet ist, während das bewegliche Glied 20 in der äußersten lateralen Position, wie in 3 zu sehen ist, angeordnet ist. Die Ausgangswelle 64 ist an die Innenverbindung 60 verbunden, um den Verbinder 22 anzutreiben, um das bewegliche Glied 20 in einer lateralen Richtung in Antwort auf eine Drehung der Ausgangswelle 64 mittels des Motors 84 zu bewegen. In dieser Ausführungsform durchschneidet die Rollenmittelebene PL die Ausgangswelle 64. Die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 ist drehbar an das Motorgehäuse 82 montiert, um an gegenüberliegenden Enden des Motorgehäuses 82 herauszuragen, um schwenkbar die Innenverbindung 60 am Basisglied 18 zu stützen. Die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 treibt die Innenverbindung 60 an, um das bewegliche Glied 20 hinsichtlich des Basisgliedes 18 zu bewegen. Die Außenverbindung 62 bewegt sich in Antwort auf eine Bewegung der Innenverbindung 60. Die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 ist für gewöhnlich an die Innenverbindung 60 mittels der Sicherungsstruktur 26, wie nachfolgend erläutert, verbunden.
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Wie in 3 zu sehen ist, beinhaltet der Deckelabschnitt 82 der Elektromotoreinheit 24 einen Elektrodrahtempfänger 82c, der zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene PL angeordnet ist, während das bewegliche Glied 20 in der äußersten lateralen Position angeordnet ist. Der Elektrodrahtempfänger 82c nimmt einen Elektrodraht W des Motors 84 auf. Der Elektrodraht des Motors 84 ist elektrisch an eine entfernte Energiequelle verbunden, die den Motor 84 versorgt, um den Motor 84 zu betätigen.
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Nun wird die Sicherungsstruktur 26 im näheren Detail mit Bezugnahme zu den 3 bis 7 erläutert. Die Sicherungsstruktur 26 ist zumindest teilweise innenseitig der Rollenmittelebene PL angeordnet, während das bewegliche Glied 20 in der äußersten lateralen Position, wie in 3 zu sehen ist, angeordnet ist. Die Sicherungsstruktur 26 beinhaltet ein Ausgangsglied 94, eine Antriebsverbindung 96 und ein Vorspannelement 98. Die Sicherungsstruktur 26 ist beweglich zwischen einer Antriebsübertragungsposition, die eine Antriebskraft der Elektromotoreinheit 24 an die erste oder Innenverbindung 60 verbindet, und einer Nicht-Antriebsübertragungsposition, die die Antriebskraft der Elektromotoreinheit 24 von der ersten oder Innenverbindung 60 trennt, angeordnet.
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Die Sicherungsstruktur 26 führt im Wesentlichen zwei Funktionen aus. Erstens, die Sicherungsstruktur 26 überträgt gewöhnlich eine Antriebskraft des Motors 84 an die Innenverbindung 60, um das bewegliche Glied 20 hinsichtlich des Basisgliedes 18 zu bewegen. Zweitens, stoppt die Sicherungsstruktur 26 die Übertragung einer Antriebskraft des Motors 84 an die Innenverbindung 60, so dass die Motoreinheit 84 weiter betätigt werden kann, selbst wenn das bewegliche Glied 20 nicht hinsichtlich des Basisgliedes 18 bewegt wird (z. B. eingeklemmt wird), oder die Kraft, um das bewegliche Glied 20 hinsichtlich des Basisgliedes 18 zu bewegen größer wird als eine vorbestimmte Betätigungskraft. Auf diesem Weg ist die Motoreinheit 84 mittels der Sicherungsstruktur 26 in bestimmten Situationen geschützt.
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Wie in den 4 bis 7 zu sehen ist, wird das Ausgangsglied 94 beweglich mittels des Motors 84 der Elektromotoreinheit 24 betätigt. Insbesondere ist das Ausgangsglied 94 an die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 fixiert, um mit der Ausgangswelle 64 zu drehen. Z. B. ist das Ausgangsglied 94 an die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 mittels einer Spline-Verbindung wie veranschaulicht fixiert. Auf diesem Weg wird das Ausgangsglied 94 gedreht, sobald die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 mittels der Betätigung des Motors 84 gedreht wird. Die Bewegungskraft (d. h. Drehmoment) des Ausgangsgliedes 94 wird mittels der Antriebsverbindung 96 an das erste Verbindungsglied 76 der Innenverbindung 60 übertragen. Spezifischer ist die Antriebsverbindung 96 schwenkbar an die Innenverbindung 60 montiert, um sich zwischen einer Antriebsübertragungsposition, die eine Antriebskraft des Motors 84 an die Innenverbindung 60 verbindet, und einer Nicht-Antriebsübertragungsposition, die die Antriebskraft des Motors 84 von der Innenverbindung 60 trennt, zu bewegen. Das Vorspannelement 98 übt eine Vorspannkraft auf die Antriebsverbindung 96 aus, um die Antriebsverbindung 96 in Berührung mit dem Ausgangsglied 94 vorzuspannen. Die Antriebsverbindung 96 steht in Eingriff mit dem Ausgangsglied 94, um gemeinsam zu bewegen, während die Antriebsverbindung 96 sich in der Antriebsübertragungsposition befindet. Auf der anderen Seite löst sich die Antriebsverbindung 96 von dem Ausgangsglied 94, um eine Relativbewegung zwischen der Antriebsverbindung 96 und dem Ausgangsglied 94 bereitzustellen, während die Antriebsverbindung 96 sich in der Nicht-Antriebsübertragungsposition befindet. Die Antriebsverbindung 96 bewegt sich von der Antriebsübertragungsposition zu der Nicht-Antriebsübertragungsposition auf ein auftretenden eines vorbestimmten Widerstands hin, auftretend an der Innenverbindung 60, welche die Vorspannkraft des Vorspannelementes 98 an der Antriebsverbindung 96 überwindet.
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Wie in den 4 bis 7 zu sehen ist, bringt das Vorspannelement 98 eine Vorspannkraft an der Antriebsverbindung 96 auf, um die Antriebsverbindung 96 in Eingriff mit dem Ausgangsglied 94 vorzuspannen. Folglich ist die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 an die Innenverbindung 60 mittels des Ausgangsgliedes 94 und der Antriebsverbindung 96 als ein Ergebnis des Vorspannelementes 98 verbunden, so dass die Antriebskraft des Motors 84 an die Innenverbindung 60 übertragen wird, um das bewegliche Glied 20 hinsichtlich des Basisgliedes 18 zu bewegen. Das Vorspannelement 98 bringt eine Vorspannkraft an die Antriebsverbindung 96 in Eingriff mit dem Ausgangsglied 94 auf, um die Antriebsverbindung 96 in der Antriebsübertragungsposition aufrecht zu erhalten. Folglich stellt diese Anordnung des Ausgangsgliedes 94, der Antriebsverbindung 96 und des Vorspannelements 98 eine überwindbare Verbindung zwischen der Ausgangswelle 64, der Elektromotoreinheit 24 und der Innenverbindung 60 bereit, in welcher die Verbindung zwischen der Ausgangswelle 64, der Elektromotoreinheit 24 und der Innenverbindung 60 von der Antriebsübertragungsposition zu der Nicht-Antriebsübertragungsposition mit einer über die vorbestimmte Betätigungskraft hinaus anwachsenden Kraft geschalten wird, welche benötigt wird, um das bewegliche Glied 20 hinsichtlich des Basisgliedes 18 zu bewegen. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Vorspannelement 98 eine Spiralfeder.
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In der veranschaulichten Ausführungsform wird die überwindbare Verbindung zwischen der Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 und der Innenverbindung 60 eingerichtet mittels Bereitstellen des Ausgangseingriffsabschnittes 96a oder des Ausgangsgliedes 94, aufweisend einer Kerbe, bzw. Nut, und des anderen, entweder des Ausgangseingriffsabschnitts 96a oder des Ausgangsglied 94, aufweisend einen Vorsprung, der mit der Kerbe bzw. Nut zusammenpasst, um die Antriebsübertragungsposition einzurichten bzw. bereitzustellen. Zum Beispiel, wie veranschaulicht, beinhaltet das Ausgangsglied 94 eine Kerbe bzw. Nut 94a und der Ausgangseingriffsabschnitt 96a einen Vorsprung, der mit der Kerbe 94a zusammenpasst, um die Antriebsübertragungsposition einzurichten.
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6 und 7 veranschaulichen Situationen, in welchen das bewegliche Glied 20 nicht hinsichtlich des Basisgliedes 18 sich bewegt (z. B. eingeklemmt wird), oder aus einem Grund die Kraft, um das bewegliche Glied 20 hinsichtlich des Basisgliedes 18 zu bewegen, größer wird als eine vorgeschriebene Betätigungskraft, welche mittels der Vorspannkraft des Vorspannelementes 98 vorbestimmt ist. Falls das bewegliche Glied 20 eingeklemmt wird und die Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 mittels des Motors 84 angetrieben wird, wird die Sicherungsstruktur 26 es der Ausgangswelle 64 der Elektromotoreinheit 24 erlauben zu drehen. Insbesondere wird sich das Ausgangsglied 94 als ein Nocken verhalten, der die Antriebsverbindung 96 gegen die Vorspannkraft des Vorspannelementes 98 bewegt. Diese Bewegung der Antriebsverbindung 96 mittels des Ausgangsgliedes 94 gegen die Vorspannkraft des Vorspannelementes 98 resultiert in dem Ausgangseingriffsabschnitt 96a (z. B. Vorsprung) der Antriebsverbindung 96, welche aus der Kerbe 94a des Ausgangsgliedes 94 auf eine Nockenfläche 94b des Ausgangsgliedes 94 verdrängt wird. Sobald der Ausgangseingriffsabschnitt 96a auf der Nockenfläche 96b verharrt, kann die Ausgangswelle 94 der Elektromotoreinheit 24 drehen, ohne die Antriebskraft an die Innenverbindung 60 zu übertragen. Die Nockenfläche 94b des Ausgangsgliedes 94 erstreckt sich in beide Umfangsrichtungen von der Kerbe 94a des Ausgangsgliedes 94. Auf diesem Weg ist der Motor 84 in beide Betätigungsrichtungen geschützt.
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Obwohl nicht dargestellt, kann die Elektromotoreinheit 24 mit einem Schaltstufenpositionssensor bereitgestellt sein, wie etwa ein digitaler Positionssensor, der an der Untersetzungsgetriebeeinheit 86 montiert ist, um eine Bewegung eines der Parts der Untersetzungsgetriebeeinheit 86 zu ermitteln. Insbesondere kann der Schaltstufenpositionssensor mittels eines Positionssensor-Verschluss-Rads bzw. Positionssensor-Shutter-Rads und eines Dualkanalfotounterbrechers aufweisend eine Lichtquelle oder LED, das an einer Seite des Verschluss-Rads bzw. Shutter-Rads angeordnet ist und ein Fototransistor (z. B. ein Lichtdetektor) auf der anderen Seite des Verschluss-Rads angeordnet sein. Der Schaltstufenpositionssensor kann mittels eines Magnetwiderstandssensors oder eines Magneten ausgebildet sein. Der Magnet ist an einem Part des Untersetzungsgetriebes angeordnet.
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Wie in 9 zu sehen ist, ist das bewegliche Glied 20 mit einem Vorspannelement 100 bereitgestellt. Das Vorspannelement 100 ist zwischen dem beweglichen Glied 20 und der Kettenführung 50 bereitgestellt, um die Kettenführung 50 um die Kettenführungsschwenkachse P in einer ersten Drehrichtung D1 (siehe 9 und 10) vorzuspannen. Folglich ist die erste Drehrichtung D1 eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn der Kettenführung 50, um die Kettenführungsschwenkachse P, wenn diese entlang der Kettenführungsschwenkachse P von der nicht-rahmenzugewandten Seite des beweglichen Gliedes 20 betrachtet wird. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Vorspannelement 100 eine Torsionsfeder, aufweisend einen gewickelten Abschnitt, angeordnet um die Welle 52, ein erstes Federende 100a, in Eingriff stehend mit dem beweglichen Glied 20 und ein zweites Federende 100b, das mit der Kettenführung 50 in Eingriff steht (d. h. eingehakt).
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Wie in den 10 und 11 zu sehen ist, ist in der veranschaulichten Ausführungsform das bewegliche Glied 20 mit einem Reibelement 102 bereitgestellt, das zwischen dem beweglichen Glied 20 und der Kettenführung 50 wirkangeordnet ist. Das Reibelement 102 stellt reibend einen Drehwiderstand bereit in einer zweiten Drehrichtung D2 der Kettenführung 50 um die Kettenführungsschwenkachse P. Bevorzugt ist das Reibelement 102 einstellbar, um den Drehwiderstand, bereitgestellt mittels des Reibelements 102 durch einen Reibeinstellmechanismus 104 zu variieren. Im Wesentlichen erhöht das Reibelement 102 eine Betätigungsleistung der Elektromotoreinheit 24, sobald die Elektromotoreinheit 24 das bewegliche Glied 20 in Richtung der Tiefschaltstufenposition hinsichtlich des Basisgliedes 18 bewegt. Das Reibelement 102 stellt ein Widerstandsaufbringelement dar. In dieser veranschaulichten Ausführungsform ist eine Einwegkupplung 106 zwischen dem Reibelement 102 und der Welle 52 angeordnet. Das Reibelement 102 bringt Widerstand an die Drehbewegung der Kettenführung 50 in der zweiten Drehrichtung D2 im Hinblick auf das bewegliche Glied 20 auf. Insbesondere bringt das Reibelement 102 Reibwiderstand an die Drehbewegung der Kettenführung 50 durch Aufbringung von Reibwiderstand an die Drehung der Einwegkupplung 86 auf. Da die Widerstandsaufbringelemente und die Einwegkupplungen ähnlich zu dem Reibelement 102 und der Einwegkupplung 104 sind, die im Detail in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2012/0083371 erläutert werden, wird das Reibelement 102 und die Einwegkupplung 106 hierin nicht im weiteren Detail erläutert.
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Die Begriffe „verbinden” oder „verbunden”, wie hierin verwendet, sollen Konfigurationen mit einschließen, bei welchen ein Element direkt an ein anderes Element gesichert wird mittels Anheften des Elements direkt an das andere Element; Konfigurationen, bei welchen das Element indirekt an das andere Element gesichert wird, mittels Anheften des Elements an ein Zwischenglied(er), welche(s) wiederum an das andere Element angeheftet ist; und Konfigurationen, in welchen ein Element integral mit einem anderen Element ausgebildet ist, d. h. ein Element ist ein einheitliches Part des anderen Elements. Zum Beispiel kann der magnetisierte Part direkt an den Tretkurbelarm-Anbringpart gesichert sein oder kann indirekt an den Tretkurbelarm-Anbringpart durch ein Zwischenglied(er) gesichert sein, oder kann integral mit dem Tretkurbelarm-Anbringpart ausgebildet sein. Diese Definitionen finden auch Anwendung auf Wörter mit ähnlicher Bedeutung, z. B. die Begriffe „befestigen”, „befestigt”, „verbinden”, „verbunden”, „fixieren”, „fixiert”, „kleben”, „geklebt”, „koppeln”, „gekoppelt” und ihre Ableitungen.
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Während nur bevorzugte Ausführungsformen ausgewählt worden sind, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, wird es für einen Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen hierin gemacht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie diese von den angehängten Ansprüchen definiert wird, abzuweichen. Beispielsweise können Größe, Gestalt, Ort oder Orientierung der verschiedenen Komponenten wie benötigt und/oder gewünscht verändert werden, solange sie nicht im Wesentlichen ihre bestimmte Funktion verlieren. Komponenten, welche als direkt verbunden oder miteinander berührend dargestellt sind, können Zwischenstrukturen aufweisen, welche zwischen ihnen angeordnet sind, solange nichts anderes behauptet ist. Die Funktionen von einem Element können auch von zwei durchgeführt werden und andersherum, solange nichts anderes behauptet ist. Die Strukturen und Funktionen können von einer Ausführungsform auf eine andere Ausführungsform angepasst werden. Es ist für alle Vorteile nicht notwendig, in einer bestimmten Ausführungsform zur gleichen Zeit vorhanden zu sein. Jedes Merkmal, welches einzigartig von dem Stand der Technik, allein oder in Kombination mit anderen Merkmalen ist, soll als eine separate Beschreibung von weiteren Erfindungen durch die Anmelderin, beinhaltend die strukturellen und/oder funktionalen Konzepte, welche durch diese Merkmale ausgeführt werden, betrachtet werden. Folglich sind die vorangegangenen Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Veranschaulichung bereitgestellt, und nicht zum Zwecke, die Erfindung, wie diese durch die angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird, einzuschränken.
