DE102014104957B4

DE102014104957B4 - Fahrradantriebseinheit

Info

Publication number: DE102014104957B4
Application number: DE102014104957.8A
Authority: DE
Inventors: Jun Gao
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2034-04-09
Also published as: DE102014104957A1; TW201438959A; CN104097737A; US20140305727A1; TWI597204B; CN104097737B; US8919478B2

Abstract

Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212), umfassend:ein erstes Tretlager (20; 120; 220), das ausgebildet ist, mit einem ersten axialen Ende (14a; 114a) eines Tretlagergehäuses (14; 114; 214) eines Fahrrads (10; 110; 210) gekoppelt zu werden;eine Kurbelwelle (22; 122; 222), die von dem ersten Tretlager (20; 120; 220) bezüglich einer Drehachse (X1) drehbar gestützt wird, wobei die Kurbelwelle (22; 122; 222) einen ersten Endabschnitt (44; 144; 244) und einen zweiten Endabschnitt (46; 146; 246) aufweist; undeinen ersten Motor (24; 124; 224), derein erstes Gehäuse (50; 150; 250), das nicht-drehbar mit der Kurbelwelle (22; 122; 222) gekoppelt ist,ein zweites Gehäuse (52; 252), das nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse (14; 114; 214) gekoppelt ist,einen ersten Rotor (54; 254), der einen ersten Magneten (58; 258) aufweist, der an dem ersten Gehäuse (50; 150; 250) angeordnet ist, undeinen ersten Stator (56; 256) umfasst, der nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager (20; 220) gekoppelt ist,wobei der erste Magnet (58; 258) und der erste Stator (56; 256) einander radial bezüglich der Drehachse (X1) der Kurbelwelle (22; 122; 222) zugewandt sind.

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein eine Fahrradantriebseinheit. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Fahrradantriebseinheit mit einem Motor.
Elektrisch unterstützte Fahrräder, die eine Motorleistung als eine Unterstützungskraft nutzen, sind herkömmlich bekannt (siehe beispielsweise DE 195 22 419 A1 , DE 196 29 788 A1 ). Bei den elektrisch unterstützten Fahrrädern wird eine Tretkraft mit einer Antriebskraft vom Motor kombiniert und dann wird die kombinierte Antriebskraft an das Hinterrad übertragen. Spezifisch zeigt die DE 195 22 419 A1 einen Elektroantrieb, bei dem ein Stator an einem Tretlagerbefestigungsabschnitt eines Fahrrads befestigt ist und ein Rotor mit einem Kurbelarm, der an einer Kurbelwelle befestigt ist. Die DE 196 29 788 A1 zeigt eine Antriebseinheit, bei der ein Stator an einem Fahrradrahmen eines Fahrrads fixiert ist und ein Rotor, der mit einem Kurbelarm gekoppelt ist.
Des Weiteren offenbart DE 81 33 488 U1 einen Einkettenantrieb für Fahrräder mit Hilfsmotoren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine leichtere, kompaktere Antriebseinheit zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Antriebseinheit gemäß Anspruch 1 und eine Antriebseinheit gemäß Anspruch 19 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinheit sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 18.
Allgemein ist die vorliegende Offenbarung auf eine Fahrradantriebseinheit gerichtet. In einem Merkmal kann die Fahrradantriebseinheit an einem Tretlagergehäuse eines Fahrrads befestigt werden und eine relativ größere Unterstützungskraft erzeugen.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst eine Fahrradantriebseinheit ein erstes Tretlager, eine Kurbelwelle und einen ersten Motor. Das erste Tretlager ist ausgebildet, mit einem ersten axialen Ende eines Tretlagergehäuses eines Fahrrads gekoppelt zu werden. Die Kurbelwelle wird von dem ersten Tretlager bezüglich einer Drehachse drehbar gelagert. Die Kurbelwelle weist einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt auf. Der erste Motor umfasst ein erstes Gehäuse, das nicht-drehbar (kann auch als drehfest bezeichnet werden) mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, ein zweites Gehäuse, das nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse gekoppelt ist, einen ersten Rotor, der einen ersten Magneten aufweist, der an dem ersten Gehäuse angeordnet ist, und einen ersten Stator, der nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager gekoppelt ist. Der erste Magnet und der erste Stator sind einander radial bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle zugewandt.
Gemäß einem zweiten Aspekt umfasst die Fahrradantriebseinheit gemäß dem ersten Aspekt des Weiteren einen Ausgabeelementaufsatz (kann auch als Ausgabeelementanbauteil bezeichnet werden), der an einer äußeren Randfläche eines Randabschnitts des ersten Gehäuses angeordnet ist.
Gemäß einem dritten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der erste Magnet mit einem Klebstoff fest an einer inneren Randfläche eines Randabschnitts des ersten Gehäuses befestigt.
Gemäß einem vierten Aspekt umfasst die Fahrradantriebseinheit gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt des Weiteren ein Ausgabeelement (kann auch als Abtriebs-, Output- oder Ausgangselement bezeichnet werden), das lösbar mit dem Ausgabeelementaufsatz derart gekoppelt ist, dass der erste Motor eine Drehausgabe (kann auch als Drehabtrieb, Drehoutput oder Drehausgang bezeichnet werden) an das Ausgabeelement überträgt.
Gemäß einem fünften Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem vierten Aspekt das Ausgabeelement ein Kettenblatt, das mittels eines Befestigungsmittels lösbar mit dem Ausgabeelementaufsatz gekoppelt ist.
Gemäß einem sechsten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis fünften Aspekts das erste Tretlager einen Außengewindeabschnitt auf, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt des Tretlagergehäuses gewindegekoppelt zu werden.
Gemäß einem siebten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis sechsten Aspekts die Kurbelwelle mit dem ersten Gehäuse gekoppelt.
Gemäß einem achten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis siebten Aspekts das erste Gehäuse Verzahnungen auf, die nicht-drehbar und lösbar mit der Kurbelwelle gekoppelt sind.
Gemäß einem neunten Aspekt umfasst die Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis achten Aspekts des Weiteren einen ersten Kurbelarm auf, der lösbar mit dem ersten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt ist.
Gemäß einem zehnten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis neunten Aspekts der erste Motor des Weiteren eine Dichtung zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse auf, um einen abgedichteten Raum zu definieren.
Gemäß einem elften Aspekt weist die Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis zehnten Aspekts des Weiteren ein zweites Tretlager und einen zweiten Motor auf. Das zweite Tretlager ist ausgebildet, mit einem zweiten axialen Ende des Tretlagergehäuses gekoppelt zu werden. Das zweite axiale Ende des Tretlagergehäuses liegt dem ersten axialen Ende gegenüber. Die Kurbelwelle wird von dem zweiten Tretlager drehbar gelagert. Der zweite Motor umfasst ein drittes Gehäuse, die nicht-drehbar mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, ein viertes Gehäuse, die nicht-drehbar mit dem zweiten Tretlagergehäuse gekoppelt ist, einen zweiten Rotor, der einen zweiten Magneten aufweist, der an dem dritten Gehäuse angeordnet ist, und einen zweiten Stator, der nicht-drehbar mit dem zweiten Tretlager gekoppelt ist.
Gemäß einem zwölften Aspekt überträgt bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem elften Aspekt der zweite Motor eine Drehausgabe über die Kurbelwelle.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis zwölften Aspekts das erste Gehäuse ein Magnetgehäuseteil auf, das den ersten Magneten innerhalb eines Innenraums des Magnetgehäuseteils aufnimmt, und das zweite Gehäuse weist ein Statorgehäuseteil auf, das den ersten Stator innerhalb eines Innenraums des Statorgehäuseteils aufnimmt.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt sind bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem dreizehnten Aspekt das Magnetgehäuseteil des ersten Gehäuses und das Statorgehäuseteil des zweiten Gehäuses aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis vierzehnten Aspekts der erste Stator einen Statorzahn, der fest an dem ersten Tretlager befestigt ist, und einen Spulendraht auf, der um den Statorzahn gewickelt ist.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt umfasst die Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis fünfzehnten Aspekts des Weiteren eine Lagereinheit, die die Kurbelwelle bezüglich des ersten Tretlagers drehbar lagert.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis sechzehnten Aspekts der erste Motor ein Dreiphasen-Gleichstrommotor.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt umfasst die Fahrradantriebseinheit gemäß einem des elften bis siebzehnten Aspekts des Weiteren einen zweiten Kurbelarm, der lösbar mit dem zweiten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt ist.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt umfasst eine Fahrradantriebseinheit ein Tretlager, eine Kurbelwelle und einen Motor. Das Tretlager ist ausgebildet, mit einem Tretlagergehäuse eines Fahrrads gekoppelt zu werden. Die Kurbelwelle wird von dem Tretlager bezüglich einer Drehachse drehbar gelagert. Der Motor umfasst ein erstes Gehäuse, das nicht-drehbar mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, ein zweites Gehäuse, das nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse gekoppelt ist, einen Rotor, der erste und zweite Magnete aufweist, die an dem ersten Gehäuse angeordnet sind, und einen Stator, der nicht-drehbar mit dem Tretlager gekoppelt ist. Das erste Gehäuse weist eine erste axial ausgerichtete Fläche und eine zweite axial ausgerichtete Fläche auf. Die erste und die zweite axial ausgerichtete Fläche sind einander axial bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle zugewandt. Der erste Magnet ist an der ersten axial ausgerichteten Fläche des ersten Gehäuses derart angeordnet, dass der erste Magnet und der Stator einander bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle axial zugewandt sind. Der zweite Magnet ist an der zweiten axial ausgerichteten Fläche des ersten Gehäuses derart angeordnet, dass der zweite Magnet und der Stator einander bezüglich der Drehachse der Kurbelwelle axial zugewandt sind.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der offenbarten Fahrradantriebseinheit werden Fachleuten deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen mit den beigefügten Zeichnungen die bevorzugten Ausführungsformen der Fahrradantriebseinheit offenbart.
Figurenliste
Es wird nun Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil dieser ursprünglichen Offenbarung bilden:

1 ist eine Seitenansicht einer Fahrradantriebseinheit mit einem Motor gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine Querschnittsansicht des Motors der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
3 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit entlang der Linie III-III in 1;
4 ist eine Explosionsquerschnittsansicht der in 3 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
5 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradantriebseinheit mit einem Paar Motoren gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradantriebseinheit mit einem Motor gemäß einer dritten Ausführungsform;
7 ist eine Explosionsquerschnittsansicht der in 6 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
8 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradantriebseinheit mit einem Motor gemäß einer vierten Ausführungsform; und
9 ist eine Explosionsquerschnittsansicht der in 8 gezeigten Fahrradantriebseinheit.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausgewählte Ausführungsformen werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
Anfänglich Bezug nehmend auf 1 wird eine rechte Seitenansicht eines Antriebsstrangs eines elektrisch unterstützten Fahrrads 10 (zum Beispiel eines Fahrrads) gezeigt, der eine Fahrradantriebseinheit 12 gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst. Wie am Besten in 3 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 12 im Grunde ein erstes Tretlager 20, eine Kurbelwelle 22 und einen Motor 24 (zum Beispiel einen ersten Motor). In der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 1 und 3 gezeigt ist, umfasst die Fahrradantriebseinheit 12 des Weiteren eine Mehrzahl von Ausgabeelementaufsätzen 26, ein Ausgabeelement 28, einen ersten Kurbelarm 30, einen zweiten Kurbelarm 32 und eine Lagereinheit 34.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein Paar Pedale (nicht gezeigt) drehbar an den freien Enden des ersten und zweiten Kurbelarms 30 beziehungsweise 32 montiert. Die inneren Enden des ersten und zweiten Kurbelarms 30 und 32 sind jeweils an gegenüberliegenden Enden der Kurbelwelle 22 fixiert. Das Ausgabeelement 28 ist nicht-drehbar bezüglich der Kurbelwelle 22 montiert. Ein hinteres Ritzel (nicht gezeigt) ist an einer hinteren Nabenachse eines Hinterrades auf herkömmliche Weise montiert.
Bei der Fahrradantriebseinheit 12 wird eine auf die Pedale wirkende Tretkraft über eine Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Spezifisch wird die Tretkraft von dem ersten und zweiten Kurbelarm 30 und 32 über die Kurbelwelle 22 auf das Ausgabeelement 28 übertragen. Des Weiteren wird eine Drehausgabe des Motors 24 vom Motor 24 auf das Ausgabeelement 28 übertragen. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert die Fahrradantriebseinheit 12 die Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 24 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 10 zu unterstützen.
In der gezeigten Ausführungsform detektiert die Fahrradantriebseinheit 12 die Kraft, die dem auf die Kurbelwelle 22 wirkenden Drehmoment entspricht, mittels einer Torsionssensoreinheit. Bei dieser Fahrradantriebseinheit 12 wird, wenn der detektierte Wert oberhalb eines voreingestellten Niveaus liegt, der Motor 24 eingeschaltet, um ein Drehmoment als die der Tretkraft entsprechende Unterstützungskraft zu erzeugen. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 24 basierend auf einem detektierten Wert gesteuert werden kann, der durch einen Drehmomentsensor, einen Kraftsensor oder andere Sensoren detektiert wurde. Die Fahrradantriebseinheit 12 ist in der Nähe eines Verbindungsteils zwischen einem unteren Endabschnitt eines Sattelrohrs des Fahrradrahmens und einem hinteren Endabschnitt eines Unterrohrs des Fahrradrahmens angeordnet. Spezifisch ist in der gezeigten Ausführungsform die Fahrradantriebseinheit 12 an einem Tretlagergehäuse 14 des Fahrradrahmens des Fahrrads 10 befestigt. Eine Batterie (nicht gezeigt) ist entlang des hinteren Trägers, des Unterrohrs oder des Sattelrohrs angeordnet, um den Motor 24 mit einer Antriebsenergie zu versorgen.
Wie in der 2 gezeigt, sind bei der Fahrradantriebseinheit 12 die Drehachse der Kurbelwelle 22 und die Drehachse des Motors 24 miteinander koaxial angeordnet. Hiernach wird diese zusammen fallende Drehachse als Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 12 bezeichnet.
Wie in 3 gezeigt, ist das erste Tretlager 20 ein zylindrisches Element, durch das sich die Kurbelwelle 22 erstreckt. Das erste Tretlager 20 lagert die Kurbelwelle 22 über die Lagereinheit 34 drehbar bezüglich des Tretlagergehäuses 14 des Fahrrads 10. Spezifisch ist das erste Tretlager 20 ausgebildet, mit einem ersten axialen Ende 14a des Tretlagergehäuses 14 des Fahrrads 10 gekoppelt zu werden. Das erste Tretlager 20 weist einen Außengewindeabschnitt 40 auf, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt 42 des Tretlagergehäuses 14 gewindegekoppelt zu werden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Außengewindeabschnitt 40 an einer äußeren Randfläche eines ersten axialen Endabschnitts 20a des ersten Tretlagers 20 ausgebildet. Mit diesem Aufbau ist das erste Tretlager 20 nicht-drehbar und über ein Gewinde mit dem Tretlagergehäuse 14 gekoppelt. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das erste Tretlager 20 mit dem Tretlagergehäuse 14 auf eine andere herkömmliche Weise gekoppelt sein kann. Des Weiteren weist das erste Tretlager 20 einen zweiten axialen Endabschnitt 20b auf, der axial dem ersten Endabschnitt 20a gegenüberliegt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste axiale Endabschnitt 20a innerhalb des Tretlagergehäuses 14 untergebracht, während der zweite axiale Endabschnitt 20b axial außerhalb des Tretlagergehäuses 14 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 12 ebenfalls ein zweites Tretlager (nicht gezeigt) umfassen, das mit einem zweiten axialen Ende des Tretlagergehäuses 14 gekoppelt ist, das dem ersten axialen Ende 14a gegenüberliegt. Das zweite Tretlager ist identisch zu dem ersten Tretlager 20, außer, dass das zweite Tretlager bezüglich des ersten Tretlagers 20 spiegelsymmetrisch relativ zu dem Tretlagergehäuse 14 angeordnet ist. Das zweite Tretlager kann ebenfalls über eine Lagereinheit (nicht gezeigt) die Kurbelwelle 22 drehbar an einer axial von der Lagereinheit 34 beanstandeten Stelle lagern. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das erste Tretlager 20 mit dem zweiten Tretlager einstückig ausgebildet sein kann. Das erste Tretlager 20 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Fahrradtretlager verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Wie in 3 gezeigt, ist die Kurbelwelle 22 durch das Tretlagergehäuse 14 des Fahrrads 10 eingesteckt. Die Kurbelwelle 22 wird von dem ersten Tretlager 20 bezüglich der Drehachse X1 drehbar gelagert. Spezifisch ist die Kurbelwelle 22 über die Lagereinheit 34 drehbar bezüglich des Tretlagergehäuses 14 gelagert.
Die Kurbelwelle 22 weist einen ersten Endabschnitt 44 und einen zweiten Endabschnitt 46 auf. Wie in den 1 und 3 gezeigt, sind der erste und der zweite Kurbelarm 30 und 32 lösbar an dem ersten und zweiten Endabschnitt 44 beziehungsweise 46 derart befestigt, dass der erste und der zweite Kurbelarm 30 und 32 axial außerhalb des Tretlagergehäuses 14 angeordnet sind. Bei der gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Kurbelarm 30 und 32 lösbar mit dem ersten und zweiten Endabschnitt 44 beziehungsweise 46 auf herkömmliche Weise gekoppelt, wie etwa Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Alternativ oder optional kann einer des ersten und des zweiten Kurbelarms 30 und 32 unlösbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der erste Kurbelarm 30 integral mit der Kurbelwelle 22 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Die Kurbelwelle 22 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Fahrradkurbelwellen verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist dr Motor 24 ein mittleres Durchgangsloch 48 auf, durch das sich die Kurbelwelle 22 erstreckt. Das mittlere Durchgangsloch 48 ist am Drehmittelpunktsabschnitt des Motors 24 angeordnet. Der Motor 24 ist so angeordnet, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle 22 koaxial ist. Der Motor 24 umfasst ein erstes Gehäuse 50, ein zweites Gehäuse 52, einen Rotor 54 (zum Beispiel einen ersten Rotor) und einen Stator 56 (zum Beispiel einen ersten Stator). Im Grunde ist die Kurbelwelle 22 mit dem ersten Gehäuse 50 gekoppelt. Spezifisch ist das erste Gehäuse 50 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Das zweite Gehäuse 52 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 14 gekoppelt. Der Rotor 54 weist eine Mehrzahl von Magneten 58 (zum Beispiel erste Magneten) auf, die an dem ersten Gehäuse 50 angeordnet sind. Der Stator 56 ist nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager 20 gekoppelt. Der Stator 56 (zum Beispiel der erste Stator) weist eine Mehrzahl von Statorzähnen 62, die fest an dem ersten Tretlager 20 befestigt sind, und eine Mehrzahl von Spulendrähten 64 auf, die um die Statorzähne 62 gewickelt sind. Die Magnete 58 und die Statorzähne 62 des Stators 56 sind einander radial bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 22 zugewandt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 24 ein Dreiphasen-Gleichstrommotor. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 24 eine andere Art bürstenloser oder mit Bürsten versehener Gleichstrommotor sein kann. In der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 2 und 3 gezeigt ist, ist der Motor 24 ein Außenrotormotor. Mit anderen Worten, der Motor 24 weist eine Außenrotorbaugruppe auf, die bezüglich einer Innenstatorbaugruppe radial nach außen hin angeordnet ist.
Wie in 4 gezeigt wird, ist das erste Gehäuse 50 allgemein ein topfförmiges Element mit einem Randabschnitt oder einer Seitenwand 66. Das erste Gehäuse 50 weist ein mittleres Durchgangsloch mit Verzahnungen 50a auf. Die Verzahnungen 50a des ersten Gehäuses 50 sind nicht-drehbar und lösbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Spezifisch erstreckt sich die Kurbelwelle 22 durch das mittlere Durchgangsloch des ersten Gehäuses 50 derart, dass die Verzahnungsnuten 22a der Kurbelwelle 22 mit den Verzahnungen 50a des ersten Gehäuses 50 in Eingriff sind. Somit ist das erste Gehäuse 50 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 derart gekoppelt, dass die Drehung der Kurbelwelle 22 direkt auf das erste Gehäuse 50 übertragen werden kann. Die Kurbelwelle 22 erstreckt sich durch das erste Gehäuse 50 derart hindurch, dass der erste Endabschnitt 44 axial außerhalb des ersten Gehäuses 50 hervor ragt. Der zweite Endabschnitt 46 der Kurbelwelle 22 ragt axial außerhalb des Tretlagergehäuses 14 vor. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Kurbelwelle 22 fest mit dem ersten Gehäuse 50 über die Kopplung zwischen den Verzahnungsnuten 22a und den Verzahnungen 50a gekoppelt. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Kurbelwelle 22 auf andere Weise nicht-drehbar mit dem ersten Gehäuse 50 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Ferner kann alternativ die Kurbelwelle 22 integral mit dem ersten Gehäuse 50 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Das erste Gehäuse 50 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Motorgehäuse verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Wie in 4 gezeigt, ist das zweite Gehäuse 52 allgemein ein scheibenförmiges Element. Das zweite Gehäuse 52 weist ein mittleres Durchgangsloch 52a auf, durch das hindurch das erste Tretlager 20 angeordnet ist. Das zweite Gehäuse 52 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 14 gekoppelt. Spezifisch ist das zweite Gehäuse 52 nicht-drehbar und fixiert mit einem axial mittleren Abschnitt des ersten Tretlagers 20 zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Endabschnitt 20a und 20b gekoppelt. Somit ist das zweite Gehäuse 52 feststehend bezüglich des ersten Tretlagers 20, während sich das erste Gehäuse 50 um die Drehachse X1 dreht. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das zweite Gehäuse 52 mit dem ersten Tretlager 20 fest auf herkömmliche Weise gekoppelt, wie etwa Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Alternativ kann das zweite Gehäuse 52 integral mit dem ersten Tretlager 20 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Das zweite Gehäuse 52 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Motorgehäuse verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen. Das zweite Gehäuse 52 weist einen Durchmesser auf, der im Wesentlichen gleich einem oder etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50. Somit ist, wie in 3 gezeigt, das zweite Gehäuse 52 bezüglich des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 radial nach innen angeordnet, während das zweite Gehäuse 52 axial mit einer Kante des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 fluchtet. Ferner weist in der gezeigten Ausführungsform der Motor 24 des Weiteren eine Dichtung 24a zwischen dem ersten Gehäuse 50 und dem zweiten Gehäuse 52 auf, um einen abgedichteten Raum 24b zu definieren. Die Dichtung 24a kann ein wasserdichtes Fett sein, wie etwa Silikonfett, eine Rad- oder Ringdichtung, wie etwa ein O-Ring und dergleichen. Somit sind der Rotor 54 und der Stator 56 innerhalb des abgedichteten Raumes 24b in einer wasserdichten Weise angeordnet.
Wie in den 2 und 4 gezeigt, sind die Magnete 58 des Rotors 54 mit einem Klebstoff fest an einer inneren Randfläche 66b des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 befestigt. Spezifisch sind, wie in 2 gezeigt, die Magnete 58 auf dem Umfang entlang der inneren Randfläche 66b des Randabschnitts 66 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform weist der Rotor 54 achtzehn Magnete 58 auf. Jedoch kann der Rotor 54 natürlich mehr oder weniger als achtzehn Magnete 58 aufweisen. Der Rotor 54 ist bezüglich des Stators 56 drehbar gelagert.
Spezifisch ist der Rotor 54 bezüglich des Stators 56 relativ zu der Drehachse X1 radial nach außen angeordnet, wodurch ein Motor vom Außenrotortyp gebildet wird.
Wie in den 2 und 4 gezeigt, sind die Statorzähne 62 des Stators 56 auf dem Umfang entlang einer äußeren Randfläche des zweiten axialen Endabschnittes 20b des ersten Tretlagers 20 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform weist der Stator 56 acht Statorzähne 62 auf. Jedoch kann der Stator 56 natürlich mehr oder weniger als acht Statorzähne 62 aufweisen. Die Statorzähne 62 sind fest mit dem zweiten axialen Endabschnitt 20b des ersten Tretlagers 20 gekoppelt. Die Spulendrähte 64 sind jeweils um die Statorzähne 62 auf herkömmliche Weise gewickelt.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Motor 24 durch einen Inverter (nicht gezeigt) angetrieben, der durch eine Motorsteuervorrichtung (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Motorsteuervorrichtung steuert den Inverter gemäß der Tretkraft und der Geschwindigkeit des Fahrrads. Genauer ist die Motorsteuervorrichtung elektrisch mit dem Stator 56 verbunden und kann mit dem Stator 56 in dem abgedichteten Raum 24b angeordnet werden. Da der Motor 24 ein Motor vom Außenrotortyp ist, kann ein Antriebsdrehmoment des Motors 24 vergrößert werden. Alternativ oder optional kann der Motor 24 ohne einen Moderator ausgebildet werden. Somit kann das Gewicht des Motors 24 leichter gemacht werden.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt, sind die Ausgabeelementaufsätze 26 auf einer äußeren Randfläche 66a des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 angeordnet. Die Ausgabeelementaufsätze 26 sind umfänglich entlang der äußeren Randfläche 66a des Randabschnitts 66 mit gleichen Zwischenräumen dazwischen angeordnet. Die Ausgabeelementaufsätze 26 sind mit einem Klebstoff oder auf irgendeine andere, geeignete Weise sicher mit der äußeren Randfläche 66a des Randabschnitts 66 derart gekoppelt, dass die Ausgabeelementaufsätze 26 sich mit dem ersten Gehäuse 50 mitdrehen. In den gezeigten Ausführungsformen sind fünf der Ausgabeelementaufsätze 26 fest mit dem ersten Gehäuse 50 gekoppelt. Jedoch kann die Anzahl der Ausgabeelementaufsätze 26 größer oder kleiner als fünf sein, ganz wie benötigt oder gewünscht. Die Ausgabeelementaufsätze 26 weisen jeweils Durchgangslöcher 26a auf. Das Ausgabeelement 28 ist lösbar mit den Ausgabeelementaufsätzen 26 derart gekoppelt, dass der Motor 24 eine Drehausgabe an das Ausgabeelement 28 überträgt. Das Ausgabeelement 28 umfasst ein erstes und zweites Kettenblatt 70a und 70b (zum Beispiel Kettenblätter), die lösbar mittels Befestigungsmitteln 72 mit den Ausgabeelementaufsätzen 26 gekoppelt sind (siehe 1). Bei der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 3 und 4 gezeigt ist, sind das erste und zweite Kettenblatt 70a und 70b lösbar mit dem Ausgabeelementaufsätzen 26 derart gekoppelt, dass die Ausgabeelementaufsätze 26 axial zwischen dem ersten und dem zweiten Kettenblatt 70a und 70b angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Befestigungsmittel 72 durch Befestigungslöcher des ersten und zweiten Kettenblatts 70a und 70b und die Durchgangslöcher 26a des Ausgabeelementaufsatzes 26 hindurch angeordnet. Die Befestigungsmittel 72 befestigen das erste und zweite Kettenblatt 70a und 70b an den Ausgabeelementaufsätzen 26, wodurch sie das erste und zweite Kettenblatt 70a sicher an dem ersten Gehäuse 50 des Motors 24 befestigen. Somit drehen sich das erste und zweite Kettenblatt 70a und 70b integral mit dem ersten Gehäuse 50 des Motors 24 und der Kurbelwelle 22. Die Befestigungsmittel 72 umfassen herkömmliche Befestigungselemente zum Befestigen von herkömmlichen Kettenblättern an einem herkömmlichen Fahrradkurbelarm. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung der Befestigungsmittel 72 verzichtet. Jedoch umfasst in der gezeigten Ausführungsform jedes der Befestigungsmittel 72 ein Paar aus Bolzen und Mutter. Somit sind bei dieser Fahrradantriebseinheit 12 das erste und das zweite Kettenblatt 70a und 70b frei ersetzbar.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Kurbelarm 30 lösbar mit einem ersten Endabschnitt 44 der Kurbelwelle 22 gekoppelt, während der zweite Kurbelarm 32 (siehe 1) lösbar mit dem zweiten Endabschnitt 46 der Kurbelwelle 22 gekoppelt ist. Der erste und zweite Kurbelarm 30 und 32 können herkömmliche Fahrradkurbelarme sein und können auf herkömmliche Weise nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt sein. Alternativ oder optional kann der erste Kurbelarm 30 fest mit einer axial außen liegenden Fläche des ersten Gehäuses 50 gekoppelt sein, oder kann integral mit dem ersten Gehäuse 50 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, lagert die Lagereinheit 34 die Kurbelwelle 22 drehbar bezüglich des ersten Tretlagers 20. Spezifisch ist die Lagereinheit 34 radial zwischen der Kurbelwelle 22 und dem ersten Tretlager 20 angeordnet. Insbesondere ist die Lagereinheit 34 an einer inneren Randfläche des zweiten axialen Endabschnitts 20b des ersten Tretlagers 20 angeordnet. Ferner kann, wie oben erwähnt, die Fahrradantriebseinheit 12 eine zusätzliche Lagereinheit umfassen. Die Kurbelwelle 22 wird drehbar von der Lagereinheit 34 und der zusätzlichen Lagereinheit gelagert, die axial mit einem Zwischenraum entlang der Drehachse X1 angeordnet sind, derart, dass die Kurbelwelle 22 sich um die Drehachse X1 bezüglich des Tretlagergehäuses 14 dreht. Die Lagereinheiten 34 und die zusätzliche Lagereinheit sind herkömmliche Lagereinheiten, die Kugel- oder Wälzlager umfassen. Spezifisch umfasst, wie in 4 gezeigt ist, die Lagereinheit 34 einen zylindrischen inneren Laufring 34a und eine Mehrzahl von Kugeln oder Walzen 34b. Der innere Laufring 34a ist innerhalb des ersten Tretlagers 20 am zweiten axialen Endabschnitt 20b des ersten Tretlagers 20 angeordnet. Der innere Laufring 34a ist fest und nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Die Kugeln 34b sind zwischen dem inneren Laufring 34a und dem zweiten axialen Endabschnitt 20b des ersten Tretlagers 20 angeordnet. Die Kugeln 34b lagern den inneren Laufring 34a drehbar bezüglich des ersten Tretlagers 20, wodurch sie die Kurbelwelle 22 drehbar bezüglich des ersten Tretlagers 20 lagern. Bei der Lagereinheit 34 dient das erste Tretlager 20 als ein erster Laufring der Lagereinheit 34. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Lagereinheit 34 einen äußeren Laufring als von dem ersten Tretlager 20 getrenntes Element aufweisen kann.
Bei der Fahrradantriebseinheit 12 wird die Tretkraft, die auf den ersten und zweiten Kurbelarm 30 und 32 wirkt, über die Kurbelwelle 22 und das erste Gehäuse 50 auf das Ausgabeelement 28 übertragen. Des Weiteren wird die Drehausgabe des Motors 24 vom Motor 24 über das erste Gehäuse 50 auf das Ausgabeelement 28 übertragen. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert das erste Gehäuse 50 des Motors 24 die Tretkraft von dem ersten und dem zweiten Kurbelarm 30 und 32 mit der Drehausgabe des Motors 24 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 10 zu unterstützen. Spezifisch wird eine Drehausgabe des Abtriebelements 28 über die Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 12 auch einen Zahnradmechanismus zum Kombinieren der Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 24 umfassen.
Bei der Fahrradantriebseinheit 12 sind die Drehachse der Kurbelwelle 22 und die Drehachse des Motors 24 miteinander koaxial angeordnet. Somit kann die Fahrradantriebseinheit 12 kompakter gemacht werden.
Die Fahrradantriebseinheit 12 kann an dem Fahrrad 10 befestigt werden, indem nur das erste Tretlager 20 über ein Gewinde an dem Tretlagergehäuse 14 des Fahrrads 10 befestigt wird. Somit kann die Fahrradantriebseinheit 12 leicht an einem herkömmlichen Fahrradrahmen installiert werden. Des Weiteren ist die Fahrradantriebseinheit 12 leicht von dem Tretlagergehäuse 14 des Fahrrads 10 zu lösen, was die Wartung der Fahrradantriebseinheit 12 leichter macht.
Bei der Fahrradantriebseinheit 12 sind der Rotor 54 und der Stator 56 einander radial zugewandt. Somit kann der Motor 24 ein größeres Drehmoment erzeugen.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Drehausgabe des Motors 24 direkt auf das Ausgabeelement 28 ohne Untersetzung übertragen. Jedoch kann der Motor 24 ein Untersetzungsgetriebe umfassen, das die Drehzahl des Motors 24 vor der Kombination mit der Tretkraft von dem ersten und zweiten Kurbelarm 30 und 32 verändert.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf 5 wird nun eine Fahrradantriebseinheit 112 gemäß einer zweiten Ausführungsform erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 112 ist im Grunde identisch zu der Fahrradantriebseinheit 12, mit der Ausnahme, dass die Fahrradantriebseinheit 112 ein Paar Motoren umfasst, die an beiden axialen Enden einer Kurbelwelle befestigt sind, wie unten erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 112 ist an einem Tretlagergehäuse 114 eines Fahrradrahmens eines Fahrrads 110 befestigt. Das Tretlagergehäuse 114 ist im Wesentlichen identisch zu dem Tretlagergehäuse 14 gemäß der ersten Ausführungsform.
Angesichts der Ähnlichkeit zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform werden denjenigen Teilen der zweiten Ausführungsform, die zu den Teilen der ersten Ausführungsform identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, wie den Teilen der ersten Ausführungsform. Auch werden Teilen dieser zweiten Ausführungsform, die zu Teilen der ersten Ausführungsform funktional identisch und/oder im Wesentlichen identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, nur dass „100“ hinzuaddiert wird. In jedem Fall kann auf die Beschreibungen derjenigen Teile der zweiten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch zu den Teilen der ersten Ausführungsform sind, um der Kürze willen verzichtet werden. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Beschreibungen und Abbildungen der ersten Ausführungsform auch für diese zweite Ausführungsform gelten, mit Ausnahme des hier Besprochenen und/oder Verdeutlichten.
Wie in 5 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 112 im Grunde ein erstes Tretlager 120, eine Kurbelwelle 122 und einen ersten Motor 124. Ferner umfasst die Fahrradantriebseinheit 112 eine Mehrzahl von Ausgabeelementaufsätzen 126, ein Ausgabeelement 128, einen ersten Kurbelarm 130, einen zweiten Kurbelarm 132 und eine Lagereinheit 134. In der gezeigten Ausführungsform sind das erste Tretlager 120, die Kurbelwelle 122, der erste Motor 124, die Ausgabeelementaufsätze 126, das Ausgabeelement 128, der erste Kurbelarm 130, der zweite Kurbelarm 132 und die Lagereinheit 134 jeweils im Wesentlichen identisch zum ersten Tretlager 20, zur Kurbelwelle 22, zum Motor 24, zu den Ausgabeelementaufsätzen 26, zum Ausgabeelement 28, zum ersten Kurbelarm 30, zum zweiten Kurbelarm 32 und zu der Lagereinheit 34 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung dieser Teile verzichtet.
Die Fahrradantriebseinheit 112 umfasst des Weiteren ein zweites Tretlager 121 und einen zweiten Motor 125. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die Fahrradantriebseinheit 112 auch eine Lagereinheit 135. Bei der Fahrradantriebseinheit 112 sind die Drehachse der Kurbelwelle 122, die Drehachse des ersten Motors 124 und die Drehachse des zweiten Motors 125 miteinander koaxial angeordnet. Hiernach wird diese zusammen fallende Drehachse als Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 112 bezeichnet.
Wie in 5 gezeigt, ist das erste Tretlager 120 ausgebildet, mit einem ersten axialen Ende 114a des Tretlagergehäuses 114 gekoppelt zu werden, während das zweite Tretlager 121 ausgebildet ist, mit einem zweiten axialen Ende 114b des Tretlagergehäuses 114 gekoppelt zu werden. Das zweite axiale Ende 114b des Tretlagergehäuses 114 liegt dem ersten axialen Ende 114a entlang der Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 112 gegenüber. Das zweite Tretlager 121 ist im Wesentlichen identisch zu dem ersten Tretlager 120. Das zweite Tretlager 121 ist spiegelsymmetrisch bezüglich des ersten Tretlagers 120 angeordnet. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung des zweiten Tretlagers 121 verzichtet. Das zweite Tretlager 121 lagert die Kurbelwelle 122 über die Lagereinheit 135 drehbar bezüglich des Tretlagergehäuses 114 des Fahrrads 110. Wie in 5 gezeigt, weist das zweite Tretlager 121 spezifisch einen Außengewindeabschnitt 141 auf, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt 143 des Tretlagergehäuses 114 gewindegekoppelt zu werden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Außengewindeabschnitt 141 an einer äußeren Randfläche eines ersten axialen Endabschnitts 121a des zweiten Tretlagers 121 ausgebildet. Mit diesem Aufbau ist das zweite Tretlager 121 nicht-drehbar und über ein Gewinde mit dem Tretlagergehäuse 114 gekoppelt. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das zweite Tretlager 121 mit dem Tretlagergehäuse 114 auf eine andere herkömmliche Weise gekoppelt sein kann. Des Weiteren weist das zweite Tretlager 121 einen zweiten axialen Endabschnitt 121 b auf, der axial dem ersten axialen Endabschnitt 121a gegenüberliegt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste axiale Endabschnitt 121a innerhalb des Tretlagergehäuses 114 untergebracht, während der zweite axiale Endabschnitt 121b axial außerhalb des Tretlagergehäuses 114 angeordnet ist. Das zweite Tretlager 121 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Fahrradtretlager verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Die Kurbelwelle 122 wird von dem zweiten Tretlager 121 drehbar gelagert. Die Kurbelwelle 122 ist im Wesentlichen identisch zu der Kurbelwelle 22 gemäß der ersten Ausführungsform, kann jedoch länger sein als die Kurbelwelle 22, um den zweiten Motor 125 axial zwischen dem Tretlagergehäuse 114 und dem zweiten Kurbelarm 132 anzuordnen. Wie in 5 gezeigt, erstreckt sich die Kurbelwelle 122 axial durch den ersten Motor 124, das erste Tretlager 120, das Tretlagergehäuse 114, das zweite Tretlager 121 und den zweiten Motor 125 hindurch. Die Kurbelwelle 122 weist einen ersten Endabschnitt 144 und einen zweiten Endabschnitt 146 auf, die sich axial nach außerhalb des ersten Motors 124 beziehungsweise des zweiten Motors 125 erstrecken. Der erste Kurbelarm 130 ist lösbar mit dem ersten Endabschnitt 144 der Kurbelwelle 122 gekoppelt, während der zweite Kurbelarm 132 lösbar mit dem zweiten Endabschnitt 146 der Kurbelwelle 122 gekoppelt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Kurbelarm 130 und 132 lösbar mit dem ersten und zweiten Endabschnitt 144 beziehungsweise 146 auf herkömmliche Weise gekoppelt, wie etwa Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Alternativ oder optional kann einer des ersten und des zweiten Kurbelarms 130 und 132 unlösbar mit der Kurbelwelle 122 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der erste Kurbelarm 130 integral mit der Kurbelwelle 122 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Die Kurbelwelle 122 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Fahrradkurbelwellen verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Wie in den 5 gezeigt, weist der zweite Motor 125 ein mittleres Durchgangsloch 149 auf, durch das sich die Kurbelwelle 122 erstreckt. Das mittlere Durchgangsloch 149 ist am Drehmittelpunktsabschnitt des zweiten Motors 125 angeordnet. Der zweite Motor 125 ist so angeordnet, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle 122 koaxial ist. Der zweite Motor 125 ist im Wesentlichen identisch zu dem ersten Motor 124, und somit identisch zu dem Motor 24 gemäß der ersten Ausführungsform. Der zweite Motor 125 ist spiegelsymmetrisch bezüglich des ersten Motors 124 relativ zu dem Tretlagergehäuse 114 angeordnet. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung des zweiten Motors 125 verzichtet. Der zweite Motor 125 umfasst alle Merkmale des Motors 24 und des ersten Motors 124, mit der Ausnahme, dass die Ausgabeelementaufsätze 26 und 126 zum Befestigen der Ausgabeelements 28 und 128 nicht am zweiten Motor 125 vorgesehen sind.
Der zweite Motor 125 umfasst ein drittes Gehäuse 151, ein viertes Gehäuse 153, einen zweiten Rotor 155 und einen zweiten Stator 157. Das dritte Gehäuse 151 ist nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 122 gekoppelt. Das vierte Gehäuse 153 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 121 gekoppelt. Der zweite Rotor 155 weist eine Mehrzahl (zum Beispiel achtzehn) von zweiten Magneten 159 auf, die an dem dritten Gehäuse 151 angeordnet sind. Der zweite Stator 157 ist nicht-drehbar mit dem zweiten Tretlagergehäuse 121 gekoppelt. Der zweite Stator 157 weist eine Mehrzahl (zum Beispiel acht) von Statorzähnen 163, die fest an dem zweiten Tretlager 121 befestigt sind, und eine Mehrzahl von Spulendrähten 165 auf, die um die Statorzähne 163 gewickelt sind. Die zweiten Magnete 159 und die Statorzähne 163 des zweiten Stators 157 sind einander radial bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 122 zugewandt. In der gezeigten Ausführungsform sind das dritte Gehäuse 151, das vierte Gehäuse 153, der zweite Rotor 155 und der zweite Stator 157 im Wesentlichen identisch zu dem ersten Gehäuse 50, dem zweiten Gehäuse 52, dem Rotor 54 und dem Stator 56 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf detaillierte Beschreibungen verzichtet. Des Weiteren sind die zweiten Magneten 159 des zweiten Rotors 155 und die Statorzähne 163 und Spulendrähte 165 des zweiten Stators 157 ebenfalls im Wesentlichen identisch zu den Magneten 58 des Rotors 54 und den Statorzähnen 62 und Spulendrähten 64 des Stators 56 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf detaillierte Beschreibungen verzichtet. In der gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Motor 124 und 125 Dreiphasen-Gleichstrommotoren. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der erste und der zweite Motor 124 und 125 eine andere Art bürstenloser oder mit Bürsten versehener Gleichstrommotor sein können. In der gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Motor 124 und 125 Außenrotormotoren. Mit anderen Worten, weisen der erste und der zweite Motor 124 und 125 eine Außenrotorbaugruppe auf, die bezüglich einer Innenstatorbaugruppe radial nach außen hin angeordnet ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform werden der erste und der zweite Motor 124 und 125 durch einen Inverter (nicht gezeigt) angetrieben, der durch eine Motorsteuervorrichtung (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Motorsteuervorrichtung steuert den Inverter gemäß der Tretkraft und der Geschwindigkeit des Fahrrads. Genauer ist die Motorsteuervorrichtung elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Motor 124 und 125 verbunden.
Bei der Fahrradantriebseinheit 112 wird die Tretkraft, die auf den ersten und zweiten Kurbelarm 130 und 132 wirkt, über die Kurbelwelle 122 und ein erstes Gehäuse 150 des ersten Motors 124 auf das Ausgabeelement 128 übertragen. Andererseits wird die Drehausgabe des ersten Motors 124 vom ersten Motor 124 über das erste Gehäuse 150 auf das Ausgabeelement 128 übertragen, wie durch Pfeile in 5 angedeutet. Ferner überträgt der zweite Motor 125 eine Drehausgabe über die Kurbelwelle 122. Spezifisch wird die Drehausgabe des zweiten Motors 125 vom zweiten Motor 125 über das dritte Gehäuse 151, die Kurbelwelle 122 und das erste Gehäuse 150 auf das Ausgabeelement 128 übertragen, wie durch Pfeile in 5 angedeutet. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert das erste Gehäuse 150 des ersten Motors 124 die Tretkraft von dem ersten und dem zweiten Kurbelarm 130 und 132 mit der Drehausgabe des ersten und des zweiten Motors 124 und 125 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 110 zu unterstützen. Spezifisch wird eine Drehausgabe des Abtriebelements 128 über die Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 112 auch einen Zahnradmechanismus zum Kombinieren der Tretkraft mit den Drehausgaben des ersten und des zweiten Motors 124 und 125 umfassen.
Da bei der Fahrradantriebseinheit 112 der erste und der zweite Motor 124 und 125 zur Erzeugung der Unterstützungskraft vorgesehen sind, kann eine größere Unterstützungskraft erreicht werden, oder jeder des ersten und des zweiten Motors 124 und 125 kann kleiner ausgebildet werden, um dieselbe Unterstützungskraft zu erzeugen.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 wird nun eine Fahrradantriebseinheit 212 gemäß einer dritten Ausführungsform erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 212 ist im Grunde identisch zu der Fahrradantriebseinheit 12, mit der Ausnahme, dass die Fahrradantriebseinheit 212 einen Rotor und einen Stator umfasst, die jeweils in abgedichteten Räumen untergebracht sind, wie unten erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 212 ist an einem Tretlagergehäuse 214 eines Fahrradrahmens eines Fahrrads 210 befestigt. Das Tretlagergehäuse 214 ist im Wesentlichen identisch zu dem Tretlagergehäuse 14 gemäß der ersten Ausführungsform.
Angesichts der Ähnlichkeit zwischen der ersten und der dritten Ausführungsform werden denjenigen Teilen der dritten Ausführungsform, die zu den Teilen der ersten Ausführungsform identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, wie den Teilen der ersten Ausführungsform. Auch werden Teilen dieser dritten Ausführungsform, die zu Teilen der ersten Ausführungsform funktional identisch und/oder im Wesentlichen identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, nur dass „200“ hinzuaddiert wird. In jedem Fall kann auf die Beschreibungen derjenigen Teile der dritten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch zu den Teilen der ersten Ausführungsform sind, um der Kürze willen verzichtet werden. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Beschreibungen und Abbildungen der ersten Ausführungsform auch für diese dritte Ausführungsform gelten, mit Ausnahme des hier Besprochenen und/oder Verdeutlichten.
Wie in 6 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 212 im Grunde ein erstes Tretlager 220, eine Kurbelwelle 222 und einen Motor 224. Ferner umfasst die Fahrradantriebseinheit 212 eine Mehrzahl von Ausgabeelementaufsätzen 226, ein Ausgabeelement 228, einen ersten Kurbelarm 230, einen zweiten Kurbelarm (nicht gezeigt) und eine Lagereinheit 234. Das erste Tretlager 220, die Kurbelwelle 222, die Ausgabeelementaufsätze 226, das Ausgabeelement 228, der erste Kurbelarm 230, der zweite Kurbelarm und die Lagereinheit 234 sind jeweils im Wesentlichen identisch zum ersten Tretlager 20, zur Kurbelwelle 22, zu den Ausgabeelementaufsätzen 26, zum Ausgabeelement 28, zum ersten Kurbelarm 30, zum zweiten Kurbelarm 32 und zu der Lagereinheit 34 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung dieser Teile verzichtet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das erste Tretlager 220 mit einem ersten axialen Ende des Tretlagergehäuses 214 gekoppelt. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 212 ebenfalls ein zweites Tretlager (nicht gezeigt) umfassen, das mit einem zweiten axialen Ende des Tretlagergehäuses 214 gekoppelt ist, das dem ersten axialen Ende gegenüberliegt. Das zweite Tretlager ist identisch zu dem ersten Tretlager 220, außer, dass das zweite Tretlager bezüglich des ersten Tretlagers 220 spiegelsymmetrisch relativ zu dem Tretlagergehäuse 214 angeordnet ist. Das zweite Tretlager kann ebenfalls über eine Lagereinheit (nicht gezeigt) die Kurbelwelle 222 drehbar an einer axial von der Lagereinheit 234 beanstandeten Stelle lagern. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Kurbelarm 230 lösbar mit einem ersten Endabschnitt 244 der Kurbelwelle 222 gekoppelt, während der zweite Kurbelarm lösbar mit einem zweiten Endabschnitt 246 der Kurbelwelle 222 gekoppelt ist.
Wie in 7 gezeigt, ist der Motor 224 im Wesentlichen identisch zu dem Motor 24 gemäß der ersten Ausführungsform, bis auf die unten beschriebenen Merkmale. Bei der Fahrradantriebseinheit 212 sind die Drehachse der Kurbelwelle 222 und die Drehachse des Motors 224 miteinander koaxial angeordnet. Hiernach wird diese zusammen fallende Drehachse als Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212 bezeichnet. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Motor 224 ein mittleres Durchgangsloch 248 auf, durch das sich die Kurbelwelle 222 erstreckt. Das mittlere Durchgangsloch 248 ist am Drehmittelpunktabschnitt des Motors 224 angeordnet. Der Motor 224 ist so angeordnet, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle 222 koaxial ist. Wie in 7 gezeigt, umfasst der Motor 224 ein erstes Gehäuse 250, ein zweites Gehäuse 252, einen Rotor 254 (zum Beispiel einen ersten Rotor) und einen Stator 256 (zum Beispiel einen ersten Stator). Im Grunde ist die Kurbelwelle 222 mit dem ersten Gehäuse 250 gekoppelt. Spezifisch ist das erste Gehäuse 250 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 222 gekoppelt. Das zweite Gehäuse 252 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 214 gekoppelt. Der Rotor 254 weist eine Mehrzahl von Magneten 258 (zum Beispiel erste Magneten) auf, die an dem ersten Gehäuse 250 angeordnet sind. Der Stator 256 ist nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager 220 gekoppelt. Der Stator 256 (zum Beispiel der erste Stator) weist eine Mehrzahl von Statorzähnen 262, die fest an dem ersten Tretlager 220 befestigt sind, und eine Mehrzahl von Spulendrähten 264 auf, die um die Statorzähne 262 gewickelt sind. Die Magnete 258 und die Statorzähne 262 des Stators 256 sind einander radial bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 222 zugewandt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 224 ein Dreiphasen-Gleichstrommotor. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 224 eine andere Art bürstenloser oder mit Bürsten versehener Gleichstrommotor sein kann. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 224 ein Außenrotormotor. Mit anderen Worten, der Motor 224 weist eine Außenrotorbaugruppe auf, die bezüglich einer Innenstatorbaugruppe radial nach außen hin angeordnet ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform weist, wie in 7 gezeigt, das erste Gehäuse 250 ein Magnetgehäuseteil 274 auf, während das zweite Gehäuse 252 ein Statorgehäuseteil 276 aufweist. Das Magnetgehäuseteil 274 nimmt die Magneten 258 (zum Beispiel erste Magneten) innerhalb eines Innenraums 274a des Magnetgehäuseteils 274 auf. Das Statorgehäuseteil 276 nimmt den Stator 56 (zum Beispiel erster Stator) innerhalb eines Innenraums 276a des Statorgehäuseteils 276 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform sind das Magnetgehäuseteil 274 des ersten Gehäuses 250 und das Statorgehäuseteil 276 des zweiten Gehäuses 252 aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt.
Wie in 7 gezeigt ist, ist das erste Gehäuse 250 im Wesentlichen identisch zu dem ersten Gehäuse 50 gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass das erste Gehäuse 250 des Weiteren das Magnetgehäuseteil 274 aufweist. Das Magnetgehäuseteil 274 ist im Grunde ein ringförmiges Element 282 mit einem Flansch 284 an einem axialen Ende des ringförmigen Elements 282. Das ringförmige Element 282 erstreckt sich axial entlang der Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212, während sich der Flansch 284 vom axialen Ende des ringförmigen Elements 282 radial nach außen erstreckt. Das Magnetgehäuseteil 274 ist fest mittels eines Klebstoffs mit einem Randabschnitt 266 des ersten Gehäuses 250 gekoppelt. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Flansch 284 einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich einem oder etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des Randabschnitts 266 des ersten Gehäuses 250. Des Weiteren weist das ringförmige Element 282 eine axiale Abmessung auf, die im Wesentlichen gleich einer Innentiefe des ersten Gehäuses 250 ist, gemessen entlang der Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das Magnetgehäuseteil 274 auf andere Weise mit dem ersten Gehäuse 250 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Das Magnetgehäuseteil 274 ist radial nach innen an dem Randabschnitt 266 bezüglich des Randabschnitts 266 angeordnet, um den ringförmigen Innenraum 274a des Magnetgehäuseteils 274 dazwischen um die Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212 herum zu definieren. Der Innenraum 274a ist ein abgedichteter Raum, um die Magnete 258 darin wasserdicht aufzunehmen. Die Magnete 258 des Rotors 254 sind identisch zu den Magneten 58 des Rotors 54 gemäß der ersten Ausführungsform. Um der Kürze willen wird auf die detaillierte Beschreibung verzichtet.
Wie in 7 gezeigt ist, ist das zweite Gehäuse 252 im Wesentlichen identisch zu dem zweiten Gehäuse 52 gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass das zweite Gehäuse 252 des Weiteren das Statorgehäuseteil 276 aufweist. Das Statorgehäuseteil 276 ist im Grunde ein ringförmiges Element 286 mit einem Boden 288 an einem axialen Ende des ringförmigen Elements 286. Das ringförmige Element 286 erstreckt sich axial entlang der Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212, während sich der Boden 288 vom axialen Ende des ringförmigen Elements 286 radial nach innen erstreckt. Das Statorgehäuseteil 276 ist fest mittels eines Klebstoffs mit dem zweiten Gehäuse 252 gekoppelt. Bei der gezeigten Ausführungsform weist das ringförmige Element 286 des Statorgehäuseteils 276 einen Außendurchmesser auf, der etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des ringförmigen Elements 282 des Magnetgehäuseteils 274. Wie in 6 gezeigt, sind das Magnetgehäuseteil 274 und das Statorgehäuseteil 276 einander radial zugewandt. Spezifisch ist das Statorgehäuseteil 276 bezüglich des Magnetgehäuseteils 274 radial nach innen angeordnet. Des Weiteren weist bei der gezeigten Ausführungsform der Boden 288 ein mittleres Durchgangsloch 288a auf, durch das hindurch das erste Tretlager 220 angeordnet ist. Das mittlere Durchgangsloch 288a weist einen Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich einem oder etwas größer ist als ein Außendurchmesser des ersten Tretlagers 220. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das Statorgehäuseteil 276 auf andere Weise mit dem zweiten Gehäuse 252 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Das Statorgehäuseteil 276 ist radial nach außen hin an dem ersten Tretlager 220 angeordnet, um den ringförmigen Innenraum 276a des Statorgehäuseteils 276 um die Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212 herum zu definieren. Der Innenraum 276a ist ein abgedichteter Raum, um den Stator 256 darin wasserdicht aufzunehmen. Der Stator 256 ist identisch zu dem Stator 56 gemäß der ersten Ausführungsform. Um der Kürze willen wird auf die detaillierte Beschreibung verzichtet.
Bei der Fahrradantriebseinheit 212 wird die Tretkraft, die auf den ersten Kurbelarm 230 und den zweiten Kurbelarm wirkt, über die Kurbelwelle 222 und das erste Gehäuse 250 auf das Ausgabeelement 228 übertragen. Des Weiteren wird die Drehausgabe des Motors 224 vom Motor 224 über das erste Gehäuse 250 auf das Ausgabeelement 228 übertragen. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert das erste Gehäuse 250 des Motors 224 die Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 224 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 210 zu unterstützen. Spezifisch wird eine Drehausgabe des Abtriebelements 228 über die Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 212 auch einen Zahnradmechanismus zum Kombinieren der Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 224 umfassen.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Formen des Magnetgehäuseteils 274 und des Statorgehäuseteils 276 nicht auf die in der 7 gezeigten Formen beschränkt, so lange das Magnetgehäuseteil 274 die Magnete 258 innerhalb des Innenraums 274a des Magnetgehäuseteils 274 aufnimmt und das Statorgehäuseteil 276 den Stator 256 innerhalb des Innenraums 276a des Statorgehäuseteils 276 aufnimmt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist des Weiteren das Magnetgehäuseteil 274 unabhängig als ein separates Teil ausgebildet. Jedoch kann das Magnetgehäuseteil 274 integral mit dem ersten Gehäuse 250 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ferner das Magnetgehäuseteil 276 unabhängig als ein separates Teil ausgebildet. Jedoch kann das Statorgehäuseteil 276 integral mit dem zweiten Gehäuse 252 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind des Weiteren das Magnetgehäuseteil 274 des ersten Gehäuses 250 und das Statorgehäuseteil 276 des zweiten Gehäuses 252 aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt, wie etwa Kupfer, Aluminium oder einem anderen nichtmagnetischen Material, Kunstharz und dergleichen. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das erste Gehäuse 250 und das zweite Gehäuse 252 auch aus dem nichtmagnetischen Material gefertigt sein können.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 wird nun eine Fahrradantriebseinheit 312 gemäß einer vierten Ausführungsform erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 312 ist im Grunde identisch zu der Fahrradantriebseinheit 12, mit der Ausnahme, dass die Fahrradantriebseinheit 312 einen Rotor und einen Stator umfasst, die einander axial zugewandt sind, wie unten erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 312 ist an einem Tretlagergehäuse 314 eines Fahrradrahmens eines Fahrrads 310 befestigt. Das Tretlagergehäuse 314 ist im Wesentlichen identisch zu dem Tretlagergehäuse 14 gemäß der ersten Ausführungsform.
Angesichts der Ähnlichkeit zwischen der ersten und der vierten Ausführungsform werden denjenigen Teilen der vierten Ausführungsform, die zu den Teilen der ersten Ausführungsform identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, wie den Teilen der ersten Ausführungsform. Auch werden Teilen dieser vierten Ausführungsform, die zu Teilen der ersten Ausführungsform funktional identisch und/oder im Wesentlichen identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, nur dass „300“ hinzuaddiert wird. In jedem Fall kann auf die Beschreibungen derjenigen Teile der vierten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch zu den Teilen der ersten Ausführungsform sind, um der Kürze willen verzichtet werden. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Beschreibungen und Abbildungen der ersten Ausführungsform auch für diese vierte Ausführungsform gelten, mit Ausnahme des hier Besprochenen und/oder Verdeutlichten.
Wie in 8 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 312 im Grunde ein erstes Tretlager 320 (zum Beispiel ein Tretlager), eine Kurbelwelle 322 und einen Motor 324. Ferner umfasst die Fahrradantriebseinheit 312 eine Mehrzahl von Ausgabeelementaufsätzen 326, ein Ausgabeelement 328, einen ersten Kurbelarm 330, einen zweiten Kurbelarm (nicht gezeigt) und eine Lagereinheit 334. Das erste Tretlager 320, die Kurbelwelle 322, die Ausgabeelementaufsätze 326, das Ausgabeelement 328, der erste Kurbelarm 330, der zweite Kurbelarm und die Lagereinheit 334 sind jeweils im Wesentlichen identisch zum ersten Tretlager 20, zur Kurbelwelle 22, zu den Ausgabeelementaufsätzen 26, zum Ausgabeelement 28, zum ersten Kurbelarm 30, zum zweiten Kurbelarm 32 und zu der Lagereinheit 34 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung dieser Teile verzichtet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das erste Tretlager 320 ausgebildet, mit dem Tretlagergehäuse 314 des Fahrrads 310 gekoppelt zu werden. Spezifisch ist das erste Tretlager 320 mit einem ersten axialen Ende des Tretlagergehäuses 314 gekoppelt. Ferner wird die Kurbelwelle 322 von dem ersten Tretlager 320 über die Lagereinheit 334 drehbar gelagert. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 312 ebenfalls ein zweites Tretlager (nicht gezeigt) umfassen, das mit einem zweiten axialen Ende des Tretlagergehäuses 314 gekoppelt ist, das dem ersten axialen Ende gegenüberliegt. Das zweite Tretlager ist identisch zu dem ersten Tretlager 320, außer, dass das zweite Tretlager bezüglich des ersten Tretlagers 320 spiegelsymmetrisch relativ zu dem Tretlagergehäuse 314 angeordnet ist. Das zweite Tretlager kann ebenfalls über eine Lagereinheit (nicht gezeigt) die Kurbelwelle 322 drehbar an einer axial von der Lagereinheit 334 beanstandeten Stelle lagern. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Kurbelarm 330 lösbar mit einem ersten Endabschnitt 344 der Kurbelwelle 322 gekoppelt, während der zweite Kurbelarm lösbar mit einem zweiten Endabschnitt 346 der Kurbelwelle 322 gekoppelt ist.
Wie in 9 gezeigt, ist der Motor 324 im Wesentlichen identisch zu dem Motor 24 gemäß der ersten Ausführungsform, bis auf die unten beschriebenen Merkmale. Bei der Fahrradantriebseinheit 312 sind die Drehachse der Kurbelwelle 322 und die Drehachse des Motors 324 miteinander koaxial angeordnet. Hiernach wird diese zusammen fallende Drehachse als Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 312 bezeichnet. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Kurbelwelle 322 von dem ersten Tretlager 320 bezüglich der Drehachse X1 drehbar gelagert. Bei der gezeigten Ausführungsform weist, wie in 9 gezeigt, der Motor 324 ein mittleres Durchgangsloch 348 auf, durch das sich die Kurbelwelle 322 erstreckt. Das mittlere Durchgangsloch 348 ist am Drehmittelpunktsabschnitt des Motors 324 angeordnet. Der Motor 324 ist so angeordnet, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle 322 koaxial ist. Wie in 9 gezeigt, umfasst der Motor 324 ein erstes Gehäuse 350, ein zweites Gehäuse 352, einen Rotor 354 und einen Stator 356. Im Grunde ist die Kurbelwelle 322 mit dem ersten Gehäuse 350 gekoppelt. Spezifisch ist das erste Gehäuse 350 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 322 gekoppelt. Das zweite Gehäuse 352 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 314 gekoppelt. Der Rotor 354 weist eine Mehrzahl von ersten Magneten 358a und eine Mehrzahl von zweiten Magneten 358b auf, die an dem ersten Gehäuse 350 angeordnet sind. Der Stator 356 ist nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager 320 gekoppelt. Der Stator 356 weist eine Mehrzahl von Statorzähnen 362, die fest an dem ersten Tretlager 320 befestigt sind, und eine Mehrzahl von Spulendrähten 364 auf, die um die Statorzähne 362 gewickelt sind. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 324 ein Dreiphasen-Gleichstrommotor. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 324 eine andere Art bürstenloser oder mit Bürsten versehener Gleichstrommotor sein kann.
Wie in 9 gezeigt ist, ist das erste Gehäuse 350 im Wesentlichen identisch zu dem ersten Gehäuse 50 gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass das erste Gehäuse 350 des Weiteren eine zweite Seitenwand 380 aufweist, die mit einem Randabschnitt 366 des ersten Gehäuses 350 derart gekoppelt ist, dass die zweite Seitenwand 380 einer ersten Seitenwand 378 des ersten Gehäuses 350 axial zugewandt ist. Die zweite Seitenwand 380 ist im Grunde eine ringförmige, scheibenförmige Platte. Die zweite Seitenwand 380 ist fest mit einem axialen Ende des Randabschnitts 366 gekoppelt, das sich axial von der ersten Seitenwand 378 erstreckt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Seitenwand 380 mit einem Klebstoff fest mit dem Randabschnitt 366 des ersten Gehäuses 350 gekoppelt. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die zweite Seitenwand 380 auf andere Weise mit dem zweiten Gehäuse 350 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Bei der gezeigten Ausführungsform weist die zweite Seitenwand 380 einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich einem oder etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des Randabschnitts 366 des ersten Gehäuses 350.
Bei der gezeigten Ausführungsform weist, wie in 9 gezeigt, die erste Seitenwand 378 eine erste axial ausgerichtete Fläche 382 auf, während die zweite Seitenwand 380 eine zweite axial ausgerichtete Fläche 384 aufweist. Mit anderen Worten weist das erste Gehäuse 350 die erste axial ausgerichtete Fläche 382 und die zweite axial ausgerichtete Fläche 384 auf. Die erste und die zweite axial ausgerichtete Fläche 382 und 384 sind einander axial bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 322 zugewandt. Bei der gezeigten Ausführungsform sind, wie in den 8 und 9 gezeigt, die ersten Magnete 358a an der ersten axial ausgerichteten Fläche 382 des ersten Gehäuses 350 so angeordnet, dass die ersten Magnete 358a und der Stator 356 einander bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 322 axial zugewandt sind. Ferner sind die zweiten Magnete 358b an der zweiten axial ausgerichteten Fläche 384 des ersten Gehäuses 350 so angeordnet, dass die zweiten Magnete 358b und der Stator 356 einander bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 322 axial zugewandt sind. Spezifisch ist, wie in 8 gezeigt, der Stator 356 axial zwischen den ersten Magneten 358a und den zweiten Magneten 358b angeordnet. Die ersten Magnete 358a sind umfänglich auf der ersten axial ausgerichteten Fläche 382 entlang des Randabschnitts 366 bezüglich der Drehachse X1 angeordnet, während die zweiten Magnete 358b umfänglich auf der zweiten axial ausgerichteten Fläche 384 entlang des Randabschnitts 366 bezüglich der Drehachse X1 angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform weist der Rotor 354 achtzehn der ersten Magnete 358a und achtzehn der zweiten Magnete 358b auf. Jedoch kann die Anzahl der ersten Magnete 358a und die Anzahl der zweiten Magnete 358b mehr oder weniger als achtzehn betragen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Seitenwand 380 unabhängig als ein separates Teil ausgebildet. Jedoch kann die zweite Seitenwand 380 integral mit dem ersten Gehäuse 350 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein.
Wie in 9 gezeigt ist, ist das zweite Gehäuse 352 im Wesentlichen identisch zu dem zweiten Gehäuse 52 gemäß der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der Größe des zweiten Gehäuses 352. Somit wird um der Kürze willen auf die detaillierte Beschreibung verzichtet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das zweite Gehäuse 352 so dimensioniert, dass das zweite Gehäuse 352 bezüglich der zweiten Seitenwand 380 des ersten Gehäuses 350 radial nach innen angeordnet ist. Spezifisch weist das zweite Gehäuse 352 einen Außendurchmesser auf, der etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser eines mittleren Durchgangslochs der zweiten Seitenwand 380. Somit kann, wie in 9 gezeigt, das zweite Gehäuse 352 bezüglich der zweiten Seitenwand 380 derart angeordnet sein, dass das zweite Gehäuse 352 und die zweite Seitenwand 380 einander radial zugewandt sind. Der Stator 356 ist identisch zu dem Stator 56 gemäß der ersten Ausführungsform. Um der Kürze willen wird auf die detaillierte Beschreibung verzichtet.
Bei der Fahrradantriebseinheit 312 wird die Tretkraft, die auf den ersten Kurbelarm 330 und den zweiten Kurbelarm wirkt, über die Kurbelwelle 322 und das erste Gehäuse 350 auf das Ausgabeelement 328 übertragen. Des Weiteren wird die Drehausgabe des Motors 324 vom Motor 324 über das erste Gehäuse 350 auf das Ausgabeelement 328 übertragen. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert das erste Gehäuse 350 des Motors 324 die Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 324 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 310 zu unterstützen. Spezifisch wird eine Drehausgabe des Abtriebelements 328 über die Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 312 auch einen Zahnradmechanismus zum Kombinieren der Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 324 umfassen.
Bei der gezeigten Ausführungsform kann alternativ oder zusätzlich der Motor 324 eine Dichtung radial zwischen der zweiten Seitenwand 380 des ersten Gehäuses 350 und des zweiten Gehäuses 352 aufweisen, um einen abgedichteten Raum des Motors 324 zu definieren. Die Dichtung kann ein wasserdichtes Fett sein, wie etwa Silikonfett, eine Rad- oder Ringdichtung, wie etwa ein O-Ring und dergleichen. In diesem Fall sind der Rotor 354 und der Stator 356 innerhalb des abgedichteten Raumes in einer wasserdichten Weise angeordnet.

Claims

Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212), umfassend: ein erstes Tretlager (20; 120; 220), das ausgebildet ist, mit einem ersten axialen Ende (14a; 114a) eines Tretlagergehäuses (14; 114; 214) eines Fahrrads (10; 110; 210) gekoppelt zu werden; eine Kurbelwelle (22; 122; 222), die von dem ersten Tretlager (20; 120; 220) bezüglich einer Drehachse (X1) drehbar gestützt wird, wobei die Kurbelwelle (22; 122; 222) einen ersten Endabschnitt (44; 144; 244) und einen zweiten Endabschnitt (46; 146; 246) aufweist; und einen ersten Motor (24; 124; 224), der ein erstes Gehäuse (50; 150; 250), das nicht-drehbar mit der Kurbelwelle (22; 122; 222) gekoppelt ist, ein zweites Gehäuse (52; 252), das nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse (14; 114; 214) gekoppelt ist, einen ersten Rotor (54; 254), der einen ersten Magneten (58; 258) aufweist, der an dem ersten Gehäuse (50; 150; 250) angeordnet ist, und einen ersten Stator (56; 256) umfasst, der nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager (20; 220) gekoppelt ist, wobei der erste Magnet (58; 258) und der erste Stator (56; 256) einander radial bezüglich der Drehachse (X1) der Kurbelwelle (22; 122; 222) zugewandt sind.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: einen Ausgabeelementaufsatz (26; 126; 226), der an einer äußeren Randfläche (66a) eines Randabschnitts (66) des ersten Gehäuses (50; 150; 250) angeordnet ist.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Magnet (58; 258) mit einem Klebstoff fest an einer inneren Randfläche (66b) eines Randabschnitts (66) des ersten Gehäuses (50; 150; 250) befestigt ist.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach Anspruch 2 oder 3, des Weiteren umfassend: ein Ausgabeelement (28; 128; 228), das lösbar mit dem Ausgabeelementaufsatz (26; 126; 226) derart gekoppelt ist, dass der erste Motor (24; 124; 224) eine Drehausgabe an das Ausgabeelement (28; 128; 228) überträgt.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach Anspruch 4, wobei das Ausgabeelement (28; 128; 228) ein Kettenblatt (70a, 70b) ist, das mittels eines Befestigungsmittels (72) lösbar mit dem Ausgabeelementaufsatz (26; 126; 226) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Tretlager (20; 120; 220) einen Außengewindeabschnitt (40) aufweist, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt (42) des Tretlagergehäuses (14; 114; 214) gewindemäßig gekoppelt zu werden.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kurbelwelle (22; 122; 222) mit dem ersten Gehäuse (50; 150; 250) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste Gehäuse (50; 150; 250) Verzahnungen (50a) aufweist, die nicht-drehbar und lösbar mit der Kurbelwelle (22; 122; 222) gekoppelt sind.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, des Weiteren umfassend; einen ersten Kurbelarm (30; 130; 230), der lösbar mit dem ersten Endabschnitt (44; 144; 244) der Kurbelwelle (22; 122; 222) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (12; 112) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Motor (24; 124) des Weiteren eine Dichtung (24a) zwischen dem ersten Gehäuse (50; 150) und dem zweiten Gehäuse (52; 152) aufweist, um einen abgedichteten Raum (24b) zu definieren.
Fahrradantriebseinheit (112) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, des Weiteren umfassend: ein zweites Tretlager (121), das ausgebildet ist, mit einem zweiten axialen Ende (114b) des Tretlagergehäuses (114) gekoppelt zu werden, wobei das zweite axiale Ende (114b) des Tretlagergehäuses (114) dem ersten axialen Ende (114a) gegenüberliegt, wobei die Kurbelwelle (122) von dem zweiten Tretlager (121) drehbar gelagert wird, und einen zweiten Motor (125), der ein drittes Gehäuse (151), das nicht-drehbar mit der Kurbelwelle (122) gekoppelt ist, ein viertes Gehäuse (153), das nicht-drehbar mit dem zweiten Tretlager (121) gekoppelt ist, einen zweiten Rotor (155), der einen zweiten Magneten (159) aufweist, der an dem dritten Gehäuse (151) angeordnet ist, und einen zweiten Stator (157) umfasst, der nicht-drehbar mit dem zweiten Tretlager (121) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (112) nach Anspruch 11, wobei der zweite Motor (125) eine Drehausgabe über die Kurbelwelle (122) überträgt.
Fahrradantriebseinheit (212) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste Gehäuse (250) ein Magnetgehäuseteil (274) aufweist, das den ersten Magneten (258) innerhalb eines Innenraums (274a) des Magnetgehäuseteils (274) aufnimmt, und das zweite Gehäuse (252) ein Statorgehäuseteil (276) aufweist, das den ersten Stator (256) innerhalb eines Innenraums (276a) des Statorgehäuseteils (276) aufnimmt.
Fahrradantriebseinheit (212) nach Anspruch 13, wobei das Magnetgehäuseteil (274) des ersten Gehäuses (250) und das Statorgehäuseteil (276) des zweiten Gehäuses (252) aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt sind.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der erste Stator (56; 256) einen Statorzahn (62; 262), der fest an dem ersten Tretlager (20; 120; 220) befestigt ist, und einen Spulendraht (64; 264) aufweist, der um den Statorzahn (62; 262) gewickelt ist.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, des Weiteren umfassend: eine Lagereinheit (34; 134; 234), die die Kurbelwelle (22; 122; 222) bezüglich des ersten Tretlagers (20; 120; 220) drehbar lagert.
Fahrradantriebseinheit (12; 112; 212) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der erste Motor (24; 124; 224) ein Dreiphasen-Gleichstrommotor ist.
Fahrradantriebseinheit (12; 112) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, des Weiteren umfassend; einen zweiten Kurbelarm (32; 132), der lösbar mit dem zweiten Endabschnitt (46; 146) der Kurbelwelle (22; 122) gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit (312), umfassend: ein Tretlager (320), das ausgebildet ist, mit einem Tretlagergehäuse (314) eines Fahrrads (310) gekoppelt zu werden; eine Kurbelwelle (322), die von dem Tretlager (320) bezüglich einer Drehachse (X1) drehbar gelagert wird, und einen Motor (324), der ein erstes Gehäuse (350), das nicht-drehbar mit der Kurbelwelle (322) gekoppelt ist, ein zweites Gehäuse (352), das nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse (314) gekoppelt ist, einen Rotor (354), der erste Magnete (358a) und zweite Magnete (358b) aufweist, die an dem ersten Gehäuse (350) angeordnet sind, und einen Stator (356) umfasst, der nicht-drehbar mit dem Tretlager (320) gekoppelt ist, wobei das erste Gehäuse (350) eine erste axial ausgerichtete Fläche (382) und eine zweite axial ausgerichtete Fläche (384) aufweist, wobei die erste und die zweite axial ausgerichtete Fläche (382, 384) einander axial bezüglich der Drehachse (X1) der Kurbelwelle (322) zugewandt sind, wobei der erste Magnet (358a) an der ersten axial ausgerichteten Fläche (382) des ersten Gehäuses (350) derart angeordnet ist, dass der erste Magnet (358a) und der Stator (356) einander bezüglich der Drehachse (X1) der Kurbelwelle (322) axial zugewandt sind, der zweite Magnet (358b) an der zweiten axial ausgerichteten Fläche (384) des ersten Gehäuses (350) derart angeordnet ist, dass der zweite Magnet (358b) und der Stator (356) einander bezüglich der Drehachse (X1) der Kurbelwelle (322) axial zugewandt sind.