DE102016015801B3

DE102016015801B3 - Fahrradantriebseinheit und mit der Antriebseinheit ausgestattetes Fahrrad

Info

Publication number: DE102016015801B3
Application number: DE102016015801.8A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Shahana; Tomohisa Yamamoto; Hiroyuki Urabe; Yusuke Nishikawa
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: US10000255B2; DE102016105242A1; CN106005222B; DE202016008467U1; CN106005222A; JP2016193628A; TWI635021B; JP6370736B2; US20160288872A1; TW201634336A

Abstract

Bereitstellung einer Fahrradantriebseinheit , die verhindern kann, dass der Abstand zwischen der Kurbelwelle und dem hinteren Ende lang wird, und eines Fahrrads, das mit dieser Antriebseinheit ausgestattet ist.Die Fahrradantriebseinheit umfasst einen Unterstützungsmotor zum Ausüben einer Unterstützungskraft zu einer manuellen Antriebskraft, die von einer Kurbelwelle eingeleitet wird, und ein Gehäuse, an dem der Unterstützungsmotor und zumindest ein Teil der Kurbelwelle vorgesehen ist, und das um die Kurbelwelle herum angeordnet ist, wobei das Gehäuse so ausgebildet ist, dass, wenn die Fahrradantriebseinheit an einem Fahrradrahmen angebracht ist, der Minimalabstand von einer Mittelachse der Kurbelwelle und der hinteren Endfläche des Rahmens an der hinteren Endseite des Gehäuses kleiner oder gleich 50 mm und größer als der Radius der Kurbelwelle ist, aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse der Kurbelwelle ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradantriebseinheit und ein mit der Antriebseinheit ausgestattetes Fahrrad.
Eine Fahrradantriebseinheit, die um eine Kurbelwelle herum angebracht ist, ist bekannt (zum Beispiel JP 3 081 960 U ). Ferner wird auf den allgemeinen Stand der Technik gemäß DE 10 2012 018 511 A1 , DE 20 2009 012 355 U1 und US 6 163 148 A . Ferner ist aus der DE 696 00 452 T2 eine Fahrradantriebseinheit bekannt, die einen Unterstützungsmotor, ein Gehäuse und eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten zum Befestigen der Fahrradantriebseinheit an einem Fahrradrahmen umfasst. Der Unterstützungsmotor ist ausgebildet, eine Unterstützungskraft zu einer manuellen Antriebskraft, die von einer Kurbelwelle eingeleitet wird, auszuüben. Das Gehäuse ist um den Unterstützungsmotor und die Kurbelwelle herum angeordnet. Das Gehäuse ist so ausgebildet, dass, wenn die Fahrradantriebseinheit an dem Fahrradrahmen angebracht ist, ein Abstand von der Kurbelwelle zu einer hinteren Endfläche des Rahmens an einer hinteren Endseite des Gehäuses kurz ist. Ferner sind zwei Befestigungsabschnitte an der hinteren Endseite des Gehäuses nah beieinander und ein Befestigungsabschnitt ist an der vorderen Endseite des Gehäuses vorgesehen.
Wenn eine Antriebseinheit um eine Kurbelwelle herum abgebracht ist, dann wird im Vergleich zu einem normalen Fahrrad, das nicht mit einer Antriebseinheit ausgestattet ist, der Abstand von der Kurbelwelle zum hinteren Ende lang, und die Bedienbarkeit des Fahrrads nimmt ab.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Fahrradantriebseinheit zu verbessern, die verhindern kann, dass der Abstand zwischen der Kurbelwelle und dem hinteren Ende lang wird und eine verbesserte Benutzung beziehungsweise Performance ermöglicht, insbesondere für Mountainbikes mit hinterer Federung, und ein Fahrrad bereitzustellen, das mit dieser Antriebseinheit ausgestattet ist.
Die Aufgabe wird durch eine Fahrradantriebseinheit gemäß Anspruch 1 und durch das Fahrrad gemäß Anspruch 11 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Fahrradantriebseinheit vorgesehen, die einen Unterstützungsmotor, ein Gehäuse und eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten zum Befestigen der Fahrradantriebseinheit an einem Fahrradrahmen umfasst. Der Unterstützungsmotor ist ausgebildet, eine Unterstützungskraft zu einer manuellen Antriebskraft, die von einer Kurbelwelle eingeleitet wird, auszuüben. Das Gehäuse ist zumindest teilweise um den Unterstützungsmotor und zumindest einen Teil der Kurbelwelle herum angeordnet. Das Gehäuse ist so ausgebildet, dass, wenn die Fahrradantriebseinheit an einem Fahrradrahmen angebracht ist, ein Minimalabstand von einer Mittelachse der Kurbelwelle und einer hinteren Endfläche des Rahmens an einer hinteren Endseite des Gehäuses kleiner oder gleich 50 mm und größer als ein Radius der Kurbelwelle ist, aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse der Kurbelwelle ist. Ferner ist in einem Zustand, in dem das Gehäuse an dem Fahrradrahmen befestigt ist und aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse der Kurbelwelle ist, ein Befestigungsabschnitt von der Mehrzahl von Befestigungsabschnitten an der hinteren Endseite des Gehäuses und auf einer unteren Seite einer Linie, welche die Mittelachse der Kurbelwelle und eine Mittelachse des Unterstützungsmotors verbindet, positioniert, und zwei Befestigungsabschnitte von der Mehrzahl von Befestigungsabschnitten sind auf einer oberen Seite der Linie, welche die Mittelachse der Kurbelwelle und die Mittelachse des Unterstützungsmotors verbindet, positioniert, und einer dieser zwei Befestigungsabschnitte ist weiter an der vorderen Endseite des Gehäuses als die Mittelachse des Unterstützungsmotors positioniert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die hintere Endfläche des Gehäuses einen Abschnitt, dessen Abstand von der Mittelachse der Kurbelwelle über einen vorgegebenen Bereich um die Kurbelwelle kleiner oder gleich 50 mm und größer als der Radius der Kurbelwelle ist, aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse der Kurbelwelle ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Minimalabstand kleiner oder gleich 45 mm.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die hintere Endfläche des Gehäuses einen Abschnitt, dessen Abstand von der Mittelachse der Kurbelwelle über einen vorgegebenen Bereich um die Kurbelwelle konstant ist, aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse der Kurbelwelle ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kurbelwelle in der Nähe eines Endes des Gehäuses bezüglich einer Längsrichtung des Fahrradrahmens angeordnet, wenn die Fahrradantriebseinheit am Fahrradrahmen und in einer zur Kurbelwelle rechtwinkligen Richtung angebracht ist, und der Unterstützungsmotor ist in der Nähe des anderen Endes des Gehäuses bezüglich der Längsrichtung des Fahrradrahmens angeordnet, wenn die Fahrradantriebseinheit an dem Fahrradrahmen angebracht ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse zwei Seitenflächen, an denen die Löcher ausgebildet sind, in denen die Kurbelwelle angeordnet ist, und eine Außenrandfläche, die die beiden Seitenflächen verbindet. Das Gehäuse umfasst die Mehrzahl von Befestigungsabschnitten zur Befestigung am Rahmen an einer Außenrandfläche.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die drei Befestigungsabschnitte jeweils ein Loch, die Löcher der Befestigungsabschnitte weisen Mittelachsen auf, so dass Linien, die jede der Mittelachsen der Löcher verbinden, eine Dreiecksform auf einer Ebene bilden, die rechtwinklig zu der Kurbelwelle ist und die Mittelachse der Kurbelwelle umfasst.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform umfasst des Weiteren einen Getriebemechanismus, der ausgebildet ist, die Geschwindigkeit zu verändern und eine Drehung auszugeben, die in die Kurbelwelle eingeleitet wird. Der Getriebemechanismus ist in dem Gehäuse aufgenommen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittelachse der Kurbelwelle, eine Mittelachse des Unterstützungsmotors und die Mittelachse des Getriebemechanismus so angeordnet, dass Linien, die jede der Mittelachsen verbinden, eine Dreiecksform auf einer Ebene bilden, die rechtwinklig zu der Kurbelwelle ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dreiecksform im Wesentlichen ein gleichschenkliges Dreieck, das die Mittelachse des Unterstützungsmotors als Spitze aufweist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist, wenn die Fahrradantriebseinheit am Fahrradrahmen angebracht ist, die Mittelachse des Getriebemechanismus unterhalb der Mittelachse der Kurbelwelle angeordnet, gesehen aus einer zu der Mittelachse der Kurbelwelle parallelen Richtung.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Getriebemechanismus einen Planetengetriebemechanismus, der einen Eingangskörper, einen Ausgangskörper und einen Getriebekörper, eine Freilaufkupplung, die zwischen dem Eingangskörper und dem Ausgangskörper angeordnet ist, und einen Umschaltmechanismus umfasst, der zwischen einem ersten Zustand, der eine Drehung des Getriebekörpers bezüglich des Gehäuses erlaubt, und einem zweiten Zustand umschalten kann, der die Drehung des Getriebekörpers bezüglich des Gehäuses regelt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Eingangskörper ein Träger, der Ausgangskörper ist ein Hohlrad, der Getriebekörper ist ein Sonnenrad, der Getriebemechanismus umfasst des Weiteren eine Getriebewelle, die an einem Innenumfang des Sonnenrades angeordnet ist, um integral mit dem Sonnenrad gedreht zu werden, und die drehbar an dem Gehäuse gelagert ist. Der Umschaltmechanismus umfasst einen Verbindungsabschnitt, der an einem gegenüberliegenden Abschnitt vorgesehen ist, der der Getriebewelle oder dem Gehäuse gegenüberliegt, und einen Steuerabschnitt, der ausgebildet ist, den Verbindungsabschnitt aus der hervorragenden Position in die eingefahrene Position zu bewegen. Der Verbindungsabschnitt ist beweglich zwischen einer hervorragenden Position zum Regeln der Drehung der Getriebewelle in zumindest einer Richtung, die den ersten Zustand bildet, und einer eingefahrenen Position, die die Drehung des Getriebekörpers nicht regelt, die den zweiten Zustand bildet, angeordnet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Umschaltmechanismus des Weiteren ein Stellglied, das ausgebildet ist, zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten.
Die Fahrradantriebseinheit umfasst des Weiteren vorzugsweise die Kurbelwelle.
Nach einem weiteren Aspekt ist ein Fahrrad vorgesehen, das die Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, und des Weiteren eine hintere Federung umfasst.
Die Fahrradantriebseinheit und ein damit ausgestattetes Fahrrad können verhindern, dass der Abstand zwischen der Kurbelwelle und dem hinteren Ende lang wird.
Figurenliste

1 ist eine linke Seitenansicht eines Fahrrads, das mit einer Fahrradantriebseinheit gemäß einer gezeigten Ausführungsform ausgestattet ist.
2 ist eine linke Seitenansicht eines Antriebsmechanismus des Fahrrads aus 1.
3 ist eine linke Seitenansicht der Antriebseinheit aus 2.
4 ist eine rechte Seitenansicht der Antriebseinheit aus 2.
5 ist eine Querschnittsansicht der Schnittlinie 5 - 5 aus 4.
6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht davon, wenn der Verbindungsabschnitt des Umschaltmechanismus aus 1 sich in der hervorragenden Position befindet.
7 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht davon, wenn der Verbindungsabschnitt des Umschaltmechanismus aus 1 sich in der eingefahrenen Position befindet.
8 ist eine linke Seitenansicht, die die Positionsbeziehung der Elemente der Antriebseinheit aus 2 zeigt.
9 ist eine schematische Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Rahmen und der Antriebseinheit aus 1 zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nimmt man anfänglich Bezug auf 1, wird dort ein Fahrrad 10 gezeigt, das mit einer Antriebseinheit 50 nach einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist. Zusätzlich zu der Antriebseinheit 50 umfasst das Fahrrad 10 im Grunde ein Vorderrad 12, ein Hinterrad 14, einen Fahrzeugkörper 16, einen Antriebsmechanismus 18 und eine Batterieeinheit 20.
Der Fahrzeugkörper 16 umfasst einen Rahmen 22, einen Lenker 24, eine Sattelstütze 26, die mit dem Rahmen 22 verbunden ist, und eine Vorderradgabel 28. Der Lenker 24 ist mit dem Rahmen 22 verbunden. Die Sattelstütze 26 ist mit dem Rahmen 22 verbunden. Die Vorderradgabel 28 ist mit dem Rahmen 22 verbunden. Die Vorderradgabel 28 umfasst eine vordere Federung.
Der Rahmen 22 umfasst einen vorderen Rahmen 22F und einen hinteren Rahmen 22R. Der vordere Rahmen 22F umfasst einen Lagerabschnitt 22A, ein Unterrohr 22B, ein Sattelrohr 22C, an dem die Sattelstütze 26 befestigt ist, und ein Oberrohr 22T. Das Unterrohr 22B erstreckt sich von dem Lagerabschnitt 22A, der die Kurbelwelle 54 lagert, nach vorne. Die Sattelstütze 26 ist an dem Sattelrohr 22C befestigt. Das Oberrohr 22T ist an dem Unterrohr 22B und dem Sattelrohr 22C befestigt. Der vordere Rahmen 22F, der in 1 gezeigt wird, kann ein Rahmen mit einer anderen Form sein.
Der hintere Rahmen 22R umfasst eine Kettenstrebe 22G und einen Pendelarm 22S. Die Kettenstrebe 22G erstreckt sich von dem hinteren Endabschnitt des vorderen Rahmens 22F nach hinten. Der Pendelarm 22S umfasst eine Sattelstrebe 22H, die mit dem hinteren Ende der Kettenstrebe 22G verbunden ist. Die Kettenstrebe 22G des Pendelarms 22S ist durch eine Schwenkwelle 22E drehbar an dem vorderen Rahmen 22F befestigt. Eine hintere Federung 22K ist zwischen dem hinteren Rahmen 22R und dem vorderen Rahmen 22F vorgesehen. Ein Ende der hinteren Federung 22K ist an der Sattelstrebe 22H des Pendelarms 22S über ein Verbindungsglied 22J befestigt. Das andere Ende der hinteren Federung 22K ist an dem vorderen Rahmen 22F befestigt. Ein Ende des Verbindungsglieds 22J ist drehbar an die Sattelstrebe 22H gekoppelt. Das andere Ende des Verbindungsglieds 22J ist drehbar an die hintere Federung 22K gekoppelt. Ein Zwischenabschnitt des Verbindungsglieds 22J zwischen den Enden ist drehbar an das Sattelrohr 22C gekoppelt. Die Kettenstrebe 22G, die Sattelstrebe 22H und das Verbindungsglied 22J sind jeweils paarweise in Intervallen in einer zu der Kurbelwelle 54 der Antriebseinheit 50 parallelen Richtung vorgesehen. Die Struktur zur Befestigung des hinteren Rahmens 22R an dem vorderen Rahmen 22F kann eine andere Struktur sein, wie benötigt und/oder gewünscht. Die Schwenkwelle 22E ist oberhalb der Kurbelwelle 54 angeordnet. Die Achse der Schwenkwelle 22E ist auf dem Pfad der Kette 38 oder in einer Position, die näher an der Achse der Kurbelwelle 54 ist als der Pfad der Kette 38, angeordnet, gesehen aus einer zu der Mittelachse der Kurbelwelle 54 parallelen Richtung. Die Achswelle des Hinterrades 14 ist an einem hinteren Ende 22D befestigt, die das hintere Ende des hinteren Rahmens 22R ist. Der Lagerabschnitt 22A lagert die Antriebseinheit 50 lösbar. Der Lagerabschnitt 22A umfasst eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 22L. Die Verbindungsabschnitte 22L sind voneinander in der Breitenrichtung des Fahrrads 10 beabstandet. Die Verbindungsabschnitte 22L sind wie unten erwähnt an einen Befestigungsabschnitt 74 der Antriebseinheit 50 gekoppelt. Die Verbindungsabschnitte 22L sind so vorgesehen, dass sie den Befestigungsabschnitt 74 der Antriebseinheit 50 von beiden Seiten des Fahrrads 10 in der Breitenrichtung sandwichartig umfassen.
Wie in 2 gezeigt, umfasst ein Antriebsmechanismus 18 einen linken und einen rechten Kurbelarm 30, ein linkes und ein rechtes Pedal 32, einen vorderen Zahnkranz 34, einen hinteren Zahnkranz 36 und eine Kette 38. Der linke und der rechte Kurbelarm 30 sind über die Kurbelwelle 54 der Antriebseinheit 50 drehbar am Rahmen 22 (siehe 1) befestigt. Die Pedale 32 sind so an den Kurbelarmen 30 befestigt, dass jedes der Pedale 32 um eine Pedalwelle 40 drehbar ist.
Der vordere Zahnkranz 34 ist mit der Ausgabeeinheit 56 (siehe 5) der Antriebseinheit 50 gekoppelt. Der vordere Zahnkranz 34 ist koaxial mit der Kurbelwelle 54 vorgesehen. Der hintere Zahnkranz 36 ist um eine Achswelle des Hinterrades 14 (siehe 1) drehbar befestigt. Der hintere Zahnkranz 36 ist über eine Freilaufkupplung (nicht gezeigt) mit dem Hinterrad 14 (siehe 1) gekoppelt. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst der hintere Zahnkranz 36 eine Mehrzahl von Zahnkränzen. Die Kette 38 ist um den vorderen Zahnkranz 34 und den hinteren Zahnkranz 36 gewickelt. Wenn die Kurbelarme 30 durch die auf die Pedale 32 ausgeübte manuelle Antriebskraft gedreht werden, wird das Hinterrad 14 (siehe 1) durch den vorderen Zahnkranz 34, die Kette 38 und den hinteren Zahnkranz 36 gedreht. Der Antriebsmechanismus 18 umfasst des Weiteren einen hinteren Umwerfer 39. Der hintere Umwerfer 39 schaltet die Kette 38 zwischen einer Mehrzahl von hinteren Zahnkränzen um. Der hintere Umwerfer 39 kann ein elektrischer Umwerfer sein, der basierend auf Befehlen von einer Steuervorrichtung 64 verschoben wird, wie unten beschrieben, oder ein mechanischer Umwerfer, der durch einen Nutzer betätigt wird, der eine Schaltbetätigungseinheit über einen Seilzug betätigt.
Wie in 1 zu sehen, umfasst die Batterieeinheit 20 eine Batterie 42 und eine Batteriehalterung 44. Die Batteriehalterung 44 ist ausgebildet, die Batterie 42 lösbar an dem Rahmen 22 zu befestigen. Die Batterie 42 umfasst eine oder eine Mehrzahl von Batteriezellen. Die Batterie 42 ist aus einer wiederaufladbare Batterie gebildet. Die Batterie 42 ist mit der Antriebseinheit 50 elektrisch verbunden und versorgt die Antriebseinheit 50 mit Energie.
Wie in 5 gezeigt, umfasst die Antriebseinheit 50 ein Gehäuse 52, eine Kurbelwelle 54, eine Ausgabeeinheit 56, einen Getriebemechanismus 58, einen Umschaltmechanismus 60, einen Unterstützungsmechanismus 62, eine Steuervorrichtung 64 und einen Drehmomentsensor 66. Die Ausgabeeinheit 56 ist ausgebildet, eine Drehung, die über die Kurbelwelle 54 und/oder den Unterstützungsmechanismus 62 eingeleitet wird, auszugeben. Der Getriebemechanismus 58 ist ausgebildet, die Drehung, die von der Kurbelwelle 54 eingeleitet wird, an die Ausgabeeinheit 56 auszugeben.
Das Gehäuse 52 umfasst eine erste Seitenfläche 68, eine zweite Seitenfläche 70 und eine Außenrandfläche 72. Die erste Seitenfläche 68 ist auf der Seite mit dem vorderen Zahnkranz 34 angeordnet. Die zweite Seitenfläche 70 ist auf der dem vorderen Zahnkranz 34 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Die Außenrandfläche 72 verbindet die erste Seitenfläche 68 und die zweite Seitenfläche 70. Das Gehäuse 52 ist dadurch gebildet, das ein erster Abschnitt 52A und ein zweiter Abschnitt 52B kombiniert werden. Der erste Abschnitt 52A umfasst die erste Seitenfläche 68 und einen Teil der Außenrandfläche 72. Der zweite Abschnitt 52B umfasst die zweite Seitenfläche 70 und den anderen Abschnitt der Außenrandfläche 72.
Wie in 3 gezeigt, weist die erste Seitenfläche 68 des Gehäuses 52 ein Loch 68A auf, in dem die Kurbelwelle 54 angeordnet ist. Wie in 4 gezeigt, weist die zweite Seitenfläche 70 des Gehäuses 52 ein Loch 70A auf, in dem die Kurbelwelle 54 angeordnet ist.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, erstrecken sich die erste Seitenfläche 68 und die zweite Seitenfläche 70 in einer Längsrichtung DX und in einer seitlichen Richtung DY. Das heißt, das Gehäuse 52 erstreckt sich von der Kurbelwelle 54 in der Längsrichtung DX und in der seitlichen Richtung DY, die rechtwinklig zu der Kurbelwelle 54 sind.
Die Außenrandfläche 72 umfasst eine hintere Endfläche 72A. Wie in 2 gezeigt, ist, wenn die Antriebseinheit 50 an dem Rahmen 22 (siehe 1) befestigt ist, die hintere Endfläche 72A der Abschnitt, der sich auf der Seite in der Nähe des hinteren Endes 22D des Rahmens 22 befindet, aus einer zu der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 parallelen Richtung gesehen.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die hintere Endfläche 72A einen ersten Abschnitt 72B über einen vorgegebenen Bereich um die Kurbelwelle 54, aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 ist. Der Abstand L erstreckt sich von dem ersten Abschnitt 72B zur Mittelachse CA der Kurbelwelle 54, die einem Minimalabstand LA entspricht. Das Gehäuse 52 ist so ausgebildet, dass der Minimalabstand LA kleiner oder gleich 50 mm und größer als der Radius der Kurbelwelle 54 ist. Der Minimalabstand LA ist bevorzugt kleiner oder gleich 45 mm. In allen Teilen des ersten Abschnitts 72B ist der Abstand L der Minimalabstand LA. Das heißt, im ersten Abschnitt 72B ist der Abstand L konstant. Die hintere Endfläche 72A und der erste Abschnitt 72B können einander entsprechen. Der vorgegebene Bereich wird aus einem Bereich von 30° bis 120° um die Kurbelwelle 54 herum ausgewählt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der vorgegebene Bereich ein Bereich von ungefähr 90° um die Kurbelwelle 54 herum. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der vorgegebene Bereich ein Bereich von etwas weniger als 90° um die Kurbelwelle 54 herum.
Die Außenrandfläche 72 umfasst einen zweiten Abschnitt 72C und einen dritten Abschnitt 72D, die mit dem ersten Abschnitt 72B durchgehend sind. Wie in 2 gezeigt, umfasst der zweite Abschnitt 72C eine planare Form. Der zweite Abschnitt 72C ist unterhalb des ersten Abschnitts 72B positioniert, wenn die Antriebseinheit 50 am Rahmen 22 befestigt ist (siehe 1). Der zweite Abschnitt 72C ist im Wesentlichen parallel zur seitlichen Richtung DY des Gehäuses 52. Der dritte Abschnitt 72D umfasst eine planare Form. Der dritte Abschnitt 72D ist oberhalb des ersten Abschnitts 72B positioniert, wenn die Antriebseinheit 50 am Rahmen 22 befestigt ist (siehe 1). Der dritte Abschnitt 72D ist im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung DX des Gehäuses 52.
Wie in 3 gezeigt, gibt es drei der Befestigungsabschnitte 74 zum Befestigen der Antriebseinheit 50 an dem Rahmen 22 (siehe 1). Die Befestigungsabschnitte 74 sind an der Außenrandfläche 72 des Gehäuses 52 vorgesehen. Jeder der Befestigungsabschnitte 74 ist an einer in der Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Position um die Kurbelwelle 54 herum angeordnet. Jeder der Befestigungsabschnitte 74 ist in einem Abschnitt der Außenrandfläche 72 mit Ausnahme des ersten Abschnitts 72B gebildet.
Jeder der Befestigungsabschnitte 74 ragt von der Außenrandfläche 72 nach au-ßen hervor. Jeder der Befestigungsabschnitte 74 weist eine Länge auf, die 80 mm oder mehr beträgt, bevorzugt eine Länge, die 90 mm oder mehr beträgt, in einer zu der Kurbelwelle 54 parallelen Richtung. Die Länge jedes der Befestigungsabschnitte 74 in einer zu der Kurbelwelle 54 parallelen Richtung ist kürzer als der Minimalabstand zwischen dem linken und dem rechten Kurbelarm 30 (siehe 2). Die Länge jedes der Befestigungsabschnitte 74 in einer zu der Kurbelwelle 54 parallelen Richtung ist ungefähr gleich dem Abstand zwischen den Verbindungsabschnitten 22L. Jeder der Befestigungsabschnitte 74 umfasst ein Loch 74A, das sich in der Axialrichtung der Kurbelwelle 54 erstreckt. Ein Loch (nicht dargestellt) ist in einer Position ausgebildet, die dem Loch 74A jedes der Befestigungsabschnitte 74 des Verbindungsabschnitts 22L entspricht, der in 1 gezeigt ist. Ein Bolzen BA (siehe 1) ist in das Loch 74A jedes Befestigungsabschnitts 74 und ein Loch (nicht dargestellt) des Verbindungsabschnitts 22L des Rahmens 22 eingesteckt, und die Antriebseinheit 50 ist an dem Rahmen 22 dadurch befestigt, dass jeder der Befestigungsabschnitte 74 (siehe 2) durch die Verbindungsabschnitte 22L durch den Kopf des Bolzens und eine Mutter (nicht gezeigt) sandwichartig umfasst wird.
Wie in 2 gezeigt, sind zwei der Befestigungsabschnitte 74, was mehr als die Hälfte der Befestigungsabschnitt 74 darstellt, oberhalb des Abschnitts positioniert, in dem die Kurbelwelle 54 angeordnet ist, wenn das Gehäuse 52 am Rahmen 22 befestigt ist (siehe 1). Der andere eine Befestigungsabschnitt 74 der Befestigungsabschnitte 74 ist unterhalb des Abschnitts positioniert, in dem die Kurbelwelle 54 angeordnet ist, wenn das Gehäuse 52 am Rahmen 22 befestigt ist (siehe 1). Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei der Befestigungsabschnitte 74, was mehr als die Hälfte der Befestigungsabschnitt 74 darstellt, oberhalb der Achse der Kurbelwelle 54 angeordnet, und der andere eine Befestigungsabschnitt 74 ist unterhalb der Achse der Kurbelwelle 54 angeordnet, wenn das Gehäuse 52 am Rahmen 22 befestigt ist (siehe 1).
Wie in 5 gezeigt, beherbergt das Gehäuse 52 einen Abschnitt der Kurbelwelle 54, einen Abschnitt der Ausgabeeinheit 56, einen Getriebemechanismus 58, einen Umschaltmechanismus 60, einen Abschnitt des Unterstützungsmechanismus 62 und eine Steuervorrichtung 64. Wie in 2 und 3 gezeigt, sind die Löcher 68A und 70A in der Nähe von den einen Enden der ersten Seitenfläche 68 und der zweiten Seitenfläche 70 in der Längsrichtung und in der Nähe von einem Ende der seitlichen Richtung DY ausgebildet. Dementsprechend ist die Kurbelwelle 54 in der Nähe eines Endes in der Längsrichtung DX und in der Nähe eines Endes in der seitlichen Richtung DY des Gehäuses 52 angeordnet.
Wie in 2 gezeigt, ist die Mittelachse CB der Getriebewelle 82 die Mittelachse des Getriebemechanismus 58. Die Mittelachse CB ist in der Nähe eines Endes in der Längsrichtung DX des Gehäuses 52 und in der Nähe des anderen Endes in der seitlichen Richtung DY des Gehäuses 52 angeordnet. Wenn die Fahrradantriebseinheit 50 am Rahmen 22 angebracht ist (siehe 1), ist die Mittelachse CB des Getriebemechanismus 58 unterhalb der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 angeordnet, gesehen aus einer zu der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 parallelen Richtung.
Die Mittelachse CC des Unterstützungsmotors 124 des Unterstützungsmechanismus 62 ist in der Nähe des anderen Endes in der Längsrichtung des Gehäuses 52 und in der Nähe des Mittelpunkts der seitlichen Richtung DY des Gehäuses 52 angeordnet. Wenn die Fahrradantriebseinheit 50 am Rahmen 22 angebracht ist (siehe 1), ist die Mittelachse CC des Unterstützungsmotors 124 weiter vorne am Fahrrad 10 angeordnet (siehe 1) als die Mittelachse CA der Kurbelwelle 54, gesehen aus einer zu der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 parallelen Richtung.
Wie in 5 gezeigt, ist die Kurbelwelle 54 drehbar am Gehäuse 52 gelagert. Die beiden Enden der Kurbelwelle 54 liegen zur Außenseite des Gehäuses 52 frei. Ein Kurbelarm 30 (siehe 2) kann an beiden Enden der Kurbelwelle 54 befestigt werden, und die manuelle Antriebskraft wird über den Kurbelarm 30 dort eingeleitet. Die Kurbelwelle 54 kann eine Hohlwelle sein. Das Außenrandteil eines Endes der Kurbelwelle 54 ist über ein Lager 80A am Gehäuse 52 gelagert. Das Außenrandteil des anderen Endes der Kurbelwelle 54 ist über ein Lager 80B an der Ausgabeeinheit 56 gelagert.
Die Ausgabeeinheit 56 ist in einer Rohrform ausgebildet. Die Ausgabeeinheit 56 ist um die Kurbelwelle 54 herum koaxial mit der Kurbelwelle 54 angeordnet. Ein Ende der Ausgabeeinheit 56 liegt zur Außenseite des Gehäuses 52 hin frei. Das Außenrandteil des mittleren Abschnitts der Ausgabeeinheit 56 ist über ein Lager 80C an am Gehäuse 52 gelagert. Die Ausgabeeinheit 56 umfasst einen Befestigungsabschnitt 56A, der in der Lage ist, einen vorderen Zahnkranz 34 am Außenrandteil an einem Ende der Kurbelwelle 54 in der Axialrichtung zu befestigen. Der Befestigungsabschnitt 56A ist eine Keilverzahnung. Die Keilverzahnung am inneren Rand des vorderen Zahnkranzes 34 wird am Befestigungsabschnitt 56A befestigt. Der vordere Zahnkranz 34 ist an der Ausgabeeinheit 56 befestigt, wobei ein Bolzen B in das innere Randteil der Ausgabeeinheit 56 eingeschraubt wird, das der vordere Zahnkranz 34 sandwichartig umfasst. Die Ausgabeeinheit 56 kann als mehrere Spitzen ausgebildet sein, die in der Axialrichtung geteilt sind.
Der Getriebemechanismus 58 umfasst eine Getriebewelle 82, einen Getriebemechanismus 84 und einen Planetengetriebemechanismus 86. Der Getriebemechanismus 58 umfasst zwei Schaltstufen und kann die Drehzahl verändern, die von der Kurbelwelle 54 eingeleitet wird, und selbige an die Ausgabeeinheit 56 ausgeben.
Die Getriebewelle 82 ist an der Außenseite der Kurbelwelle 54 in der Radialrichtung angeordnet. Die Getriebewelle 82 ist parallel zu der Kurbelwelle 54 vorgesehen. Die Getriebewelle 82 ist drehbar an dem Gehäuse 52 gelagert. Die axialen Enden der Getriebewelle 82 sind über Lager 80D beziehungsweise 80E am Gehäuse 52 gelagert. Die Getriebewelle 82 ist um eine Mittelachse CB drehbar, deren Position sich bezüglich der Kurbelwelle 54 nicht ändert. Ein Ende der Getriebewelle 82 wird durch das Kugellager 80D gelagert, und das andere Ende wird durch das Nadellager 80E gelagert.
Der Getriebemechanismus 84 umfasst ein erstes Getriebezahnrad 88 und ein zweites Getriebezahnrad 90. Das erste Getriebezahnrad 88 ist um die Kurbelwelle 54 herum koaxial mit der Kurbelwelle 54 angeordnet. Das zweite Getriebezahnrad 90 ist um die Getriebewelle 82 herum koaxial mit der Getriebewelle 82 angeordnet.
Das erste Getriebezahnrad 88 ist ein Außenzahnrad. Der innere Rand des ersten Getriebezahnrads 88 ist an der Kurbelwelle 54 durch eine Keilverzahnung oder eine Presspassung so gelagert, dass es relativ drehfest ist.
Das zweite Getriebezahnrad 90 ist ein Außenzahnrad. Das zweite Getriebezahnrad 90 ist über ein Lager oder dergleichen drehbar an der Getriebewelle 82 gelagert. Das Außenzahnrad des ersten Getriebezahnrads 88 und das Außenzahnrad des zweiten Getriebezahnrads 90 sind miteinander im Eingriff. Aus diesem Grund wird die Drehung der Kurbelwelle 54 auf das zweite Getriebezahnrad 90 über das erste Getriebezahnrad 88 übertragen.
Der Planetengetriebemechanismus 86 umfasst ein Sonnenrad 92, welches ein Getriebekörper ist. Der Planetengetriebemechanismus 86 umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von Planetenzahnrädern 94, einen Träger 96 und ein Hohlrad 98. Der Träger 96 ist ein Eingangskörper, und das Hohlrad 98 ist ein Ausgangskörper. Das Sonnenrad 92 ist um die Getriebewelle 82 herum koaxial mit der Getriebewelle 82 angeordnet. Das Sonnenrad 92 ist mit der Getriebewelle 82 integriert. Aus diesem Grund kann die Getriebewelle 82 integral mit dem Sonnenrad 92 gedreht werden.
Die Planetenzahnräder 94 sind um das Sonnenrad 92 herum angeordnet. Die Planetenzahnräder 94 sind zwischen dem Sonnenrad 92 und dem Hohlrad 98 angeordnet. Die Zahnradzähne der Planetenzahnräder 94 sind mit den Zahnradzähnen des Sonnenrads 92 und der Innenverzahnung des Hohlrads 98 im Eingriff.
Der Träger 96 lagert die Planetenzahnräder 94 drehbar und dreht die Planetenzahnräder 94 integral um das Sonnenrad 92. Ein axiales Ende des Trägers 96 der Getriebewelle 82 ist durch eine Keilverzahnung, eine Presspassung oder dergleichen mit dem ersten Getriebezahnrad 88 verbunden und kann integral mit dem ersten Getriebezahnrad 88 gedreht werden. Mit anderen Worten ist der Träger 96 über das erste Getriebezahnrad 88 drehbar an der Getriebewelle 82 gelagert. Die Drehung der Kurbelwelle 54 wird in den Träger 96 über das erste Getriebezahnrad 88 eingeleitet.
Das Hohlrad 98 ist um das Sonnenrad 92 herum koaxial mit dem Sonnenrad 92 angeordnet. Das Hohlrad 98 umfasst ein erstes Ende 98A und ein zweites Ende 98B. Das erste Ende 98A befindet sich auf der Seite, die mit dem Planetenzahnrad 94 verbunden ist, bezüglich der Axialrichtung der Getriebewelle 82. Das zweite Ende 98B befindet sich auf der dem ersten Ende 98A gegenüberliegenden Seite bezüglich der Axialrichtung der Getriebewelle 82. Das erste Ende 98A des Hohlrads 98 bedeckt die Planetenzahnräder 94. Der innere Rand des zweiten Endes 98B des Hohlrades 98 ist über ein Lager oder dergleichen drehbar an der Getriebewelle 82 gelagert.
Erste Zahnradzähne 98C sind an dem äußeren Rand des ersten Endes 98A des Hohlrades 98 ausgebildet. Zweite Zahnradzähne 98D sind an dem äußeren Rand des zweiten Endes 98B des Hohlrades 98 ausgebildet. Die zweiten Zahnradzähne 98D sind mit den Zahnradzähnen 56B im Eingriff, die an dem äußeren Rand der Ausgabeeinheit 56 ausgebildet sind. Das heißt, das Hohlrad 98 gibt eine Drehung nach außen aus. Die Anzahl der zweiten Zahnradzähne 98D ist kleiner als die Anzahl der ersten Zahnradzähne 98C. Ein ringförmiger Abschnitt 98F ist zwischen den ersten Zahnradzähnen 98C und den zweiten Zahnradzähnen 98D des Hohlrades 98 ausgebildet. Der ringförmige Abschnitt 98F ist über ein Lager 80F an dem Gehäuse 52 drehbar gelagert.
Der Umschaltmechanismus 60 schaltet den Gangwechselzustand des Getriebemechanismus 58 zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand um. Im ersten Zustand ist eine Drehung des Sonnenrads 92 bezüglich des Gehäuses 52 ermöglicht. Im zweiten Zustand ist eine Drehung des Sonnenrads 92 bezüglich des Gehäuses 52 beschränkt. Der Umschaltmechanismus 60 umfasst ein Halteelement 100, ein Fixierelement 102 (siehe 6), ein erstes Vorspannelement 104 (siehe 6), eine Freilaufkupplung 106, eine Mehrzahl von Verbindungsabschnitten 108 und einen Steuerabschnitt 110.
Das Halteelement 100 weist eine zylindrische Form auf. Das Halteelement 100 ist um die Getriebewelle 82 herum koaxial mit der Getriebewelle 82 angeordnet. Das Halteelement 100 ist fest an der Getriebewelle 82 vorgesehen und wird integral mit der Getriebewelle 82 gedreht. Das Halteelement 100 umfasst eine Keilprofilnut 100C im inneren Randteil. Die Keilprofilnut 100C ist an einer Keilprofilnut 82A befestigt, die an dem äußeren Rand der Getriebewelle 82 vorgesehen ist und die Drehung der Getriebewelle 82 um die Mittelachse CB verhindert. Die Bewegung des Halteelements 100 in der Axialrichtung wird durch einen Stufenabschnitt 82B, der an der Getriebewelle 82 mit einem anderen Durchmesser vorgesehen ist und der in 6 gezeigt wird, und ein Fixierelement 102 beschränkt. Das Fixierelement 102 wird beispielsweise aus einem E-Ring gebildet. Das Halteelement 100 ist in einer Position angeordnet, die dem zweiten Ende 98B des Hohlrades 98 in der Axialrichtung der Getriebewelle 82 benachbart ist.
Die Verbindungsabschnitte 108 sind um die Mittelachse CB der Getriebewelle 82 herum vorgesehen. Jeder der Verbindungsabschnitte 108 umfasst ein Klinkenelement 112. Jedes Klinkenelement 112 ist an dem Halteelement 100 befestigt, so dass zumindest ein Abschnitt davon in einer Nut 100A untergebracht sein kann, die an dem Außenrandteil des Halteelements 100 ausgebildet ist. Das Ende jedes Klinkenelements 112 auf der gegenüberliegenden Seite des Hohlrads 98 der Getriebewelle 82 liegt einem gegenüberliegenden Abschnitt 76 des Gehäuses 52 gegenüber. Der gegenüberliegende Abschnitt 76 ist in einer Ringform um die Achse der Getriebewelle 82 herum ausgebildet. Der innere Randteil des gegenüberliegenden Abschnitts 76 weist eine Mehrzahl von Nuten 76A auf. Die Nuten 76A sind in der Umfangsrichtung des inneren Randteils des gegenüberliegenden Abschnitts 76 in vorgegebenen Intervallen ausgebildet. Jede der Nuten 76A weist dieselbe Form als eine sogenannte Gesperrnut auf. Jedes Klinkenelement 112 ragt zumindest teilweise aus der Nut 100A hervor. Jedes Klinkenelement 112 kann zwischen einer Verbindungsposition, in der es mit der Nut 76A verbunden ist, und einer zurückgezogenen Position, in der es von der Nut 76A des gegenüberliegenden Abschnitts 76 getrennt ist, bewegt werden. Jedes Klinkenelement 112 ist in der Nut 100A des Halteelements 100 untergebracht. Die Verbindungsposition entspricht bei der vorliegenden Ausführungsform der hervorragenden Position. Der gegenüberliegende Abschnitt 76 kann einstückig am Gehäuse 52 ausgebildet sein, oder kann als ein von dem Hauptkörper des Gehäuses 52 separater Körper ausgebildet sein. Der gegenüberliegende Abschnitt 76 ist bevorzugt aus Metall gebildet. In dem Fall, bei dem der gegenüberliegende Abschnitt 76 als ein von dem Hauptkörper des Gehäuses 52 separater Körper ausgebildet ist, ist ein Montageabschnitt zum Montieren des gegenüberliegenden Abschnitts 76 im inneren Randteil des Hauptkörpers des Gehäuses 52 ausgebildet, um zu verhindern, dass sich der gegenüberliegende Abschnitt 76 um die Mittelachse CB dreht (siehe 5). Der Hauptkörper des Gehäuses 52 kann aus einem Harz gebildet sein oder aus einem Metall gebildet sein.
Das erste Vorspannelement 104 ist eine Ringfeder. Das erste Vorspannelement 104 ist in eine Nut 112A eingepasst, die an den Außenflächen der Mehrzahl von Klinkenelementen 112 ausgebildet ist, und in eine Umfangsnut (nicht gezeigt), die an dem äußeren Rand des Halteelements 100 ausgebildet ist. Das erste Vorspannelement 104 übt eine Kraft auf das Klinkenelement 112 zur Verbindungsposition hin aus.
Der Steuerabschnitt 110 umfasst ein Ringelement 114, ein zweites Vorspannelement 116, eine Nocke 118, um das Ringelement 114 in der Axialrichtung der Getriebewelle 82 zu bewegen, einen Kopplungskörper 120 und ein Stellglied 122 zum Antreiben der Nocke 118. Das Stellglied 122 ist beispielsweise ein Elektromotor. Das Stellglied 122 schaltet zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand um.
Das Ringelement 114 ist um das Hohlrad 98 herum koaxial mit dem Hohlrad 98 angeordnet. Das Ringelement 114 deckt das zweite Ende 98B des Hohlrads 98 in einem Abschnitt ab, der näher an dem Verbindungabschnitt 108 ist als das zweite Zahnrad 98D in der Axialrichtung der Getriebewelle 82.
Das Ringelement 114 weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 114A, eine Mehrzahl von Nuten 114B und einen ringförmigen Vorsprung 114C auf. Die Ausnehmungen 114 sind im inneren Randteil des Ringelements 114 ausgebildet. Die Nuten 114B sind am Seitenflächenabschnitt (Endflächenabschnitt in der Axialrichtung) des Ringelements 114 ausgebildet. Der ringförmige Vorsprung 114C ist im äußeren Randteil des Ringelements 114 ausgebildet. Der ringförmige Vorsprung 114C ist in einem Abschnitt des äußeren Randteils des Ringelements 114 auf der Seite der zweiten Zahnradzähne 98D des Hohlrads 98 ausgebildet.
Die Ausnehmungen 114A sind so ausgebildet, dass sie sich in der Axialrichtung in einem Abschnitt des inneren Randteils des Ringelements 114 auf der Seite des Hohlrads 98 erstrecken. Die Ausnehmungen 114A sind an Vorsprünge 98E angepasst, die an dem äußeren Rand des Hohlrades 98 ausgebildet sind und die sich in der Axialrichtung erstrecken. Die Ausnehmungen 114A sind etwas größer als die Vorsprünge 98E ausgebildet. Da die Ausnehmungen 114A an die Vorsprünge 98E angepasst sind, wird das Ringelement 114 integral mit dem Hohlrad 98 gedreht, wenn das Hohlrad 98 gedreht wird. Ferner können sich die Ausnehmungen 114A des Ringelements 114 entlang der Vorsprünge 98E bewegen (siehe 1). Aus diesem Grund kann das Ringelement 114 in der Axialrichtung bezüglich des Hohlrades 98 bewegt werden.
Die Nuten 114B sind am Seitenflächenabschnitt des Ringelements 114 auf der Seite der Klinkenelemente 112 ausgebildet. Die Nuten 114B liegen den Klinkenelementen 112 gegenüber. Jede der Nuten 114B wird in der Axialrichtung von der anderen Richtung zu einer Richtung der Umfangsrichtung flacher. Die Nuten 114B sind durchgehend in der Umfangsrichtung ausgebildet. Ferner ist ein Stufenabschnitt (nicht gezeigt) an der Begrenzung jeder der Nuten 114B ausgebildet. Dieser Stufenabschnitt ist von der anderen Richtung zu einer Richtung der Umfangsrichtung geneigt, vom äußeren Rand zum inneren Rand. Die innere Randfläche 114D des Ringelements 114 auf der Seite des Verbindungsabschnitts 108 ist durchgehend mit der Mehrzahl der Nuten 114B, und ist in einer Ringform ausgebildet.
Ein zweites Vorspannelement 116 ist zwischen dem Hohlrad 98 und dem Ende des Ringelements 114 auf der Seite des Hohlrads 98 in der Axialrichtung der Getriebewelle 82 befestigt. Das zweite Vorspannelement 116 übt eine Kraft auf das Ringelement 114 zur Seite des Verbindungsabschnitts 108 hin aus.
Die Nocke 118 ist um das Ringelement 114 herum koaxial mit dem Ringelement 114 ausgebildet. Die Nocke 118 ist am Gehäuse 52 um die Achse des Ringelements 114 drehbar gelagert. Genauer ist die Nocke 118 an einen zylindrischen Abschnitt 78 gepasst, der sich von dem Ende des Gehäuses 52 auf der Seite des vorderen Zahnkranzes 34 (siehe 5) in der Axialrichtung der Getriebewelle 82 erstreckt. Die Nocke 118 umfasst eine Nockenfläche 118A und ein Zahnrad 118B. Die Nocke 118 ist in einer Ringform ausgebildet.
Die Nockenfläche 118A ist auf dem Seitenflächenabschnitt der Nocke 118 auf der Seite des Hohlrads 98 in der Axialrichtung der Getriebewelle 82 ausgebildet. Die Nockenfläche 118A umfasst einen Abschnitt, der von der Seite des Hohlrads 98 zur Seite des Verbindungsabschnitts 108 in einer Richtung der Umfangsrichtung geneigt ist.
Der Kopplungskörper 120 umfasst einen ringförmigen Abschnitt 120A und eine Mehrzahl von Betätigungsteilen 120B. Die Betätigungsteile 120 erstrecken sich von dem ringförmigen Abschnitt 120A in der Radialrichtung. Der ringförmige Abschnitt 120A kommt in Kontakt mit dem Vorsprung 114C des Ringelements 114 von der gegenüberliegenden Seite des Hohlrads 98. Die Betätigungsteile 120B sind in der Umfangsrichtung des ringförmigen Abschnitts 120A vorgesehen. Hier sind zwei Betätigungsteile 120B an den Positionen vorgesehen, die bezüglich der Mittelachse CB symmetrisch sind (siehe 5). Die Betätigungsteile 120B des Kopplungskörpers 120 sind im Kontakt mit der Nockenfläche 118A in der Axialrichtung der Getriebewelle 82. Die Betätigungsteile 120B des Kopplungskörpers 120 sind an eine Nut 78A des Gehäuses 52 angepasst, die sich in der Axialrichtung der Getriebewelle 82 erstreckt, in der Umfangsrichtung der Nocke 118. Der Kopplungskörper 120 kann entlang der Nut 78A in der Axialrichtung der Getriebewelle 82 bewegt werden.
Das Stellglied 122 ist von der Nocke 118 radial nach außen hin angeordnet. Das Stellglied 122 ist mit dem Zahnrad 118B der Nocke 118 verbunden. Das Stellglied 122 dreht die Nocke 118 um einen vorgegebenen Winkel. Ein Vorsprung (nicht gezeigt), der in ein Loch (nicht gezeigt) eingesteckt ist, das in dem zylindrischen Abschnitt 78 des Gehäuses 52 ausgebildet ist, ist im inneren Randteil der Nocke 118 ausgebildet; der Drehwinkel der Nocke 118 ist durch die Endfläche des Lochs (nicht gezeigt) in der Umfangsrichtung beschränkt.
Die Betätigung des Umschaltmechanismus 60 wird unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben. Wie in 6 gezeigt ist, wird, wenn die Drehphase der Nocke 118 sich in einer Phase befindet, in der der Abschnitt der Nockenfläche 118A auf der Seite des Hohlrads 98 und das Betätigungsteil 120B des Kopplungskörpers 120 im Kontakt sind, das Ringelement 114 über den Kopplungskörper 120 in einer Position auf der Seite des Hohlrades 98 gehalten. Zu diesem Zeitpunkt sind die Nuten 114B des Ringelements 114 von den Klinkenelementen 112 getrennt. Aus diesem Grund werden die Klinkenelemente 112 in hervorragenden Positionen gehalten, die zu der Nut 76A hervorragen, die in dem gegenüberliegenden Abschnitt 76 des Gehäuses 52 ausgebildet ist. Aus diesem Grund werden die Klinkenelemente 112 unfähig, sich relativ zum Gehäuse 52 zu drehen. Die Klinkenelemente 112 sind über das Halteelement 100 an der Getriebewelle 82 gelagert, um relativ drehfest zu sein. Aus diesem Grund beschränken die Klinkenelemente 112 die Drehung der Getriebewelle 82 und des Sonnenrads 92 (siehe 5) in einer Richtung.
Wie in 7 gezeigt ist, werden, wenn die Drehphase der Nocke 118 sich von einer Phase, in der die Nockenfläche 118A auf der Seite des Hohlrads 98 und die Betätigungsteile 120B im Kontakt sind, zu einer Phase hinbewegt, in der die Nockenfläche 118A auf der Seite des Klinkenelements 112 und die Betätigungsteile 120B in Kontakt sind, die Klinkenelemente 112, die sich in den hervorragenden Positionen befinden, aus dem flachen Abschnitt in den tiefen Abschnitt der Nuten 114B bewegt, begleitend zu der Drehung des Ringelements 114 in einer Richtung. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ringelement 114 über das Kopplungselement 120 in einer Position auf der Seite der Klinkenelemente 112 gehalten.
Dann werden die äußeren Flächen der Klinkenelemente 112 durch einen Stufenabschnitt, der an der Begrenzung der benachbarten Nuten 114B ausgebildet ist, zu der Nut 100A hin gedrückt. Das heißt, das Ringelement 114 des Steuerabschnitts 110 drückt die Klinkenelemente 112 der Verbindungsabschnitte 108 und drückt selbige aus den hervorragenden Positionen in die zurückgezogenen Positionen. Die Klinkenelemente 112 werden sich in einem Zustand befinden, in dem sie durch die innere Randfläche 114D des Ringelements 114 des Verbindungsabschnitts 108 gedrückt werden; daher werden die Klinkenelemente 112 in den zurückgezogenen Positionen gehalten, die in der Nut 100A des Halteelements 110 untergebracht sind. Aus diesem Grund sind die Klinkenelemente 112 fähig, sich relativ zum Gehäuse 52 zu drehen. Die Klinkenelemente 112 sind über das Halteelement 100 an der Getriebewelle 82 gelagert, um relativ drehfest zu sein. Aus diesem Grund beschränken die Klinkenelemente 112 nicht die Drehung der Getriebewelle 82 und des Sonnenrads 92, das bezüglich der Getriebewelle 82 relativ drehfest ist, in einer Richtung.
Die Freilaufkupplung 106, die in 5 gezeigt ist, ist eine Rollenkupplung. Die Freilaufkupplung 106 ist zwischen dem Träger 96 und dem Hohlrad 98 vorgesehen. Die Freilaufkupplung 106 dreht den Träger 96 und das Hohlrad 98 integral, wenn die Drehzahl des Trägers 96 in einer Richtung größer oder gleich der Drehzahl des Hohlrads 98 ist. Die Freilaufkupplung 106 erlaubt die relative Drehung des Trägers 96 und des Hohlrads 98, wenn die Drehzahl des Trägers 96 in einer Richtung kleiner als die Drehzahl des Hohlrads 98 in einer Richtung ist. Indes entspricht die Drehung des Trägers 96 und des Hohlrads 98 in einer Richtung der Drehrichtung der Kurbelwelle 54, wenn sich das Fahrrad 10 (siehe 1) vorwärts bewegt.
Der Gangwechselzustand der Antriebseinheit 50 wird beschrieben. Wenn sich das Klinkenelement 112 in der hervorragenden Position befindet, wird das Sonnenrad 92 dabei beschränkt, sich relativ zum Gehäuse 52 zu drehen. Wenn eine Drehung in den Träger 96 eingeleitet wird, dreht sich aus diesem Grund das Planetenzahnrad 94 um das Sonnenrad 92, während es durch eine Reaktionskraft, die durch das Sonnenrad 92 erzeugt wird, in derselben Richtung wie die Drehrichtung gedreht wird. Mit der Drehung des Planetenzahnrads 94 wird das Hohlrad 98 in die Drehrichtung des Planetenzahnrads 94 gedrückt, und das Hohlrad 98 wird in derselben Richtung gedreht wie der Träger 96. Zu diesem Zeitpunkt wird die Drehung, die in den Träger 96 eingeleitet wird, beschleunigt und von dem Hohlrad 98 ausgegeben.
Wenn sich die Klinkenelemente 112 in der zurückgezogenen Position befinden, wird das Sonnenrad 92 nicht dabei beschränkt, sich relativ zum Gehäuse 52 zu drehen. Wenn eine Drehung in den Träger 96 eingeleitet wird, wird aus diesem Grund das Planetenzahnrad 94 das Sonnenrad 92 drehen und kann die Drehung nicht auf das Hohlrad 98 übertragen. Aus diesem Grund wird die Drehzahl des Trägers 96 in einer Richtung größer oder gleich der Drehzahl des Hohlrads 98. Aus diesem Grund wird durch die Freilaufkupplung 106 eine relative Drehung des Trägers 96 und des Hohlrads 98 beschränkt, und der Träger 96 und das Hohlrad 98 werden integral gedreht. Da das Sonnenrad 92 durch das Planetenzahnrad 94 in dieselbe Richtung wie der Träger 96 und das Hohlrad 98 gedrückt wird, wird ferner zu diesem Zeitpunkt das Sonnenrad 92 ebenfalls integral mit dem Träger 96 und dem Hohlrad 98 gedreht. Mit anderen Worten steuert die Freilaufkupplung 106 die Drehung des Sonnenrads 92.
Der Unterstützungsmechanismus 62 umfasst einen Unterstützungsmotor 124 und einen Abbremsmechanismus 126. Die Unterstützungsmotor 124 ist an der Außenseite der Kurbelwelle 54 in der Radialrichtung angeordnet. Der Unterstützungsmotor 124 ist mit dem Kraftübertragungsweg von der Kurbelwelle 54 bis zur Ausgabeeinheit 56 verbunden. Die Ausgangswelle 124A des Unterstützungsmotors 124 ist parallel zu der Kurbelwelle 54 angeordnet. Der Unterstützungsmotor 124 ist am Gehäuse 52 vorgesehen, wobei ein Teil davon von dem Gehäuse 52 freiliegt.
Der Abbremsmechanismus 126 umfasst ein erstes Untersetzungszahnrad 128, ein zweites Untersetzungszahnrad 130, eine Freilaufkupplung 132 und ein drittes Untersetzungszahnrad 134. Das erste Untersetzungszahnrad 128 weist eine zylindrische Form auf. Da das erste Untersetzungszahnrad 128 mit der Ausgangswelle 124A des Unterstützungsmotors 124 verbunden ist, wird die Drehung des Unterstützungsmotors 124 in das erste Untersetzungszahnrad 128 eingeleitet.
Das zweite Untersetzungszahnrad 130 ist koaxial mit dem ersten Untersetzungszahnrad 128 angeordnet. Das zweite Untersetzungszahnrad 130 ist mit dem ersten Untersetzungszahnrad 128 über die Freilaufkupplung 132 verbunden. Das zweite Untersetzungszahnrad 130 umfasst eine Freilaufkupplung 132 und einen Lagerabschnitt 130A, um das erste Untersetzungszahnrad 128 im äußeren Randteil zu lagern, und die beiden Enden davon in der Axialrichtung sind drehbar am Gehäuse 52 über ein Lager oder dergleichen gelagert.
Die Freilaufkupplung 132 überträgt die Drehung in einer Richtung von dem ersten Untersetzungszahnrad 128 zu dem zweiten Untersetzungszahnrad 130, und überträgt nicht die Drehung in einer Richtung von dem zweiten Untersetzungszahnrad 130 zu dem ersten Untersetzungszahnrad 128.
Das zweite Untersetzungszahnrad 130 ist mit dem dritten Untersetzungszahnrad 134 verbunden. Die Drehung des zweiten Untersetzungszahnrads 130 in einer Richtung wird an das dritte Untersetzungszahnrad 134 übertragen. Die beiden Enden des dritten Untersetzungszahnrads 134 in der Axialrichtung sind drehbar am Gehäuse 52 über ein Lager oder dergleichen gelagert.
Das dritte Untersetzungszahnrad 134 ist mit dem ersten Zahnrad 98C des Hohlrads 98 verbunden. Aus diesem Grund wird das Drehmoment des Unterstützungsmotors 124 durch den Abbremsmechanismus 126 abgebremst und in das Hohlrad 98 eingeleitet.
Die Steuervorrichtung 64 treibt den Unterstützungsmotor 124 in Abhängigkeit von der manuellen Antriebskraft an, die auf die Kurbelwelle 54 ausgeübt wird. Die Steuervorrichtung 64 ist innerhalb des Gehäuses 52 vorgesehen. Die Steuervorrichtung 64 umfasst eine Schaltplatine, und die Hauptoberfläche der Schaltplatine ist so angeordnet, dass sie rechtwinklig zu der Kurbelwelle 54 ist. Die manuelle Antriebskraft wird beispielsweise durch einen Drehmomentsensor 66 detektiert, der an der Kurbelwelle 54 oder am Getriebemechanismus 58 befestigt ist.
Der Drehmomentsensor 66 ist in der Nähe eines Lagers 80D angeordnet, das ein Ende der Getriebewelle 82 lagert. Der Drehmomentsensor 66 ist am eingangsseitigen Ende der Getriebewelle 82 vorgesehen. Der Drehmomentsensor 66 ist beispielsweise eine Kraftmesszelle und umfasst ein Lagerelement, das im Kontakt mit dem Lager 80D ist, und einen Dehnungsmessstreifen, der an dem Lagerelement befestigt ist.
Wenn der Drehmomentsensor 66 ein Drehmoment detektiert, das größer oder gleich einem vorgegebenen Drehmoment ist, treibt die Steuervorrichtung 64 den Unterstützungsmotor 124 in Abhängigkeit von dem Drehmoment an, das durch den Drehmomentsensor 66 detektiert wird. Die Steuervorrichtung 64 steuert den Stellantrieb 122. Die Steuervorrichtung 64 ist mit einer Schaltbetätigungseinheit verbunden, die nicht gezeigt ist, und treibt das Stellglied 122 basierend auf einem Signal von der Schaltbetätigungseinheit an. Die Schaltbetätigungseinheit wird durch einen Schaltungsschalter und einen Schaltungshebel verwirklicht, die an einem Lenker 24 (siehe 1) des Fahrrads 10 vorgesehen sind. Die Schaltbetätigungseinheit kann mit der Steuervorrichtung 64 durch eine elektrische Verdrahtung verbunden sein, oder mit der Steuervorrichtung 64 drahtlos verbunden sein. Die Steuervorrichtung 64 kann das Stellglied 122 beispielsweise basierend auf einem Detektionssignal eines Sensors antreiben, der an dem Fahrrad 10 vorgesehen ist. Beispiele für den Sensor umfassen einen Geschwindigkeitssensor zum Detektieren der Geschwindigkeit des Fahrrads 10 (siehe 1) und einen Trittfrequenzsensor zum Detektieren der Trittfrequenz der Kurbel. Mit der Steuervorrichtung 64, die das Stellglied 122 antreibt, funktioniert die Antriebseinheit 50 als eine zweistufige Getriebevorrichtung.
Der Kraftübertragungsweg der Antriebseinheit 50 wird beschrieben. Der Unterstützungsmotor 124 ist mit dem Hohlrad 98 gekoppelt. Zumindest ein Teil des Umschaltmechanismus 60 ist mit dem Übertragungsweg zwischen dem Unterstützungsmotor 124 und der Ausgabeeinheit 56 gekoppelt. Aus diesem Grund wird in dem Fall, dass der Unterstützungsmotor 124 angetrieben wird, das Drehmoment des Unterstützungsmotors 124 dem Drehmoment hinzugefügt, dass auf das Ringelement 114 übertragen wird. Dementsprechend bewegt der Steuerabschnitt 110 das Klinkenelement 112 des Verbindungsabschnitts 108 von der hervorragenden Position in die zurückgezogene Position unter Verwendung der manuellen Antriebskraft und der Drehkraft des Unterstützungsmotors 124. Das heißt, der Umschaltmechanismus 60 kann den Gangwechselzustand des Getriebemechanismus 58 unter Verwendung der Drehkraft des Unterstützungsmotors 124 umschalten. Wenn der Unterstützungsmotor 124 nicht angetrieben wird, kann ferner der Steuerabschnitt 110 das Klinkenelement 112 des Verbindungsabschnitts 108 von der hervorragenden Position in die zurückgezogene Position nur unter Verwendung der manuellen Antriebskraft bewegen.
Die Positionsbeziehung jedes Elements in dem Gehäuse 52 wird unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Die Mittelpunkte der Löcher 68A, in denen die Kurbelwelle 54 angeordnet ist, sind in einem Bereich RA enthalten, der durch die drei Befestigungsabschnitte 74 umgeben ist, auf einer Ebene, die zur Kurbelwelle 54 rechtwinklig ist. Mit anderen Worten ist die Kurbelwelle 54 in einem Bereich RA enthalten, der durch die drei Befestigungsabschnitte 74 umgeben ist, auf einer Ebene, die zur Kurbelwelle 54 rechtwinklig ist.
Die Mittelachse CA der Kurbelwelle 54, die Mittelachse CC des Unterstützungsmotors 124 und die Mittelachse CB der Getriebewelle 82, die die Mittelachse des Getriebemechanismus 58 ist, sind so angeordnet, dass Linien, die jede der Mittelachsen CA, CB und CC verbinden, eine Dreiecksform S auf einer Ebene bilden, die rechtwinklig zu der Kurbelwelle 54 ist. Die Dreiecksform S ist im Wesentlichen ein gleichschenkliges Dreieck, das die Mittelachse CC des Unterstützungsmotors 124 als Spitze aufweist. Die Linie, die die Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 und die Mittelachse CB der Getriebewelle 82 verbindet, ist im Wesentlichen parallel zum zweiten Abschnitt 72C. Aus diesem Grund ist der Abstand von jedem Punkt der Linie, die die Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 und die Mittelachse CB der Getriebewelle 82 verbindet, zum zweiten Abschnitt 72C im Wesentlichen konstant.
Der Wirkweise der Antriebseinheit 50 wird beschrieben. Wie in 3 gezeigt, ist bei der Antriebseinheit 50 der Abstand L von der Kurbelwelle 54 zu der hinteren Endfläche 72A kurz. Aus diesem Grund kann der Abstand MX von der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 zum hinteren Ende, das in 9 gezeigt wird, kurz gehalten werden. Das heißt, der Abstand von der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 zur Drehwelle des Hinterrades 14, das in 9 gezeigt wird, kann kurz gehalten werden. In einem Fahrrad 10, das mit einer solchen Antriebseinheit 50 ausgestattet ist, kann die Bedienbarkeit des Fahrrads 10 verglichen mit einem Fahrrad, das mit einer herkömmlichen Antriebseinheit ausgestattet ist, verbessert werden.
Da bei der Antriebseinheit 50 der Abstand L von der Kurbelwelle 54 zur hinteren Endfläche 72A kurz ist, kann die Achse der Schwenkwelle 22E auf dem Pfad einer Kette 38 angeordnet werden, wenn die Kette 38 auf dem hinteren Zahnkranz 36 mit dem kleinsten Durchmesser hängt, oder in einer Position, die näher an der Achse der Kurbelwelle 54 ist als der Pfad der Kette 38, gesehen aus einer zu der Mittelachse der Kurbelwelle 54 parallelen Richtung. Es kann verhindert werden, dass die Richtung, in die der hintere Rahmen 22R durch die Zugkraft der Kette 38 gezogen wird, zur entgegengesetzten Richtung bezüglich der Richtung wird, in die der hintere Rahmen 22R bewegt wird, wenn die hintere Federung 22K zusammengezogen wird, und es kann verhindert werden, dass die Bedienung der hinteren Federung 22K behindert wird. Die Anzahl der Zähne des vorderen Zahnkranzes 34 wird bevorzugt ausgewählt aus 25 oder mehr, wie etwa 30, 32 oder 34.
Die Antriebseinheit 50 übt die folgenden Wirkungen aus.

(1) Bei der Antriebseinheit 50 ist der Minimalabstand LA von der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 zur hinteren Endfläche 72A kleiner oder gleich 50 mm. Aus diesem Grund kann der Abstand MX von der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 zum hinteren Ende 22D kurz gehalten werden.
(2) Bei der Antriebseinheit 50 ist der Minimalabstand LA von der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 zur hinteren Endfläche 72A kleiner oder gleich 45 mm. Aus diesem Grund kann der Abstand MX von der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 zum hinteren Ende 22D noch kürzer gehalten werden.
(3) Die hintere Endfläche 72A des Gehäuses 52 umfasst einen ersten Abschnitt 72B, dessen Abstand LA über einen vorgegebenen Bereich um die Kurbelwelle 54 konstant ist. Aus diesem Grund wird, auch wenn der Montagewinkel der Antriebseinheit 50 am Rahmen 22 ein anderer ist, im Bereich des ersten Abschnitts 72B der Abstand L von der Kurbelwelle 54 zum hinteren Endseitenabschnitt des Gehäuses 52 zum Minimalabstand LA. Aus diesem Grund kann der Abstand MX von der Mittelachse CA der Kurbelwelle 54 zum hinteren Ende 22D kurz gehalten werden, auch wenn der Neigungswinkel aufgrund der Montage ein anderer ist.
(4) Die drei Befestigungsabschnitte 74 sind so ausgebildet, dass die Mittelpunkte der Löcher 68A, 70A, in denen die Kurbelwelle 54 angeordnet ist, in einem Bereich RA enthalten sind, der durch die drei Befestigungsabschnitte 74 umgeben ist. Aus diesem Grund ist die Kurbelwelle 54 stabil in einem Zustand gelagert, in dem die Antriebseinheit 50 an dem Rahmen 22 befestigt ist.
(5) Die Mittelachse CA der Kurbelwelle 54, die Mittelachse CC des Unterstützungsmotors 124 und die Mittelachse CB des Getriebemechanismus 58 sind aus der Axialrichtung der Kurbelwelle 54 gesehen unterschiedlich. Aus diesem Grund kann die Anzahl der Teile, die um die Kurbelwelle 54 herum koaxial mit der Kurbelwelle 54 angeordnet sind, reduziert werden im Vergleich dazu, wenn zumindest einer von dem Unterstützungsmotor 124 und dem Getriebemechanismus 58 koaxial mit der Kurbelwelle 54 vorgesehen wird. Aus diesem Grund kann die Kurbelwelle 54 näher zur Außenrandfläche 72 angeordnet werden. Dementsprechend kann der Minimalabstand LA reduziert werden.

Abgewandelte Beispiele

• Die Mittelachse CA der Kurbelwelle 54, die Mittelachse CB der Getriebewelle 82 und die Mittelachse CC des Unterstützungsmotors 124 können so angeordnet werden, dass die Dreiecksform S im Wesentlichen ein gleichseitiges Dreieck wäre.
• Die Mittelachse CA der Kurbelwelle 54, die Mittelachse CB der Getriebewelle 82 und die Mittelachse CC des Unterstützungsmotors 124 können auch in einer im Wesentlichen linearen Form angeordnet werden. In diesem Fall wird das Gehäuse 52 in der Längsrichtung DX lang.
• Es kann auch vier oder mehr Befestigungsabschnitte 74 geben.
• Die Kurbelwelle 54 kann von der Antriebseinheit 50 weggelassen werden, und eine Kurbelwelle, die ein von der Antriebseinheit 50 getrennter Körper ist, kann befestigt werden.
• Der Planetengetriebemechanismus 86 kann so abgewandelt werden, wie in den unten stehenden Punkten (A) - (E) gezeigt.
1. (A) Die Drehung der Kurbelwelle 54 wird in das Hohlrad, welches ein Eingangskörper ist, eingeleitet, die Drehung des Trägers, welcher ein Ausgangskörper ist, wird an die Ausgabeeinheit 56 ausgegeben, und die Drehung des Sonnenrades, welches ein Getriebekörper ist, wird durch den Umschaltmechanismus 60 gesteuert.
2. (B) Die Drehung der Kurbelwelle 54 wird in den Träger, welcher ein Eingangskörper ist, eingeleitet, die Drehung des Sonnenrads, welches ein Ausgangskörper ist, wird an die Ausgabeeinheit 56 ausgegeben, und die Drehung des Hohlrads, welches ein Getriebekörper ist, wird durch den Umschaltmechanismus 60 gesteuert.
3. (C) Die Drehung der Kurbelwelle 54 wird in das Sonnenrad, welches ein Eingangskörper ist, eingeleitet, die Drehung des Trägers, welcher ein Ausgangskörper ist, wird an die Ausgabeeinheit 56 ausgegeben, und die Drehung des Sonnenrades, welches ein Getriebekörper ist, wird durch den Umschaltmechanismus 60 gesteuert.
4. (D) Die Drehung der Kurbelwelle 54 wird in das Sonnenrad, welches ein Eingangskörper ist, eingeleitet, die Drehung des Hohlrads, welches ein Ausgangskörper ist, wird an die Ausgabeeinheit 56 ausgegeben, und die Drehung des Trägers, welcher ein Getriebekörper ist, wird durch den Umschaltmechanismus 60 gesteuert.
5. (E) Die Drehung der Kurbelwelle 54 wird in den Träger, welcher ein Eingangskörper ist, eingeleitet, die Drehung des Sonnenrades, welches ein Ausgangskörper ist, wird an die Ausgabeeinheit 56 ausgegeben, und die Drehung des Trägers, welcher ein Getriebekörper ist, wird durch den Umschaltmechanismus 60 gesteuert.
• Der Getriebemechanismus 58 kann in einen Getriebemechanismus geändert werden, der eine Mehrzahl von Sonnenzahnrädern 92 umfasst, die ein Sonnenrad 92, das die Drehung reguliert, der Mehrzahl der Sonnenzahnräder 92 umschalten kann. Das Wechseln zu einem Getriebemechanismus, der keinen Planetengetriebemechanismus 86 umfasst, ist auch möglich. Kurz gesagt, kann jeder Getriebemechanismus eingesetzt werden, solange der Getriebemechanismus in der Lage ist, das Übersetzungsverhältnis zu verändern, das in die Kurbelwelle 54 eingeleitet wird.
• Das Stellglied 122 kann weggelassen werden. In diesem Fall sind die Betätigungsvorrichtung, die an dem Fahrrad 10 befestigt ist, und der Umschaltmechanismus 60 durch einen Draht verbunden, und die Nocke 118 wird durch die Betätigung des Drahtes betätigt.
• Die Antriebseinheit 50 kann an einem Fahrrad 10 montiert sein, die keine hintere Federung 22K umfasst.

Bezugszeichenliste

10: Fahrrad
12: Vorderrad
14: Hinterrad
16: Fahrzeugkörper
18: Antriebsmechanismus
20: Batterieeinheit
22: Rahmen
22A: Lagerabschnitt
22B: Unterrohr
22C: Sattelrohr
22D: Hinteres Ende
22E: Schwenkwelle
22F: vorderer Rahmen
22G: Kettenstrebe
22H: Sattelstrebe
22J: Verbindungsglied
22K: hintere Federung
22R: hintere Rahmen
22S: Pendelarm
22T: Oberrohr
24: Lenker
26: Sattelstütze
28: Vorderradgabel
30: Kurbelarm
32: Pedal
34: vorderer Zahnkranz
36: hinterer Zahnkranz
38: Kette
40: Pedalwelle
42: Batterie
44: Batteriehalterung
50: Antriebseinheit
52: Gehäuse
54: Kurbelwelle
56: Ausgabeeinheit
58: Getriebemechanismus
60: Umschaltmechanismus
62: Unterstützungsmechanismus
64: Steuervorrichtung
66: Drehmomentsensor
68: Erste Seitenfläche (Seitenfläche)
68A: Loch
70: Zweite Seitenfläche (Seitenfläche)
70A: Loch
72: Außenrandfläche
72A: Hintere Endfläche
74: Befestigungsabschnitt
74A: Loch
76: gegenüberliegender Abschnitt
78: zylindrischer Abschnitt
80A- 80F: Lager
82: Getriebewelle
84: Getriebemechanismus
86: Planetengetriebemechanismus
88: erstes Getriebezahnrad
90: zweites Getriebezahnrad
92: Sonnenrad (Getriebekörper)
94: Planetenzahnrad
96: Träger (Eingangskörper)
98: Hohlrad (Ausgangskörper)
100: Halteelement
102: Fixierelement
104: erstes Vorspannelement
106: Freilaufkupplung
108: Verbindungsabschnitt
110: Steuereinrichtung
112: Klinkenelement
114: Ringelement
116: zweites Vorspannelement
118: Nocke
120: Kopplungselement
120A: ringförmiger Abschnitt
120B: Betätigungsteil
122: Stellglied
124: Unterstützungsmotor
126: Abbremsmechanismus
128: erstes Untersetzungszahnrad
130: zweites Untersetzungszahnrad
132: Freilaufkupplung
134: drittes Untersetzungszahnrad
CA: Mittelachse der Kurbelwelle
CB: Mittelachse des Getriebemechanismus
CC: Mittelachse des Unterstützungsmotors
LA: Minimalabstand

Claims

Fahrradantriebseinheit, umfassend: einen Unterstützungsmotor (124), der ausgebildet ist, eine Unterstützungskraft zu einer manuellen Antriebskraft, die von einer Kurbelwelle (54) eingeleitet wird, auszuüben, ein Gehäuse (52), das zumindest teilweise um den Unterstützungsmotor (124) und zumindest einen Teil der Kurbelwelle (54) herum angeordnet ist; und eine Mehrzahl von Befestigungsabschnitten (74) zum Befestigen der Fahrradantriebseinheit (50) an einem Fahrradrahmen (22), wobei das Gehäuse (52) so ausgebildet ist, dass, wenn die Fahrradantriebseinheit (50) an einem Fahrradrahmen (22) angebracht ist, ein Minimalabstand (LA) von einer Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) und einer hinteren Endfläche (72A) des Gehäuses (52) an einer hinteren Endseite des Gehäuses (52) kleiner oder gleich 50 mm und größer als ein Radius der Kurbelwelle (54) ist, aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) ist, wobei in einem Zustand, in dem das Gehäuse (52) an dem Fahrradrahmen (22) befestigt ist und aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) ist, ein Befestigungsabschnitt (74) von der Mehrzahl von Befestigungsabschnitten (74) an der hinteren Endseite des Gehäuses (52) und auf einer unteren Seite einer Linie, welche die Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) und eine Mittelachse (CC) des Unterstützungsmotors (124) verbindet, positioniert ist, und zwei Befestigungsabschnitte (74) von der Mehrzahl von Befestigungsabschnitten (74) auf einer oberen Seite der Linie, welche die Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) und die Mittelachse (CC) des Unterstützungsmotors (124) verbindet, positioniert sind, und einer dieser zwei Befestigungsabschnitte (74) weiter an der vorderen Endseite des Gehäuses (52) als die Mittelachse (CC) des Unterstützungsmotors (124) positioniert ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die hintere Endfläche (72A) des Gehäuses (52) einen Abschnitt umfasst, dessen Abstand von der Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) über einen vorgegebenen Bereich um die Kurbelwelle (54) kleiner oder gleich 50 mm und größer als der Radius der Kurbelwelle (54) ist, aus einer Richtung gesehen, die parallel zur Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Minimalabstand (LA) kleiner oder gleich 45 mm ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kurbelwelle (54) in der Nähe eines Endes des Gehäuses (52) bezüglich einer Längsrichtung des Fahrradrahmens (22) angeordnet ist, wenn die Fahrradantriebseinheit (50) am Fahrradrahmen (22) und in einer zur Kurbelwelle (54) rechtwinkligen Richtung angebracht ist, und der Unterstützungsmotor (124) in der Nähe des anderen Endes des Gehäuses (52) bezüglich der Längsrichtung des Fahrradrahmens (22) angeordnet ist, wenn die Fahrradantriebseinheit (50) an dem Fahrradrahmen (22) angebracht ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse (52) zwei Seitenflächen (68, 70), an denen Löcher (68A, 70A) ausgebildet sind, in denen die Kurbelwelle (54) angeordnet ist, und eine Außenrandfläche (72) umfasst, die die beiden Seitenflächen (68, 70) verbindet, und das Gehäuse (52) die Mehrzahl von Befestigungsabschnitten (74) zur Befestigung am Fahrradrahmen (22) an einer Außenrandfläche (72) umfasst.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die drei genannten Befestigungsabschnitte (74) jeweils ein Loch (74A) umfassen, die Löcher (74A) der Befestigungsabschnitte (74) Mittelachsen aufweisen, so dass Linien, die jede der Mittelachsen der Löcher (74A) verbinden, eine Dreiecksform auf einer Ebene bilden, die rechtwinklig zu der Kurbelwelle (54) ist und die Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) umfasst.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, des Weiteren umfassend einen Getriebemechanismus (84), der ausgebildet ist, die Geschwindigkeit zu verändern und eine Drehung auszugeben, die in die Kurbelwelle (54) eingeleitet wird, wobei der Getriebemechanismus (84) in dem Gehäuse (52) aufgenommen ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 7, wobei die Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54), eine Mittelachse (CC) des Unterstützungsmotors (124) und eine Mittelachse (CB) des Getriebemechanismus (84) so angeordnet sind, dass Linien, die jede der Mittelachsen (CA, CB, CC) verbinden, eine Dreiecksform auf einer Ebene bilden, die rechtwinklig zu der Kurbelwelle (54) ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 8, wobei, wenn die Fahrradantriebseinheit (50) am Fahrradrahmen (22) angebracht ist, die Mittelachse (CB) des Getriebemechanismus (84) unterhalb der Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) angeordnet ist, gesehen aus einer zu der Mittelachse (CA) der Kurbelwelle (54) parallelen Richtung.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, des Weiteren die Kurbelwelle (54) umfassend.
Fahrrad, umfassend die Fahrradantriebseinheit (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, und eine hintere Federung (22K).