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[TECHNISCHES GEBIET]
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradantriebseinheit.
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[STAND DER TECHNIK]
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Eine Fahrradantriebseinheit, die einen Motor zur Unterstützung der manuellen Antriebskraft umfasst, ist bekannt. Zusätzlich zum Motor umfasst die Fahrradantriebseinheit des Weiteren ein Untersetzungsgetriebe, das die Drehung des Motors abbremst und ausgibt, ein Kopplungselement, an das Drehung jeweils von dem Untersetzungsgetriebe und einer Kurbelwelle übertragen wird, und dergleichen. Patentschrift 1 offenbart ein Beispiel einer solchen Fahrradantriebseinheit.
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[DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK]
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[PATENTSCHRIFTEN]
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- [Patentschrift 1] Patent Nr. 2623419
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[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
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[DAS DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEM]
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Bei einer herkömmlichen Fahrradantriebseinheit ist die Drehgeschwindigkeit des Motors proportional zur Drehgeschwindigkeit der Kurbel. Da der Motor eine Kennlinie aufweist, bei der das Ausgangsdrehmoment sich in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit verändert, besteht das Risiko, dass das Ausgangsdrehmoment des Motors ungenügend wird, wodurch entweder die Unterstützungskraft verringert wird oder die Antriebseffizienz des Motors verringert wird, abhängig von der Drehgeschwindigkeit der Kurbel.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrradantriebseinheit vorzusehen, die zumindest eines von einer Verringerung der Unterstützungskraft und einer Verringerung der Antriebseffizienz des Motors unterdrücken kann, die mit einer Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Kurbel einhergehen.
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[MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE]
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- [1] Eine Ausführungsform einer Fahrradantriebseinheit nach der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Planetenzahnradmechanismus, der einen Eingangskörper; einen Ausgangskörper; eine Mehrzahl von Übertragungswegen umfasst, die verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Eingangskörper und dem Ausgangskörper aufweisen; einen Umschaltmechanismus, der ausgebildet ist, zwischen der Mehrzahl von Übertragungswegen umzuschalten; einen Motor, der ausgebildet ist, Drehkraft an den Eingangskörper zu übertragen; und ein Gehäuse, das ausgebildet ist, eine Kurbelwelle drehbar zu lagern, und an dem der Planetenzahnradmechanismus, der Umschaltmechanismus und der Motor vorgesehen sind, wobei eine manuelle Antriebskraft, die in die Kurbelwelle eingeleitet wird, mit einer Drehkraft vereinigt wird, die von dem Ausgangskörper des Planetenzahnradmechanismus in einem Übertragungsweg einer Antriebskraft von dem Ausgangskörper des Planetenzahnradmechanismus an ein Rad ausgegeben wird.
- [2] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit ist der Ausgangskörper ausgebildet, direkt mit der Kurbelwelle oder indirekt mit der Kurbelwelle über ein Kopplungselement verbunden zu sein, das mit der Kurbelwelle gekoppelt ist.
- [3] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit ist das Kopplungselement direkt mit der Kurbelwelle oder indirekt mit der Kurbelwelle über eine Freilaufkupplung verbunden.
- [4] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Planetenzahnradmechanismus einen Getriebekörper, der Drehung des Eingangskörpers an den Ausgangskörper überträgt, und der Umschaltmechanismus ist ausgebildet, zwischen einem ersten Zustand, in dem der Eingangskörper und der Ausgangskörper sich zusammen als eine Einheit integral drehen, und einem zweiten Zustand umzuschalten, in dem der Eingangskörper und der Ausgangskörper relativ zueinander gedreht werden.
- [5] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Umschaltmechanismus eine Umschalteinheit, die einen Verbindungszustand des Eingangskörpers und des Ausgangskörpers in den ersten Zustand umschaltet, indem sie den Getriebekörper und den Ausgangskörper verbindet, und die den Verbindungszustand des Eingangskörpers und des Ausgangskörpers in den zweiten Zustand umschaltet, indem sie eine Verbindung zwischen dem Getriebekörper und dem Ausgangskörper löst.
- [6] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst die Umschalteinheit eine Sperrklinke, die an einem von dem Getriebekörper und dem Ausgangskörper vorgesehen ist und ausgebildet ist, von einem von dem Getriebekörper und dem Ausgangskörper zu dem anderen von dem Getriebekörper und dem Ausgangskörper hervorzuragen, und einen Eingriffsabschnitt, der an dem anderen von dem Getriebekörper und dem Ausgangskörper vorgesehen ist und bei dem die Sperrklinke mit dem Eingriffsabschnitt in Eingriff kommt, wobei die Sperrklinke mit dem Eingriffsabschnitt im ersten Zustand in Eingriff ist, und die Sperrklinke von dem Eingriffsabschnitt im zweiten Zustand getrennt ist.
- [7] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Eingangskörper ein Sonnenzahnrad, der Ausgangskörper umfasst ein Planetenzahnrad, das mit dem Sonnenzahnrad im Eingriff ist, und einen Träger, der das Planetenzahnrad drehbar lagert, und der Getriebekörper umfasst ein Hohlzahnrad, das mit dem Planetenzahnrad im Eingriff ist.
- [8] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit ist eine Drehachse des Eingangskörpers von einer Drehachse der Kurbelwelle getrennt.
- [9] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit ist eine Drehachse des Eingangskörpers koaxial mit einer Drehachse der Kurbelwelle.
- [10] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Umschaltmechanismus des Weiteren einen Aktor, der ausgebildet ist, die Umschalteinheit zu steuern.
- [11] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Aktor: ein Vorspannelement, das eine Kraft auf die Sperrklinke ausübt, so dass die Sperrklinke von einem von dem Getriebekörper und dem Ausgangskörper hervorragt, ein bewegliches Element, das ausgebildet ist, zu bewirken, dass die Sperrklinke arbeitet, so dass sich die Sperrklinke von dem Eingriffsabschnitt wegbewegt, indem es mit der Sperrklinke in Kontakt kommt, und eine Antriebseinheit, die ausgebildet ist, zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten, indem sie das bewegliche Element bewegt.
- [12] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Aktor: ein Vorspannelement, das eine Kraft auf die Sperrklinke ausübt, so dass sich die Sperrklinke von dem Eingriffsabschnitt wegbewegt, ein bewegliches Element, das ausgebildet ist, zu bewirken, dass die Sperrklinke arbeitet, so dass die Sperrklinke von einem von dem Getriebekörper und dem Ausgangskörper hervorragt, indem es mit der Sperrklinke in Kontakt kommt; und eine Antriebseinheit, die ausgebildet ist, zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten, indem sie das bewegliche Element bewegt.
- [13] Ein Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst des Weiteren einen Lagerabschnitt, der ausgebildet ist, den Getriebekörper zu lagern, wobei der Umschaltmechanismus des Weiteren eine Freilaufkupplung umfasst, die zwischen dem Lagerabschnitt und dem Getriebekörper angeordnet ist, derart, dass die Freilaufkupplung eine Drehung des Getriebekörpers in einer ersten Richtung erlaubt und eine Drehung des Getriebekörpers in einer zweiten Richtung verhindert, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
- [14] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Planetenzahnradmechanismus des Weiteren einen Getriebekörper, der Drehung des Eingangskörpers an den Ausgangskörper überträgt, und der Ausgangskörper und der Getriebekörper umfassen jeweils eine Mehrzahl von Zahnrädern, die eine unterschiedliche Gesamtzahl von Zähnen aufweisen.
- [15] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Ausgangskörper ein erstes Planetenzahnrad;
ein zweites Planetenzahnrad, das eine von dem ersten Planetenzahnrad unterschiedliche Gesamtzahl von Zähnen aufweist, und das sich integral mit dem ersten Planetenzahnrad dreht; und einen Träger, der das erste Planetenzahnrad und das zweite Planetenzahnrad drehbar lagert; der Getriebekörper umfasst: ein erstes Sonnenzahnrad, das mit dem ersten Planetenzahnrad in Eingriff ist; und ein zweites Sonnenzahnrad, das koaxial mit dem ersten Sonnenzahnrad angeordnet ist und mit dem zweiten Planetenzahnrad in Eingriff ist; der Eingangsköper umfasst ein Hohlzahnrad, das mit einem von dem ersten Planetenzahnrad und dem zweiten Planetenzahnrad in Eingriff ist; und der Umschaltmechanismus ist ausgebildet, die Drehung von zumindest einem von dem ersten Sonnenzahnrad und dem zweiten Sonnenzahnrad zu beschränken.
- [16] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit ist eine Gesamtzahl von Zähnen des zweiten Sonnenzahnrads größer als eine Gesamtzahl von Zähnen des ersten Sonnenzahnrads.
- [17] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Umschaltmechanismus eine Lagerwelle, die das erste Sonnenzahnrad und das zweite Sonnenzahnrad drehbar lagert, und eine Umschalteinheit, die zwischen einem ersten Zustand, in dem das erste Sonnenzahnrad bezüglich der Lagerwelle drehfest ist, und einem zweiten Zustand umschaltet, in dem das erste Sonnenzahnrad bezüglich der Lagerwelle drehbar ist.
- [18] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Umschaltmechanismus des Weiteren eine Freilaufkupplung, die zwischen der Lagerwelle und dem zweiten Sonnenzahnrad angeordnet ist, und die Freilaufkupplung ist ausgebildet, eine Drehung des zweiten Sonnenzahnrads zu erlauben, wenn der Eingangskörper durch den Motor im ersten Zustand gedreht wird.
- [19] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Ausgangskörper ein erstes Planetenzahnrad;
ein zweites Planetenzahnrad, das eine von dem ersten Planetenzahnrad unterschiedliche Gesamtzahl von Zähnen aufweist, und das sich integral mit dem ersten Planetenzahnrad dreht; und einen Träger, der das erste Planetenzahnrad und das zweite Planetenzahnrad drehbar lagert; und der Getriebekörper umfasst: ein erstes Hohlzahnrad, das mit dem ersten Planetenzahnrad in Eingriff ist; und ein zweites Hohlzahnrad, das koaxial mit dem ersten Hohlzahnrad angeordnet ist und mit dem zweiten Planetenzahnrad in Eingriff ist; der Eingangsköper umfasst ein Sonnenzahnrad, das mit einem von dem ersten Planetenzahnrad und dem zweiten Planetenzahnrad in Eingriff ist; und der Umschaltmechanismus ist ausgebildet, die Drehung von zumindest einem von dem ersten Hohlzahnrad und dem zweiten Hohlzahnrad zu beschränken.
- [20] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit ist eine Gesamtzahl von Zähnen des ersten Hohlzahnrads größer als eine Gesamtzahl von Zähnen des zweiten Hohlzahnrads.
- [21] Nach einem Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst der Umschaltmechanismus eine Umschalteinheit, die zwischen einem ersten Zustand, in dem das erste Hohlzahnrad drehfest ist, und einem zweiten Zustand umschaltet, in dem das erste Hohlzahnrad drehbar ist.
- [22] Ein Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst des Weiteren einen Lagerabschnitt, der das erste Hohlzahnrad und das zweite Hohlzahnrad lagert, wobei der Umschaltmechanismus des Weiteren eine Freilaufkupplung umfasst, die zwischen dem Lagerabschnitt und dem zweiten Hohlzahnrad angeordnet ist; und die Freilaufkupplung ist ausgebildet, eine Drehung des zweiten Hohlzahnrads zu erlauben, wenn der Eingangskörper durch den Motor im ersten Zustand gedreht wird.
- [23] Ein Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst des Weiteren einen Untersetzungsmechanismus, der mit dem Motor und dem Eingangskörper verbunden ist und ausgebildet ist, eine Drehgeschwindigkeit des Motors zu verringern und eine Drehung an den Eingangskörper zu übertragen.
- [24] Ein Beispiel der Fahrradantriebseinheit umfasst des Weiteren die Kurbelwelle.
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[WIRKUNGEN DER ERFINDUNG]
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Die Fahrradantriebseinheit der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, zumindest eines von einer Verringerung der Unterstützungskraft und einer Verringerung der Antriebseffizienz des Motors zu unterdrücken, die mit einer Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Kurbel einhergehen.
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[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
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1 ist eine Seitenansicht eines Antriebsstrangs eines elektrisch unterstützten Fahrrads, das mit einer Fahrradantriebseinheit gemäß der ersten Ausführungsform ausgestattet ist.
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2 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradantriebseinheit entlang der Schnittlinie 2-2 in 1 gesehen, wenn sich der Umschaltmechanismus im ersten Zustand befindet.
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3 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradantriebseinheit entlang der Schnittlinie 2-2 in 1 gesehen, wenn sich der Umschaltmechanismus im zweiten Zustand befindet.
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4 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradantriebseinheit nach einer zweiten Ausführungsform.
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5 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradantriebseinheit nach einer dritten Ausführungsform.
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6 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradantriebseinheit nach einer Abwandlung der ersten Ausführungsform.
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7 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradantriebseinheit nach einer Abwandlung der ersten Ausführungsform.
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[AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG]
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(Ausführungsform 1)
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Ein elektrisch unterstütztes Fahrrad 10, das in 1 gezeigt wird, umfasst eine Fahrradantriebseinheit (hiernach als "Antriebseinheit 30" bezeichnet) nach einer ersten Ausführungsform. Bei einem Beispiel umfasst das elektrisch unterstützte Fahrrad 10 des Weiteren ein Paar Kurbelarme 12, ein Paar Pedale 16, ein vorderes Ritzel 18, ein hinteres Ritzel 20, eine Kette 22 und eine erste Kupplung 24.
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Die Kurbelarme 12 sind an die Enden einer Kurbelwelle 32 in einem Zustand gekoppelt, in dem sie integral mit der Kurbelwelle 32 der Antriebseinheit 30 drehbar sind. Die Kurbelarme 12 bilden zusammen mit der Kurbelwelle 32 eine Kurbel. Die Pedale 16 umfassen jeweils einen Pedalhauptkörper 17 und eine Pedalwelle 14. Die Pedalwellen 14 sind jeweils an die Kurbelarme 12 in einem Zustand gekoppelt, integral mit den Kurbelarmen 12 drehbar zu sein. Die Pedalhauptkörper 17 sind jeweils an den Pedalwellen 14 in einem Zustand gelagert, in dem sie bezüglich der Pedalwellen 14 drehbar sind.
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Das vordere Ritzel 18 ist mit der Antriebseinheit 30 über ein Kopplungselement 44 der Antriebseinheit 30 gekoppelt. Das hintere Ritzel 20 ist über die erste Kupplung 24 mit einem Hinterrad (nicht gezeigt) des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 gekoppelt. Die Kette 22 ist mit dem vorderen Ritzel 18 und dem hinteren Ritzel 20 in Eingriff.
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Die Funktion der Antriebseinheit 30 ist es, die manuelle Antriebskraft zu unterstützen, die in die Kurbelwelle 32 eingeleitet wird. Die Antriebseinheit 30 ist an einem Rahmen des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 montiert und ist bezüglich des Rahmens lösbar. Ein Beispiel eines Mittels, um die Antriebseinheit 30 und den Rahmen zu verbinden, sind Schrauben oder Harzbänder. Eine Batterie (nicht gezeigt) ist am Rahmen des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 montiert. Die Batterie (nicht gezeigt) ist ausgebildet, die Antriebseinheit 30 mit elektrischer Energie zu versorgen.
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Wie in 2 gezeigt, umfasst die Antriebseinheit 30 einen Planetenzahnradmechanismus 36, einen Umschaltmechanismus 38, einen Motor 40 und ein Gehäuse 42. Ein Beispiel eines Motors 40 ist ein Elektromotor. Bei einem Beispiel umfasst die Antriebseinheit 30 des Weiteren eine Kurbelwelle 32, eine zweite Kupplung 34, ein Kopplungselement 44, einen Untersetzungsmechanismus (Untersetzungsgetriebe) 46 und eine Steuereinrichtung 50.
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Das Gehäuse 42 lagert die Kurbelwelle 32 drehbar. Die Kurbelwelle 32 wird durch die Antriebseinheit 30 in einem Zustand gelagert, in dem sie bezüglich der Antriebseinheit 30 drehbar ist. Beide Enden der Kurbelwelle 32 ragen aus dem Gehäuse 42 heraus. Der erste Planetenzahnradmechanismus 36, der Umschaltmechanismus 38, der Motor 40, das Kopplungselement 44, die zweite Kupplung 34, der Untersetzungsmechanismus 46 und die Steuereinrichtung 50 sind im Gehäuse 42 vorgesehen.
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Das Kopplungselement 44 umfasst eine Hohlwelle 52 und ein Zahnrad 54. Die Hohlwelle 52 ist drehbar durch das Gehäuse 42 und die Kurbelwelle 32 in einem Zustand gelagert, in dem sie bezüglich des Gehäuses 42 drehbar ist. Ein Ende 52A der Hohlwelle 52 ragt von dem Gehäuse 42 hervor. Die Kurbelwelle 32 ist in die Hohlwelle 52 eingesteckt, so dass beide Enden von der Hohlwelle 52 hervorragen. Das Zahnrad 54 ist an der Hohlwelle 52 in einem Zustand befestigt, in dem sie bezüglich der Hohlwelle 52 drehfest ist, und ist koaxial mit der Hohlwelle 52 vorgesehen. In einem weiteren Beispiel kann das Zahnrad 54 integral mit der Hohlwelle 52 während der Bildung der Hohlwelle 52 ausgebildet werden.
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Die zweite Kupplung 34 ist zwischen dem Außenumfang der Kurbelwelle 32 und dem Innenumfang des Kopplungselements 44 vorgesehen. Die zweite Kupplung 34 überträgt eine Drehung von der Kurbelwelle 32 an das Kopplungselement 44, während die Kurbelwelle 32 vorwärts gedreht wird. Die zweite Kupplung 34 wird von der Kurbelwelle 32 und dem Kopplungselement 44 so abgekoppelt, dass sie eine Drehung von der Kurbelwelle 32 nicht an das Kopplungselement 44 überträgt, wenn die Kurbelwelle 32 rückwärts gedreht wird. Auf diese Weise ist das Kopplungselement 44 über die zweite Kupplung 34 an die Kurbelwelle 32 gekoppelt. Das Kopplungselement 44 ist um die Drehachse einer Kurbelwelle 32 herum vorgesehen und ist ausgebildet, um die Drehachse der Kurbelwelle 32 gedreht zu werden. In einem anderen Beispiel ist das Kopplungselement 44 ohne Zwischenschaltung der zweiten Kupplung 34 mit der Kurbelwelle 32 gekoppelt. In diesem Fall werden die Kurbelwelle 32 und das Kopplungselement 44 immer integral gedreht.
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Das vordere Ritzel 18 ist an der Seite des Gehäuses 42 angeordnet und befindet sich außerhalb des Gehäuses 42. Das vordere Ritzel 18 ist an der Antriebseinheit 30 durch eine Schraube B befestigt. Die Schraube B ist an das Kopplungselement 44 geschraubt, so dass das vordere Ritzel 18 zwischen dem Kopplungselement 44 und der Schraube B fixiert ist.
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Wenn eine manuelle Antriebskraft in die Pedale 16 in einer Vorwärtsrichtung zum Drehen der Kurbelwelle 32 eingeleitet wird, wie in 1 gezeigt, dann wird die Kurbelwelle 32 bezüglich des Rahmens des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 ebenfalls vorwärts gedreht. In diesem Fall wird die Drehung der Kurbelwelle 32 auf das vordere Ritzel 18 über die zweite Kupplung 34 und das Kopplungselement 44 übertragen, wie in 2 gezeigt, und die Drehung des vorderen Ritzels 18 wird auf das hintere Ritzel 20 über die Kette 22 übertragen, wie in 1 gezeigt. Wenn eine manuelle Antriebskraft in die Pedale 16 in einer Rückwärtsrichtung zum Drehen der Kurbelwelle 32 eingeleitet wird, dann wird die Kurbelwelle 32 bezüglich des Rahmens ebenfalls rückwärts gedreht. In diesem Fall wird die Drehung der Kurbelwelle 32 durch die Wirkung der zweiten Kupplung 34 nicht an das Kopplungselement 44 und das vordere Ritzel 18 übertragen, wie in 2 gezeigt.
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Der Untersetzungsmechanismus 46 ist an den Motor 40 und den Eingangskörper 60 gekoppelt. Der Untersetzungsmechanismus 46 ist ausgebildet, die Drehgeschwindigkeit des Motors 40 zu verringern und die Drehgeschwindigkeit des Motors 40 an den Eingangskörper 60 zu übertragen. Wie in 2 gezeigt, umfasst der Untersetzungsmechanismus 46 umfasst eine erste Drehwelle 56 und eine zweite Drehwelle 58. Die erste Drehwelle 56 ist in dem Gehäuse 42 drehbar gelagert. Die erste Drehwelle 56 ist in einer Position benachbart zur Ausgangswelle 40A des Motors 40 vorgesehen. Die erste Drehwelle 56 ist im Gehäuse 42 über eine Mehrzahl von Lagern gelagert, die in Intervallen in der Axialrichtung vorgesehen sind. Die zweite Drehwelle 58 ist parallel zu der ersten Drehwelle 56 weg von der Drehachse CA der Kurbelwelle 32 vorgesehen. Die zweite Drehwelle 58 ist im Gehäuse 42 über eine Mehrzahl von Lagern drehbar gelagert, die in Intervallen in Axialrichtung vorgesehen sind.
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Der Untersetzungsmechanismus 46 umfasst des Weiteren ein Zahnrad 40, ein erstes Zahnrad 56A, ein zweites Zahnrad 56B und ein Zahnrad 58A. Das Zahnrad 40B ist an der Ausgangswelle 40A des Motors 40 vorgesehen. Das erste Zahnrad 56A und das zweite Zahnrad 56B sind an der ersten Drehwelle 56 vorgesehen. Das Zahnrad 58A ist an der zweiten Drehwelle 58 vorgesehen. Das erste Zahnrad 56A ist koaxial mit der ersten Drehwelle 56 vorgesehen. Das erste Zahnrad 56A ist an der ersten Drehwelle 56 fixiert. Somit wird das erste Zahnrad 56A integral mit der ersten Drehwelle 56 gedreht. Das erste Zahnrad 56A ist mit dem Zahnrad 40B in Eingriff. Die Gesamtzahl der Zähne am Zahnrad 40B ist kleiner als die Gesamtzahl der Zähne am ersten Zahnrad 56A. Dementsprechend wird die Drehung des Motors 40 abgebremst und an die erste Drehwelle 56 übertragen. Das zweite Zahnrad 56B ist an einem Abschnitt der ersten Drehwelle 56 vorgesehen, der sich von dem Abschnitt unterscheidet, an dem das erste Zahnrad 56A vorgesehen ist. Das zweite Zahnrad 56B ist koaxial mit der ersten Drehwelle 56 vorgesehen. Das zweite Zahnrad 56B ist an der ersten Drehwelle 56 fixiert. Somit wird das zweite Zahnrad 56B integral mit der ersten Drehwelle 56 gedreht. Das zweite Zahnrad 56B ist mit dem Zahnrad 58A in Eingriff. Die Gesamtzahl der Zähne am zweiten Zahnrad 56B ist kleiner als die Gesamtzahl der Zähne am Zahnrad 58A. Dementsprechend wird die Drehung der ersten Drehwelle 56 abgebremst und an die zweite Drehwelle 58 übertragen. Das Zahnrad 40B kann integral mit der Ausgangswelle 40A des Motors 40 ausgebildet sein, oder kann separat ausgebildet und damit gekoppelt sein. Zumindest eines von dem ersten Zahnrad 56A und dem zweiten Zahnrad 56B kann integral mit der ersten Ausgangswelle 56 ausgebildet sein, oder kann separat ausgebildet und damit gekoppelt sein. Das Zahnrad 58A kann integral mit der zweiten Ausgangswelle 58 ausgebildet sein, oder kann separat ausgebildet und damit gekoppelt sein.
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Der Planetenzahnradmechanismus 36 ist an einem Abschnitt der zweiten Drehwelle 58 vorgesehen, der sich von dem Abschnitt unterscheidet, an dem das Zahnrad 58A vorgesehen ist. Der Planetenzahnradmechanismus 36 ist koaxial mit der zweiten Drehwelle 58 vorgesehen. Die zweite Drehwelle 58 ist mit dem Eingangskörper 60 des Planetenzahnradmechanismus 36 gekoppelt. Die Drehung der zweiten Drehwelle 58 wird in Eingangskörper 60 eingeleitet.
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Der Planetenzahnradmechanismus 36 umfasst einen Eingangskörper 60, einen Ausgangskörper 62 und einen Getriebekörper 64. Der Planetenzahnradmechanismus 36 umfasst eine Mehrzahl von Übertragungswegen, die unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, zwischen dem Eingangskörper 60 und dem Ausgangskörper 62. Der Eingangskörper 60 umfasst ein Sonnenzahnrad 60A. Das Sonnenzahnrad 60A ist am Außenrand der zweiten Drehwelle 58 so vorgesehen, dass es koaxial mit der zweiten Drehwelle 58 angeordnet ist. Das Sonnenzahnrad 60A wird integral mit der zweiten Drehwelle 58 gedreht. Die Drehachse CB des Eingangskörpers 60 ist von der Drehachse CA der Kurbelwelle 32 getrennt. Das Sonnenzahnrad 60A kann einstückig mit der zweiten Drehwelle 58 ausgebildet sein.
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Der Ausgangskörper 62 umfasst eine Mehrzahl von Planetenzahnrädern 62A, einen Träger 62B und eine Mehrzahl von Planetenzapfen 62C. Die Planetenzahnräder 62A sind mit dem Sonnenzahnrad 60A im Eingriff. Der Träger 62B lagert die Planetenzahnräder 62A drehbar. Die Planetenzapfen 62C lagern die Planetenzahnräder 62A drehbar. Der Träger 62B lagert die Planetenzahnräder 62A drehbar über die Planetenzapfen 62C, die sich durch jedes der Planetenzahnräder 62A in der Axialrichtung erstrecken. In einem weiteren Beispiel kann der Träger 62B die Planetenzahnräder 62A drehbar dadurch lagern, dass die Planetenzapfen 62C integral mit den Planetenzahnrädern 62A gedreht werden und drehbar durch den Träger 62B gelagert sind. Der Träger 62B kann über ein Lager 62E an der zweiten Drehwelle 58 gelagert sein. Der Träger 62B kann ausgebildet sein, die beiden Enden der Planetenzapfen 62C zu lagern.
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Der Getriebekörper 64 überträgt die Drehung des Eingangskörpers 60 an den Ausgangskörper 62. Der Getriebekörper 64 umfasst ein Hohlzahnrad 64A, das mit den Planetenzahnrädern 62A in Eingriff ist. Der Getriebekörper 64 ist an dem Lagerabschnitt 42A des Gehäuses 42 über eine Freilaufkupplung 84 gelagert. Der Getriebekörper 64 ist in einer rohrförmigen Form ausgebildet.
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Die Planetenzahnräder 62A sind zwischen dem Sonnenzahnrad 60A und dem Hohlzahnrad 64A angeordnet. Die Planetenzahnräder 62A sind mit dem Sonnenzahnrad 60A und dem Hohlzahnrad 64A im Eingriff. Der Ausgangskörper 62 ist mit dem Kopplungselement 44 verbunden, das mit der Kurbelwelle 32 gekoppelt ist. Der Träger 62B weist ein Zahnrad 62D am Außenrand auf. Das Zahnrad 62D ist mit dem Zahnrad 54 des Kopplungselements 44 im Eingriff.
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Der Umschaltmechanismus 38 ist ausgebildet, zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand umzuschalten. Im ersten Zustand werden der Eingangskörper 60 und der Ausgangskörper 62 integral gedreht. Im zweiten Zustand drehen sich der Eingangskörper 60 und der Ausgangskörper 62 relativ zueinander. Der Umschaltmechanismus 38 ist ausgebildet, zwischen einer Mehrzahl von Übertragungswegen umzuschalten, die von dem Planetenzahnradmechanismus 36 bereitgestellt werden, indem er zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umschaltet. Der Umschaltmechanismus 38 umfasst eine Umschalteinheit 66 und einen Aktor 68. Der Aktor 68 steuert die Umschalteinheit 66.
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- [2] Die Umschalteinheit 66 schaltet den Verbindungszustand des Eingangskörpers 60 und des Ausgangskörpers 62 in den ersten Zustand um, indem sie den Getriebekörper 64 und den Ausgangskörper 62 verbindet. Die Umschalteinheit 66 schaltet den Verbindungszustand des Eingangskörpers 60 und des Ausgangskörpers 62 in den zweiten Zustand um, indem sie die Verbindung zwischen dem Getriebekörper 64 und dem Ausgangskörper 62 löst. Genauer umfasst die Umschalteinheit 66 eine Mehrzahl von Sperrklinken 70 und eine Mehrzahl von Eingriffsabschnitten 72. Die Sperrklinke 70 ist am Ausgangskörper 62 vorgesehen. Die Sperrklinke 70 kann von dem Ausgangskörper 62 zum Getriebekörper 64 hin hervorragen. Der Träger 62B weist einen ringförmigen Abschnitt auf, der die Sperrklinken 70 lagert. Die Sperrklinken 70 sind nebeneinander in einer Umfangsrichtung des Außenrands des ringförmigen Abschnitts des Trägers 62B vorgesehen. Die Sperrklinken 70 sind schwenkbar an den Planetenzapfen 62C vorgesehen. Die Sperrklinken 70 können schwenkbar an einem Zapfen vorgesehen sein, der von den Planetenzapfen 62C getrennt ist. Die Eingriffsabschnitte 72 sind so am Getriebekörper 64 vorgesehen, dass die Sperrklinken 70 mit den Eingriffsabschnitten 72 in Eingriff gebracht werden können. Die Sperrklinken 70 sind mit den Eingriffsabschnitten 72 im ersten Zustand im Eingriff, und die Sperrklinken 70 sind von den Eingriffsabschnitten 72 im zweiten Zustand getrennt. Die Eingriffsabschnitte 72 sind im Innenrand des Getriebekörpers 64 ausgebildet. Die Eingriffsabschnitte 72 umfassen eine oder mehr Ausnehmungen und/oder Vorsprünge. Die Eingriffsabschnitte 72 können durch eine Gesperrnut gebildet sein. Jede der Sperrklinken 70A weist ein erstes Ende 70A und ein zweites Ende 70B auf. Die ersten Enden 70A der Sperrklinken 70 sind ausgebildet, um mit den Eingriffsabschnitten 72 in Eingriff zu kommen. Die Planetenzapfen 62C sind zwischen dem ersten Ende 70A und dem zweiten Ende 70B der Sperrklinken 70 angeordnet.
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Der Aktor 68 umfasst ein Vorspannelement 74, ein bewegliches Element 76 und eine Antriebseinheit 78. Das Vorspannelement 74 übt eine Kraft auf die Sperrklinke 70 aus, so dass die Sperrklinke 70 von dem Ausgangskörper 62 hervorragt. Das Vorspannelement 74 ist beispielsweise eine Ringfeder. Das Vorspannelement 74 ist an dem Außenrand der Sperrklinke 70 befestigt.
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Das bewegliche Element 76 ist ausgebildet, um zu bewirken, dass die Sperrklinken 70 arbeiten, so dass sich die Sperrklinken 70 von den Eingriffsabschnitten 72 weg bewegen, indem es mit den Sperrklinken 70 in Kontakt kommt. Das bewegliche Element 76 ist ein ringförmiges Element, das im Gehäuse 42 über die zweite Drehwelle 58 um die zweite Drehwelle 58 gelagert wird, um mit der zweiten Drehwelle 58 relativ drehbar zu sein. Das bewegliche Element 76 ist an einer Position vorgesehen, in der eine erste Endfläche 76A davon in der Axialrichtung den zweiten Enden 70B der Sperrklinken 70 gegenüberliegt. Die erste Endfläche 76A umfasst eine sich verjüngende Oberfläche, die radial nach außen in einer Richtung weg von den Sperrklinken 70 geneigt ist. Wenn das bewegliche Element 76 zu den zweiten Enden 70B der Sperrklinken 70 hin bewegt wird, werden die zweiten Enden 70B der Sperrklinken 70 mit den ersten Enden 70A mitbewegt, während sich die Sperrklinken 70 um die Planetenzapfen 62C bewegen. Die Vorsprungsbeträge der Sperrklinken 70 vom Ausgangskörper 62 werden dadurch reduziert. Das bewegliche Element 76 ist in einer Richtung weg von den Sperrklinken 70 in der Axialrichtung vorgespannt, beispielsweise durch eine Feder.
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Die Antriebseinheit 78 schaltet zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand um, indem sie das bewegliche Element 76 bewegt. Die Antriebseinheit 78 umfasst einen Verschiebemotor 80 und ein ringförmiges Element 82. Das ringförmige Element 82 ist im Gehäuse 42 um die zweite Drehwelle 58 gelagert, um bezüglich der zweiten Drehwelle 58 relativ drehbar zu sein. Das ringförmige Element 82 umfasst eine Nockenfläche 82A an einer Endfläche in der Axialrichtung. Das bewegliche Element 76 ist mit der Nockenfläche 82A des ringförmigen Elements 82 in Kontakt.
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Die Nockenfläche 82A ist ausgebildet, mit einer zweiten Endfläche 76B des beweglichen Elements 76 in der axialen Richtung in Kontakt zu kommen. Das ringförmige Element 82 ist mit dem Verschiebemotor 80 verbunden, um durch den Verschiebemotor 80 gedreht zu werden. Wenn das ringförmige Element 82 durch den Antrieb des Verschiebemotors 80 gedreht wird, wird das bewegliche Element 76 in einer sich den Sperrklinken 70 annähernden Richtung bewegt, oder in einer Richtung weg von den Sperrklinken 70, in Abhängigkeit von der Drehrichtung des ringförmigen Elements 82.
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Der Umschaltmechanismus 38 umfasst des Weiteren eine Freilaufkupplung 84, die zwischen dem Lagerabschnitt 42A des Gehäuses 42 und dem Getriebekörper 64 angeordnet ist. Die Freilaufkupplung 84 erlaubt die Drehung des Getriebekörpers 64 in der ersten Richtung und verhindert die Drehung des Getriebekörpers 64 in der zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
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Wie in 2 gezeigt, wenn das bewegliche Element 76 von den Sperrklinken 70 beabstandet ist, ragen die Sperrklinken 70 durch das Vorspannelement 74 zum Eingriffsabschnitt 72 hin. Zu diesem Zeitpunkt sind die Sperrklinken 70 mit den Eingriffsabschnitten 72 in Eingriff. Dementsprechend werden der Ausgangskörper 62 und der Getriebekörper 64 integral gedreht. Wenn die Drehung, die in den Eingangskörper 60 eingeleitet wird, eine Drehung in einer Richtung zum Vorwärtsbewegen des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 ist, dann wird zu diesem Zeitpunkt die Drehkraft in einer ersten Richtung auf den Getriebekörper 64 ausgeübt. Da es dem Getriebekörper 64 durch die Freilaufkupplung 84 erlaubt ist, sich in der ersten Richtung zu drehen, werden das Sonnenzahnrad 60A, das Planetenzahnrad 62A und das Hohlzahnrad 64A des Planetenzahnradmechanismus 36 integral um die Drehachse der zweiten Drehwelle 58 gedreht. Das Übersetzungsverhältnis des Planetenzahnradmechanismus 36 zu diesem Zeitpunkt ist "1". Das heißt, wenn der Ausgangskörper 62 und der Getriebekörper 64 gekoppelt sind und der Eingangskörper 60 und der Ausgangskörper 62 integral gedreht werden, verschiebt der Planetenzahnradmechanismus 36 die Drehung, die in den Eingangskörper 60 eingeleitet wird, nicht, und gibt dieselbe Drehung von dem Ausgangskörper 62 durch den ersten Übertragungsweg aus.
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Wie in 3 gezeigt, werden die Sperrklinken 70 von den Eingriffsabschnitten 72 dadurch getrennt, dass sich das bewegliche Element 76 den Sperrklinken 70 annähert und die Sperrklinken 70 um die Planetenzapfen 62C dreht. Dementsprechend wird es dem Ausgangskörper 62 und dem Getriebekörper 64 erlaubt, sich relativ zu drehen. Wenn die Drehung, die in den Eingangskörper 60 eingeleitet wird, eine Drehung in einer Richtung zum Vorwärtsbewegen des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 ist, dann wird zu diesem Zeitpunkt die Drehkraft in einer zweiten Richtung auf den Getriebekörper 64 ausgeübt. Da durch die Freilaufkupplung 84 verhindert wird, dass sich der Getriebekörper 64 in einer zweiten Richtung dreht, überträgt der Planetenzahnradmechanismus 36 die Drehung, die in den Eingangskörper 60 von dem Ausgangskörper 62 eingeleitet wird in Abhängigkeit von einem Übersetzungsverhältnis, das der Gesamtzahl der Zähne von jedem von dem Sonnenzahnrad 60A, dem Planetenzahnrad 62A und dem Hohlzahnrad 64A entspricht. Das heißt, wenn der Eingriff des Getriebekörpers 64 und des Ausgangskörpers 62 gelöst wird und es dem Ausgangskörper 62 und dem Eingangskörper 60 erlaubt wird, sich relativ zu drehen, verringert der Planetenzahnradmechanismus 36 die Geschwindigkeit der Drehung, die in den Eingangskörper 60 eingeleitet wird und gibt dieselbe Drehung von dem Ausgangskörper 62 durch den zweiten Übertragungsweg aus.
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Die Antriebseinheit 30 umfasst des Weiteren einen Drehmomentsensor 86 und einen Drehgeschwindigkeitssensor (nicht gezeigt). Der Drehmomentsensor 86 ist beispielsweise ein Dehnungsmesser, ein Halbleiter-Dehnungssensor oder ein magnetostriktiver Sensor. Der Drehmomentsensor 86 ist an der Hohlwelle 52 des Kopplungselements 44 befestigt. Der Drehmomentsensor 86 detektiert das Drehmoment, das auf das Kopplungselement 44 ausgeübt wird.
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Wenn die Drehung der Kurbelwelle 32 an das Kopplungselement 44 übertragen wird und die Drehung des Motors 40 nicht an das Kopplungselement 44 übertragen wird, gibt der Drehmomentsensor 86 ein Signal an die Steuereinrichtung 50 aus, das die manuelle Antriebskraft widerspiegelt, die in die Kurbelwelle 32 eingeleitet wird. Wenn die Drehung der Kurbelwelle 32 und die Drehung des Motors 40 an das Kopplungselement 44 übertragen werden, gibt der Drehmomentsensor 86 ein Signal an die Steuereinrichtung 50 aus, das das Drehmoment widerspiegelt, das dadurch erhalten wird, dass die manuelle Antriebskraft, die in die Kurbelwelle 32 eingeleitet wird, und das Drehmoment des Motors 40 kombiniert werden, das über den Planetenzahnradmechanismus 36 übertragen wird.
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Der Drehgeschwindigkeitssensor umfasst einen Trittfrequenzsensor, der die Drehgeschwindigkeit der Kurbel detektiert. Der Trittfrequenzsensor detektiert beispielsweise einen Magneten, der an der Kurbelwelle 32 vorgesehen ist. Der Trittfrequenzsensor umfasst einen Magnetismus-Detektionssensor, wie etwa einen Reedschalter oder ein Hall-Effekt-Element. Der Trittfrequenzsensor gibt ein Signal, das der Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 32 entspricht, an die Steuereinrichtung 50 aus. Der Trittfrequenzsensor kann auch ausgebildet sein, einen Magneten zu detektieren, der an dem Kurbelarm 12 vorgesehen ist. In diesem Fall gibt der Trittfrequenzsensor ein Signal an die Steuereinrichtung 50 aus, das der Drehgeschwindigkeit des Kurbelarms 12 entspricht. Der Drehgeschwindigkeitssensor kann ferner einen Geschwindigkeitssensor umfassen, der die Drehgeschwindigkeit des Vorderrades oder des Hinterrades des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 detektiert. Die Steuereinrichtung 50 ist programmiert, die Drehgeschwindigkeit der Kurbel basierend auf dem Detektionsergebnis des Drehgeschwindigkeitssensors zu berechnen.
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Die Steuereinrichtung 50 ist programmiert, ein Steuerprogramm auszuführen, das im Vorhinein festgelegt wird. Die Steuereinrichtung 50 umfasst einen Prozessor, beispielsweise eine CPU (Central Processing Unit, Zentrale Verarbeitungseinheit) oder eine MPU (Micro Processing Unit, Mikroverarbeitungseinheit). Die Steuereinrichtung 50 umfasst bevorzugt eine Speichervorrichtung zum Speichern von Programmen und Daten. Die Steuereinrichtung 50 steuert den Motor 40 und den Verschiebemotor 80. Die Steuereinrichtung 50 steuert die Drehungen des Motors 40 und des Verschiebemotors 80 in Abhängigkeit von der manuellen Antriebskraft und der Drehgeschwindigkeit der Kurbel. Bei einem Beispiel steuert die Steuereinrichtung 50 die Ausgänge des Motors 40 und des Verschiebemotors 80 basierend auf der manuellen Antriebskraft, die durch den Drehmomentsensor 86 detektiert wird, und der Drehgeschwindigkeit der Kurbel und der Fahrtgeschwindigkeit des elektrisch unterstützten Fahrrads 10, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor detektiert werden.
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Wenn die Drehgeschwindigkeit von kleiner oder gleich der vorgegebenen Geschwindigkeit größer als die vorgegebene Geschwindigkeit wird, treibt die Steuereinrichtung 50 den Verschiebemotor 80 an, um den Eingangskörper 60 und den Ausgangskörper 62 in Eingriff zu bringen. Wenn die Drehgeschwindigkeit von größer oder gleich der vorgegebenen Geschwindigkeit kleiner als die vorgegebene Geschwindigkeit wird, treibt die Steuereinrichtung 50 den Verschiebemotor 80 an, um den Eingriff des Eingangskörpers 60 und des Ausgangskörpers 62 zu lösen.
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Die Drehung, die durch den ersten Planetenzahnradmechanismus 36 verschoben wird, wird an das Kopplungselement 44 übertragen. Die Drehung des Ausgangskörpers 62 und die Drehung der Kurbelwelle 32 werden in dem Kopplungselement 44 kombiniert. Durch einen solchen Aufbau wird die manuelle Antriebskraft, die in die Kurbelwelle 32 eingeleitet wird, mit der Drehkraft, die von dem Ausgangskörper 62 des Planetenzahnradmechanismus 36 ausgegeben wird, in einem Übertragungsweg der Antriebskraft von dem Ausgangskörper 62 des Planetenzahnradmechanismus 36 zu einem Rad (nicht gezeigt), das mit dem hinteren Ritzel 20 (siehe 1) verbunden ist, vereinigt. Die Drehung des Ausgangskörpers 62 wird an das Kopplungselement 44 übertragen, und die Drehung der Kurbelwelle 32 wird darauf ausgeübt, ohne den Planetenzahnradmechanismus 36 dazwischenzuschalten.
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Die Wirkweise und Effekte der Antriebseinheit 30 werden nun beschrieben.
- (1) Die Antriebseinheit 30 umfasst den Planetenzahnradmechanismus 36, der die Drehgeschwindigkeit des Motors 40 verändert und die Drehung des Motors 40 an das Kopplungselement 44 überträgt. Der Umschaltmechanismus 38 kann die Drehung des Motors 40 in zwei Stufen verschieben. Nach diesem Aufbau wird es einfach, die Drehgeschwindigkeit des Motors 40 in einen vorgegebenen Bereich zu drücken; daher ist es möglich, zumindest eines von einer Verringerung der Unterstützungskraft und einer Verringerung der Antriebseffizienz des Motors zu verhindern, die mit einer Veränderung der Drehgeschwindigkeit der Kurbel einhergehen.
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(Ausführungsform 2)
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Die Antriebseinheit 30 der zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Den Abschnitten, die sie mit der ersten Ausführungsform gemeinsam hat, werden dieselben Bezugszeichen gegeben, und deren Beschreibungen werden weggelassen.
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Die Antriebseinheit 30 der zweiten Ausführungsform umfasst einen Planetenzahnradmechanismus 88, einen Umschaltmechanismus 90, einen Motor 40 und ein Gehäuse 42. Der Planetenzahnradmechanismus 88 umfasst einen Eingangskörper 92, einen Ausgangskörper 94 und einen Getriebekörper 96. Der Planetenzahnradmechanismus 88 umfasst eine Mehrzahl von Übertragungswegen, die unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, zwischen dem Eingangskörper 92 und dem Ausgangskörper 94. Der Umschaltmechanismus 90 ist ausgebildet, zwischen einer Mehrzahl von Übertragungswegen umzuschalten.
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Der Ausgangskörper 94 umfasst eine Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 94A, eine Mehrzahl von zweiten Planetenzahnrädern 94B, einen Träger 94C und eine Mehrzahl von Planetenzapfen 94D. Die zweiten Planetenzahnräder 94B weisen eine andere Gesamtzahl von Zähnen als die ersten Planetenzahnräder 94A auf. Die zweiten Planetenzahnräder 94B werden integral mit den ersten Planetenzahnräder 94A gedreht. Die Gesamtzahl der Zähne an den ersten Planetenzahnrädern 94A ist kleiner als die Gesamtzahl der Zähne an den zweiten Planetenzahnrädern 94B. Die Gesamtzahl der ersten Planetenzahnräder 94A und die Gesamtzahl der zweiten Planetenzahnräder 94B sind gleich. Ein erstes Planetenzahnrad 94A und ein zweites Planetenzahnrad 94B sind einstückig ausgebildet, ein sogenanntes Stufenplanetenzahnrad.
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Die Planetenzapfen 94D erstrecken sich durch eine Mehrzahl von Planetenzahnrädern 94A und 94B und lagern die Planetenzahnräder 94A und 94B drehbar. Der Träger 94C lagert die Planetenzapfen 94D drehfest, und lagert die ersten Planetenzahnräder 94A und die zweiten Planetenzahnräder 94B über die Planetenzapfen 94D. In einem weiteren Beispiel kann der Träger 94C die Planetenzahnräder 94A und 94B drehbar dadurch lagern, dass die Planetenzapfen 94D die Mehrzahl von Planetenzahnrädern 94A und 94B drehfest lagern und der Träger 94C die Planetenzapfen 94D drehbar lagert.
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Der Getriebekörper 96 umfasst ein erstes Sonnenzahnrad 96A und ein zweites Sonnenzahnrad 96B. Das erste Sonnenzahnrad 96A ist mit den ersten Planetenzahnrädern 94A im Eingriff. Das zweite Sonnenzahnrad 96B ist koaxial mit dem ersten Sonnenzahnrad 96A angeordnet. Das zweite Sonnenzahnrad 96B ist mit den zweiten Planetenzahnrädern 94B im Eingriff. Die Gesamtzahl der Zähne des zweiten Sonnenzahnrads 96B ist größer als die Gesamtzahl der Zähne des ersten Sonnenzahnrads 96A. Das heißt, der Ausgangskörper 94 und der Getriebekörper 96 umfassen jeweils eine Mehrzahl von Zahnrädern, die unterschiedliche Gesamtzahlen von Zähnen aufweisen. Das erste Sonnenzahnrad 96A und das zweite Sonnenzahnrad 96B sind um eine Lagerwelle 97 vorgesehen, die in dem Gehäuse 42 gelagert ist. Die Lagerwelle 97 lagert das erste Sonnenzahnrad 96A und das zweite Sonnenzahnrad 96B drehbar.
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Der Eingangskörper 92 umfasst ein Hohlzahnrad 92A, das mit dem zweiten Planetenzahnrad 94B in Eingriff ist. Der Getriebekörper 96 überträgt die Drehung des Eingangskörpers 92 an den Ausgangskörper 94. In einem weiteren Beispiel kann das Hohlzahnrad 92A mit den ersten Planetenzahnrädern 94A anstatt mit den zweiten Planetenzahnrädern 94B in Eingriff kommen. Ein Zahnrad 92B, das mit dem Zahnrad 56C in Eingriff ist, das um die erste Drehwelle 56 des Untersetzungsmechanismus 46 vorgesehen ist, ist am Außenrandteil des Eingangskörpers 92 vorgesehen. Die Drehung des Motors 40 wird an den Eingangskörper 92 über den Untersetzungsmechanismus 46 übertragen.
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Der Umschaltmechanismus 90 ist ausgebildet, die Drehung von zumindest einem von dem ersten Sonnenzahnrad 96A und dem zweiten Sonnenzahnrad 96B zu regeln. Der Umschaltmechanismus 90 umfasst eine Lagerwelle 97, eine Umschalteinheit 98 und eine Freilaufkupplung 99. Die Umschalteinheit 98 schaltet zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand um. Im ersten Zustand ist das erste Sonnenzahnrad 96A bezüglich der Lagerwelle 97 drehfest. Im zweiten Zustand ist das erste Sonnenzahnrad 96A bezüglich der Lagerwelle 97 drehbar. Die Umschalteinheit 98 umfasst eine oder mehr Sperrklinken (nicht gezeigt), die von einem Verschiebemotor (nicht gezeigt) und der Lagerwelle 97 zum ersten Sonnenzahnrad 96A hin hervorragen können. Die Umschalteinheit 98 umfasst des Weiteren einen Eingriffsabschnitt, der an dem Innenrandteil des Getriebekörpers 96 vorgesehen ist. Dieser Eingriffsabschnitt weist dieselbe Form wie der Eingriffsabschnitt 72 in der ersten Ausführungsform auf. Die Umschalteinheit 98 schaltet durch den Antrieb des Verschiebemotors zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand um. Genauer wird der erste Zustand, in dem das erste Sonnenzahnrad 96A bezüglich der Lagerwelle 97 drehfest ist, dadurch gebildet, dass die Sperrklinke zum ersten Sonnenzahnrad 96A hin hervorragt. Der zweite Zustand, in dem das erste Sonnenzahnrad 96A bezüglich der Lagerwelle 97 drehbar ist, wird dadurch gebildet, dass sich die Sperrklinke vom ersten Sonnenzahnrad 96A wegbewegt. Die Umschalteinheit 98 kann auf beliebige Weise ausgebildet werden, solange die Bewegung der Sperrklinke(n) durch den Verschiebemotor gesteuert werden kann. Beispielsweise ist/sind die Sperrklinke(n) der Umschalteinheit 98 an der Lagerwelle 97 vorgesehen und in eine Position vorgespannt, in der sie durch eine Feder in Kontakt mit dem Eingriffsabschnitt des ersten Sonnenzahnrads 96A kommen. Der Verschiebemotor steuert die Position der Sperrklinke(n) über eine Hülse oder eine Nocke.
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Die Freilaufkupplung 99 ist zwischen der Lagerwelle 97 und dem zweiten Sonnenzahnrad 96B angeordnet. Die Freilaufkupplung 99 erlaubt die Drehung des zweiten Sonnenzahnrads 96B bezüglich der Lagerwelle 97, während der Eingangskörper 92 durch den Motor 40 im ersten Zustand gedreht wird. Die Freilaufkupplung 99 beschränkt die Drehung des zweiten Sonnenzahnrads 96B, während der Eingangskörper 92 durch den Motor 40 im zweiten Zustand gedreht wird.
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Wenn der erste Zustand, in dem das erste Sonnenzahnrad 96A bezüglich der Lagerwelle 97 drehfest ist, durch die Umschalteinheit 98 gebildet wird, bewirkt die Drehung des Motors 40, die an den Eingangskörper 92 übertragen wird, dass sich die Planetenzahnräder 94A und 94B um das erste Sonnenzahnrad 96A drehen, während sie bewirkt, dass sich diese drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Träger 94C zusammen mit den Planetenzahnrädern 94A und 94B gedreht, und die Drehung des Trägers 94C wird an das Kopplungselement 44 übertragen.
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Wenn der zweite Zustand, in dem das erste Sonnenzahnrad 96A bezüglich der Lagerwelle 97 drehbar ist, durch die Umschalteinheit 98 gebildet wird, dreht die Drehung des Motors 40, die an den Eingangskörper 92 übertragen wird, die Planetenzahnräder 94A und 94B um das zweite Sonnenzahnrad 96B, während sie bewirkt, dass sich diese drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Träger 94C zusammen mit den Planetenzahnrädern 94A und 94B gedreht, und die Drehung des Trägers 94C wird an das Kopplungselement 44 übertragen. Die Gesamtzahl der Zähne am zweiten Sonnenzahnrad 96B ist größer als die Gesamtzahl der Zähne am ersten Sonnenzahnrad 96A. Dementsprechend ist der Grad der Abbremsung der Drehung, die in den Eingangskörper 92 eingeleitet wird, im zweiten Übertragungsweg über das zweite Sonnenzahnrad 96B im zweiten Zustand größer als im ersten Übertragungsweg über das erste Sonnenzahnrad 96A im ersten Zustand.
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Ein Zahnrad 94E ist am Außenrand des Trägers 94C vorgesehen. Das Zahnrad 94E ist mit dem Zahnrad 54 des Kopplungselements 44 im Eingriff. Das heißt, die manuelle Antriebskraft, die in die Kurbelwelle 32 eingeleitet wird, wird mit der Drehkraft, die von dem Ausgangskörper 94 des Planetenzahnradmechanismus 88 ausgegeben wird, in einem Übertragungsweg der Antriebskraft von dem Ausgangskörper 94 des Planetenzahnradmechanismus 88 zu einem Rad (nicht gezeigt) vereinigt. Nach der zweiten Ausführungsform werden dieselben Wirkungen wie die Wirkungen der ersten Ausführungsform erreicht.
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(Ausführungsform 3)
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Die Antriebseinheit 30 der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Den Abschnitten, die sie mit der ersten Ausführungsform gemeinsam hat, werden dieselben Bezugszeichen gegeben, und deren Beschreibungen werden weggelassen.
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Die Antriebseinheit 30 der dritten Ausführungsform umfasst einen Planetenzahnradmechanismus 100, einen Umschaltmechanismus 102, einen Motor 40 und ein Gehäuse 42.
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Der Planetenzahnradmechanismus 100 umfasst einen Eingangskörper 104, einen Ausgangskörper 106 und einen Getriebekörper 108. Der Planetenzahnradmechanismus 100 umfasst eine Mehrzahl von Übertragungswegen, die unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen, zwischen dem Eingangskörper 104 und dem Ausgangskörper 106. Der Umschaltmechanismus 102 ist ausgebildet, zwischen der Mehrzahl von Übertragungswegen umzuschalten.
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Der Ausgangskörper 106 umfasst eine Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 106A, eine Mehrzahl von zweiten Planetenzahnrädern 106B, eine Mehrzahl von Planetenzapfen 106C und einen Träger 106D. Die zweiten Planetenzahnräder 106B weisen eine andere Gesamtzahl von Zähnen als die ersten Planetenzahnräder 106A auf. Die zweiten Planetenzahnräder 106B werden integral mit den ersten Planetenzahnräder 106A gedreht. Die Anzahl der ersten Planetenzahnräder 106A und die Anzahl der zweiten Planetenzahnräder 106B sind gleich. Eines der ersten Planetenzahnräder 106A und eines der zweiten Planetenzahnräder 106B sind einstückig ausgebildet, um ein sogenanntes Stufenplanetenzahnrad zu bilden. Der Träger 106D wird durch die Planetenzapfen 106C gelagert und lagert die ersten Planetenzahnräder 106A und die zweiten Planetenzahnräder 106B über die Planetenzapfen 106C.
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Der Getriebekörper 108 umfasst ein erstes Hohlzahnrad 108A und ein zweites Hohlzahnrad 108B. Das erste Hohlzahnrad 108A ist mit dem ersten Planetenzahnrad 106A in Eingriff. Das zweite Hohlzahnrad 108B ist koaxial mit dem ersten Hohlzahnrad 108A angeordnet. Das zweite Hohlzahnrad 108B ist mit dem zweiten Planetenzahnrad 106B im Eingriff. Das erste Hohlzahnrad 108A und das zweite Hohlzahnrad 108B sind an dem Lagerabschnitt 42B des Gehäuses 42 gelagert. Die Gesamtzahl der Zähne des ersten Hohlzahnrads 108A ist größer als die Gesamtzahl der Zähne des zweiten Hohlzahnrads 108B.
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Der Eingangskörper 104 umfasst ein Sonnenzahnrad 104A, das mit den zweiten Planetenzahnrädern 106B in Eingriff ist. Der Getriebekörper 108 überträgt die Drehung des Eingangskörpers 104 an den Ausgangskörper 106. In einem weiteren Beispiel kann das Sonnenzahnrad 104A mit den ersten Planetenzahnrädern 106A anstatt mit den zweiten Planetenzahnrädern 106B in Eingriff kommen.
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Der Umschaltmechanismus 102 ist ausgebildet, die Drehung von zumindest einem von dem ersten Hohlzahnrad 108A und dem zweiten Hohlzahnrad 108B zu regeln. Der Umschaltmechanismus 102 umfasst eine Umschalteinheit 110 und eine Freilaufkupplung 112. Die Umschalteinheit 110 schaltet zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand um. Im ersten Zustand ist das erste Hohlzahnrad 108A drehfest. Im zweiten Zustand ist das erste Hohlzahnrad 108A drehbar. Die Umschalteinheit 110 umfasst zumindest eine Sperrklinke (nicht gezeigt), die von einem Verschiebemotor (nicht gezeigt) und dem ersten Hohlzahnrad 108A zum Lagerabschnitt 42B hin hervorragen kann. Der Lagerabschnitt 42B umfasst eine zylindrische Innenrandfläche. Die Umschalteinheit 110 umfasst des Weiteren einen Eingriffsabschnitt, der an dem Innenrandteil des Lagerabschnitts 42B vorgesehen ist. Dieser Eingriffsabschnitt weist dieselbe Form wie der Eingriffsabschnitt 72 in der ersten Ausführungsform auf. Die Umschalteinheit 110 schaltet durch den Antrieb des Verschiebemotors zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand um. Genauer wird der erste Zustand, in dem das erste Hohlzahnrad 108A bezüglich des Lagerabschnitts 42B drehfest ist, dadurch gebildet, dass die Sperrklinke(n) zum Lagerabschnitt 42B hin hervorragen. Der zweite Zustand, in dem das erste Hohlzahnrad 108A bezüglich des Lagerabschnitts 42B drehbar ist, wird dadurch gebildet, dass sich die Sperrklinke(n) vom Lagerabschnitt 42B wegbewegt/wegbewegen. Die Umschalteinheit 110 kann auf beliebige Weise ausgebildet werden, solange die Bewegung der Sperrklinke(n) durch den Verschiebemotor gesteuert werden kann. Beispielsweise ist/sind die Sperrklinke(n) der Umschalteinheit 110 an dem ersten Hohlzahnrad 108A vorgesehen und in eine Position vorgespannt, die durch eine Feder in Kontakt mit dem Eingriffsabschnitt des Lagerabschnitts 42B kommt. Der Verschiebemotor steuert die Position der Sperrklinke über eine Hülse oder eine Nocke.
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Die Freilaufkupplung 112 ist zwischen dem Lagerabschnitt 42B und dem zweiten Hohlzahnrad 108B angeordnet. Die Freilaufkupplung 112 erlaubt die Drehung des zweiten Hohlzahnrads 108B, während der Eingangskörper 104 durch den Motor 40 im ersten Zustand gedreht wird. Die Freilaufkupplung 112 beschränkt die Drehung des zweiten Hohlzahnrads 108B, während der Eingangskörper 104 durch den Motor 40 im zweiten Zustand gedreht wird.
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Wenn der erste Zustand, in dem das erste Hohlzahnrad 108A bezüglich des Lagerabschnitts 42B drehfest ist, durch die Umschalteinheit 110 gebildet wird, bewirkt die Drehung des Motors 40, die an den Eingangskörper 104 übertragen wird, dass sich die Planetenzahnräder 106A und 106B um das erste Hohlzahnrad 108A drehen, während sie bewirkt, dass sich diese drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Träger 106D zusammen mit den Planetenzahnrädern 106A und 106B gedreht, und die Drehung des Trägers 106D wird an das Kopplungselement 44 übertragen.
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Wenn der zweite Zustand, in dem das erste Hohlzahnrad 108A bezüglich des Lagerabschnitts 42B drehfest ist, durch die Umschalteinheit 110 gebildet wird, bewirkt die Drehung des Motors 40, die an den Eingangskörper 104 übertragen wird, dass sich die Planetenzahnräder 106A und 106B um das zweite Hohlzahnrad 108B drehen, während sie bewirkt, dass sich diese drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Träger 106D zusammen mit den Planetenzahnrädern 106A und 106B gedreht, und die Drehung des Trägers 106D wird an das Kopplungselement 44 übertragen. Die Gesamtzahl der Zähne des zweiten Hohlzahnrads 108B ist größer als die Gesamtzahl der Zähne des ersten Hohlzahnrads 108A. Dementsprechend ist der Grad der Abbremsung der Drehung, die in den Eingangskörper 104 eingeleitet wird, im zweiten Übertragungsweg über das zweite Hohlzahnrad 108B im zweiten Zustand größer als im ersten Übertragungsweg über das erste Hohlzahnrad 108A im ersten Zustand.
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Ein Zahnrad 106E ist am Außenrand des Trägers 106D vorgesehen. Das Zahnrad 106E ist mit dem Zahnrad 54 des Kopplungselements 44 im Eingriff. Das heißt, die manuelle Antriebskraft, die in die Kurbelwelle 32 eingeleitet wird, wird mit der Drehkraft, die von dem Ausgangskörper 106 des Planetenzahnradmechanismus 100 ausgegeben wird, in einem Übertragungsweg der Antriebskraft von dem Ausgangskörper 106 des Planetenzahnradmechanismus 100 zu einem Rad (nicht gezeigt) vereinigt. Nach der dritten Ausführungsform werden dieselben Wirkungen wie in der ersten Ausführungsform erreicht.
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(ABWANDLUNGEN)
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Die Beschreibungen, die sich auf jede oben beschriebene Ausführungsform beziehen, sind Beispiele für Formen, die die Fahrradantriebseinheit nach der vorliegenden Erfindung annehmen kann, und sollen die Formen davon nicht beschränken. Die Fahrradantriebseinheit nach der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich die Formen der Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsformen annehmen, die unten beschrieben werden, wie auch Formen, die zumindest zwei Abwandlungen, die einander nicht widersprechen, kombinieren.
- • Die Antriebseinheit 30 der ersten Ausführungsform kann frei verändert werden, wie beispielsweise in 6 gezeigt. Bei der Antriebseinheit 30, die in 6 gezeigt wird, ist die Drehachse CB des Eingangskörpers 60 auf derselben Achse angeordnet wie die Drehachse CA der Kurbelwelle 32. Der Eingangskörper 60 ist um die Kurbelwelle 32 vorgesehen und an der Kurbelwelle 32 drehbar gelagert. Der Eingangskörper 60 ist an dem Außenrand der Kurbelwelle 32 oder dem Außenrand des Kopplungselements 44 über ein Lager gelagert. Der Eingangskörper 60 umfasst des Weiteren ein Zahnrad 60B. Das Zahnrad 60B ist koaxial mit dem Sonnenzahnrad 60A angeordnet. Der Untersetzungsmechanismus 46 ist an der zweiten Drehwelle 58 vorgesehen und umfasst des Weiteren ein Zahnrad 58B, das mit dem Zahnrad 60B in Eingriff ist. Der Ausgangskörper 62 ist über das Kopplungselement 44 mit der Kurbelwelle 32 verbunden. Das Zahnrad 54 wird von dem Kopplungselement 44 wegelassen. Der Innenrand des Trägers 62B ist an das Außenrandteil des Kopplungselements 44 beispielsweise durch Keilverzahnung gekoppelt. Die manuelle Antriebskraft, die in die Kurbelwelle 32 eingeleitet wird, wird mit der Drehkraft, die von dem Ausgangskörper 62 des Planetenzahnradmechanismus 36 ausgegeben wird, in einem Übertragungsweg der Antriebskraft von dem Ausgangskörper 62 des Planetenzahnradmechanismus 36 zu einem Rad (nicht gezeigt) vereinigt. Die Sperrklinken 70 sind am Getriebekörper 64 vorgesehen, und die Eingriffsabschnitte 72 sind an dem Ausgangskörper 62 vorgesehen. Die Eingriffsabschnitte 72 sind am Außenrandteil des Trägers 62B vorgesehen. Die Sperrklinken 70 sind vorgespannt, so dass sie mit den Eingriffsabschnitten 72 des Ausgangskörpers 62 in Kontakt kommen. Die Sperrklinken 70 sind ausgebildet, von dem Ausgangskörper 62 durch das bewegliche Element 76 getrennt zu werden.
- • Die Antriebseinheit 30 der ersten Ausführungsform kann frei verändert werden, wie beispielsweise in 7 gezeigt. Die Antriebseinheit 30, die in 7 gezeigt wird, umfasst einen Planetenzahnradmechanismus 130 und eine Umschalteinheit 132. Der Planetenzahnradmechanismus 130 umfasst einen Eingangskörper 134, einen Ausgangskörper 136 und einen Getriebekörper 138. Der Eingangskörper 134 umfasst ein Hohlzahnrad 134A. Der Ausgangskörper 136 umfasst eine Mehrzahl von Planetenzahnrädern 136A, einen Träger 136B und eine Mehrzahl von Planetenzapfen 136C. Der Getriebekörper 138 umfasst ein Sonnenzahnrad 138A. Ein Zahnrad 136D ist am Außenrand des Trägers 136B ausgebildet. Das Zahnrad 136D ist mit dem Zahnrad 54 des Kopplungselements 44 im Eingriff.
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Die Umschalteinheit 132 umfasst zumindest eine Sperrklinke (nicht gezeigt), die von einem Verschiebemotor (nicht gezeigt) und der zweiten Drehwelle 58 zum Träger 136B hin hervorragen können. Die Umschalteinheit 132 umfasst des Weiteren einen Eingriffsabschnitt, der an dem Innenrandteil des Trägers 136B vorgesehen ist. Dieser Eingriffsabschnitt weist dieselbe Form wie der Eingriffsabschnitt 72 in der ersten Ausführungsform auf. Die Umschalteinheit 132 schaltet durch den Antrieb des Verschiebemotors zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand um. Genauer wird der erste Zustand, in dem der Träger 136B bezüglich der zweiten Drehwelle 58 drehfest ist, dadurch gebildet, dass die Sperrklinke(n) zum Träger 136B hin hervorragen. Der zweite Zustand, in dem der Träger 136B bezüglich der zweiten Drehwelle 58 drehbar ist, wird dadurch gebildet, dass sich die Sperrklinke(n) vom Träger 136B wegbewegen. Die Umschalteinheit 132 kann auf beliebige Weise ausgebildet werden, solange die Bewegung der Sperrklinke(n) durch den Verschiebemotor gesteuert werden kann. Beispielsweise ist/sind die Sperrklinke(n) der Umschalteinheit 132 an der zweiten Drehwelle 58 vorgesehen und in eine Position vorgespannt, die durch eine Feder in Kontakt mit dem Eingriffsabschnitt des Trägers 136B kommt. Der Verschiebemotor steuert die Position der Sperrklinke(n) über eine Hülse oder eine Nocke.
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Der Planetenzahnradmechanismus 130 ist des Weiteren mit einer Freilaufkupplung 140 versehen. Die Freilaufkupplung 140 ist zwischen der zweiten Drehwelle 58 und dem Getriebekörper 138 vorgesehen. Wenn eine relative Drehung der zweiten Drehwelle 58 und des Trägers 136B durch die Umschalteinheit 132 erlaubt wird, überträgt die Freilaufkupplung 140 die Drehung der zweiten Drehwelle 58 an den Eingangskörper 60. Die Drehung, die in den Eingangskörper 60 eingeleitet wird, wird innerhalb des Planetenzahnradmechanismus 36 abgebremst und von dem Träger 136B an das Kopplungselement 44 ausgegeben. Wenn die zweite Drehwelle 58 und der Träger 136B durch die Umschalteinheit 132 integral gedreht werden, wird die Drehung der zweiten Drehwelle 58 nicht abgebremst und von dem Träger 136B an das Kopplungselement 44 ausgegeben. Zu diesem Zeitpunkt erlaubt die Freilaufkupplung 140 die relative Drehung zwischen der zweiten Drehwelle 58 und dem Eingangskörper 60.
- • Der Aufbau des Umschaltmechanismus 38 der ersten Ausführungsform kann frei verändert werden. Bei einem Beispiel umfasst der Umschaltmechanismus 38 zumindest eine Sperrklinke und zumindest einen Eingriffsabschnitt. Die zumindest eine Sperrklinke ist am Getriebekörper 64 vorgesehen und ragt von dem Getriebekörper 64 zum Ausgangskörper 62 hervor. Der zumindest eine Eingriffsabschnitt ist am Ausgangskörper 62 angeordnet, und damit können die am Getriebekörper 64 vorgesehenen Sperrklinke(n) in Eingriff gebracht werden. In diesem Fall bewirkt das bewegliche Element 76 bevorzugt, dass die Sperrklinke(n) arbeiten, so dass die Sperrklinke(n) von dem Getriebekörper 64 hervorragen. Es kann ein beliebiger Aufbau eingesetzt werden, solange eine oder mehr Sperrklinken an einem von dem Eingangskörper 60 und dem Ausgangskörper 62 vorgesehen sind, während der Eingriffsabschnitt an dem anderen vorgesehen ist, und der Getriebekörper 64 und der Ausgangskörper 62 sind im ersten Zustand gekoppelt.
- • Bei den Umschaltmechanismen 90 und 102 der zweiten und dritten Ausführungsform können Sperrklinken an den Übertragungskörpern 96 und 108 vorgesehen sein, und Eingriffsabschnitte können an den Ausgangskörpern 94 und 106 vorgesehen sein. Beim Umschaltmechanismus 38 der in 6 gezeigten Abwandlung kann zumindest eine Sperrklinke an dem Ausgangskörper 62 vorgesehen sein, und zumindest ein Eingriffsabschnitt kann an dem Getriebekörper 64 vorgesehen sein. Beim Umschaltmechanismus 38 der in 6 gezeigten Abwandlung können die Sperrklinke(n) an dem Ausgangskörper 136 vorgesehen sein, und der Eingriffsabschnitt kann an der zweiten Drehwelle 58 vorgesehen sein.
- • Die Planetenzahnradmechanismen 36, 88 und 100 der Ausführungsformen können in einen Aufbau verändert werden, bei dem die Drehungen der Eingangskörper 60, 92, 104 beschleunigt werden und von den Ausgangskörpern 62, 94 und 106 im zweiten Zustand ausgegeben werden. In diesem Fall sollte der Aufbau einer sein, bei dem Drehung von einem Träger ausgegeben und von einem Sonnenzahnrad oder einem Hohlzahnrad in den Planetenzahnradmechanismen 36, 88 und 100 ausgegeben wird.
- • Bei den Antriebseinheiten 30 der Ausführungsformen kann der Drehmomentsensor 86 an der Kurbelwelle 32 befestigt sein.
- • Bei den Untersetzungsmechanismen 46 der Ausführungsformen kann eine dritte Drehwelle, die die Drehgeschwindigkeit der ersten Drehwelle 56 verringert und die Drehung der ersten Drehwelle 56 an die zweite Drehwelle 58 überträgt, zwischen der ersten Drehwelle 56 und der zweiten Drehwelle 58 vorgesehen sein. Das heißt, drei oder mehr Stufen der Abbremsung können in dem Untersetzungsmechanismus 46 durchgeführt werden.
- • Die Antriebseinheit 30 bei jeder Ausführungsform kann eine Form annehmen, die den zweiten Untersetzungsmechanismus 46 nicht umfasst. In diesem Fall ist beispielsweise das Zahnrad 40B der Ausgangswelle 40A des Motors 40 mit den Eingangskörpern 60, 92 und 104 verbunden.
- • Bei den Antriebseinheiten 30 der Ausführungsformen kann ein zweiter Untersetzungsmechanismus zwischen den Ausgangskörpern 62, 94 und 106 und dem Kopplungselement 44 vorgesehen sein. Die Drehung der Ausgangskörper 62, 94 und 106 wird durch den zweiten Untersetzungsmechanismus abgebremst und an das Kopplungselement 44 ausgegeben. Der zweite Untersetzungsmechanismus kann auch in einen Übersetzungsmechanismus verändert werden.
- • Bei der Antriebseinheit 30 der Ausführungsformen kann eine Freilaufkupplung in einem Übertragungsweg zwischen dem Motor 40 und dem Planetenzahnradmechanismus 36 vorgesehen sein.
- • Die Antriebseinheit 30 der Ausführungsformen kann eine Form annehmen, die die Kurbelwelle 32 nicht umfasst. In diesem Fall ist die Kurbelwelle 32 als eine Komponente des Fahrrads an der Antriebseinheit 30 vorgesehen.
- • Die Position, an der die Antriebseinheit 30 vorgesehen ist, kann frei verändert werden. Bei einem Beispiel kann die Antriebseinheit 30 in der Nähe des hinteren Ritzels 20 vorgesehen sein. In diesem Fall ist es möglich, das Hinterrad-Nabengehäuse als das Kopplungselement auszubilden. Der erste Planetenzahnradmechanismus wird an das Hinterrad-Nabengehäuse gekoppelt. Die Drehung der Kurbelwelle 32 wird über das hintere Ritzel 20 an das Hinterrad-Nabengehäuse übertragen. Dementsprechend wird die Drehung der Ausgangskörper 62, 94 und 106 an das Hinterrad-Nabengehäuse übertragen, und die Drehung der Kurbelwelle 32 wird aufgebracht, ohne den ersten Planetenzahnradmechanismus dazwischenzuschalten.
- • In den Ausführungsformen kann das Kopplungselement 44 weggelassen werden und die Ausgangskörper 62, 94, 106 der Planetenzahnradmechanismen 36, 88 und 100 können mit der Kurbelwelle 32 verbunden werden.
- • In jeder der Ausführungsformen kann die zweite Kupplung 34 weggelassen werden.
- • In den Ausführungsformen können die Ausgangskörper 62, 94, 106 der Planetenzahnradmechanismen 36, 88 und 100 mit einer Position des Kopplungselements 44 verbunden werden, die sich weiter auf der Seite des vorderen Ritzels 18 befindet als der Abschnitt, an dem der Drehmomentsensor 86 vorgesehen ist. In diesem Fall ist der Drehmomentsensor 86 in der Lage, nur die manuelle Antriebskraft zu detektieren, auch wenn der Motor 40 angetrieben wird.
- • In jeder der Ausführungsformen kann die Steuereinrichtung 50 außerhalb des Gehäuses 42 vorgesehen sein, oder am Rahmen des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 vorgesehen sein.
- • In der zweiten und dritten Ausführungsform können die Planetenzahnradmechanismen 88, 100 ausgebildet sein, drei oder mehr Gangschaltstufen aufzuweisen. Beispielsweise sollte der Aufbau einer sein, der mit drei Planetenzahnrädern, die unterschiedliche Gesamtzahl von Zähnen aufweisen, und einem Sonnenzahnrad und einem Hohlzahnrad versehen ist, die einzeln mit jedem Planetenzahnrad in Eingriff sind, wobei das Sonnenzahnrad oder das Hohlzahnrad durch einen Steuermechanismus selektiv drehfest gemacht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 30
- Antriebseinheit (Fahrradantriebseinheit)
- 32
- Kurbelwelle
- 34
- Zweite Kupplung (Freilaufkupplung)
- 36
- Planetenzahnradmechanismus
- 38
- Umschaltmechanismus
- 40
- Motor
- 42
- Gehäuse
- 42A, 42B
- Lagerabschnitt
- 44
- Kopplungselement
- 46
- Untersetzungsmechanismus
- 50
- Steuereinrichtung
- 60
- Eingangskörper
- 60A
- Sonnenzahnrad
- 62
- Ausgangskörper
- 62A
- Planetenzahnrad
- 62B
- Träger
- 64
- Getriebekörper
- 64A
- Hohlzahnrad
- 66
- Umschalteinheit
- 68
- Aktor
- 70
- Sperrklinke
- 72
- Eingriffsabschnitt
- 74
- Vorspannelement
- 76
- Bewegliches Element
- 78
- Antriebseinheit
- 84
- Freilaufkupplung
- 86
- Drehmomentsensor
- 88
- Planetenzahnradmechanismus
- 90
- Umschaltmechanismus
- 92
- Eingangskörper
- 92A
- Hohlzahnrad
- 94
- Ausgangskörper
- 94A
- Erstes Planetenzahnrad
- 94B
- Zweites Planetenzahnrad
- 94C
- Träger
- 96
- Getriebekörper
- 96A
- Erstes Sonnenzahnrad
- 96B
- Zweites Sonnenzahnrad
- 97
- Lagerwelle
- 98
- Umschalteinheit
- 99
- Freilaufkupplung
- 100
- Planetenzahnradmechanismus
- 102
- Umschalteinheit
- 104
- Eingangskörper
- 104A
- Sonnenzahnrad
- 106
- Ausgangskörper
- 106A
- Erstes Planetenzahnrad
- 106B
- Zweites Planetenzahnrad
- 106D
- Träger
- 108
- Getriebekörper
- 108A
- Hohlzahnrad
- 110
- Umschaltmechanismus
- 112
- Freilaufkupplung
