DE102017103734A1

DE102017103734A1 - Fahrradnabenbaugruppe und fahrradgetriebesystem

Info

Publication number: DE102017103734A1
Application number: DE102017103734.9A
Authority: DE
Inventors: Atsuhiro Emura; Toshinari Oishi; Yusuke Nishimoto; Sota Yamaguchi; Kohei OBUCHI
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2016-02-29
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2017-08-31
Also published as: CN110605938A; CN110605938B; US9873287B2; TWI694011B; CN107128126B; TW201731710A; CN107128126A; US20170246904A1

Abstract

Eine Fahrradnabenbaugruppe umfasst eine Nabenachswelle, ein Nabengehäuse, einen Ritzellagerkörper und eine Kupplung. Der Ritzellagerkörper ist drehbar an der Nabenachswelle montiert, um sich um eine Drehachse zu drehen. Der Ritzellagerkörper ist relativ zu der Nabenachswelle und dem Nabengehäuse um die Drehachse drehbar. Die Kupplung weist einen ersten Kopplungszustand, in dem eine Pedalbetätigungsdrehkraft von dem Ritzellagerkörper auf das Nabengehäuse während der Pedalbetätigung in einer ersten Drehrichtung übertragen wird, einen ersten Lösezustand, in dem das Nabengehäuse während des Leerlaufs relativ zu dem Ritzellagerkörper in der ersten Drehrichtung drehbar ist, und einen zweiten Kopplungszustand auf, in dem eine Leerlaufdrehkraft vom Nabengehäuse auf den Ritzellagerkörper während des Leerlaufs in der ersten Drehrichtung übertragen wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradnabenbaugruppe und ein Fahrradgetriebesystem.
ERÖRTERUNGEN ZUM HINTERGRUND
Fahrradfahren ist dabei, eine immer populärere Form der Erholung wie auch einer Art des Transports zu werden. Ferner ist Fahrradfahren zu einem sehr populären Wettkampfsport sowohl für Amateure wie auch Profis geworden. Ob nun das Fahrrad für die Erholung, zum Transport oder für den Wettkampf verwendet wird, die Fahrradindustrie verbessert ständig die verschiedenen Bauteile des Fahrrads. Eine Fahrradkomponente, die umfangreich neu gestaltet wurde, ist ein Getriebesystem.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrradnabenbaugruppe eine Nabenachswelle, ein Nabengehäuse, einen Ritzellagerkörper und eine Kupplung. Die Nabenachswelle definiert eine Drehachse. Das Nabengehäuse ist drehbar an der Nabenachswelle montiert, um sich um die Drehachse zu drehen. Der Ritzellagerkörper ist drehbar an der Nabenachswelle montiert, um sich um die Drehachse zu drehen. Der Ritzellagerkörper ist relativ zu der Nabenachswelle und dem Nabengehäuse um die Drehachse drehbar. Die Kupplung weist einen ersten Kopplungszustand, in dem eine Pedalbetätigungsdrehkraft von dem Ritzellagerkörper auf das Nabengehäuse während der Pedalbetätigung in einer ersten Drehrichtung übertragen wird, einen ersten Lösezustand, in dem das Nabengehäuse während des Leerlaufs relativ zu dem Ritzellagerkörper in der ersten Drehrichtung drehbar ist, und einen zweiten Kopplungszustand auf, in dem eine Leerlaufdrehkraft vom Nabengehäuse auf den Ritzellagerkörper während des Leerlaufs in der ersten Drehrichtung übertragen wird.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem ersten Aspekt ist es möglich, den Ritzellagerkörper auch während des Leerlaufs um die Drehachse in der ersten Drehrichtung zu drehen, wenn ein Zustand der Kupplung aus dem ersten Lösezustand in den zweiten Kopplungszustand geändert wird. Dies macht es möglich, dass eine Fahrradgetriebevorrichtung eine Gangschaltungsstufe unter einer Mehrzahl von Gangschaltungsstufen, die durch an dem Ritzellagerkörper montierte Kettenrädern definiert sind, auch im Leerlauf verändert. Dementsprechend ist es möglich, eine Zeitdauer des Leerlaufs zum Verändern der Schaltungsposition zu nutzen.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach dem ersten Aspekt so ausgebildet, dass das Nabengehäuse zumindest einen ersten Zahn umfasst. Der Ritzellagerkörper umfasst ein erstes Schraubkeilprofil. Die Kupplung umfasst ein erstes Sperrelement und ein zweites Sperrelement. Das erste Sperrelement umfasst zumindest einen ersten Sperrzahn und ein zweites Schraubkeilprofil, das mit dem ersten Schraubkeilprofil in Eingriff ist. Das zweite Sperrelement umfasst zumindest einen zweiten Sperrzahn und zumindest einen zweiten Zahn. Der zumindest eine zweite Sperrzahn kann mit dem zumindest einen ersten Sperrzahn in Eingriff gebracht werden. Der zumindest eine zweite Zahn ist mit dem zumindest einen ersten Zahn in Eingriff.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem zweiten Aspekt bewegen das erste Schraubkeilprofil und das zweite Schraubkeilprofil das erste Sperrelement relativ zum Ritzellagerkörper, wenn sich das erste Sperrelement relativ zum Ritzellagerkörper dreht. Somit ist es möglich, das erste Sperrelement relativ zum Ritzellagerkörper zu bewegen, um unter Verwendung einer Relativdrehung zwischen dem ersten Sperrelement und dem Ritzellagerkörper den zumindest einen ersten Sperrzahn mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn in Eingriff zu bringen. Dementsprechend ist es möglich, den Zustand der Kupplung zwischen dem ersten Kopplungszustand und dem ersten Lösezustand zu wechseln.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach dem zweiten Aspekt so ausgebildet, dass die Kupplung ein Stellglied umfasst, um das erste Sperrelement zum zweiten Sperrelement hin vorzuspannen, um unter Verwendung von elektrischer Energie den zumindest einen zweiten Sperrzahn mit dem zumindest einen ersten Sperrzahn in Eingriff zu bringen.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem dritten Aspekt ist es möglich, unter Verwendung von elektrischer Energie den Zustand der Kupplung zwischen dem ersten Lösezustand und dem zweiten Kopplungszustand zu wechseln.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach dem dritten Aspekt so ausgebildet, dass das erste Sperrelement Eisen umfasst. Das zweite Sperrelement umfasst Eisen. Das Stellglied umfasst eine erste Spule, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um das erste Sperrelement zum zweiten Sperrelement hin vorzuspannen.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem vierten Aspekt ist es möglich, das erste Sperrelement und das zweite Sperrelement unter Verwendung einer durch das Magnetfeld erzeugten Magnetkraft zu bewegen, um den zumindest einen ersten Sperrzahn mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn in Eingriff zu bringen.
Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach dem vierten Aspekt so ausgebildet, dass das Stellglied eine zweite Spule umfasst, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um das erste Sperrelement zum zweiten Sperrelement hin vorzuspannen.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem fünften Aspekt ist es möglich, die durch das Magnetfeld erzeugte Magnetkraft zu erhöhen, was es ermöglicht, dass der zumindest eine erste Sperrzahn mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn im zweiten Kopplungszustand stärker in Eingriff kommt.
Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach dem fünften Aspekt so ausgebildet, dass die zweite Spule radial einwärts der ersten Spule vorgesehen ist.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem sechsten Aspekt ist es möglich, das Magnetfeld zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule zu erzeugen, um die Magnetkraft zu erzeugen.
Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach dem fünften oder sechsten Aspekt so ausgebildet, dass die erste Spule radial auswärts von zumindest einem von dem ersten Sperrelement und dem zweiten Sperrelement vorgesehen ist. Die zweite Spule ist radial einwärts von zumindest einem von dem ersten Sperrelement und dem zweiten Sperrelement vorgesehen.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem siebten Aspekt ist es möglich, die Magnetkraft effektiv an das erste Sperrelement und das zweite Sperrelement zu übertragen.
Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach einem von dem dritten bis siebten Aspekt so ausgebildet, dass das Stellglied eine Formgedächtnisfeder umfasst, die eine axiale Länge aufweist, die in Abhängigkeit von der an die Formgedächtnisfeder angelegten elektrischen Energie variabel ist.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem achten Aspekt ist es möglich, unter Verwendung der elektrischen Energie eine Vorspannkraft zu verändern, die von der Formgedächtnisfeder an das erste Sperrelement übertragen wird.
Nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach dem achten Aspekt so ausgebildet, dass die Formgedächtnisfeder eine erste axiale Länge aufweist, wenn die elektrische Energie an die Formgedächtnisfeder angelegt wird. Die Formgedächtnisfeder weist eine zweite axiale Länge auf, wenn die elektrische Energie nicht an die Formgedächtnisfeder angelegt wird. Die erste axiale Länge ist länger als die zweite axiale Länge.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem neunten Aspekt ist es möglich, die Vorspannkraft zwischen einer Kraft, die der ersten axialen Länge entspricht, und einer Kraft zu wechseln, die der zweiten axialen Länge entspricht. Somit ist es möglich, den Zustand der Kupplung zwischen dem ersten Lösezustand und dem zweiten Kopplungszustand zu wechseln, indem die Länge der Formgedächtnisfeder zwischen der ersten axialen Länge und der zweiten axialen Länge verändert wird.
Nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach dem achten oder neunten Aspekt so ausgebildet, dass das erste Sperrelement zwischen der Formgedächtnisfeder und dem zweiten Sperrelement vorgesehen ist.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem zehnten Aspekt ist es möglich, das erste Sperrelement mit der Formgedächtnisfeder zum zweiten Sperrelement hin vorzuspannen.
Nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradnabenbaugruppe nach einem von dem achten bis zehnten Aspekt so ausgebildet, dass die Formgedächtnisfeder zwischen dem Nabengehäuse und dem ersten Sperrelement vorgesehen ist.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem elften Aspekt ist es möglich, einen Raum, der zwischen dem Nabengehäuse und dem ersten Sperrelement vorgesehen ist, für die Formgedächtnisfeder zu nutzen.
Nach einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Fahrradnabenbaugruppe nach einem von dem dritten bis elften Aspekt des Weiteren eine Kupplungssteuereinrichtung, um die an die Kupplung angelegte elektrische Energie zu steuern.
Mit der Fahrradnabenbaugruppe nach dem zwölften Aspekt ist es möglich, den Zustand der Kupplung zwischen dem ersten Lösezustand und dem zweiten Kopplungszustand leicht über die Kupplungssteuereinrichtung zu wechseln.
Nach einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Fahrradgetriebesystem die Fahrradnabenbaugruppe nach dem ersten Aspekt, eine Fahrradgetriebevorrichtung und eine Freilaufkupplung. Die Fahrradgetriebevorrichtung koppelt eine Fahrradkurbel an den Ritzellagerkörper der Fahrradnabenbaugruppe, um die Pedalbetätigungsdrehkraft zu übertragen. Die Fahrradgetriebevorrichtung weist eine Mehrzahl von Gangschaltungsstufen auf. Die Freilaufkupplung ist an einem Übertragungsweg angeordnet, der zwischen der Fahrradkurbel und der Fahrradgetriebevorrichtung definiert ist.
Mit dem Fahrradgetriebesystem nach dem dreizehnten Aspekt ermöglicht es die Fahrradnabenbaugruppe der Fahrradgetriebevorrichtung, die Gangschaltungsstufe unter der Mehrzahl von Gangschaltungsstufen auch während des Leerlaufs zu wechseln. Dementsprechend ist es möglich, eine Zeitdauer des Leerlaufs zum Verändern der Gangschaltungsstufe zu nutzen.
Nach einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Fahrradgetriebesystem nach dem dreizehnten Aspekt des Weiteren eine Betätigungsvorrichtung, um ein Betätigungssignal als Reaktion auf eine Nutzereingabe zu erzeugen. Die Fahrradnabenbaugruppe umfasst eine Kupplungssteuereinrichtung, um die an die Kupplung angelegte elektrische Energie als Reaktion auf das Betätigungssignal zu steuern.
Mit dem Fahrradgetriebesystem nach dem vierzehnten Aspekt ist es möglich, die Fahrradnabenbaugruppe über die Betätigungsvorrichtung zu betätigen.
Nach einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Fahrradgetriebesystem nach dem vierzehnten Aspekt so ausgebildet, dass die Fahrradgetriebevorrichtung basierend auf dem Betätigungssignal betätigt wird.
Mit dem Fahrradgetriebesystem nach dem fünfzehnten Aspekt ist es möglich, zusätzlich zu der Fahrradnabenbaugruppe die Fahrradgetriebevorrichtung über die Betätigungsvorrichtung zu betätigen.
Nach einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Fahrradgetriebesystem nach dem vierzehnten oder fünfzehnten Aspekt so ausgebildet, dass die Kupplungssteuereinrichtung basierend auf dem Betätigungssignal einen Zustand der Kupplung in den zweiten Kopplungszustand wechselt, wenn sich die Fahrradkurbel nicht dreht.
Mit dem Fahrradgetriebesystem nach dem sechzehnten Aspekt ist es möglich, den Zustand der Kupplung zum zweiten Kopplungszustand hin zu verändern, indem die Betätigungsvorrichtung während des Leerlaufs betätigt wird.
Nach einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Fahrradgetriebesystem nach dem sechzehnten Aspekt des Weiteren einen Drehgeschwindigkeitssensor, um eine Drehgeschwindigkeit der Fahrradkurbel zu erfassen.
Mit dem Fahrradgetriebesystem nach dem siebzehnten Aspekt ist es möglich, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor erfasste Drehgeschwindigkeit zu nutzen, um den Zustand der Kupplung zu steuern.
Nach einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Fahrradgetriebesystem nach dem sechzehnten oder siebzehnten Aspekt so ausgebildet, dass die Kupplungssteuereinrichtung die Kupplung steuert, in einem Fall den zweiten Kopplungszustand beizubehalten, in dem die Kupplungssteuereinrichtung das Betätigungssignal empfängt, wenn sich die Fahrradkurbel dreht.
Mit dem Fahrradgetriebesystem nach dem achtzehnten Aspekt ist es möglich, den zweiten Kopplungszustand beizubehalten, während das Betätigungssignal während des Leerlaufs empfangen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine vollständigere Einschätzung der Erfindung und vieler ihrer begleitenden Vorteile wird gewonnen werden, wenn selbige durch die Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich wird, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrads, das mit einer Fahrradgetriebevorrichtung nach einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Fahrradgetriebevorrichtung, die an einem Fahrradrahmen des in 1 gezeigten Fahrrads montiert ist.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Fahrradgetriebevorrichtung, die an dem Fahrradrahmen des in 1 gezeigten Fahrrads montiert ist.
4 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung.
5 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung ohne ein Basiselement.
6 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung.
7 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung.
8 ist eine Draufsicht der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung ohne das Basiselement, diagonal rückwärts betrachtet.
9 ist eine Seitenansicht eines ersten Getriebeelements der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung.
10 ist eine Seitenansicht eines zweiten Getriebeelements der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung.
11 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung.
12 ist eine weitere Draufsicht der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung ohne das Basiselement, diagonal rückwärts betrachtet.
13 ist eine Seitenansicht einer Führungsvorrichtung der in 1 dargestellten Fahrradgetriebevorrichtung.
14 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung des ersten Getriebeelements, des zweiten Getriebeelements und der Führungsvorrichtung der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung zeigt.
15 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung des ersten Getriebeelements, des zweiten Getriebeelements und der Führungsvorrichtung der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung zeigt.
16 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung des ersten Getriebeelements, des zweiten Getriebeelements und der Führungsvorrichtung der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung zeigt.
17 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradnabenbaugruppe des in 1 gezeigten Fahrradgetriebesystems.
18 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe.
19 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe.
20 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe.
21 ist eine Querschnittsansicht der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe (erster Kopplungszustand).
22 ist eine Querschnittsansicht der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe (erster Lösezustand).
23 ist eine Querschnittsansicht der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe (zweiter Kopplungszustand).
24 zeigt Flussrichtungen von Strömen, die in einer ersten Spule und einer zweiten Spule der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe fließen.
25 zeigt Magnetfelder, die durch Ströme erzeugt wurden, die in der ersten Spule und der zweiten Spule der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe fließen.
26 ist ein Blockdiagramm des in 1 gezeigten Fahrradgetriebesystems.
27 zeigt ein Beispiel von Übersetzungsverhältnissen, die durch das erste Getriebeelement und das zweite Getriebeelement der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung definiert werden.
28 zeigt ein Beispiel für Kombinationen einer Gangschaltungsstufe, einer Position des ersten Getriebeelements und einer Position eines Führungselements in der in 1 gezeigten Fahrradgetriebevorrichtung.
29 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Betätigung der in 17 gezeigten Fahrradnabenbaugruppe zeigt.
30 ist ein Blockdiagramm eines Fahrradgetriebesystems nach einer zweiten Ausführungsform.
31 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht einer Fahrradnabenbaugruppe des in 30 gezeigten Fahrradgetriebesystems.
32 ist ein schematisches Diagramm einer Formgedächtnisfeder der Fahrradnabenbaugruppe des in 30 gezeigten Fahrradgetriebesystems.
33 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Fahrradnabenbaugruppe des in 30 dargestellten Fahrradgetriebesystems.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsform(en) wird/werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende oder identische Elemente über die verschiedenen Zeichnungen hinweg bezeichnen.
Erste Ausführungsform
Nimmt man anfänglich Bezug auf 1, wird dort ein Fahrrad 10 gezeigt, das mit einem Fahrradgetriebesystem 12 nach einer ersten Ausführungsform ausgestattet ist. Während das Fahrrad 10 als ein Mountainbike dargestellt ist, kann das Fahrradgetriebesystem 12 bei Straßenfahrrädern oder jedem Typ Fahrrad angewandt werden.
Wie in 1 zu sehen, umfasst das Fahrrad 10 einen Lenker B1, einen Sattel B2, einen Fahrradrahmen B3, eine vordere Bremsbetätigungsvorrichtung B41, eine hintere Bremsbetätigungsvorrichtung B42, eine vordere Bremsvorrichtung B51, eine hintere Bremsvorrichtung B52, ein Vorderrad B61, ein Hinterrad B62 und eine Fahrradkurbel B7. Die vordere Bremsbetätigungsvorrichtung B41 ist wirksam mit der vorderen Bremsvorrichtung B51 über ein Betätigungskabel gekoppelt. Die hintere Bremsbetätigungsvorrichtung B42 ist wirksam mit der hinteren Bremsvorrichtung B52 über ein Betätigungskabel gekoppelt.
Bei der vorliegenden Anmeldung beziehen sich die folgenden Richtungsbegriffe "vorderer", "hinterer", "nach vorne", "nach hinten", "links", "rechts", "quer", "nach oben" und "nach unten", wie auch alle anderen ähnlichen Richtungsbegriffe, auf diejenigen Richtungen, die basierend auf einem Nutzer (z.B. einem Fahrer) bestimmt werden, der dem Lenker B1 zugewandt auf dem Sattel B2 des Fahrrads 10 sitzt. Dementsprechend sollten diese Begriffe, so, wie sie verwendet werden, um das Fahrradgetriebesystem 12 zu beschreiben, relativ zu dem mit dem Fahrradgetriebesystem 12 ausgestatteten Fahrrad 10 als in einer aufrechten Fahrposition auf einer horizontalen Oberfläche verwendet interpretiert werden.
Das Fahrradgetriebesystem 12 umfasst eine Fahrradgetriebevorrichtung 14. Die Fahrradkurbel B7 umfasst Kurbelarme B71 und B72, die jeweils mit der Fahrradgetriebevorrichtung 14 gekoppelt sind, um eine Pedalbetätigungsdrehkraft RF1 in die Fahrradgetriebevorrichtung 14 einzuleiten.
Das Fahrradgetriebesystem 12 umfasst des Weiteren eine Betätigungsvorrichtung 16, um ein Betätigungssignal als Reaktion auf eine Nutzereingabe zu erzeugen. Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 wird durch den Nutzer über eine Betätigungsvorrichtung 16 betätigt, um eine Gangschaltungsstufe der Fahrradgetriebevorrichtung 14 zu wechseln. Die Betätigungsvorrichtung 16 ist an dem Lenker B1 montiert und ist beispielsweise benachbart zur vorderen Bremsbetätigungsvorrichtung B41. Die Betätigungsvorrichtung 16 kann in zumindest einer von der vorderen Bremsbetätigungsvorrichtung B41 und der hinteren Bremsbetätigungsvorrichtung B42 integriert werden, falls benötigt und/oder gewünscht.
Die Betätigungsvorrichtung 16 ist wirksam mit der Fahrradgetriebevorrichtung 14 gekoppelt. Bei dieser Ausführungsform ist die Betätigungsvorrichtung 16 drahtlos mit der Fahrradgetriebevorrichtung 14 verbunden. Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 wird als Reaktion auf eine Schaltbetätigung der Betätigungsvorrichtung 16 drahtlos angesteuert. Jedoch kann die Betätigungsvorrichtung 16 mechanisch mit der Fahrradgetriebevorrichtung 14 gekoppelt sein, falls benötigt und/oder gewünscht. Ferner kann die Betätigungsvorrichtung 16 über ein elektrisches Betätigungskabel elektrisch mit der Fahrradgetriebevorrichtung 14 verbunden sein.
Wie in 1 zu sehen, ist die Fahrradgetriebevorrichtung 14 an dem Fahrradrahmen B3 montiert. Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 überträgt die Pedalbetätigungsdrehkraft RF1 an das Hinterrad B62 bei einer variablen Gangschaltungsstufe. Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 weist eine Mehrzahl von Gangschaltungsstufen auf. Bei dieser Ausführungsform umfasst die variable Gangschaltungsstufe die voneinander verschiedenen Gangschaltungsstufen. Während bei dieser Ausführungsform die Fahrradgetriebevorrichtung 14 dreizehn Gangschaltungsstufen aufweist, kann die Fahrradgetriebevorrichtung 14 zumindest zwei Gangschaltungsstufen aufweisen. Ferner kann die Fahrradgetriebevorrichtung 14 eine durchgehend variable Gangschaltungsstufe aufweisen, falls benötigt und/oder gewünscht.
Wie in den 2 und 3 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 ein Basiselement 18. Das Basiselement 18 ist an dem Fahrradrahmen B3 montiert und dient als ein Gehäuse der Fahrradgetriebevorrichtung 14. Bei dieser Ausführungsform ist das Basiselement 18 an dem Fahrradrahmen B3 als ein von dem Fahrradrahmen B3 separates Element befestigt. Jedoch kann zumindest ein Teil des Basiselements 18 einstückig mit dem Fahrradrahmen B3 als ein einziges, einheitliches Element vorgesehen sein, falls benötigt und/oder gewünscht.
Bei dieser Ausführungsform umfasst der Fahrradrahmen B3 einen ersten Rahmen B31 und einen zweiten Rahmen B32. Das Basiselement 18 ist an dem ersten Rahmen B31 als ein von dem ersten Rahmen B31 separates Element montiert. Der zweite Rahmen B32 ist um eine Schwenkachse PA1 schwenkbar an den ersten Rahmen B31 gekoppelt. Der erste Rahmen B31 umfasst erste Unterrahmen B311 und B312, die voneinander in einer Querrichtung D0 des Fahrrads 10 beabstandet sind. Die Schwenkachse PA1 ist parallel zur Querrichtung D0. Das Basiselement 18 ist zwischen den ersten Unterrahmen B311 und B312 vorgesehen.
Der zweite Rahmen B32 umfasst zweite Unterrahmen B321 und B322, die voneinander in der Querrichtung D0 beabstandet sind. Der zweite Unterrahmen B321 ist als ein einstückiges, einheitliches Element an den zweiten Unterrahmen B322 gekoppelt. Der zweite Unterrahmen B321 ist um die Schwenkachse PA1 schwenkbar an den ersten Unterrahmen B311 gekoppelt. Der zweite Unterrahmen B322 ist um die Schwenkachse PA1 schwenkbar an den ersten Unterrahmen B312 gekoppelt.
Wie in 1 zu sehen, umfasst der Fahrradrahmen B3 des Weiteren eine Aufhängungsvorrichtung B33, ein erstes Verbindungsglied B34 und ein zweites Verbindungsglied B35. Das erste Verbindungsglied B34 ist schwenkbar an den ersten Rahmen B31 gekoppelt. Das zweite Verbindungsglied B35 ist drehbar an das Hinterrad B62 und ein Ende des ersten Verbindungsglieds B34 gekoppelt. Das zweite Verbindungsglied B35 ist steif an die zweiten Unterrahmen B321 und B322 gekoppelt. Das zweite Verbindungsglied B35 und die zweiten Unterrahmen B321 und B322 können einstückig als ein einziges, einheitliches Element vorgesehen sein. Die Aufhängungsvorrichtung B33 ist schwenkbar an den ersten Rahmen B31 und das andere Ende des ersten Verbindungsglieds B34 gekoppelt, um auf den Fahrradrahmen B3 einwirkende Stöße zu absorbieren.
Wie in 4 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 ein erstes Getriebeelement 20, ein zweites Getriebeelement 22 und ein erstes Kopplungselement 24. Das Basiselement 18 umfasst einen Innenraum 26, in dem das erste Getriebeelement 20 und das zweite Getriebeelement 22 vorgesehen sind. Das erste Getriebeelement 20 ist im Innenraum 26 des Basiselements 18 vorgesehen. Das zweite Getriebeelement 22 ist im Innenraum 26 des Basiselements 18 vorgesehen.
Das erste Getriebeelement 20 ist relativ zu dem Basiselement 18 um eine erste Drehachse A1 drehbar. Das zweite Getriebeelement 22 ist relativ zu dem Basiselement 18 um eine zweite Drehachse A2 drehbar.
Wie in 4 zu sehen, koppelt das erste Kopplungselement 24 das erste Getriebeelement 20 an das zweite Getriebeelement 22, um die Drehung des ersten Getriebeelements 20 an das zweite Getriebeelement 22 bei einer variablen Gangschaltungsstufe zu übertragen. Das erste Kopplungselement 24 stellt eine geschlossene Schlaufe bereit, um die erste Drehachse A1 und die zweite Drehachse A2 zu umgeben, wenn dies aus einer Getriebeaxialrichtung D1 (5) betrachtet wird, die parallel zu der ersten Drehachse A1 ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst das erste Kopplungselement 24 eine Fahrradkette, um mit dem ersten Getriebeelement 20 und dem zweiten Getriebeelement 22 in Eingriff zu kommen. Jedoch kann das erste Kopplungselement 24 ein Kopplungselement, wie etwa einen Kopplungsriemen, umfassen.
Wie in 5 zu sehen, ist die zweite Drehachse A2 bei dieser Ausführungsform parallel zu der ersten Drehachse A1. Jedoch kann die zweite Drehachse A2 zu der ersten Drehachse A1 nicht-parallel sein, falls benötigt und/oder gewünscht. Die erste Drehachse A1 und die zweite Drehachse A2 sind parallel zur Querrichtung D0 des Fahrrads 10.
Wie in den 5 und 6 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren eine Eingangswelle 28. Die Eingangswelle 28 ist drehbar an dem Basiselement 18 (6) montiert, um ein Eingangsdrehmoment zu empfangen. Die Eingangswelle 28 ist als Reaktion auf das Eingangsdrehmoment relativ zum Basiselement 18 (6) um eine Eingangsdrehachse A3 drehbar. Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 umfasst des Weiteren Eingangslagerbaugruppen 29. Die Eingangswelle 28 ist über die Eingangslagerbaugruppen 29 (5) drehbar an dem Basiselement 18 (6) montiert. Wie in den 6 und 7 zu sehen, ist die Eingangswelle 28 an die Kurbelarme B71 und B72 der Fahrradkurbel B7 als die Kurbelachswelle der Fahrradkurbel B7 gekoppelt.
Wie in 5 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren ein Eingangskopplungselement 30. Das Eingangskopplungselement 30 koppelt die Eingangswelle 28 an das erste Getriebeelement 20, um die Drehung der Eingangswelle 28 an das erste Getriebeelement 20 zu übertragen. Das erste Getriebeelement 20 ist über das Eingangskopplungselement 30 an die Eingangswelle 28 gekoppelt, um sich mit der Eingangswelle 28 relativ zum Basiselement 18 zu drehen.
Wie in 4 zu sehen, stellt das Eingangskopplungselement 30 eine geschlossene Schlaufe bereit, um die Eingangsdrehachse A3 und die erste Drehachse A1 zu umgeben, wenn dies aus der Getriebeaxialrichtung D1 betrachtet wird. Das Eingangskopplungselement 30 ist im Innenraum 26 des Basiselements 18 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Eingangskopplungselement 30 eine Fahrradkette, um die Eingangswelle 28 an das erste Getriebeelement 20 zu koppeln. Jedoch kann das Eingangskopplungselement 30 ein Kopplungselement, wie etwa einen Kopplungsriemen, umfassen.
Wie in 5 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren ein Eingangszahnrad 31. Das Eingangszahnrad 31 ist an die Eingangswelle 28 gekoppelt, um sich zusammen mit der Eingangswelle 28 relativ zum Basiselement 18 um die Eingangsdrehachse A3 zu drehen. Das Eingangskopplungselement 30 ist mit dem Eingangszahnrad 31 in Eingriff.
Wie in 4 zu sehen, umfasst das Fahrradgetriebesystem 12 eine Freilaufkupplung 32. Die Freilaufkupplung 32 ist an einem Übertragungsweg angeordnet, der zwischen der Fahrradkurbel B7 und der Fahrradgetriebevorrichtung 14 definiert ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Freilaufkupplung 32 in der Fahrradgetriebevorrichtung 14 vorgesehen. Die Freilaufkupplung 32 überträgt eine erste Drehung R1 der Eingangswelle 28 an das erste Getriebeelement 20 und verhindert, dass eine zweite Drehung R2 der Eingangswelle 28 von der Eingangswelle 28 an das erste Getriebeelement 20 übertragen wird. Die zweite Drehung R2 ist der ersten Drehung R1 um die Eingangsdrehachse A3 entgegengesetzt.
Wie in 8 zu sehen, koppelt die Freilaufkupplung 32 das Eingangszahnrad 31 an die Eingangswelle 28 und ist zwischen der Eingangswelle 28 und dem Eingangszahnrad 31 vorgesehen. Wie in 4 zu sehen, überträgt die Freilaufkupplung 32 die erste Drehung R1 der Eingangswelle 28 an das Eingangszahnrad 31 und verhindert, dass die zweite Drehung R2 der Eingangswelle 28 von der Eingangswelle 28 an das Eingangszahnrad 31 übertragen wird. Die Freilaufkupplung 32 kann aus der Fahrradgetriebevorrichtung 14 weggelassen werden, falls benötigt und/oder gewünscht.
Wie in 8 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren eine erste Welle 33 und ein Zwischenzahnrad 34. Die erste Welle 33 definiert die erste Drehachse A1. Das erste Getriebeelement 20 ist relativ zu der ersten Welle 33 um die erste Drehachse A1 drehbar. Das Zwischenzahnrad 34 ist relativ zu der ersten Welle 33 um die erste Drehachse A1 drehbar. Das Zwischenzahnrad 34 ist an das erste Getriebeelement 20 gekoppelt, um sich zusammen mit dem ersten Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 um die erste Drehachse A1 zu drehen. Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 umfasst des Weiteren erste Lagerbaugruppen 35. Die erste Welle 33 ist über die ersten Lagerbaugruppen 35 um die erste Drehachse A1 drehbar an dem Basiselement 18 montiert.
Wie in 5 zu sehen, ist das Eingangskopplungselement 30 mit dem Zwischenzahnrad 34 in Eingriff. Das Zwischenzahnrad 34 ist über das Eingangskopplungselement 30 an das Eingangszahnrad 31 gekoppelt. Das Eingangskopplungselement 30 koppelt das Eingangszahnrad 31 an das Zwischenzahnrad 34, um die Drehung der Eingangswelle 28 an das erste Getriebeelement 20 zu übertragen. Das Eingangszahnrad 31 umfasst ein Ritzel, das Zähne umfasst. Das Zwischenzahnrad 34 umfasst ein Ritzel, das Zähne umfasst. Die Eingangswelle 28 ist über das Eingangszahnrad 31, das Eingangskopplungselement 30 und das Zwischenzahnrad 34 an das erste Getriebeelement 20 gekoppelt, um sich mit dem ersten Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 zu drehen.
Wie in 8 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren eine Ausgangswelle 36. Die Ausgangswelle 36 ist relativ zu dem Basiselement 18 um die zweite Drehachse A2 drehbar. Das zweite Getriebeelement 22 ist an die Ausgangswelle 36 gekoppelt, um sich zusammen mit der Ausgangswelle 36 relativ zum Basiselement 18 um die zweite Drehachse A2 zu drehen. Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 umfasst des Weiteren Ausgangslagerbaugruppen 37. Die Ausgangswelle 36 ist über die Ausgangslagerbaugruppen 37 drehbar an dem Basiselement 18 montiert.
Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 umfasst des Weiteren ein Ausgangszahnrad 38. Das Ausgangszahnrad 38 ist an die Ausgangswelle 36 gekoppelt, um sich zusammen mit der Ausgangswelle 36 relativ zum Basiselement 18 um die zweite Drehachse A2 zu drehen. Das zweite Getriebeelement 22, die Ausgangswelle 36 und das Ausgangszahnrad 38 sind nämlich miteinander einstückig relativ zum Basiselement 18 um die zweite Drehachse A2 drehbar. Das Ausgangszahnrad 38 umfasst ein Ritzel, das Zähne umfasst. Die Pedalbetätigungsdrehkraft RF1 wird von der Eingangswelle 28 zum Ausgangszahnrad 38 über das Eingangszahnrad 31, das Eingangskopplungselement 30, das Zwischenzahnrad 34, das erste Getriebeelement 20, das erste Kopplungselement 24, das zweite Getriebeelement 22 und die Ausgangswelle 36 übertragen. Wie in den 1 und 6 zu sehen, ist ein Ausgangskopplungselement 40, wie etwa eine Fahrradkette, mit dem Ausgangszahnrad 38 und einem hinteren Ritzel B9 (1) des Fahrrads 10 im Eingriff.
Wie in 8 zu sehen, ist das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1 parallel zur ersten Drehachse A1 beweglich. Das zweite Getriebeelement 22 ist relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1 ortsfest. Bei dieser Ausführungsform ist das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 und dem zweiten Getriebeelement 22 zwischen einer ersten Axialposition P1 und einer zweiten Axialposition P2 in der Getriebeaxialrichtung D1 beweglich.
Die variable Gangschaltungsstufe der Fahrradgetriebevorrichtung 14 ist in Abhängigkeit von zumindest einer Positionsbeziehung von dem ersten Getriebeelement 20, dem zweiten Getriebeelement 22 und dem ersten Kopplungselement 24 in der Getriebeaxialrichtung D1 variabel. Die Getriebeaxialrichtung D1 umfasst eine erste Getriebeaxialrichtung D11 und eine zweite Getriebeaxialrichtung D12, die der ersten Getriebeaxialrichtung D11 entgegengesetzt ist.
Das erste Getriebeelement 20 umfasst erste Zahnräder CW11 bis CW17, die in der Getriebeaxialrichtung D1 angeordnet sind. Jedes der ersten Zahnräder CW11 bis CW17 kann mit dem ersten Kopplungselement 24 in Eingriff gebracht werden. Die erste Zahnräder CW11 bis CW17 definieren jeweils die Gangschaltungsstufen zusammen mit den zweiten Zahnrädern CW21 bis CW27. Das zweite Getriebeelement 22 umfasst zweite Zahnräder CW21 bis CW27, die in der Getriebeaxialrichtung D1 angeordnet sind. Jedes der zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 kann mit dem ersten Kopplungselement 24 in Eingriff gebracht werden. Die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 definieren jeweils die Gangschaltungsstufen zusammen mit den ersten Zahnrädern CW11 bis CW17.
Wie in 8 zu sehen, ist eine Gesamtzahl der ersten Zahnräder CW11 bis CW17 gleich einer Gesamtzahl der zweiten Zahnräder CW21 bis CW27. Bei dieser Ausführungsform umfasst das erste Getriebeelement 20 sieben erste Zahnräder CW11 bis CW17, die in der Getriebeaxialrichtung D1 angeordnet sind. Das zweite Getriebeelement 22 umfasst sieben zweite Zahnräder CW21 bis CW27, die in der Getriebeaxialrichtung D1 angeordnet sind. Eine Gesamtzahl der ersten Zahnräder kann sich von einer Gesamtzahl der zweiten Zahnräder unterscheiden, falls benötigt und/oder gewünscht.
Bei dieser Ausführungsform sind die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 voneinander in der Getriebeaxialrichtung D1 in einem regelmäßigen Abstand beabstandet. Die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 sind voneinander in der Getriebeaxialrichtung D1 in einem regelmäßigen Abstand beabstandet, der dem regelmäßigen Abstand der ersten Zahnräder CW11 bis CW17 gleich ist.
Das erste Zahnrad CW11 ist an einer Axialposition angeordnet, die im Wesentlichen gleich einer Axialposition des zweiten Zahnrads CW27 ist, in einem ersten Zustand, in dem das erste Getriebeelement 20 an der ersten Axialposition P1 positioniert ist. Das erste Zahnrad CW12 ist an einer Axialposition angeordnet, die im Wesentlichen gleich der Axialposition des zweiten Zahnrads CW27 ist, in einem zweiten Zustand, in dem das erste Getriebeelement 20 an der zweiten Axialposition P2 positioniert ist. Die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 sind jeweils an Axialpositionen angeordnet, die gleich den Axialpositionen der zweiten Zahnräder CW27 bis CW21 sind, im ersten Zustand des ersten Getriebeelements 20. Die ersten Zahnräder CW12 bis CW17 sind jeweils an Axialpositionen angeordnet, die gleich den Axialpositionen der zweiten Zahnräder CW27 bis CW22 sind, im zweiten Zustand des ersten Getriebeelements 20.
Wie in 9 zu sehen, umfassen die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 ein erstes größtes Zahnrad CW17 und ein erstes kleinstes Zahnrad CW11. Das erste kleinste Zahnrad CW11 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Außendurchmesser des ersten größten Zahnrads CW17. Wie in 8 zu sehen, ist das erste kleinste Zahnrad CW11 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 von dem ersten größten Zahnrad CW17 beabstandet.
Wie in 10 zu sehen, umfassen die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 ein zweites größtes Zahnrad CW27 und ein zweites kleinstes Zahnrad CW21. Das zweite kleinste Zahnrad CW21 weist einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als der Außendurchmesser des zweiten größten Zahnrads CW27. Wie in 8 zu sehen, ist das zweite kleinste Zahnrad CW21 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 von dem zweiten größten Zahnrad CW27 beabstandet.
Wie in 9 zu sehen, umfasst jedes der ersten Zahnräder CW11 bis CW17 erste Zähne 42, die in einer Umfangsrichtung D2 des ersten Getriebeelements 20 angeordnet sind. Die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 weisen jeweils erste Teilkreise auf, die jeweils durch die ersten Zähne 42 definiert sind. Das erste Getriebeelement 20 dreht sich während der Pedalbetätigung um die erste Drehachse A1 in einer Antriebsdrehrichtung D21.
Wie in 10 zu sehen, umfasst jedes der zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 zweite Zähne 44, die in einer Umfangsrichtung D4 des zweiten Getriebeelements 22 angeordnet sind. Die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 weisen jeweils zweite Teilkreise auf, die jeweils durch die zweiten Zähne 44 definiert sind. Das zweite Getriebeelement 22 dreht sich während der Pedalbetätigung um die zweite Drehachse A2 in einer Antriebsdrehrichtung D41.
Wie in 11 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren eine Lagerstruktur 46. Die Lagerstruktur 46 koppelt das erste Getriebeelement 20 um die erste Drehachse A1 drehbar an die erste Welle 33. Das erste Getriebeelement 20 weist eine erste Öffnung 48 auf. Die erste Welle 33 erstreckt sich durch die erste Öffnung 48. Die Lagerstruktur 46 ist in der ersten Öffnung 48 vorgesehen.
Die erste Welle 33 ist relativ zum Basiselement 18 drehbar. Die erste Welle 33 wird daran gehindert, sich relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1 zu bewegen. Die Lagerstruktur 46 koppelt das erste Getriebeelement 20 in der Getriebeaxialrichtung D1 beweglich an die erste Welle 33. Das erste Getriebeelement 20 ist nämlich relativ zum Basiselement 18 und zur ersten Welle 33 drehbar, und ist relativ zum Basiselement 18 und zur ersten Welle 33 in der Getriebeaxialrichtung D1 beweglich. Anders als das erste Getriebeelement 20 ist das Zwischenzahnrad 34 relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1 ortsfest.
Wie in 11 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren eine Positioniervorrichtung 50, um das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1 an jeder der Axialpositionen zu positionieren. Die Positioniervorrichtung 50 positioniert das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1 an jeder von der ersten Axialposition P1 und der zweiten Axialposition P2. Das erste Getriebeelement 20 ist relativ zum Basiselement 18 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 von der ersten Axialposition P1 zu der zweiten Axialposition P2 beweglich. Das erste Getriebeelement 20 ist relativ zum Basiselement 18 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 von der zweiten Axialposition P2 zu der ersten Axialposition P1 beweglich.
Bei dieser Ausführungsform umfasst die Positioniervorrichtung 50 eine Haltevorrichtung 52, Rollelemente 54 und ein Halteelement 56. Die Haltevorrichtung 52 ist relativ zu dem ersten Getriebeelement 20 und der ersten Welle 33 um die erste Drehachse A1 drehbar. Die Haltevorrichtung 52 ist einstückig mit dem ersten Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 und zur ersten Welle 33 in der Getriebeaxialrichtung D1 beweglich. Die Haltevorrichtung 52 weist eine rohrförmige Form auf. Die Rollelemente 54 und das Halteelement 56 sind in der Haltevorrichtung 52 vorgesehen. Das Halteelement 56 hält die Rollelemente 54 drehbar fest und ist an der Haltevorrichtung 52 befestigt, um sich einstückig mit der Haltevorrichtung 52 in der Getriebeaxialrichtung D1 zu bewegen.
Die erste Welle 33 umfasst eine Führungsnut 58, um die Rollelemente 54 in der Getriebeaxialrichtung D1 zu führen. Die Führungsnut 58 an einer Außenrandfläche der ersten Welle 33 spiralförmig vorgesehen. Die Rollelemente 54 sind in der Führungsnut 58 vorgesehen und um die erste Welle 33 entlang der Führungsnut 58 angeordnet. Die Haltevorrichtung 52, die Rollelemente 54, das Halteelement 56 und die Führungsnut 58 stellen eine Kugelumlaufspindel dar, um eine Drehung der ersten Welle 33 in eine lineare Bewegung des ersten Getriebeelements 20 umzuwandeln. Eine Drehung der ersten Welle 33 relativ zum Basiselement 18 bewegt die Haltevorrichtung 52, die Rollelemente 54 und das Halteelement 56 relativ zur ersten Welle 33 und zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1. Dies bewegt das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1.
Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 umfasst des Weiteren eine Umschaltvorrichtung 60, um eine Position des ersten Getriebeelements 20 relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1 zwischen der ersten Axialposition P1 und der zweiten Axialposition P2 umzuschalten.
Bei dieser Ausführungsform umfasst die Umschaltvorrichtung 60 ein Umschaltstellglied 62, ein angetriebenes Zahnrad 64, eine Untersetzungsstruktur 66 und ein Umkehreingangsverhinderungselement 68. Das Umschaltstellglied 62, das angetriebene Zahnrad 64, die Untersetzungsstruktur 66 und das Umkehreingangsverhinderungselement 68 sind im Basiselement 18 vorgesehen und am Basiselement 18 montiert. Die Untersetzungsstruktur 66 umfasst einige Zahnräder, um eine eingeleitete Drehung von dem Umschaltstellglied 62 abzubremsen und eine abgebremste Drehung an das angetriebene Zahnrad 64 auszugeben. Das Umschaltstellglied 62 erzeugt eine Stellkraft, um das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 in der Getriebeaxialrichtung D1 zu bewegen. Während das Umschaltstellglied 62 bei dieser Ausführungsform ein Schrittmotor ist, kann das Umschaltstellglied 62 ein Gleichstrommotor (DC-Motor) oder ein anderer Typ von Stellglied sein, falls benötigt und/oder gewünscht. Das angetriebene Zahnrad 64 ist an die erste Welle 33 gekoppelt, um sich mit der ersten Welle 33 einstückig um die erste Drehachse A1 zu drehen. Ein Ausgangszahnrad der Untersetzungsstruktur 66 ist mit dem angetriebenen Zahnrad 64 in Eingriff, um eine Drehung des angetriebenen Zahnrads 64 relativ zum Basiselement 18 um die erste Drehachse A1 bei einem spezifischen Übersetzungsverhältnis zu übertragen. Die Untersetzungsstruktur 66 ist beispielsweise ein Untersetzungszahnrad.
Das Umkehreingangsverhinderungselement 68 überträgt die Stellkraft von dem Umschaltstellglied 62 an die Untersetzungsstruktur 66. Genauer überträgt das Umkehreingangsverhinderungselement 68 eine Drehung von dem Umschaltstellglied 62 an die Untersetzungsstruktur 66 in beiden Drehrichtungen. Andererseits verhindert das Umkehreingangsverhinderungselement 68, dass eine Drehung der Untersetzungsstruktur 66 von der Untersetzungsstruktur 66 an das Umschaltstellglied 62 übertragen wird. Das Umkehreingangsverhinderungselement 68 kann aus der Umschaltvorrichtung 60 weggelassen werden, falls benötigt und/oder gewünscht.
Andere Strukturen können an der Umschaltvorrichtung 60 angewendet werden. Beispielsweise ist es möglich, das erste Getriebeelement 20 direkt relativ zum Basiselement 18 zu bewegen, unter Verwendung von Strukturen wie etwa Zahnrädern oder Nocken, falls benötigt und/oder gewünscht.
Wie in den 12 und 13 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren eine Führungsvorrichtung 76. Die Führungsvorrichtung 76 führt das erste Kopplungselement 24, um zumindest eine von einer ersten relativen Position zwischen dem ersten Kopplungselement 24 und dem ersten Getriebeelement 20 und einer zweiten relativen Position zwischen dem ersten Kopplungselement 24 und dem zweiten Getriebeelement 22 zu verändern.
Die Führungsvorrichtung 76 umfasst ein Führungselement 78 und eine Führungseinheit 80. Das Führungselement 78 kann mit dem ersten Kopplungselement 24 in Kontakt gebracht werden. Die Führungseinheit 80 führt das Führungselement 78 in einer ersten Führungsrichtung D5, um zumindest eine von der ersten relativen Position und der zweiten relativen Position zu verändern. Die Führungseinheit 80 ist in dem Basiselement 18 vorgesehen und an dem Basiselement 18 montiert. Bei dieser Ausführungsform ist die erste Führungsrichtung D5 nicht parallel zu der Getriebeaxialrichtung D1. Jedoch kann die erste Führungsrichtung D5 parallel zu der Getriebeaxialrichtung D1 sein, falls benötigt und/oder gewünscht.
Wie in 13 zu sehen, umfasst das Führungselement 78 eine Führungsöffnung 81, durch die sich das erste Kopplungselement 24 erstreckt. Das Führungselement 78 ist mit dem ersten Kopplungselement 24 verschiebbar, um das erste Kopplungselement 24 in der ersten Führungsrichtung D5 zu bewegen (zu verschieben).
Wie in den 12 und 13 zu sehen, umfasst die Führungseinheit 80 eine Führungswelle 82 und eine Kopplungsstruktur 84. Die Führungswelle 82 ist relativ zu dem Basiselement 18 um eine Führungsdrehachse A4, die parallel zur ersten Führungsrichtung D5 ist, drehbar. Die Führungswelle 82 ist über die Lagereinheiten (nicht gezeigt) drehbar an dem Basiselement 18 montiert. Die Kopplungsstruktur 84 koppelt die Führungswelle 82 drehbar an das Führungselement 78. Die Führungswelle 82 und die Kopplungsstruktur 84 stellen eine Kugelumlaufspindel dar, um eine Drehung der Führungswelle 82 in eine lineare Bewegung des Führungselements 78 umzuwandeln.
Wie in 13 zu sehen, umfasst die Führungseinheit 80 des Weiteren eine Unterwelle 85, die sich entlang der Führungswelle 82 in der ersten Führungsrichtung D5 erstreckt. Die Unterwelle 85 erstreckt sich durch ein Loch (nicht gezeigt) der Kopplungsstruktur 84, um zu verhindern, dass sich die Kopplungsstruktur 84 sich relativ zum Basiselement 18 um die Führungsdrehachse A4 dreht.
Wie in 13 zu sehen, umfasst die Führungsvorrichtung 76 ein Führungsstellglied 86, um das Führungselement 78 in der ersten Führungsrichtung D5 zu bewegen. Das Führungsstellglied 86 erzeugt eine Stellkraft, um die Führungswelle 82 relativ zu dem Basiselement 18 um die Führungsdrehachse A4 zu drehen. Die Führungsvorrichtung 76 umfasst ein dazwischenliegendes Zahnrad 88, um die Drehung des Führungsstellglieds 86 an die Führungswelle 82 bei einem spezifischen Übersetzungsverhältnis zu übertragen. Das dazwischenliegende Zahnrad 88 ist beispielsweise ein Untersetzungszahnrad.
Während die Führungsvorrichtung 76 bei dieser Ausführungsform das Führungsstellglied 86 umfasst, um das Führungselement 78 als Reaktion auf ein eingegebenes Schaltungssignal zu bewegen, kann das Führungselement 78 über einen mechanischen Steuerseilzug, wie etwa einen Bowdenzug, betätigt werden.
Wie in den 4 und 13 zu sehen, umfasst die Führungsvorrichtung 76 eine Spannvorrichtung 90, die mit dem ersten Kopplungselement 24 in Kontakt gebracht werden kann. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Spannvorrichtung 90 eine Spannrolle, um mit dem ersten Kopplungselement 24 in Eingriff zu kommen. Die Führungseinheit 80 führt die Spannvorrichtung 90 in einer zweiten Führungsrichtung D6, um die Spannung des ersten Kopplungselements 24 zu justieren. Die zweite Führungsrichtung D6 unterscheidet sich von der ersten Führungsrichtung D5 und der Getriebeaxialrichtung D1. Das Führungselement 78 und die Spannvorrichtung 90 sind in der zweiten Führungsrichtung D6 angeordnet. Die zweite Führungsrichtung D6 bevorzugt rechtwinklig zu der ersten Führungsrichtung D5 und der Getriebeaxialrichtung D1.
Die Führungsvorrichtung 76 umfasst eine erste Führungsstange 91, eine zweite Führungsstange 92 und ein Vorspannelement 93. Die erste Führungsstange 91 und die zweite Führungsstange 92 erstrecken sich in der zweiten Führungsrichtung D6, um die Spannvorrichtung 90 in der zweiten Führungsrichtung D6 zu führen. Das Vorspannbauteil 93 spannt die Spannvorrichtung 90 entlang der ersten Führungsstange 91 und der zweiten Führungsstange 92 in der zweiten Führungsrichtung D6 vor. Das Vorspannelement 93 zieht die Spannvorrichtung 90 in der zweiten Führungsrichtung D6 zum Führungselement 78 hin. Während das Vorspannelement 93 bei dieser Ausführungsform eine Spannfeder sein kann, kann das Vorspannelement 93 auch ein anderes Element außer der Spannfeder sein. Die Spannvorrichtung 90 ist beispielsweise eine Rolle.
Wie in 13 zu sehen, bewegt sich die Spannvorrichtung 90 einstückig mit dem Führungselement 78 relativ zum Basiselement 18 (4) in der ersten Führungsrichtung D5. Die Spannvorrichtung 90 führt das erste Kopplungselement 24 zusammen mit dem Führungselement 78.
Wie in 4 zu sehen, speichert das Basiselement 18 Schmiermittel im Innenraum 26. Das Basiselement 18 umfasst eine Zufuhröffnung 94, durch die das Schmiermittel dem Innenraum 26 zugeführt werden soll. Ferner umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 eine Schmiermittelzufuhreinrichtung 95, um Schmiermittel auf das erste Kopplungselement 24 aufzubringen. Die Schmiermittelzufuhreinrichtung 95 ist an dem Führungselement 78 befestigt, um sich einstückig mit dem Führungselement 78 zu bewegen. Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 umfasst eine zusätzliche Schmiermittelzufuhreinrichtung 100, um dem Eingangskopplungselement 30 Schmiermittel zuzuführen. Die zusätzliche Schmiermittelzufuhreinrichtung 100 ist an dem Basiselement 18 befestigt.
Wie in 14 zu sehen, bewegt die Führungsvorrichtung 76 das Führungselement 78 zwischen ersten bis siebten Führungspositionen P11 bis P17 in der ersten Führungsrichtung D5. Die ersten bis siebten Führungspositionen P11 bis P17 entsprechen jeweils den zweiten Zahnrädern CW27 bis CW21.
Wie in den 14 und 15 zu sehen, ist das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 und zum ersten Kopplungselement 24 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 beweglich, ohne eine axiale relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 24 und dem zweiten Getriebeelement 22 während einem aus Hochschalten und Herunterschalten zu verändern. Bei dieser Ausführungsform ist das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 und zum ersten Kopplungselement 24 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 beweglich, ohne eine axiale relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 24 und dem zweiten Getriebeelement 22 während des Hochschaltens zu verändern. Ferner ist das erste Getriebeelement 20 relativ zum Basiselement 18 und zum ersten Kopplungselement 24 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 beweglich, ohne die axiale relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 24 und dem zweiten Getriebeelement 22 während des Herunterschaltens zu verändern.
Wie in den 15 und 16 zu sehen, ist das erste Getriebeelement 20 zusammen mit dem ersten Kopplungselement 24 relativ zum Basiselement 18 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 beweglich, um so die axiale relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 24 und dem zweiten Getriebeelement 22 während eines weiteren aus dem Hochschalten und dem Herunterschalten zu verändern. Bei dieser Ausführungsform ist das erste Getriebeelement 20 zusammen mit dem ersten Kopplungselement 24 relativ zum Basiselement 18 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 beweglich, um so die axiale relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 24 und dem zweiten Getriebeelement 22 während des Hochschaltens zu verändern. Ferner ist das erste Getriebeelement 20 zusammen mit dem ersten Kopplungselement 24 relativ zum Basiselement 18 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 beweglich, um so die axiale relative Position zwischen dem ersten Kopplungselement 24 und dem zweiten Getriebeelement 22 während des Herunterschaltens zu verändern.
Wie in 1 zu sehen, umfasst das Fahrradgetriebesystem 12 eine Fahrradnabenbaugruppe 102. Wie in 17 zu sehen, umfasst die Fahrradnabenbaugruppe 102 eine Nabenachswelle 104, ein Nabengehäuse 106 und einen Ritzellagerkörper 108. Die Nabenachswelle 104 definiert eine Drehachse RA1. Beispielsweise ist die Nabenachswelle 104 an den zweiten Rahmen B32 (1) gekoppelt. Das Nabengehäuse 106 ist drehbar an der Nabenachswelle 104 montiert, um sich um die Drehachse RA1 zu drehen. Eine Felge B63 (1) ist über Speichen B64 (1) an das Nabengehäuse 106 gekoppelt. Der Ritzellagerkörper 108 ist drehbar an der Nabenachswelle 104 montiert, um sich um die Drehachse RA1 zu drehen. Der Ritzellagerkörper 108 ist relativ zu der Nabenachswelle 104 und dem Nabengehäuse 106 um die Drehachse RA1 drehbar.
Wie in 17 zu sehen, ist der Ritzellagerkörper 108 an der Nabenachswelle 104 montiert, um das hintere Ritzel B9 zu lagern. Der Ritzellagerkörper 108 ist an der Nabenachswelle 104 montiert, um während der Pedalbetätigung eine Drehkraft vom hinteren Ritzel B9 zu empfangen. Wie in 1 zu sehen, koppelt die Fahrradgetriebevorrichtung 14 die Fahrradkurbel B7 an den Ritzellagerkörper 108 der Fahrradnabenbaugruppe 102, um eine Pedalbetätigungsdrehkraft RF1 zu übertragen. Wie in 17 zu sehen, umfasst die Fahrradnabenbaugruppe 102 ein erstes Lager 110 und ein zweites Lager 112. Das Lager 110 und das zweite Lager 112 sind zwischen der Nabenachswelle 104 und dem Nabengehäuse 106 vorgesehen, um das Nabengehäuse 106 relativ zu der Nabenachswelle 104 um die Drehachse RA1 drehbar zu lagern.
Die Fahrradnabenbaugruppe 102 umfasst ein drittes Lager 114 und ein viertes Lager 116. Das dritte Lager 114 und das vierte Lager 116 sind zwischen der Nabenachswelle 104 und dem Ritzellagerkörper 108 vorgesehen, um den Ritzellagerkörper 108 relativ zu der Nabenachswelle 104 um die Drehachse RA1 drehbar zu lagern.
Wie in 18 zu sehen, umfasst die Fahrradnabenbaugruppe 102 eine Kupplung 117. Die Kupplung 117 umfasst ein erstes Sperrelement 118 und ein zweites Sperrelement 120. Das erste Sperrelement 118 ist an dem Ritzellagerkörper 108 montiert, um sich zusammen mit dem Ritzellagerkörper 108 relativ zu dem Nabengehäuse 106 um die Drehachse RA1 zu drehen. Das erste Sperrelement 118 ist relativ zum Ritzellagerkörper 108 in einer Axialrichtung AD1 parallel zur Drehachse RA1 beweglich. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Axialrichtung AD1 eine erste Axialrichtung AD11 und eine zweite Axialrichtung AD12, die der ersten Axialrichtung AD11 entgegengesetzt ist. Das zweite Sperrelement 120 ist an dem Nabengehäuse 106 montiert, um sich zusammen mit dem Nabengehäuse 106 relativ zu dem Ritzellagerkörper 108 um die Drehachse RA1 zu drehen. Das zweite Sperrelement 120 ist relativ zum Nabengehäuse 106 nicht in der Axialrichtung AD1 beweglich. Der Ritzellagerkörper 108, das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120 stellen einen Fahrradfreilauf in der Fahrradnabenbaugruppe 102 bereit.
Wie in 19 zu sehen, verhindert die Kupplung 117, dass sich der Ritzellagerkörper 108 relativ zu dem Nabengehäuse 106 in einer Antriebsdrehrichtung RD21 dreht, so dass die Pedalbetätigungsdrehkraft RF1 von dem Ritzellagerkörper 108 auf das Nabengehäuse 106 bei der Pedalbetätigung übertragen wird. Die Kupplung 117 ermöglicht es dem Nabengehäuse 106, sich relativ zu dem Ritzellagerkörper 108 in der Antriebsdrehrichtung RD21 zu drehen, so das eine Leerlaufdrehkraft RF2 nicht von dem Nabengehäuse 106 auf den Ritzellagerkörper 108 beim Fahren im Leerlauf (auch Fahren im Freilauf genannt) übertragen wird. Die Antriebsdrehrichtung AD21 ist eine Richtung, in die sich der Ritzellagerkörper 108 bei der Pedalbetätigung relativ zu dem Fahrradrahmen B3 (1) dreht. Eine Umfangsrichtung D3 der Fahrradnabenbaugruppe 102 umfasst die Antriebsdrehrichtung RD21 und eine entgegengesetzte Drehrichtung RD22, die der Antriebsdrehrichtung RD21 entgegengesetzt ist. Leerlauf oder Freilauf tritt auf, wenn der Ritzellagerkörper 108 aufhört, sich relativ zu dem Fahrradrahmen B3 (1) in der entgegengesetzten Drehrichtung RD22 zu drehen, während sich das Nabengehäuse 106 relativ zu dem Fahrradrahmen B3 (1) in der Antriebsdrehrichtung RD21 dreht.
Wie in 19 zu sehen, umfasst das Nabengehäuse 106 zumindest einen ersten Zahn 121. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Nabengehäuse 106 eine Mehrzahl von ersten Zähnen 121. Das Nabengehäuse 106 umfasst des Weiteren einen Gehäusekörper 122, ein erstes ringförmiges Teil 123 und ein zweites ringförmiges Teil 124. Das erste ringförmige Teil 123 erstreckt sich von dem Gehäusekörper 122 in der Axialrichtung AD1. Das erste ringförmige Teil 123 umfasst eine Innenrandfläche 123A. Die ersten Zähne 121 sind an der Innenrandfläche 123A des ersten ringförmigen Teils 123 vorgesehen und erstreckten sich radial einwärts von der Innenrandfläche 123A. Die ersten Zähne 121 sind in einer Umfangsrichtung D3 angeordnet, um Ausnehmungen 125 zwischen zwei benachbarten Zähnen der ersten Zähne 121 zu definieren. Die Umfangsrichtung D3 ist um die Drehachse RA1 definiert und umfasst die Antriebsdrehrichtung RD21 und die entgegengesetzte Drehrichtung RD22.
Wie in 19 zu sehen, erstreckt sich das zweite ringförmige Teil 124 von dem Gehäusekörper 122 in der Axialrichtung AD1. Das zweite ringförmige Teil 124 ist radial einwärts des ersten ringförmigen Teils 123 vorgesehen. Das zweite Lager 112 ist radial zwischen dem zweiten ringförmigen Teil 124 und der Nabenachswelle 104 vorgesehen.
Das zweite Sperrelement 120 umfasst zumindest einen zweiten Zahn 126. Der zumindest eine zweite Zahn 126 ist mit dem zumindest einen ersten Zahn 121 in Eingriff. Bei dieser Ausführungsform umfasst das zweite Sperrelement 120 eine Mehrzahl von zweiten Zähnen 126. Die zweiten Zähne 126 sind mit den ersten Zähnen 121 im Eingriff. Die zweiten Zähne 126 sind in der Umfangsrichtung D3 angeordnet. Die zweiten Zähne 126 sind jeweils in den Ausnehmungen 125 vorgesehen.
Wie in 19 zu sehen, umfasst der Ritzellagerkörper 108 ein erstes Schraubkeilprofil 128. Das erste Schraubkeilprofil 128 umfasst erste Keilprofilzähne 130 und erste Keilprofilnuten 132, die zwischen zwei benachbarten Zähnen der ersten Keilprofilzähne 130 definiert sind. Das erste Sperrelement 118 umfasst zumindest einen ersten Sperrzahn 134 und ein zweites Schraubkeilprofil 136, das mit dem ersten Schraubkeilprofil 128 in Eingriff ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst das erste Sperrelement 118 eine Mehrzahl von ersten Sperrzähnen 134. Die ersten Sperrzähne 134 sind in der Umfangsrichtung D3 angeordnet. Das zweite Schraubkeilprofil 136 umfasst zweite Keilprofilzähne 138 und zweite Keilprofilnuten 140, die zwischen zwei benachbarten Zähnen der zweiten Keilprofilzähne 138 definiert sind. Die zweiten Keilprofilzähne 138 sind jeweils in den ersten Keilprofilnuten 132 vorgesehen. Die ersten Keilprofilzähne 130 sind jeweils in den zweiten Keilprofilnuten 140 vorgesehen.
Bei dieser Ausführungsform umfasst das erste Sperrelement 118 einen ersten Sperrkörper 142. Der erste Sperrkörper 142 weist eine ringförmige Form auf. Die ersten Sperrzähne 134 sind auf einer axialen Seite des ersten Sperrkörpers 142 vorgesehen. Die erste Sperrzähne 134 erstreckten sich radial relativ zu der Drehachse RA1. Die ersten Sperrzähne 134 stellen eine Kerbung auf der axialen Seite des ersten Sperrkörpers 142 bereit. Das zweite Schraubkeilprofil 136 ist an einem inneren Umfang des ersten Sperrkörpers 142 vorgesehen. Die zweiten Keilprofilzähne 138 sind an dem Innenrand des ersten Sperrkörpers 142 vorgesehen.
Wie in 20 zu sehen, umfasst das zweite Sperrelement 120 zumindest einen zweiten Sperrzahn 144. Der zumindest eine zweite Sperrzahn 144 kann mit dem zumindest einen ersten Sperrzahn 134 in Eingriff gebracht werden. Bei dieser Ausführungsform umfasst das zweite Sperrelement 120 eine Mehrzahl von zweiten Sperrzähnen 144. Die zweiten Sperrzähne 144 sind in der Umfangsrichtung D3 angeordnet. Die zweiten Sperrzähne 144 können mit den ersten Sperrzähnen 134 in Eingriff gebracht werden. Das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120 drehen sich in einem Zustand zusammen, in dem die zweiten Sperrzähne 144 mit den ersten Sperrzähnen 134 im Eingriff sind.
Bei dieser Ausführungsform umfasst das zweite Sperrelement 120 einen zweiten Sperrkörper 146. Der zweite Sperrkörper 146 weist eine ringförmige Form auf. Die zweiten Zähne 126 sind an einer Außenrandfläche des zweiten Sperrkörpers 146 vorgesehen. Die zweiten Sperrzähne 144 sind auf einer axialen Seite des zweiten Sperrkörpers 146 vorgesehen. Die zweiten Sperrzähne 144 erstreckten sich radial relativ zu der Drehachse RA1. Die zweiten Sperrzähne 144 stellen eine Kerbung auf der axialen Seite des zweiten Sperrkörpers 146 bereit. Die zweiten Zähne 126 erstrecken sich radial nach außen von dem zweiten Sperrkörper 146.
Wie in 20 zu sehen, umfasst die Kupplung 117 ein Vorspannelement 148. Wie in 18 zu sehen, ist das Vorspannelement 148 zwischen dem Nabengehäuse 106 und dem ersten Sperrelement 118 in der Axialrichtung AD1 vorgesehen, um das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen. Bei dieser Ausführungsform ist das Vorspannelement 148 beispielsweise eine Druckfeder.
Wie in 18 zu sehen, wird das Vorspannelement 148 zwischen dem Nabengehäuse 106 und dem ersten Sperrelement 118 in der axialen Richtung AD1 zusammengedrückt. Das Vorspannelement 148 spannt das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vor, um einen Eingriffszustand aufrechtzuerhalten, bei dem das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120 miteinander über die ersten Sperrzähne 134 und die zweiten Sperrzähne 144 in Eingriff sind.
Bevorzugt ist das Vorspannelement 148 an dem Nabengehäuse 106 montiert, um sich zusammen mit dem Nabengehäuse 106 um die Drehachse RA1 zu drehen. Wie in 19 zu sehen, umfasst das Vorspannelement 148 einen Spiralkörper 150 und ein Verbindungsende 152. Das Nabengehäuse 106 umfasst ein Verbindungsloch 106A. Das Verbindungsende 152 ist in dem Verbindungsloch 106A vorgesehen, so dass das Vorspannelement 148 sich zusammen mit dem Nabengehäuse 106 um die Drehachse RA1 dreht.
Wie in den 21 bis 23 zu sehen, weist die Kupplung 117 einen ersten Kopplungszustand, einen ersten Lösezustand und einen zweiten Kopplungszustand auf. Wie in 21 zu sehen, wird im ersten Kopplungszustand die Pedalbetätigungsdrehkraft RF1 von dem Ritzellagerkörper 108 auf das Nabengehäuse 106 während der Pedalbetätigung in der ersten Drehrichtung RD1 übertragen. Wie in 22 zu sehen, ist im ersten Lösezustand das Nabengehäuse 106 während des Leerlaufs relativ zu dem Ritzellagerkörper 108 in der ersten Drehrichtung RD1 drehbar. Im ersten Lösezustand wird die Leerlaufdrehkraft RF2 nicht von dem Nabengehäuse 106 auf den Ritzellagerkörper 108 übertragen. Wie in 23 zu sehen, wird im zweiten Kopplungszustand die Leerlaufdrehkraft RF2 vom Nabengehäuse 106 auf den Ritzellagerkörper 108 während des Leerlaufs in der ersten Drehrichtung RD1 übertragen.
Wie in 18 zu sehen, umfasst die Kupplung 117 ein Stellglied 154, um das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen, um unter Verwendung von elektrischer Energie den zumindest einen ersten Sperrzahn 134 mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn 144 in Eingriff zu bringen. Bei dieser Ausführungsform umfasst das erste Sperrelement 118 Eisen. Das zweite Sperrelement 120 umfasst Eisen. Jedoch können das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120 ein anderes magnetisches Material als Eisen anstelle von oder zusätzlich zu Eisen umfassen. Die Elemente (z.B. das Nabengehäuse 106 und der Ritzellagerkörper 108) mit Ausnahme des ersten Sperrelements 118 und des zweiten Sperrelements 120 bestehen aus einem nicht-magnetischen Material, wie etwa Aluminium und einem Harzmaterial. Das Nabengehäuse 106 kann Eisen oder ein anderes magnetisches Material als Eisen anstelle von oder zusätzlich zu Eisen umfassen.
Das Stellglied 154 umfasst eine erste Spule C1, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen. Das Stellglied 154 umfasst eine zweite Spule C2, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen. Die zweite Spule C2 ist radial einwärts der ersten Spule C1 vorgesehen. Während das Stellglied 154 bei dieser Ausführungsform die erste Spule C1 und die zweite Spule C2 umfasst, kann das Stellglied 154 eine von der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2 umfassen.
Die erste Spule C1 ist radial auswärts von zumindest einem von dem ersten Sperrelement 118 und dem zweiten Sperrelement 120 vorgesehen. Die zweite Spule C2 ist radial einwärts von zumindest einem von dem ersten Sperrelement 118 und dem zweiten Sperrelement 120 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Spule C2 radial einwärts von dem ersten Sperrelement 118 und dem zweiten Sperrelement 120 vorgesehen. Jedoch kann die zweite Spule C2 radial einwärts von einem von dem ersten Sperrelement 118 und dem zweiten Sperrelement 120 vorgesehen sein.
Die erste Spule C1 und die zweite Spule C2 sind jeweils an dem Nabengehäuse 106 montiert. Die erste Spule C1 ist an dem ersten ringförmigen Teil 123 befestigt. Die zweite Spule C2 ist an dem zweiten ringförmigen Teil 124 befestigt. Jedoch können die erste Spule C1 und die zweite Spule C2 an den Ritzellagerkörper 108 montiert sein. Jede von der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2 ist von dem Nabengehäuse 106 oder von dem Ritzellagerkörper 108 isoliert, wenn das Nabengehäuse 106 oder der Ritzellagerkörper 108 aus einem leitfähigen Material gefertigt sind.
Wie in 24 zu sehen, fließt bei dieser Ausführungsform Strom in der ersten Spule C1 um die Drehachse RA1 in der entgegengesetzten Drehrichtung RD22. Strom fließt in der zweiten Spule C2 um die Drehachse RA1 in der Antriebsdrehrichtung RD21.
Wie in 25 zu sehen, erzeugt ein in der ersten Spule C1 fließender Strom ein erstes Magnetfeld MF1 um die erste Spule C1 herum. Das erste Magnetfeld MF1 richtet die erste Axialrichtung AD11 in einem Raum, der radial einwärts der ersten Spule C1 vorgesehen ist. Ein in der zweiten Spule C2 fließender Strom erzeugt ein zweites Magnetfeld MF2 um die zweite Spule C2 herum. Das zweite Magnetfeld MF2 richtet die zweite Axialrichtung AD12 in einem Raum, der radial auswärts der zweiten Spule C2 vorgesehen ist. Somit wird ein Gesamtmagnetfeld MF3 in einem Raum erzeugt, der radial zwischen der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2 vorgesehen ist. Das Gesamtmagnetfeld MF3 bringt das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120 dazu, einander anzuziehen, was die ersten Sperrzähne 134 mit den zweiten Sperrzähnen 144 in Eingriff bringt. Dies verändert den Zustand der Kupplung 117 in den zweiten Kopplungszustand, um die Leerlaufdrehkraft RF2 vom Nabengehäuse 106 auf den Ritzellagerkörper 108 zu übertragen.
Wie in 26 zu sehen, umfasst die Fahrradnabenbaugruppe 102 des Weiteren eine Kupplungssteuereinrichtung 156, um die an die Kupplung 117 angelegte elektrische Energie als Reaktion auf das Betätigungssignal OS zu steuern. Die Kupplungssteuereinrichtung 156 wechselt basierend auf dem Betätigungssignal OS den Zustand der Kupplung 117 in den zweiten Kopplungszustand, wenn sich die Fahrradkurbel B7 nicht dreht. Die Kupplungssteuereinrichtung 156 wechselt nämlich basierend auf dem Betätigungssignal OS den Zustand der Kupplung 117 in den zweiten Kopplungszustand, wenn eine Drehgeschwindigkeit der Fahrradkurbel B7 null ist. Wie in 18 zu sehen, ist die Kupplungssteuereinrichtung 156 an dem Nabengehäuse 106 montiert. Die Kupplungssteuereinrichtung 156 kann an einer Außenfläche des Nabengehäuses 106 oder in einem Innenraum des Nabengehäuses 106 montiert sein. Jedoch kann die Kupplungssteuereinrichtung 156 an der Nabenachswelle 104 montiert sein. In diesem Fall ist die Kupplungssteuereinrichtung 156 mit der ersten und der zweiten Spule C1 und C2 über einen Schleifring elektrisch verbunden.
Wie in 26 zu sehen, umfasst das Fahrradgetriebesystem 12 des Weiteren einen Drehgeschwindigkeitssensor 157, um eine Drehgeschwindigkeit der Fahrradkurbel B7 als eine Trittfrequenz CS zu erfassen. Der Drehgeschwindigkeitssensor 157 ist beispielsweise an dem Fahrradrahmen B3 (1) befestigt. Der Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst eine Drehgeschwindigkeit des Kurbelarms B71 der Fahrradkurbel B7. Beispielsweise detektiert der Drehgeschwindigkeitssensor 157 ein detektiertes Element 158, wie etwa einen an dem Kurbelarm B71 (1) befestigten Magneten. Der Drehgeschwindigkeitssensor 157 umfasst einen Reedschalter oder ein Hall-Effekt-Element. Der Drehgeschwindigkeitssensor 157 umfasst des Weiteren eine Drahtlossendeeinheit, um ein Signal der Trittfrequenz CS zu übertragen.
Die Kupplungssteuereinrichtung 156 steuert die Kupplung 117, in einem Fall den zweiten Kopplungszustand beizubehalten, in dem die Kupplungssteuereinrichtung 156 das Betätigungssignal OS empfängt, wenn sich die Fahrradkurbel B7 dreht. Die Kupplungssteuereinrichtung 156 steuert nämlich die Kupplung 117, in einem Fall den zweiten Kopplungszustand beizubehalten, in dem die Kupplungssteuereinrichtung 156 das Betätigungssignal OS empfängt, wenn die Drehgeschwindigkeit der Fahrradkurbel B7 nicht null ist.
Wie in 26 zu sehen, ist die Kupplungssteuereinrichtung 156 ist als ein Mikrocomputer aufgebaut und umfasst einen Prozessor 156A und einen Speicher 156B. Der Prozessor 156A umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, Central Processing Unit) und eine Speichersteuereinrichtung. Der Speicher 156B umfasst einen Nur-Lese-Speicher (ROM, read only memory) und einen Direktzugriffsspeicher (RAM, random access memory). Der Speicher 156B kann auch als die Speichervorrichtung 156B bezeichnet werden. Das ROM umfasst ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium. Das RAM umfasst ein transitorisches computerlesbares Speichermedium. Der Speicher 156B umfasst Speicherbereiche, die jeweils eine Adresse aufweisen, im ROM und im RAM. Der Prozessor 156 steuert den Speicher 156B, um Daten in den Speicherbereichen des Speichers 156B zu speichern, und liest Daten aus den Speicherbereichen des Speichers 156B aus.
Zumindest ein Programm ist im Speicher 156B (z.B. dem ROM) gespeichert. Das zumindest eine Programm wird in den Prozessor 156A eingelesen, und dadurch werden Funktionen der Kupplungssteuereinrichtung 156 durchgeführt. Der Prozessor 156A und der Speicher 156B sind auf einem Substrat (nicht gezeigt) montiert und sind miteinander über einen Bus 156C verbunden.
Während die Funktionen der Kupplungssteuereinrichtung 156 durch Software durchgeführt werden, können die Funktionen der Kupplungssteuereinrichtung 156 durch Hardware oder eine Kombination der Software und der Hardware durchgeführt werden, falls benötigt und/oder gewünscht.
Wie in 26 zu sehen, umfasst die Fahrradnabenbaugruppe 102 des Weiteren einen Dynamo 159, um einen Wechselstrom (AC) zu erzeugen. Der Dynamo 159 umfasst einen Magneten 160 und eine Dynamospule 162. Die Dynamospule 162 ist mit der Kupplungssteuereinrichtung 156 elektrisch verbunden.
Wie in 17 zu sehen, ist der Magnet 160 an der Nabenachswelle 104 montiert, und die Dynamospule 162 ist an dem Nabengehäuse 106 montiert. Jedoch kann der Magnet 160 an dem Nabengehäuse 106 montiert sein, und die Dynamospule 162 kann an der Nabenachswelle 104 montiert sein. Bei einer solchen Ausführungsform ist beispielsweise die Dynamospule 162 mit der Kupplungssteuereinrichtung 156 über einen Schleifring elektrisch verbunden, der zwischen der Nabenachswelle 104 und dem Nabengehäuse 106 montiert ist.
Wie in 26 zu sehen ist, umfasst die Kupplungssteuereinrichtung 156 eine Gleichrichterschaltung 164, um den Wechselstrom AC in einen Gleichstrom (DC) gleichzurichten/zu verändern. Die Gleichrichterschaltung 164 ist mit der Dynamospule 162 elektrisch verbunden. Die Kupplungssteuereinrichtung 156 wird durch den Dynamo 159 über die Gleichrichterschaltung 164 mit Energie versorgt.
Die Kupplungssteuereinrichtung 156 umfasst eine Stromsteuerschaltung 166, um Strom zu steuern, der von der Gleichrichterschaltung 164 der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2 zugeführt wird. Die Stromsteuerschaltung 166 ist mit der Gleichrichterschaltung 164 und dem Prozessor 156A über den Bus 156C elektrisch verbunden. Die Stromsteuerschaltung 166 ist mit der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2 elektrisch verbunden. Die Stromsteuerschaltung 166 kann direkt mit der Gleichrichterschaltung 164 verbunden sein, wenn die Spannung des Busses und der Spulen unterschiedlich sind.
Die Kupplungssteuereinrichtung 156 umfasst eine Drahtloskommunikationseinheit WU1, um eine Drahtloskommunikation zwischen der Kupplungssteuereinrichtung 156 und der Betätigungsvorrichtung 16 herzustellen. Die Drahtloskommunikationseinheit WU1 umfasst einen Drahtlosempfänger, um drahtlos das Betätigungssignal OS von der Betätigungsvorrichtung 16 zu empfangen. Die Drahtloskommunikationseinheit WU1 ist mit dem Prozessor 156A, dem Speicher 156B und der Gleichrichterschaltung 164 über den Bus 156C elektrisch verbunden. Der Drahtlosempfänger der Drahtloskommunikationseinheit WU1 empfängt ebenfalls das Signal der Trittfrequenz CS von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157.
Während die Fahrradnabenbaugruppe 102 bei dieser Ausführungsform den Dynamo 159 als Energiequelle der Fahrradnabenbaugruppe 102 umfasst, kann die Fahrradnabenbaugruppe 102 eine andere Energiequelle als den Dynamo 159 anstelle des oder zusätzlich zum Dynamo 159 umfassen. Beispielsweise kann die Fahrradnabenbaugruppe 102 eine Batterie anstelle des Dynamos 159 umfassen. Bei einer solchen Ausführungsform ist beispielsweise die Batterie an dem Nabengehäuse 106 montiert und ist mit der Kupplungssteuereinrichtung 156 elektrisch verbunden.
Während die erste Spule C1 und die zweite Spule C2 bei dieser Ausführungsform an dem Nabengehäuse 106 montiert sind, können die erste Spule C1 und die zweite Spule C2 an der Nabenachswelle 104 montiert sein. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Kupplung 117 an der Nabenachswelle 104 montiert, die Dynamospule 162 ist an der Nabenachswelle 104 montiert, und der Magnet 160 ist an dem Nabengehäuse 106 montiert.
Bei dieser Ausführungsform wird die Fahrradgetriebevorrichtung 14 basierend auf dem Betätigungssignal OS betätigt. Bei dieser Ausführungsform erzeugt die Betätigungsvorrichtung 16 ein Hochschaltsignal OS1 und ein Herunterschaltsignal OS2 als das Betätigungssignal OS. Genauer umfasst die Betätigungsvorrichtung 16 einen ersten Schalter SW1 und einen zweiten Schalter SW2. Der erste Schalter SW1 empfängt eine Nutzereingabe UI. Der zweite Schalter SW2 empfängt die Nutzereingabe UI. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Nutzereingabe UI eine Hochschalteingabe UI1 und eine Herunterschalteingabe UI2. Der erste Schalter SW1 empfängt die Hochschalteingabe UI1 als die Nutzereingabe UI. Der zweite Schalter SW2 empfängt die Herunterschalteingabe UI2 als die Nutzereingabe UI.
Die Betätigungsvorrichtung 16 umfasst eine Signalsteuereinrichtung 168, um das Betätigungssignal OS als Reaktion auf die Nutzereingabe UI zu erzeugen. Genauer erzeugt die Signalsteuereinrichtung 168 das Hochschaltsignal OS1 als Reaktion auf die Hochschalteingabe UI1. Die Signalsteuereinrichtung 168 erzeugt das Herunterschaltsignal OS2 als Reaktion auf die Herunterschalteingabe UI2.
Die Betätigungsvorrichtung 16 umfasst eine Drahtloskommunikationseinheit WU2, um eine Drahtloskommunikation zwischen der Betätigungsvorrichtung 16 und jeder von der Fahrradgetriebevorrichtung 14 und der Kupplungssteuereinrichtung 156 der Fahrradnabenbaugruppe 102 herzustellen. Die Drahtloskommunikationseinheit WU2 umfasst einen Drahtlossender, um das Hochschaltsignal OS1 und das Herunterschaltsignal OS2 an jede von der Fahrradgetriebevorrichtung 14 und der Fahrradnabenbaugruppe 102 drahtlos zu übertragen.
Wie in 26 zu sehen, umfasst die Fahrradgetriebevorrichtung 14 des Weiteren eine Getriebesteuereinrichtung 170. Die Getriebesteuereinrichtung 170 steuert die Umschaltvorrichtung 60 und die Führungsvorrichtung 76. Genauer steuert die Getriebesteuereinrichtung 170 das Umschaltstellglied 62 und das Führungsstellglied 86.
Die Getriebesteuereinrichtung 170 ist als ein Mikrocomputer aufgebaut und umfasst einen Prozessor 170A und einen Speicher 170B. Der Prozessor 170A umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, Central Processing Unit) und eine Speichersteuereinrichtung. Der Speicher 170B umfasst ein ROM und ein RAM. Der Speicher 170B kann auch als die Speichervorrichtung 170B bezeichnet werden. Das ROM umfasst ein nicht-transitorisches computerlesbares Speichermedium. Das RAM umfasst ein transitorisches computerlesbares Speichermedium. Der Speicher 170B umfasst Speicherbereiche, die jeweils eine Adresse aufweisen, im ROM und im RAM. Der Prozessor 170 steuert den Speicher 170B, um Daten in den Speicherbereichen des Speichers 170B zu speichern, und liest Daten aus den Speicherbereichen des Speichers 170B aus.
Zumindest ein Programm ist im Speicher 170B (z.B. dem ROM) gespeichert. Das zumindest eine Programm wird in den Prozessor 170A eingelesen, und dadurch werden Funktionen der Getriebesteuereinrichtung 170 durchgeführt. Der Prozessor 170A und der Speicher 170B sind auf einem Substrat (nicht gezeigt) montiert und sind miteinander über einen Bus 170C verbunden.
Die Getriebesteuereinrichtung 170 umfasst eine Drahtloskommunikationseinheit WU3, um eine Drahtloskommunikation zwischen der Getriebesteuereinrichtung 170 und der Betätigungsvorrichtung 16 herzustellen. Die Drahtloskommunikationseinheit WU3 umfasst einen Drahtlosempfänger, um drahtlos das Schaltungssignal (das Hochschaltsignal und das Herunterschaltsignal) von der Betätigungsvorrichtung 16 zu empfangen.
Während die Funktionen der Getriebesteuereinrichtung 170 durch Software durchgeführt werden, können die Funktionen der Getriebesteuereinrichtung 170 durch Hardware oder eine Kombination der Software und der Hardware durchgeführt werden, falls benötigt und/oder gewünscht.
Die Getriebesteuereinrichtung 170, die Umschaltvorrichtung 60 und die Führungsvorrichtung 76 werden durch eine Batterie (z.B. eine wiederaufladbare Batterie) mit Energie versorgt, die an dem Fahrradrahmen B3 oder dem Basiselement 18 montiert ist.
Die Getriebesteuereinrichtung 170 speichert einen Getriebeweg RT1 (27) im Speicher 170B. 27 zeigt eine Gesamtzahl der ersten Zähne 42 in jedem der ersten Zahnräder CW11 bis CW17, eine Gesamtzahl der Zähne 44 in jedem der zweiten Zahnräder CW21 bis CW27, und Übersetzungsverhältnisse, die durch die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 und die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 definiert werden. Der Getriebeweg RT1 wird durch dreizehn Übersetzungsverhältnisse unter den Übersetzungsverhältnissen definiert, die durch die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 und die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 definiert werden. Die Getriebesteuereinrichtung 170 umfasst nämlich einen Getriebewegspeicher, um den Getriebeweg RT1 zu speichern, der durch zumindest zwei der Übersetzungsverhältnisse definiert wird, die durch die ersten Zahnräder CW11 bis CW17 und die zweiten Zahnräder CW21 bis CW27 definiert werden.
Um die Umschaltvorrichtung 60 und die Führungsvorrichtung 76 basierend auf dem Getriebeweg RT1 aus 27 zu steuern, speichert die Getriebesteuereinrichtung 170 Schaltungsinformationen SF1 im Speicher 170B, die basierend auf dem Getriebeweg RT1 definiert werden. Wie in 28 zu sehen, umfassen beispielsweise die Schaltungsinformationen SF1 Kombinationen der Axialpositionen des ersten Getriebeelements 20 und die Positionen des Führungselements 78 für die Gangschaltungsstufen der Fahrradgetriebevorrichtung 14. Die Getriebesteuereinrichtung 170 speichert des Weiteren eine gegenwärtige Gangschaltungsstufe der Fahrradgetriebevorrichtung 14 im Speicher 170B.
Wie in 26 zu sehen, umfasst die Umschaltvorrichtung 60 einen ersten Motortreiber 172 und einen ersten Positionssensor 174. Der erste Motortreiber 172 steuert das Umschaltstellglied 62 basierend auf Befehlen und/oder Signalen von der Getriebesteuereinrichtung 170. Der erste Positionssensor 174 erfasst die Axialposition des ersten Getriebeelements 20. Bei dieser Ausführungsform erfasst der erste Positionssensor 174 eine von einer Drehposition des Umschaltstellglieds 62, einer Drehposition der Untersetzungsstruktur 66 und einer Drehposition der ersten Welle 33, um die Axialposition des ersten Getriebeelements 20 zu erhalten. Während der erste Positionssensor 174 bei dieser Ausführungsform ein Potentiometer ist, kann der erste Positionssensor 174 andere Sensoren sein, wie etwa ein Drehgeber, falls benötigt und/oder gewünscht. Die Getriebesteuereinrichtung 170 speichert eine gegenwärtige Axialposition des ersten Getriebeelements 20 aus der ersten Axialposition P1 und der zweiten Axialposition P2 im Speicher 170B. Die Getriebesteuereinrichtung 170 umfasst nämlich einen ersten Positionsspeicher, um die gegenwärtige Axialposition des ersten Getriebeelements 20 zu speichern.
Die Führungsvorrichtung 76 umfasst einen zweiten Motortreiber 176 und einen zweiten Positionssensor 178. Der zweite Motortreiber 176 steuert das Führungsstellglied 86 basierend auf Befehlen und/oder Signalen von der Getriebesteuereinrichtung 170. Der zweite Positionssensor 178 erfasst die Position des Führungselements 78. Bei dieser Ausführungsform erfasst der zweite Positionssensor 178 eine von einer Drehposition des Führungsstellglieds 86, einer Drehposition der dazwischenliegenden Zahnrads 88 und einer Drehposition der Führungswelle 82, um die Axialposition des Führungselements 78 zu erhalten. Während der zweite Positionssensor 178 bei dieser Ausführungsform ein Potentiometer ist, kann der zweite Positionssensor 178 andere Sensoren sein, wie etwa ein Drehgeber. Die Getriebesteuereinrichtung 170 speichert eine gegenwärtige Position des Führungselements 78 im Speicher 170B. Die Getriebesteuereinrichtung 170 umfasst nämlich einen zweiten Positionsspeicher, um die gegenwärtige Position des Führungselements 78 zu speichern.
Die Getriebesteuereinrichtung 170 steuert das Umschaltstellglied 62 und das Führungsstellglied 86 basierend auf dem Betätigungssignal OS (dem Hochschaltsignal OS1 oder dem Herunterschaltsignal OS2) und dem Getriebeweg RT1 (z.B. den Schaltungsinformationen SF1), der in dem Speicher 170 gespeichert ist.
Wenn beispielsweise das Hochschaltsignal OS1 von der Betätigungsvorrichtung 16 in die Getriebesteuereinrichtung 170 in einem Zustand eingegeben wird, in dem sich die Gangschaltungsstufe in einem niedrigen Gang befindet (14), steuert die Getriebesteuereinrichtung 170 das Umschaltstellglied 62, um das erste Getriebeelement 20 aus der ersten Axialposition P1 in die zweite Axialposition P2 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 zu bewegen (15 und 28). Zu diesem Zeitpunkt steuert, wie in den 15 und 28 zu sehen, die Getriebesteuereinrichtung 170 das Führungsstellglied 86, um das Führungselement 78 in der ersten Führungsposition P11 zu halten. Somit wird das erste Getriebeelement 20 relativ zum zweiten Getriebeelement 22 und dem ersten Kopplungselement 24 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 verschoben. Wie in den 15, 27 und 28 zu sehen, wird dementsprechend das erste Kopplungselement 24 vom ersten Zahnrad CW11 zum ersten Zahnrad CW12 verschoben, was die Gangschaltungsstufe der Fahrradgetriebevorrichtung 14 vom niedrigen Gang zum zweiten Gang wechselt.
Wenn das Hochschaltsignal OS1 von der Betätigungsvorrichtung 16 in die Getriebesteuereinrichtung 170 in einem Zustand eingegeben wird, in dem sich die Gangschaltungsstufe im zweiten Gang befindet (15), steuert die Getriebesteuereinrichtung 170 das Umschaltstellglied 62, um das erste Getriebeelement 20 aus der zweiten Axialposition P2 in die erste Axialposition P1 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 zu bewegen (15 und 28). Zu diesem Zeitpunkt steuert, wie in den 16 und 28 zu sehen, die Getriebesteuereinrichtung 170 das Führungsstellglied 86, um das Führungselement 78 aus der ersten Führungsposition P11 in die zweite Führungsposition P12 zu bewegen. Bei dieser Ausführungsform werden das erste Getriebeelement 20 und das Führungselement 78 im Wesentlichen gleichzeitig bewegt. Somit werden das erste Getriebeelement 20 und das erste Kopplungselement 24 relativ zum zweiten Getriebeelement 22 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 verschoben. Wie in den 16, 27 und 28 zu sehen, wird dementsprechend das erste Kopplungselement 24 vom zweiten Zahnrad CW27 zum zweiten Zahnrad CW26 verschoben, was die Gangschaltungsstufe der Fahrradgetriebevorrichtung 14 vom zweiten Gang zum dritten Gang wechselt.
Wenn das Herunterschaltsignal OS2 von der Betätigungsvorrichtung 16 in die Getriebesteuereinrichtung 170 in einem Zustand eingegeben wird, in dem sich die Gangschaltungsstufe in einem dritten Gang befindet (16), steuert die Getriebesteuereinrichtung 170 das Umschaltstellglied 62, um das erste Getriebeelement 20 aus der ersten Axialposition P1 in die zweite Axialposition P2 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 zu bewegen (15 und 28). Zu diesem Zeitpunkt steuert, wie in den 15 und 28 zu sehen, die Getriebesteuereinrichtung 170 das Führungsstellglied 86, um das Führungselement 78 aus der zweiten Führungsposition P12 in die erste Führungsposition P11 zu bewegen. Somit werden das erste Getriebeelement 20 und das erste Kopplungselement 24 relativ zum zweiten Getriebeelement 22 in der ersten Getriebeaxialrichtung D11 verschoben. Wie in den 15, 27 und 28 zu sehen, wird dementsprechend das erste Kopplungselement 24 vom zweiten Zahnrad CW26 zum zweiten Zahnrad CW27 verschoben, was die Gangschaltungsstufe der Fahrradgetriebevorrichtung 14 vom dritten Gang zum zweiten Gang wechselt.
Wenn das Herunterschaltsignal OS2 von der Betätigungsvorrichtung 16 in die Getriebesteuereinrichtung 170 in einem Zustand eingegeben wird, in dem sich die Gangschaltungsstufe im zweiten Gang befindet (15), steuert die Getriebesteuereinrichtung 170 das Umschaltstellglied 62, um das erste Getriebeelement 20 aus der zweiten Axialposition P2 in die erste Axialposition P1 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 zu bewegen (14 und 28). Zu diesem Zeitpunkt steuert, wie in den 14 und 28 zu sehen, die Getriebesteuereinrichtung 170 das Führungsstellglied 86, um das Führungselement 78 in der ersten Führungsposition P11 zu halten. Somit wird das erste Getriebeelement 20 relativ zum zweiten Getriebeelement 22 und dem ersten Kopplungselement 24 in der zweiten Getriebeaxialrichtung D12 verschoben. Wie in den 14, 27 und 28 zu sehen, wird dementsprechend das erste Kopplungselement 24 vom ersten Zahnrad CW12 zum ersten Zahnrad CW11 verschoben, was die Gangschaltungsstufe der Fahrradgetriebevorrichtung 14 vom zweiten Gang zum niedrigen Gang wechselt.
Die Betätigung des Fahrradgetriebesystems 12 wird unter Bezugnahme auf 29 im Folgenden beschrieben.
Wie in 29 zu sehen, bestimmt die Kupplungssteuereinrichtung 156, ob das Fahrrad 10 sich in der Pedalbetätigung oder im Leerlauf befindet. Genauer bestimmt die Kupplungssteuereinrichtung 156, ob die Trittfrequenz CS, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst wird, null ist (Schritt S1). Beispielsweise ist die Trittfrequenz CS während des Leerlaufs null, und die Trittfrequenz CS ist während der Pedalbetätigung nicht null. Der Schritt S1 wird wiederholt, wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass die Trittfrequenz CS, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst wird, nicht null ist (Schritt S1). Der Schritt S1 wird also während der Pedalbetätigung wiederholt. Wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass die Trittfrequenz CS, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst wird, null ist, bestimmt die Kupplungssteuereinrichtung 156, ob das Betätigungssignal OS von der Kupplungssteuereinrichtung 156 empfangen wird (Schritt S2). Die Schritte S1 und S2 werden wiederholt, wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass das Betätigungssignal OS von der Kupplungssteuereinrichtung 156 nicht empfangen wird (Schritte S1 und S2).
Die erste Spule C1 und die zweite Spule C2 werden durch die Stromsteuerschaltung 166 angeregt, wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass das Betätigungssignal OS von der Kupplungssteuereinrichtung 156 empfangen wird (Schritte S2 und S3). Wie in 25 zu sehen ist, werden das erste Magnetfeld MF1 und das zweite Magnetfeld MF2 durch die erste Spule C1 und die zweite Spule C2 während der Anregung der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2 erzeugt. Das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120 werden durch eine von dem Magnetfeld erzeugte Magnetkraft zum Ritzellagerkörper 108 hin bewegt. Dies bringt den zumindest einen ersten Zahn 121 in Eingriff mit dem zumindest einen zweiten Zahn 126, was den Zustand der Kupplung 117 vom ersten Lösezustand in den zweiten Kopplungszustand ändert. Dies macht es möglich, dass die Fahrradgetriebevorrichtung 14 eine Gangschaltungsstufe unter einer Mehrzahl von Gangschaltungsstufen, die durch an dem Ritzellagerkörper 108 montierte Kettenrädern definiert sind, auch im Leerlauf verändert. Dementsprechend ist es möglich, eine Zeitdauer des Leerlaufs zum Verändern der Schaltungsposition zu nutzen.
Die Kupplungssteuereinrichtung 156 bestimmt, ob die Trittfrequenz CS, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst wird, null ist (Schritt S4). Wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass die Trittfrequenz CS, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst wird, null bleibt, bestimmt die Kupplungssteuereinrichtung 156, ob das Schalten beendet ist (Schritt S5). Wenn das Schalten beendet ist, sendet die Getriebesteuereinrichtung 170 ein Signal, dass bestimmt wurde, dass das Schalten beendet wurde, über die Drahtloskommunikationseinheit WU3. Wenn das Schalten nicht beendet wurde, wird Schritt S4 wiederholt. Der zweite Kopplungszustand wird nämlich während des Leerlaufs aufrechterhalten. Die Stromsteuerschaltung 166 stoppt das Anregen der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2, wenn die Drahtloskommunikationseinheit WU1 das Signal, dass bestimmt wurde, dass das Schalten beendet wurde, empfängt (Schritte S5 und S6). Die Stromsteuerschaltung 166 stoppt das Anregen der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2, wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass die Trittfrequenz CS, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst wird, nicht null ist (Schritte S4 und S6). Die ändert den Zustand der Kupplung 117 vom zweiten Kopplungszustand in den ersten Lösezustand. Die Kupplungssteuereinrichtung 156 kann in Schritt S5 bestimmen, ob eine vorgegebene Zeit abläuft, anstatt zu bestimmen, ob das Schalten beendet ist. Wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, stoppt die Kupplungssteuereinrichtung 156 das Anregen der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2. Die Kupplungssteuereinrichtung 156 kann den Schritt S5 weglassen. In einem Fall, in dem der Schritt S5 weggelassen wird, wiederholt die Kupplungssteuereinrichtung 156 den Schritt S4, wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass die Trittfrequenz CS, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst wird, null ist. Die Kupplungssteuereinrichtung 156 stoppt das Anregen der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2, wenn die Kupplungssteuereinrichtung 156 zu dem Schluss kommt, dass die Trittfrequenz CS, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasst wird, nicht null ist.
Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 und die Fahrradnabenbaugruppe 102 umfassen die folgenden Merkmale.

(1) Bei der Fahrradnabenbaugruppe 102 weist die Kupplung 117 den ersten Kopplungszustand, den ersten Lösezustand und den zweiten Kopplungszustand auf. Im ersten Kopplungszustand wird die Pedalbetätigungsdrehkraft RF1 von dem Ritzellagerkörper 108 auf das Nabengehäuse 106 während der Pedalbetätigung in der ersten Drehrichtung RD1 übertragen. Im ersten Lösezustand ist das Nabengehäuse 106 während des Leerlaufs relativ zu dem Ritzellagerkörper 108 in der ersten Drehrichtung RD1 drehbar. Im zweiten Kopplungszustand wird die Leerlaufdrehkraft RF2 vom Nabengehäuse 106 auf den Ritzellagerkörper 108 während des Leerlaufs in der ersten Drehrichtung RD1 übertragen. Dementsprechend ist es möglich, den Ritzellagerkörper 108 auch während des Leerlaufs um die Drehachse RA1 in der ersten Drehrichtung RD1 zu drehen, wenn ein Zustand der Kupplung 117 aus dem ersten Lösezustand in den zweiten Kopplungszustand geändert wird. Dies macht es möglich, dass eine Fahrradgetriebevorrichtung 14 eine Gangschaltungsstufe unter einer Mehrzahl von Gangschaltungsstufen, die durch an dem Ritzellagerkörper 108 montierte Kettenrädern definiert sind, auch im Leerlauf verändert. Dementsprechend ist es möglich, eine Zeitdauer des Leerlaufs zum Verändern der Schaltungsposition zu nutzen.
(2) Das Nabengehäuse 106 umfasst zumindest einen ersten Zahn 121. Der Ritzellagerkörper 108 umfasst das erste Schraubkeilprofil 128. Die Kupplung 117 umfasst das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120. Das erste Sperrelement 118 umfasst zumindest einen ersten Sperrzahn 134 und das zweite Schraubkeilprofil 136, das mit dem ersten Schraubkeilprofil 128 in Eingriff ist. Das zweite Sperrelement 120 umfasst zumindest einen zweiten Sperrzahn 144 und zumindest einen zweiten Zahn 126. Der zumindest eine zweite Sperrzahn 144 kann mit dem zumindest einen ersten Sperrzahn 134 in Eingriff gebracht werden. Der zumindest eine zweite Zahn 126 ist mit dem zumindest einen ersten Zahn 121 in Eingriff. Dementsprechend bewegen das erste Schraubkeilprofil 128 und das zweite Schraubkeilprofil 136 das erste Sperrelement 118 relativ zum Ritzellagerkörper 108, wenn sich das erste Sperrelement 118 relativ zum Ritzellagerkörper 108 dreht. Somit ist es möglich, das erste Sperrelement 118 relativ zum Ritzellagerkörper 108 zu bewegen, um unter Verwendung einer Relativdrehung zwischen dem ersten Sperrelement 118 und dem Ritzellagerkörper 108 den zumindest einen ersten Sperrzahn 134 mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn 144 in Eingriff zu bringen. Dementsprechend ist es möglich, den Zustand der Kupplung 117 zwischen dem ersten Kopplungszustand und dem ersten Lösezustand zu wechseln.
(3) Die Kupplung 117 umfasst das Stellglied 154, um das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen, um unter Verwendung von elektrischer Energie den zumindest einen ersten Sperrzahn 134 mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn 144 in Eingriff zu bringen. Dementsprechend ist es möglich, den Zustand der Kupplung 117 unter Verwendung von elektrischer Energie zwischen dem ersten Lösezustand und dem zweiten Kopplungszustand zu wechseln.
(4) Das erste Sperrelement 118 umfasst Eisen. Das zweite Sperrelement 120 umfasst Eisen. Das Stellglied 154 umfasst die erste Spule C1, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen. Dementsprechend ist es möglich, das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120 unter Verwendung einer durch das Magnetfeld erzeugten Magnetkraft zu bewegen, um den zumindest einen ersten Sperrzahn 134 mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn 144 in Eingriff zu bringen.
(5) Das Stellglied 154 umfasst die zweite Spule C2, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen. Dementsprechend ist es möglich, die durch das Magnetfeld erzeugte Magnetkraft zu erhöhen, was es ermöglicht, dass der zumindest eine erste Sperrzahn 134 mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn 144 im zweiten Kopplungszustand stärker in Eingriff kommt.
(6) Die zweite Spule C2 ist radial einwärts der ersten Spule C1 vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, das Magnetfeld zwischen der ersten Spule C1 und der zweiten Spule C2 zu erzeugen, um die Magnetkraft zu erzeugen.
(7) Die erste Spule C1 ist radial auswärts von zumindest einem von dem ersten Sperrelement 118 und dem zweiten Sperrelement 120 vorgesehen. Die zweite Spule C2 ist radial einwärts von zumindest einem von dem ersten Sperrelement 118 und dem zweiten Sperrelement 120 vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, die Magnetkraft effektiv an das erste Sperrelement 118 und das zweite Sperrelement 120 zu übertragen.
(8) Die Fahrradnabenbaugruppe 102 umfasst des Weiteren die Kupplungssteuereinrichtung 156, um die an die Kupplung 117 angelegte elektrische Energie zu steuern. Dementsprechend ist es möglich, den Zustand der Kupplung 117 zwischen dem ersten Lösezustand und dem zweiten Kopplungszustand über die Kupplungssteuereinrichtung 156 leicht zu wechseln.
(9) Das Fahrradgetriebesystem 12 umfasst die Fahrradnabenbaugruppe 102, die Fahrradgetriebevorrichtung 14 und die Freilaufkupplung 32. Die Fahrradnabenbaugruppe 102 ermöglicht es der Fahrradgetriebevorrichtung 14, die Gangschaltungsstufe unter der Mehrzahl von Gangschaltungsstufen auch während des Leerlaufs zu wechseln. Dementsprechend ist es möglich, eine Zeitdauer des Leerlaufs zum Verändern der Gangschaltungsstufe zu nutzen.
(10) Das Fahrradgetriebesystem 12 umfasst des Weiteren die Betätigungsvorrichtung 16, um das Betätigungssignal OS als Reaktion auf die Nutzereingabe UI zu erzeugen. Die Fahrradnabenbaugruppe 102 umfasst die Kupplungssteuereinrichtung 156, um die an die Kupplung 117 angelegte elektrische Energie als Reaktion auf das Betätigungssignal OS zu steuern. Dementsprechend ist es möglich, die Fahrradnabenbaugruppe 102 über die Betätigungsvorrichtung 16 zu betätigen.
(11) Die Fahrradgetriebevorrichtung 14 wird basierend auf dem Betätigungssignal OS betätigt. Dementsprechend ist es möglich, die Fahrradgetriebevorrichtung 14 über die Betätigungsvorrichtung 16 zu betätigen, zusätzlich zu der Fahrradnabenbaugruppe 102.
(12) Die Kupplungssteuereinrichtung 156 wechselt basierend auf dem Betätigungssignal OS den Zustand der Kupplung 117 in den zweiten Kopplungszustand, wenn sich die Fahrradkurbel B7 nicht dreht. Dementsprechend ist es möglich, den Zustand der Kupplung 117 zum zweiten Kopplungszustand hin zu verändern, indem die Betätigungsvorrichtung 16 während des Leerlaufs betätigt wird.
(13) Das Fahrradgetriebesystem 12 umfasst des Weiteren einen Drehgeschwindigkeitssensor 157, um die Drehgeschwindigkeit der Fahrradkurbel B7 zu erfassen. Dementsprechend ist es möglich, die durch den Drehgeschwindigkeitssensor 157 erfasste Drehgeschwindigkeit zu nutzen, um den Zustand der Kupplung 117 zu steuern.
(14) Die Kupplungssteuereinrichtung 156 steuert die Kupplung 117, in einem Fall den zweiten Kopplungszustand beizubehalten, in dem die Kupplungssteuereinrichtung 156 das Betätigungssignal OS empfängt, wenn sich die Fahrradkurbel B7 dreht. Dementsprechend ist es möglich, den zweiten Kopplungszustand beizubehalten, während das Betätigungssignal OS während des Leerlaufs empfangen wird.

Zweite Ausführungsform
Ein Fahrradgetriebesystem 212, die eine Fahrradnabenbaugruppe 302 umfasst, nach einer zweiten Ausführungsform wird unten unter Bezugnahme auf die 30 bis 33 beschrieben. Das Fahrradgetriebesystem 212 weist dieselbe Struktur und/oder denselben Aufbau auf wie das Fahrradgetriebesystem 12, mit Ausnahme der Kupplung. Somit werden Elemente, die im Wesentlichen dieselbe Funktion aufweisen wie die in der ersten Ausführungsform, hier gleich nummeriert und um der Kürze willen nicht erneut detailliert beschrieben und/oder dargestellt.
Wie in 30 zu sehen, umfasst die Fahrradnabenbaugruppe 302 eine Kupplung 317 und eine Kupplungssteuereinrichtung 356. Die Kupplung 317 weist dieselbe Struktur und/oder denselben Aufbau auf wie die Kupplung 117 der ersten Ausführungsform. Die Kupplungssteuereinrichtung 356 weist dieselbe Struktur und/oder denselben Aufbau auf wie die Kupplungssteuereinrichtung 156 der ersten Ausführungsform. Die Kupplung 317 umfasst ein Stellglied 354. Das Stellglied 354 weist dieselbe Struktur und/oder denselben Aufbau auf wie das Stellglied 154 der ersten Ausführungsform. Wie in 31 zu sehen, umfasst jedoch das Stellglied 354 eine Formgedächtnisfeder 348 anstelle des Vorspannelements 148 der ersten Ausführungsform. Die Formgedächtnisfeder 348 weist im Wesentlichen dieselbe Form wie die des Vorspannelements 148 auf. Anders als das Vorspannelement 148 besteht die Formgedächtnisfeder 348 jedoch aus einer Formgedächtnislegierung. Die Formgedächtnisfeder 348 erinnert sich an eine ursprüngliche Form in einem freien Zustand bei einer vorgegebenen Temperatur, die höher als eine normale Temperatur ist. Die Formgedächtnisfeder 348 kehrt in die ursprüngliche Form zurück, wenn die Formgedächtnisfeder 348 auf die vorgegebene Temperatur erwärmt wird.
Das erste Sperrelement 118 ist zwischen der Formgedächtnisfeder 348 und dem zweiten Sperrelement 120 vorgesehen. Die Formgedächtnisfeder 348 ist zwischen dem Nabengehäuse 106 und dem ersten Sperrelement 118 vorgesehen. Die Formgedächtnisfeder 348 ist zwischen dem Nabengehäuse 106 und dem ersten Sperrelement 118 vorgesehen, um das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen.
Wie in 32 zu sehen, weist die Formgedächtnisfeder 348 eine axiale Länge auf, die in Abhängigkeit von der an die Formgedächtnisfeder 348 angelegten elektrischen Energie variabel ist. Genauer weist die Formgedächtnisfeder 348 eine erste axiale Länge L1 auf, wenn die elektrische Energie an die Formgedächtnisfeder 348 angelegt wird. Die Formgedächtnisfeder 348 weist eine zweite axiale Länge L2 auf, wenn die elektrische Energie nicht an die Formgedächtnisfeder 348 angelegt wird. Die erste axiale Länge L1 ist länger als die zweite axiale Länge L2. Beispielsweise entspricht die erste axiale Länge L1 der vorgegebenen Temperatur, und die zweite axiale Länge L2 entspricht der normalen Temperatur. Die axiale Länge der Formgedächtnisfeder 348 erhöht sich von der zweiten axialen Länge L2 auf die erste axiale Länge L1, wenn eine Temperatur der Formgedächtnisfeder 348 sich von der normalen Temperatur auf die vorgegebene Temperatur erhöht. Die axiale Länge der Formgedächtnisfeder 348 verringert sich von der ersten axialen Länge L1 auf die zweite axiale Länge L2, wenn eine Temperatur der Formgedächtnisfeder 348 von der vorgegebenen Temperatur auf die normale Temperatur absinkt.
In einem Zustand, in dem die Formgedächtnisfeder 348 zwischen dem Nabengehäuse 106 und dem ersten Sperrelement 118 vorgesehen ist, erhöht ein Temperaturanstieg der Formgedächtnisfeder 348 eine Vorspannkraft, die von der Formgedächtnisfeder 348 auf das erste Sperrelement 118 ausgeübt wird. Ein Temperaturabfall der Formgedächtnisfeder 348 verringert die Vorspannkraft, die von der Formgedächtnisfeder 348 auf das erste Sperrelement 118 ausgeübt wird. Ein Anstieg der elektrischen Energie, die an die Formgedächtnisfeder 348 angelegt wird, erhöht nämlich die Vorspannkraft, die von der Formgedächtnisfeder 348 auf das erste Sperrelement 118 ausgeübt wird. Ein Abfall der elektrischen Energie, die an die Formgedächtnisfeder 348 angelegt wird, verringert die Vorspannkraft, die von der Formgedächtnisfeder 348 auf das erste Sperrelement 118 ausgeübt wird.
Wie in 30 zu sehen, umfasst die Kupplungssteuereinrichtung 356 eine Stromsteuerschaltung 366, um den Gleichstrom zu steuern, der von der Gleichrichterschaltung 164 der Formgedächtnisfeder 348 zugeführt wird. Die Stromsteuerschaltung 366 ist mit der Gleichrichterschaltung 164 und dem Prozessor 156A über den Bus 156C elektrisch verbunden. Die Stromsteuerschaltung 366 ist mit der Formgedächtnisfeder 348 elektrisch verbunden. Die Kupplungssteuereinrichtung 356 speichert einen Stromwert im Speicher 156B, der der vorgegebenen Temperatur entspricht. Die Stromsteuerschaltung 366 führt den Gleichstrom der Formgedächtnisfeder 348 basierend auf dem Stromwert zu, um die Temperatur der Formgedächtnisfeder 348 auf die vorgegebene Temperatur zu erhöhen. Dies verändert die axiale Länge der Formgedächtnisfeder 348 von der zweiten axialen Länge L2 auf die erste axiale Länge L1.
Wie in 33 zu sehen, umfasst die Formgedächtnisfeder 348 einen Spulenkörper 350, ein erstes Ende 352 und ein zweites Ende 353. Das erste Ende 352 und das zweite Ende 353 sind über Drähte (nicht gezeigt) mit der Stromsteuerschaltung 366 elektrisch verbunden. Die Stromsteuerschaltung 366 führt den Gleichstrom dem ersten Ende 352 als Reaktion auf das Betätigungssignal OS zu, wenn die Fahrradkurbel B7 sich nicht dreht. Die Stromsteuerschaltung 366 stoppt die Zufuhr des Gleichstroms an das erste Ende 352, wenn die Fahrradkurbel B7 sich dreht.
Die Formgedächtnisfeder 348 dehnt sich von der zweiten axialen Länge L2 auf die erste axiale Länge L1 aus, wenn der Gleichstrom von der Stromsteuerschaltung 366 der Formgedächtnisfeder 348 zugeführt wird. Dies erhöht die Vorspannkraft der Formgedächtnisfeder 348, was das erste Sperrelement 118 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorspannt. Dies bringt die ersten Sperrzähne in Eingriff mit den zweiten Sperrzähnen, was den Zustand der Kupplung vom ersten Lösezustand in den zweiten Kopplungszustand ändert.
Die Betätigung der Fahrradnabenbaugruppe 302 ist im Wesentlichen dieselbe wie die der Fahrradnabenbaugruppe 102 der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der obigen Betätigung der Formgedächtnisfeder 348. Um der Kürze willen wird sie somit hier nicht detailliert beschrieben und/oder gezeigt.
Mit dem Fahrradgetriebesystem 212 ist es möglich, im Wesentlichen dieselben Wirkungen wie mit dem Fahrradgetriebesystem 12 nach der ersten Ausführungsform zu erreichen. Ferner umfasst die Fahrradnabenbaugruppe 302 die folgenden Merkmale.

(1) Bei der Fahrradnabenbaugruppe 302 umfasst die Kupplung 317 die Formgedächtnisfeder 348, die die axiale Länge aufweist, die in Abhängigkeit von der an die Formgedächtnisfeder 348 angelegten elektrischen Energie variabel ist. Dementsprechend ist es möglich, unter Verwendung der elektrischen Energie eine Vorspannkraft zu verändern, die von der Formgedächtnisfeder 348 an das erste Sperrelement 118 übertragen wird.
(2) Die Formgedächtnisfeder 348 weist die erste axiale Länge L1 auf, wenn die elektrische Energie an die Formgedächtnisfeder 348 angelegt wird. Die Formgedächtnisfeder 348 weist die zweite axiale Länge L2 auf, wenn die elektrische Energie nicht an die Formgedächtnisfeder 348 angelegt wird. Die erste axiale Länge L1 ist länger als die zweite axiale Länge L2. Dementsprechend ist es möglich, die Vorspannkraft zwischen einer Kraft, die der ersten axialen Länge L1 entspricht, und einer Kraft zu wechseln, die der zweiten axialen Länge L2 entspricht. Somit ist es möglich, den Zustand der Kupplung 317 zwischen dem ersten Lösezustand und dem zweiten Kopplungszustand zu wechseln, indem die Länge der Formgedächtnisfeder 348 zwischen der ersten axialen Länge L1 und der zweiten axialen Länge L2 verändert wird.
(3) Das erste Sperrelement 118 ist zwischen der Formgedächtnisfeder 348 und dem zweiten Sperrelement 120 vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, das erste Sperrelement 118 mit der Formgedächtnisfeder 348 zum zweiten Sperrelement 120 hin vorzuspannen.
(4) Die Formgedächtnisfeder 348 ist zwischen dem Nabengehäuse 106 und dem ersten Sperrelement 118 vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, für die Formgedächtnisfeder 348 einen Raum zu nutzen, der zwischen dem Nabengehäuse 106 und dem ersten Sperrelement 118 vorgesehen ist.

Der Begriff "umfassend" und dessen Ableitungen, wie sie hier verwendet werden, sollen offene Begriffe sein, die die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Zahlen und/oder Schritte angeben, aber die Anwesenheit anderer, nicht angegebener Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Zahlen und/oder Schritte nicht ausschließen. Dieses Konzept gilt ebenfalls für Wörter mit ähnlicher Bedeutung, zum Beispiel die Begriff "aufweisen", "einschließen" und deren Ableitungen.
Die Begriffe "Bauteil", "Teilstück", "Abschnitt", "Teil", "Element", "Körper" und Struktur", wenn sie im Singular verwendet werden, können die doppelte Bedeutung eines einzelnen Teils oder einer Mehrzahl von Teilen haben.
Die Ordnungszahlen, wie etwa "erster", "zweiter", die in der vorliegenden Anmeldung angeführt werden, sind nur Bezeichnungen, haben jedoch kein anderen Bedeutungen, zum Beispiel eine bestimmte Reihenfolge und dergleichen. Ferner impliziert der Begriff "erstes Element" selbst nicht eine Existenz eines "zweiten Elements", und der Begriff "zweites Element" selbst impliziert nicht eine Existenz eines "ersten Elements".
Der Begriff "Paar von", wie er hier verwendet wird, kann die Ausbildung umfassen, in der das Paar von Elementen voneinander unterschiedliche Formen oder Strukturen aufweist, zusätzlich zu der Ausbildung, in der das Paar von Elementen dieselben Formen oder Strukturen aufweisen.
Schließlich bedeuten Begriffe des Ausmaßes, wie etwa "im Wesentlichen", "ungefähr" und "annähernd", wie sie hier verwendet werden, ein angemessenes Maß an Abweichung des relativierten Begriffes, derart, dass das Endergebnis nicht bedeutend verändert wird.
Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich. Es versteht sich daher, dass die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in anderer Weise ausgeführt werden kann, als hier spezifisch beschrieben.

Claims

Fahrradnabenbaugruppe, umfassend: eine Nabenachswelle, die eine Drehachse definiert; ein Nabengehäuse, das drehbar an der Nabenachswelle montiert ist, um sich um die Drehachse zu drehen; einen Ritzellagerkörper, der drehbar an der Nabenachswelle montiert ist, um sich um die Drehachse zu drehen, wobei der Ritzellagerkörper relativ zu der Nabenachswelle und dem Nabengehäuse um die Drehachse drehbar ist; und eine Kupplung, die aufweist einen ersten Kopplungszustand, in dem eine Pedalbetätigungsdrehkraft von dem Ritzellagerkörper auf das Nabengehäuse während der Pedalbetätigung in einer ersten Drehrichtung übertragen wird, einen ersten Lösezustand, in dem das Nabengehäuse während des Leerlaufs relativ zu dem Ritzellagerkörper in der ersten Drehrichtung drehbar ist, und einen zweiten Kopplungszustand, in dem eine Leerlaufdrehkraft vom Nabengehäuse auf den Ritzellagerkörper während des Leerlaufs in der ersten Drehrichtung übertragen wird.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Nabengehäuse zumindest einen ersten Zahn umfasst, der Ritzellagerkörper ein erstes Schraubkeilprofil umfasst, die Kupplung umfasst ein erstes Sperrelement, das umfasst mindestens einen ersten Sperrzahn, und ein zweites Schraubkeilprofil, das mit dem ersten Schraubkeilprofil in Eingriff ist, und ein zweites Sperrelement, das umfasst zumindest einen zweiten Sperrzahn, der mit dem zumindest einen ersten Sperrzahn in Eingriff gebracht werden kann, und zumindest einen zweiten Zahn, der mit dem zumindest einen ersten Zahn in Eingriff ist.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 2, wobei die Kupplung ein Stellglied umfasst, um das erste Sperrelement zum zweiten Sperrelement hin vorzuspannen, um unter Verwendung von elektrischer Energie den zumindest einen ersten Sperrzahn mit dem zumindest einen zweiten Sperrzahn in Eingriff zu bringen.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 3, wobei das erste Sperrelement Eisen umfasst, das zweite Sperrelement Eisen umfasst, und das Stellglied eine erste Spule umfasst, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um das erste Sperrelement zum zweiten Sperrelement hin vorzuspannen.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 4, wobei das Stellglied eine zweite Spule umfasst, um ein Magnetfeld zu erzeugen, um das erste Sperrelement zum zweiten Sperrelement hin vorzuspannen.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 5, wobei die zweite Spule radial einwärts von der ersten Spule vorgesehen ist.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 5 oder 6, wobei die erste Spule radial auswärts von zumindest einem von dem ersten Sperrelement und dem zweiten Sperrelement vorgesehen ist, und die zweite Spule radial einwärts von zumindest einem von dem ersten Sperrelement und dem zweiten Sperrelement vorgesehen ist.
Fahrradnabenbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Stellglied eine Formgedächtnisfeder umfasst, die eine axiale Länge aufweist, die in Abhängigkeit von der an die Formgedächtnisfeder angelegten elektrischen Energie variabel ist.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 8, wobei die Formgedächtnisfeder eine erste axiale Länge aufweist, wenn die elektrische Energie an die Formgedächtnisfeder angelegt wird, die Formgedächtnisfeder eine zweite axiale Länge aufweist, wenn die elektrische Energie nicht an die Formgedächtnisfeder angelegt wird, und die erste axiale Länge länger als die zweite axiale Länge ist.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 8 oder 9, wobei das erste Sperrelement zwischen der Formgedächtnisfeder und dem zweiten Sperrelement vorgesehen ist.
Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 8 bis 10, wobei die Formgedächtnisfeder zwischen dem Nabengehäuse und dem ersten Sperrelement vorgesehen ist.
Fahrradnabenbaugruppe nach einem der Ansprüche 3 bis 11, des Weiteren umfassend eine Kupplungssteuereinrichtung, um die an die Kupplung angelegte elektrische Energie zu steuern.
Fahrradgetriebesystem, umfassend: die Fahrradnabenbaugruppe nach Anspruch 1; eine Fahrradgetriebevorrichtung, die eine Fahrradkurbel an den Ritzellagerkörper der Fahrradnabenbaugruppe koppelt, um die Pedalbetätigungsdrehkraft zu übertragen, wobei die Fahrradgetriebevorrichtung eine Mehrzahl von Gangschaltungsstufen umfasst; und eine Freilaufkupplung, die an einem Übertragungsweg angeordnet ist, der zwischen der Fahrradkurbel und der Fahrradgetriebevorrichtung definiert ist.
Fahrradgetriebesystem nach Anspruch 13, des Weiteren umfassend: eine Betätigungsvorrichtung, um ein Betätigungssignal als Reaktion auf eine Nutzereingabe zu erzeugen, wobei die Fahrradnabenbaugruppe eine Kupplungssteuereinrichtung umfasst, um die an die Kupplung angelegte elektrische Energie als Reaktion auf das Betätigungssignal zu steuern.
Fahrradgetriebesystem nach Anspruch 14, wobei die Fahrradgetriebevorrichtung basierend auf dem Betätigungssignal betätigt wird.
Fahrradgetriebesystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Kupplungssteuereinrichtung basierend auf dem Betätigungssignal einen Zustand der Kupplung in den zweiten Kopplungszustand wechselt, wenn sich die Fahrradkurbel nicht dreht.
Fahrradgetriebesystem nach Anspruch 16, des Weiteren umfassend: einen Drehgeschwindigkeitssensor, um eine Drehgeschwindigkeit der Fahrradkurbel zu erfassen.
Fahrradgetriebesystem nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Kupplungssteuereinrichtung die Kupplung steuert, in einem Fall den zweiten Kopplungszustand beizubehalten, in dem die Kupplungssteuereinrichtung das Betätigungssignal empfängt, wenn sich die Fahrradkurbel dreht.