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VERWEIS AUF ANDERE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 9. Juni 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung
JP 2017-114316 . Die gesamte Offenbarung der JP-Patentanmeldung
JP 2017-114316 wird hiermit durch Bezugnahme aufgenommen.
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STAND DER TECHNIK
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung.
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Es ist eine Fahrradbetätigungsvorrichtung bekannt, die eine Fahrradkomponente betätigt. Das Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel einer Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik, die einen Betätigungshebel, ein piezoelektrisches Element, das durch Stoß verursachte Schwingungen elektrische Energie erzeugt, und einen Hammerabschnitt, der das piezoelektrische Element hämmert, wenn der Betätigungshebel gedrückt wird, umfasst.
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Patentdokument 1: Japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2006-351267
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Bei einer derartigen Fahrradbetätigungsvorrichtung fehlt die Möglichkeit, kontinuierliche Betätigungen einzugeben.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrradbetätigungsvorrichtung vorzusehen, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrradbetätigungsvorrichtung einen Betätigungsabschnitt, einen Energieerzeugungsabschnitt, der elektrische Energie durch Kraft erzeugt, die von dem Betätigungsabschnitt übertragen wird, einen Steuerschaltkreis, der mit elektrischer Energie versorgt wird, die durch den Energieerzeugungsabschnitt erzeugt wird, einen Gleichrichterabschnitt, der mit dem Energieerzeugungsabschnitt elektrisch verbunden ist. Der Steuerschaltkreis gibt ein Steuersignal aus, das eine Fahrradkomponente steuert. Der Gleichrichterabschnitt verringert mindestens eine von einer positiven Spannung und einer negativen Spannung, die in dem Energieerzeugungsabschnitt erzeugt werden. Der Betätigungsabschnitt wird zwischen einer ersten Position, in der keine Kraft auf den Energieerzeugungsabschnitt übertragen wird, einer zweiten Position, in der eine Kraft auf den Energieerzeugungsabschnitt übertragen wird, und einer dritten Position, in der nach der Kraftübertragung auf den Energieerzeugungsabschnitt an der zweiten Position wieder Kraft auf den Energieerzeugungsabschnitt übertragen wird, bewegt. Die zweite Position befindet sich zwischen der ersten Position und der dritten Position.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in der Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Energieerzeugungsabschnitt eingerichtet, um elektrische Energie durch eines von einem piezoelektrischem Effekt und einer elektromagnetischen Induktion zu erzeugen.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem zweiten Aspekt so eingerichtet, dass der Energieerzeugungsabschnitt ein piezoelektrisches Element umfasst.
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Somit ist der Energieerzeugungsabschnitt miniaturisiert.
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Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem dritten Aspekt ferner einen Übertragungsabschnitt, der Kraft von dem Betätigungsabschnitt auf das piezoelektrische Element überträgt.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem vierten Aspekt so eingerichtet, dass der Betätigungsabschnitt von der ersten Position zu der zweiten Position bewegt wird, wobei der Übertragungsabschnitt mit dem piezoelektrischen Element in Kontakt kommt. Wenn der Betätigungsabschnitt von der zweiten Position zu der dritten Position bewegt wird, kommt der Übertragungsabschnitt mit dem piezoelektrischen Element erneut in Kontakt.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem dritten bis fünften Aspekt so eingerichtet, dass der Gleichrichterabschnitt eine Spannung verringert, die erzeugt wird, wenn ein Zustand des piezoelektrischen Elements von einem Kraft angewandten Zustand zu einem Kraft nicht angewandten Zustand geändert wird.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem dritten bis sechsten Aspekt so eingerichtet, dass das piezoelektrische Element eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfasst. Die erste Elektrode ist mit einer Hochpotentialelektrode des Steuerschaltkreises elektrisch verbunden. Wenn ein Zustand des piezoelektrischen Elements von einem nicht Kraft nicht angewandten Zustand in einen Kraft angewandten Zustand geändert wird, weist die erste Elektrode ein hohes Potential auf. Wenn ein Zustand des piezoelektrischen Elements von einem Kraft nicht angewandten Zustand in einen Kraft angewandten Zustand geändert wird, weist die zweite Elektrode ein niedriges Potential auf.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem siebten Aspekt so eingerichtet, dass der Gleichrichterabschnitt einen Detektor, der den Zustand des piezoelektrischen Elements erfasst, und einen Schalter umfasst. Der Schalter ändert einen Verbindungszustand der ersten Elektrode des piezoelektrischen Elements basierend auf einem Ausgang des Detektors in einen von einem Zustand, der mit einer Hochpotentialelektrode des Steuerschaltkreises verbunden ist, und einem Zustand, der mit Masse verbunden ist.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem ersten bis siebten Aspekt so eingerichtet, dass der Gleichrichterabschnitt eine Diode umfasst.
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Dadurch wird der Aufbau des Gleichrichterabschnitts vereinfacht.
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Nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem neunten Aspekt so eingerichtet, dass die Diode eine Durchlassspannung oder Vorwärtsrichtungsspannung im Bereich von 0,3 V bis 0,6 V aufweist.
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Somit wird der Aufbau des Gleichrichterabschnitts vereinfacht.
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Nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem neunten oder zehnten Aspekt so eingerichtet, dass die Diode eine mit Masse verbundene Anode und eine mit dem Energieerzeugungsabschnitt elektrisch verbundene Kathode umfasst.
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Somit wird der Aufbau des Gleichrichterabschnitts vereinfacht.
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Nach einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem ersten bis elften Aspekt so eingerichtet, dass der Gleichrichterabschnitt eine im Energieerzeugungsabschnitt erzeugte negative Spannung verringert.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem ersten bis zwölften Aspekt so eingerichtet, dass der Steuerschaltkreis einen drahtlos-Kommunikationsabschnitt aufweist.
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Die Fahrradbetätigungsvorrichtung und die Fahrradkomponente führen eine drahtlos-Kommunikation durch. Somit lässt sich die Fahrradbetätigungsvorrichtung einfach mit dem Fahrrad verbinden.
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Nach einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem dreizehnten Aspekt so eingerichtet, dass der drahtlos-Kommunikationsabschnitt ein Steuersignal, das von dem Energieerzeugungsabschnitt geliefert wird, an die Fahrradkomponente überträgt.
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Die Fahrradbetätigungsvorrichtung und die Fahrradkomponente führen eine drahtlos-Kommunikation durch. So lässt sich die Fahrradbetätigungsvorrichtung einfach mit dem Fahrrad verbinden.
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Nach einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem ersten bis vierzehnten Aspekt so eingerichtet, dass die Fahrradkomponente mindestens eine von einer elektrischen Schaltvorrichtung, einer elektrischen Federung, einer elektrisch verstellbaren Sattelstütze, einer elektrischen Hilfsantriebsvorrichtung, einer Lampe und einem Fahrradcomputer umfasst.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem ersten bis fünfzehnten Aspekt so eingerichtet, dass der Betätigungsabschnitt einen Hebel umfasst.
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem ersten bis sechzehnten Aspekt ferner einen Vorspannungsabschnitt, der eine Kraft aufwendet, die den Betätigungsabschnitt in die erste Position zu dem Betätigungsabschnitt bewegt. Wenn eine Kraft gegen die Kraft des Vorspannabschnitts angewandt wird, bewegt sich der Betätigungsbereich von der ersten in die zweite Position. Die Übertragung der Kraft gegen die Kraft des Vorspannbereichs veranlasst den Energieerzeugungsabschnitt zur Erzeugung elektrischer Energie
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Dies schafft eine Fahrradbetätigungsvorrichtung, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Nach einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach einem von dem ersten bis siebzehnten Aspekt weiterhin ein Gehäuse, in dem der Energieerzeugungsabschnitt, der Steuerschaltkreis und der Gleichrichterabschnitt untergebracht sind.
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Somit sind der Energieerzeugungsabschnitt, der Steuerschaltkreis und der Gleichrichterabschnitt durch das Gehäuse geschützt.
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Nach einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem achtzehnten Aspekt so eingerichtet, dass das Gehäuse an mindestens einem von einem Körper eines Fahrers und einem Trageartikel des Fahrers des Fahrrads angeordnet ist.
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Dies verbessert die Bedienbarkeit der Fahrradbetätigungsvorrichtung.
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Nach einem zwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach dem achtzehnten Aspekt so gestaltet, dass das Gehäuse an einem Lenker eines Fahrrades angeordnet ist.
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Dies verbessert die Bedienbarkeit der Fahrradbetätigungsvorrichtung.
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Nach einem einundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrradbetätigungsvorrichtung einen Betätigungsabschnitt, einen Energieerzeugungsabschnitt, der elektrische Energie durch Kraft erzeugt, die mit der von dem Energieerzeugungsabschnitt erzeugten elektrischen Energie versorgt wird, und einen Gleichrichterabschnitt, der mit dem Energieerzeugungsabschnitt elektrisch verbunden ist. Der Steuerschaltkreis gibt ein Steuersignal aus, das eine Fahrradkomponente steuert. Der Gleichrichterabschnitt verringert eine im Energieerzeugungsabschnitt erzeugte negative Spannung.
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Der Steuerschaltkreis verwendet eine positive Spannung, die in dem Energieerzeugungsabschnitt erzeugt wird, um ein Steuersignal auszugeben. Die negative Spannung, die in dem Energieerzeugungsabschnitt erzeugt wird, wird durch den Gleichrichterabschnitt verringert. Dies begrenzt die negative Spannung, die in dem Energieerzeugungsabschnitt erzeugt wird und in dem Energieerzeugungsabschnitt verbleibt. Somit ist eine Fahrradbetätigungsvorrichtung eingerichtet, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Die Fahrradbetätigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sieht eine Fahrradbetätigungsvorrichtung vor, die eingerichtet ist, um elektrische Energie zu erzeugen und kontinuierliche Betätigungseingaben zu ermöglichen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrads mit einer ersten Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht der Fahrradbetätigungsvorrichtung von 1 und ihrer Umgebung.
- 3 ist ein Blockschaltdiagramm, das den Zusammenhang zwischen der Fahrradbetätigungsvorrichtung von 2 und einer elektrischen Schaltvorrichtung zeigt.
- 4 ist ein Schaltkreisdiagramm, das den elektrischen Schaltkreis der Fahrradbetätigungsvorrichtung von 3 zeigt.
- 5 ist eine schematische Darstellung der Bewegung eines Betätigungsabschnitts einer ersten Betätigungsvorrichtung nach 2.
- 6 ist ein schematisches Diagramm der elektrischen Schaltung einer zweiten Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung.
- 7 ist ein Schaltkreisdiagramm, das den elektrischen Schaltkreis einer dritten Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung zeigt.
- 8 ist ein Schaltkreisdiagramm, das den elektrischen Schaltkreis einer vierten Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung zeigt.
- 9 ist ein Schaltkreisdiagramm, das den elektrischen Schaltkreis einer fünften Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung zeigt.
- 10 ist eine Seitenansicht, die ein modifiziertes Beispiel einer Fahrradbetätigungsvorrichtung und ihrer Umgebung zeigt.
- 11 ist ein Blockschaltdiagramm, das den Aufbau eines modifizierten Beispiels einer Fahrradbetätigungsvorrichtung zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Erste Ausführungsform
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Ein Fahrrad 10, das eine Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 aufweist, wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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Das Fahrrad 10 weist die Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 auf. Der in den Zeichnungen gezeigte Fahrradtyp 10 ist ein Mountainbike. In einem Beispiel umfasst das Fahrrad 10 außerdem einen Rahmen 12, ein Vorderrad 14, ein Hinterrad 16, einen Lenker 18 und einen Antriebsstrang 20.
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Der Antriebsstrang 20 umfasst eine Kurbelanordnung 22, eine vordere Kettenradanordnung 30, eine hintere Kettenradanordnung 32 und eine Kette 34. Die Kurbelanordnung 22 umfasst eine Kurbelwelle 24, ein Paar Kurbelarme 26 und Pedale 28, die mit den Kurbelarmen 26 gekoppelt sind.
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Die Kettenradanordnung 30 umfasst ein oder mehrere Kettenräder 30A und ist z.B. an der Kurbelanordnung 22 so angeordnet, dass sie einstückig mit der Kurbelwelle 24 dreht. Die hintere Kettenradanordnung 32 umfasst ein oder mehrere Kettenräder 32A und ist auf einer Nabe 16A des Hinterrades 16 angeordnet. Die Kette 34 läuft auf einem der vorderen Kettenräder 30A der vorderen Kettenradanordnung 30 und einem der hinteren Kettenräder 32A der hinteren Kettenradanordnung 32. Das Übersetzungsverhältnis des Fahrrads 10 wird geändert, indem die Kombination aus dem vorderen Kettenrad 30A und dem hinteren Kettenrad 32A, auf denen die Kette 34 läuft, geändert wird. Die vom Fahrer des Fahrrades 10 auf die Pedale 28 ausgeübte Antriebskraft wird über das Vorderrad 30, die Kette 34 und die hintere Kettenradanordnung 32 auf das Hinterrad 16 übertragen.
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Das Fahrrad 10 umfasst außerdem eine Batterie 36 und Fahrradkomponenten 40. Die Batterie 36 umfasst eine oder mehrere Batteriezellen (nicht gezeigt). Die Batterie 36 ist eine wiederaufladbare Batterie. Die Batterie 36 ist über Leitungen mit den Fahrradkomponenten 40 (nicht gezeigt) elektrisch verbunden. Die Fahrradkomponenten 40 umfassen eine elektrische Schaltvorrichtung 41.
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Die elektrische Schaltvorrichtung 41 umfasst eine erste Schalteinheit 42 und eine zweite Schalteinheit 43. Die erste Schalteinheit 42 ist ein hinterer Umwerfer, der an einem hinteren Ende 12A des Rahmens 12 angeordnet ist. Die erste Schalteinheit 42 umfasst einen ersten Steuerschaltkreis 42A, einen ersten Antriebsschaltkreis 42B, einen ersten Motor 42C und einen ersten Drehwinkelsensor 42D (siehe 3). Der erste Steuerschaltkreis 42A versorgt den ersten Motor 42C über den ersten Antriebsschaltkreis 42B mit elektrischer Energie. Der erste Steuerschaltkreis 42A steuert die elektrische Energie, die vom ersten Antriebsschaltkreis 42B an den ersten Motor 42C geliefert wird, basierend auf einer Ausgabe des ersten Drehwinkelsensors 42D. Der erste Motor 42C wird angetrieben, um das hintere Kettenrad 32A zu wechseln, auf dem die Kette 34 läuft, wodurch sich das Übersetzungsverhältnis des Fahrrads 10 ändert.
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Die zweite Schalteinheit 43 umfasst einen am Rahmen 12 in der Nähe der Kurbelwelle 24 angeordneten Umwerfer. Der innere Aufbau der zweiten Schalteinheit 43 entspricht im Wesentlichen dem der ersten Schalteinheit 42 und wird nicht näher beschrieben. Die zweite Schalteinheit 43 wird angetrieben, um das Kettenrad 30A, auf dem die Kette 34 läuft, zu wechseln und damit das Übersetzungsverhältnis des Fahrrads 10 zu verändern.
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Der spezifische Aufbau der Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 wird nun anhand von 3 beschrieben.
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Die Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 umfasst einen Betätigungsabschnitt 60, einen Energieerzeugungsabschnitt 62, einen Steuerschaltkreis 66 und einen Gleichrichterabschnitt 68. Der Betätigungsabschnitt 60 umfasst die Hebel 60A und 60B (siehe 2). Der Energieerzeugungsabschnitt 62 erzeugt elektrische Energie durch die vom Betätigungsabschnitt 60 übertragene Kraft. Der Steuerschaltkreis 66 wird mit Energie aus dem Energieerzeugungsabschnitt 62 versorgt und gibt ein Steuersignal S aus, das die Fahrradkomponenten 40 steuert. Der Gleichrichterabschnitt 68 ist mit dem Energieerzeugungsabschnitt 62 elektrisch verbunden, um mindestens eine von der im Energieerzeugungsabschnitt 62 erzeugten positiven und negativen Spannung zu verringern.
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Der Energieerzeugungsabschnitt 62 ist so eingerichtet, dass er elektrische Energie durch einen piezoelektrischen Effekt und elektromagnetische Induktion erzeugt. In einem Beispiel ist der Energieerzeugungsabschnitt 62 so eingerichtet, dass er durch den piezoelektrischen Effekt elektrische Energie erzeugt. Der Energieerzeugungsabschnitt 62 umfasst ein piezoelektrisches Element 63. Das piezoelektrische Element 63 erzeugt z.B. eine positive Spannung, wenn das piezoelektrische Element 63 von einem Zustand, in dem keine Kraft durch den Betätigungsabschnitt 60 angewandt wird, in einen Zustand, in dem eine Kraft durch den Betätigungsabschnitt 60 angewandt wird, geändert wird. Außerdem erzeugt das piezoelektrische Element 63 eine negative Spannung, wenn das piezoelektrische Element 63 von einem Zustand, in dem die Kraft durch den Betätigungsabschnitt 60 angewandt wird, in einen Zustand, in dem keine Kraft durch den Betätigungsabschnitt 60 angewandt wird, geändert wird. Der Gleichrichterabschnitt 68 verringert die erzeugte Spannung, wenn der Zustand des piezoelektrischen Elements 63 vom Kraft angewandten Zustand in den Kraft nicht angewandten Zustand geändert wird. In einem Beispiel verringert der Gleichrichterabschnitt 68 eine im Energieerzeugungsabschnitt 62 erzeugte negative Spannung.
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Der Steuerschaltkreis 66 umfasst einen drahtlos-Kommunikationsabschnitt 66A. Der drahtlos-Kommunikationsabschnitt 66A nutzt die elektrische Energie aus dem Energieerzeugungsabschnitt 62 zur Übertragung des Steuersignals S an die Fahrradkomponenten 40. Die Fahrradkomponente 40, zu der das Steuersignal S übertragen wird, umfasst mindestens eines von der elektrischen Schaltvorrichtungen 41 (erste Schalteinheit 42 und zweite Schalteinheit 43), einer elektrischen Federung 44, einer elektrisch verstellbaren Sattelstütze 45, einer elektrischen Hilfsantriebsvorrichtung 46, einer Lampe 47 und einem Fahrradcomputer 48 (siehe 1). Die elektrische Federung 44 ist eine vordere Federung, die zur Dämpfung von Stößen, die das Vorderrad 14 vom Boden aufnimmt, betätigt wird. Die elektrisch verstellbare Sattelstütze 45 wird betätigt, um die Höhe eines Sattels 38 bezüglich des Rahmens 12 zu verändern. Der elektrische Hilfsantrieb 46 wird zur Unterstützung des Vortriebs des Fahrrads 10 betätigt. In einem Beispiel verwendet der drahtlos-Kommunikationsabschnitt 66A die vom Energieerzeugungsabschnitt 62 gelieferte elektrische Energie, um das Steuersignal S an die elektrische Schaltvorrichtung 41 zu übertragen.
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Die Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 umfasst ferner ein Gehäuse 72 und einen Übersetzungsabschnitt 74. Ein Beispiel für das Material des Gehäuses 72 ist ein Harz. In dem Gehäuse 72 sind der Energieerzeugungsabschnitt 62, der Steuerschaltkreis 66 und der Gleichrichterabschnitt 68 untergebracht. Das Gehäuse 72 ist am Lenker 18 des Fahrrades 10 (siehe 2) vorgesehen. Der Betätigungsabschnitt 60 ist z.B. am Gehäuse 72 angeordnet, um in Bezug auf das Gehäuse 72 beweglich zu sein. Der Übertragungsabschnitt 74 überträgt die Kraft vom Betätigungsabschnitt 60 auf das piezoelektrische Element 63. In einem Beispiel ist der Übertragungsabschnitt 74 angeordnet, um sich entsprechend einer Betätigung des Betätigungsabschnitts 60 bezüglich des Gehäuses 72 zu bewegen und kann infolge der Bewegung mit dem piezoelektrischen Element 63 in Kontakt kommen/sein. Der Übertragungsabschnitt 74 ist im Gehäuse 72 untergebracht.
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Wie in 4 gezeigt, umfasst das piezoelektrische Element 63 eine erste Elektrode 63A und eine zweite Elektrode 63B. Die erste Elektrode 63A ist elektrisch mit einer Hochpotentialelektrode des Steuerschaltkreises 66 verbunden. Die erste Elektrode 63A weist ein hohes Potential auf, wenn das piezoelektrische Element 63 aus dem Kraft nicht angewandten Zustand in den Kraft angewandten Zustand versetzt wird. Die zweite Elektrode 63B weist ein niedriges Potential auf, wenn das piezoelektrische Element 63 aus dem Kraft nicht angewandten Zustand in den Kraft angewandten Zustand versetzt wird. In einem Beispiel erzeugt das piezoelektrische Element 63 eine positive Spannung, wenn das piezoelektrische Element 63 aus dem Kraft nicht angewandten Zustand in den Kraft angewandten Zustand gewechselt wird und erzeugt eine negative Spannung, wenn das piezoelektrische Element 63 aus dem Kraft angewandten Zustand in den Kraft nicht angewandten Zustand gewechselt wird.
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Der Gleichrichterabschnitt 68 umfasst eine Diode 70. Die Diode 70 umfasst eine Anode 70A, die mit Masse verbunden ist, und eine Kathode 70B, die mit dem Energieerzeugungsabschnitt 62 elektrisch verbunden ist. In einem Beispiel ist die Kathode 70B mit der ersten Elektrode 63A des piezoelektrischen Elements 63 elektrisch verbunden, so dass die Diode 70 parallel zum Steuerschaltkreis 66 angeordnet ist. Es wird bevorzugt, dass die Duchlassspannung der Diode 70 in einem Bereich von 0,2 V bis 1,0 V liegt. Weiterhin wird bevorzugt, dass die Duchlassspannung der Diode 70 in einem Bereich von 0,3 V bis 0,6 V liegt. ist Die Duchlassspannung der Diode 70 beträgt in einem Beispiel 0,3V.
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Wie in 5 dargestellt, wird der Betätigungsabschnitt 60 zwischen einer ersten Position P1, in der keine Kraft auf den Energieerzeugungsabschnitt 62 übertragen wird, einer zweiten Position P2, in der eine Kraft auf den Energieerzeugungsabschnitt 62 übertragen wird, und einer dritten Position P3, in der eine Kraft auf den Energieerzeugungsabschnitt 62 erneut übertragen wird, nachdem eine Kraft auf den Energieerzeugungsabschnitt 62 an der zweiten Position P2 übertragen wurde, bewegt. Die zweite Position P2 befindet sich zwischen der ersten Position P1 und der dritten Position P3.
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Die Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 umfasst außerdem einen Vorspannabschnitt 76 (siehe 3). Der Vorspannabschnitt 76 wendet eine Kraft an, die die erste Position P1 zu dem Betätigungsabschnitt 60 verschiebt. Im Kraft nicht angewandten Zustand wird der Betätigungsabschnitt 60 an der ersten Position P1 als der Referenzposition durch die vom Vorspannabschnitt 76 aufgenommene Kraft gehalten. Die Kraftaufwendung gegen die Kraft des Vorspannabschnitts 76 bewegt den Betätigungsabschnitt 60 von der ersten Position P1 in die zweite Position P2. Die weitere Kraftaufwendung gegen die Kraft des Vorspannabschnitts 76 bewegt den Betätigungsabschnitt 60 von der zweiten Position P2 in die dritte Position P3. Wenn der Betätigungsabschnitt 60 von der ersten Position P1 in die zweite Position P2 bewegt wird, kommt der Übertragungsabschnitt 74 mit dem piezoelektrischen Element 63 in Kontakt. Wenn der Betätigungsabschnitt 60 von der zweiten Position P2 in die dritte Position P3 bewegt wird, kommt der Übertragungsabschnitt 74 erneut mit dem piezoelektrischen Element 63 in Kontakt. Die Übertragung der Kraft gegen die Kraft des Vorspannungsabschnitts 76 bewirkt, dass das piezoelektrische Element 63 elektrische Energie erzeugt.
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Mit dem an der ersten Position P1 befindlichen Betätigungsabschnitt 60 kann ein erster Schaltvorgang durchgeführt werden, bei dem der Betätigungsabschnitt 60 in einem Bereich betätigt wird, der größer oder gleich einem ersten Betätigungsbetrag MA und kleiner als ein zweiter Betätigungsbetrag MB ist, der größer als der erste Betätigungsbetrag MA ist. Befindet sich in diesem Fall der Betätigungsabschnitt 60 an der zweiten Position P2, kommt der Übertragungsabschnitt 74 mit dem piezoelektrischen Element 63 in Kontakt und das piezoelektrische Element 63 erzeugt eine positive Spannung. Wie in 3 gezeigt, nutzt der drahtlos-Kommunikationsabschnitt 66A die vom piezoelektrischen Element 63 gelieferte elektrische Energie, um das Steuersignal S ein- oder mehrfach an den ersten Steuerschaltkreis 42A der ersten Schalteinheit 42 zu übertragen. Der erste Steuerschaltkreis 42A steuert den ersten Motor 42C auf der Basis des Steuersignals S zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Fahrrads 10. Wenn in einem Beispiel der erste Schaltvorgang durchgeführt wird, wird das Übersetzungsverhältnis des Fahrrads 10 um eine Stufe erhöht oder verringert.
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Wie in 5 gezeigt, kann mit dem Betätigungsabschnitt 60, der an der ersten Position P1 angeordnet ist, ein zweiter Schaltvorgang durchgeführt werden, bei dem der Betätigungsabschnitt 60 in einem Bereich betrieben wird, der größer oder gleich dem zweiten Betätigungsabschnitt MB ist. Befindet sich in diesem Fall der Betätigungsabschnitt 60 an der zweiten Position P2, so kommt der Übertragungsabschnitt 74 mit dem piezoelektrischen Element 63 in Kontakt. Befindet sich dann der Betätigungsabschnitt 60 an der dritten Position P3, kommt der Übertragungsabschnitt 74 erneut mit dem piezoelektrischen Element 63 in Kontakt. Wenn der Übertragungsabschnitt 74 mit dem piezoelektrischen Element 63 in Kontakt kommt, erzeugt das piezoelektrische Element 63 eine positive Spannung. Wenn das piezoelektrische Element 63, wie in 3 gezeigt, elektrische Energie liefert, überträgt der drahtlos-Kommunikationsabschnitt 66A das Steuersignal S ein- oder mehrfach an den ersten Steuerschaltkreis 42A der ersten Schalteinheit 42. Der erste Steuerschaltkreis 42A steuert den ersten Motor 42C auf der Basis des Steuersignals S, um das Übersetzungsverhältnis des Fahrrades 10 kontinuierlich zu verändern. Wenn in einem Beispiel der zweite Schaltvorgang ausgeführt wird, wird das Übersetzungsverhältnis des Fahrrads 10 um zwei Stufen erhöht oder verringert.
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Ist der Übertragungsabschnitt 74 vom piezoelektrischen Element 63 getrennt, wird im piezoelektrischen Element 63 eine negative Spannung erzeugt. Da die Anode 70A der Diode 70 mit Masse verbunden ist, wird die im piezoelektrischen Element 63 erzeugte negative Spannung um den Gleichrichterabschnitt 68 verringert. Dadurch wird die im piezoelektrischen Element verbleibende negative Spannung begrenzt.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen werden denjenigen Komponenten gegeben, die mit den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform identisch sind. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben.
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Wie in 6 dargestellt, umfasst die Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 anstelle des Gleichrichterabschnitts 68 (siehe 4) der ersten Ausführungsform einen Gleichrichterabschnitt 100. Der Gleichrichterabschnitt 100 ist mit dem Energieerzeugungsabschnitt 62 elektrisch verbunden, um mindestens eine von der im Energieerzeugungsabschnitt 62 erzeugten positiven Spannung und negativen Spannung zu verringern. Der Gleichrichterabschnitt 100 verringert die erzeugte Spannung, wenn der Zustand des piezoelektrischen Elements 63 vom Kraft angewandten Zustand in den Kraft nicht angewandten Zustand geändert wird. In einem Beispiel verringert der Gleichrichterabschnitt 100 eine im Energieerzeugungsabschnitt 62 erzeugte negative Spannung.
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Der Gleichrichterabschnitt 100 umfasst einen Detektor 102 und einen Schalter 104. Der Detektor 102 erfasst den Zustand des piezoelektrischen Elements 63. Der Detektor 102 ist auf einem von dem Betätigungsabschnitt 60, dem piezoelektrischen Element 63 und dem Übertragungsabschnitt 74 angeordnet. In einem Beispiel erfasst der Detektor 102 den Zustand des piezoelektrischen Elements 63, indem er einen Kontakt zwischen dem Übertragungsabschnitt 74 und dem piezoelektrischen Element 63 erfasst. Ein Beispiel für den Detektor 102 ist ein Drucksensor. Der Schalter 104 ändert den Verbindungszustand der ersten Elektrode 63A des piezoelektrischen Elements 63 in einen Zustand, der mit der Hochpotentialelektrode des Steuerschaltkreises 66 verbunden ist, und einen Zustand, der auf einem Ausgang des Detektors 102 basiert.
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Der Gleichrichterabschnitt 100 umfasst weiterhin einen Controller 106. Der Controller 106 schaltet den Schalter 104 abhängig vom Ausgang des Detektors 102 ein und aus. Stellt der Controller 106 fest, dass sich das piezoelektrische Element 63 im Kraft angewandten Zustand befindet, schaltet der Controller 106 den Schalter 104 ab. Ist der Schalter 104 ausgeschaltet, wird die erste Elektrode 63A des piezoelektrischen Elements 63 mit der Hochpotenzialelektrode des Steuerschaltkreises 66 verbunden. Stellt der Controller 106 fest, dass sich das piezoelektrische Element 63 im Kraft nicht angewandten Zustand befindet, schaltet der Controller 106 den Schalter 104 ein. Wenn der Schalter 104 eingeschaltet wird/ist, wird die erste Elektrode 63A des piezoelektrischen Elements 63 mit Masse verbunden.
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Dritte Ausführungsform
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Eine dritte Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 wird nun unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen werden denjenigen Komponenten gegeben, die mit den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform identisch sind. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben.
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Wie in 7 dargestellt, umfasst die Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 ferner einen Gleichrichterschaltkreis 110. Der Gleichrichterschaltkreis 110 ist mit dem piezoelektrischen Element 63 und dem Steuerschaltkreis 66 elektrisch verbunden. Ein Beispiel für den Gleichrichterschaltkreis 110 ist ein Einweggleichrichterschaltkreis. Der Gleichrichterschaltkreis 110 umfasst eine Diode 112. Die Diode 112 umfasst eine Anode 112A, die mit der ersten Elektrode 63A des piezoelektrischen Elements 63 elektrisch verbunden ist, und eine Kathode 112B, die mit der Hochpotenzialelektrode des Steuerschaltkreises 66 elektrisch verbunden ist.
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Vierte Ausführungsform
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Eine vierte Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 wird nun unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen werden denjenigen Komponenten gegeben, die mit den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform identisch sind. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben.
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Wie in 8 gezeigt, umfasst die Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 anstelle des Gleichrichterabschnitts 68 (siehe 4) der ersten Ausführung einen Gleichrichterschaltkreis 120. Der Gleichrichterschaltkreis 120 ist mit dem piezoelektrischen Element 63 und dem Steuerschaltkreis 66 elektrisch verbunden. Ein Beispiel für den Gleichrichterschaltkreis 120 ist ein Vollweggleichrichterschalkreis. Der Gleichrichterschaltkreis 120 umfasst mehrere Dioden 122. Der Gleichrichterschaltkreis 120 fungiert als Gleichrichterabschnitt, der mindestens eine von einer positiven Spannung und einer negativen Spannung, die im Energieerzeugungsabschnitt 62 erzeugt werden, verringert.
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Fünfte Ausführungsform
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Eine fünfte Ausführungsform einer Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 wird nun mit Bezug auf 9 beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen werden denjenigen Komponenten gegeben, die mit den entsprechenden Komponenten der dritten Ausführungsform identisch sind. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben.
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Wie in 9 dargestellt, umfasst der Gleichrichterabschnitt 68 die Diode 70 und eine Zenerdiode 130. Die Zenerdiode 130 umfasst eine Anode 130A, die mit der Masse verbunden ist, und eine Kathode 130B, die mit dem Energieerzeugungsabschnitt 62 elektrisch verbunden ist. In einem Beispiel ist die Kathode 130B mit der ersten Elektrode 63A des piezoelektrischen Elements 63 elektrisch verbunden, so dass die Zenerdiode 130 parallel zum Steuerschaltkreis 66 und der Diode 70 angeordnet ist. Die Zenerdiode 130 verringert eine positive Spannung, die im Energieerzeugungsabschnitt 62 erzeugt wird und ist größer oder gleich als eine vorgegebene Spannung. Ein Beispiel für die vorgegebene Spannung ist 10 V. Wird über den Übertragungsabschnitt 74 Kraft auf das piezoelektrische Element 63 übertragen und das piezoelektrische Element 63 erzeugt eine positive Spannung, die größer oder gleich der vorgegebenen Spannung ist, wird die positive Spannung durch die Zenerdiode 130 verringert.
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Modifizierte Beispiele
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Die vorstehende Beschreibung veranschaulicht die Ausführungsformen einer Fahrradbetätigungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung und soll nicht einschränkend sein. Die Fahrradbetätigungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfasst z.B. modifizierte Beispiele der unten beschriebenen Ausführungen. Weiterhin können zwei oder mehr der modifizierten Beispiele kombiniert werden. In den folgenden modifizierten Beispielen werden die gleichen Bezugszeichen für die Komponenten angegeben, die mit den entsprechenden Komponenten der Ausführungsformen übereinstimmen. Solche Komponenten werden nicht im Detail beschrieben.
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Das Gehäuse 72 der Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 ist auf mindestens einem von dem Körper des Fahrers des Fahrrades 10 und einem Trageartikel des Fahrers des Fahrrads 10 angeordnet. In einem ersten Beispiel ist, wie in 1 dargestellt, das Gehäuse 72 an einem Armband W angebracht, das ein Beispiel für den Trageartikel ist. Alternativ kann der Trageartikel, auf dem das Gehäuse 72 angeordnet ist, z.B. Kleidung, ein Gürtel, eine Armbanduhr oder ein Ring sein. In einem zweiten Beispiel ist das Gehäuse 72 auf dem Körper des Fahrers angeordnet. In diesem Beispiel wird bevorzugt, dass das Gehäuse 72 einen Befestigungsabschnitt umfasst, der am Körper des Fahrers befestigt werden kann.
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Der Gleichrichterabschnitt 68 verringert eine im Energieerzeugungsabschnitt 62 erzeugte positive Spannung. In diesem Beispiel verringert der Gleichrichterabschnitt 68 die erzeugte Spannung, wenn der Zustand des piezoelektrischen Elements 63 vom Kraft nicht angewandten Zustand in den Kraft angewandten Zustand geändert wird. Der drahtlos-Kommunikationsabschnitt 66A verwendet elektrische Energie, die erzeugt wird, wenn das piezoelektrische Element 63 von einem Zustand, in dem durch den Betätigungsabschnitt 60 Kraft angewandt wird, in einen Zustand geändert wird, in dem durch den Betätigungsabschnitt 60 keine Kraft angewandt wird, um das Steuersignal S an die Fahrradkomponenten 40 zu übertragen.
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Der Energieerzeugungsabschnitt 62 ist für die Erzeugung elektrischer Energie durch elektromagnetische Induktion ausgelegt. In einem Beispiel umfasst der Energieerzeugungsabschnitt 62, wie in 11 dargestellt, anstelle des piezoelektrischen Elements 63 einen elektromagnetischen Induktionsenergieerzeugungsmechanismus 64. Der elektromagnetische Induktionsenergieerzeugungsmechanismus 64 umfasst einen Magneten 64A und eine Spule 64B. In diesem Beispiel ist der Energieerzeugungsabschnitt 62 so eingerichtet, dass er elektrische Energie erzeugt, wenn die Betätigung des Betätigungsabschnitts 60 den Magneten 64A in Bezug auf die Spule 64B schwingt. Ein bekannter Aufbau kann als elektromagnetischer Induktionsenergieerzeugungsmechanismus 64 verwendet werden. Der Aufbau des elektromagnetischen Induktionsenergieerzeugungsmechanismus 64 wird daher nicht näher beschrieben.
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Der Betätigungsabschnitt 60 kann in einen beliebigen Aufbau geändert werden. In einem Beispiel kann der Betätigungsabschnitt 60 eine Taste sein.
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Die elektrische Schaltvorrichtung 41 kann einen Aufbau aufweisen, bei dem eine von der ersten Schalteinheit 42 und der zweiten Schalteinheit 43 entfallen. Genauer gesagt, die zweite Schalteinheit 43 kann von der elektrischen Schaltvorrichtung 41 entfallen.
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Die Fahrradbetätigungsvorrichtung 50 kann einen Aufbau aufweisen, bei dem mindestens einer der Übertragungsabschnitte 74 und 76 weggelassen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10)
- Fahrrad;
- 18)
- Lenker;
- 40)
- Fahrradkomponente;
- 41)
- elektrische Schaltvorrichtung;
- 44)
- elektrische Federung;
- 45)
- elektrisch verstellbare Sattelstütze;
- 46)
- elektrische Hilfsantriebsvorrichtung;
- 47)
- Lampe;
- 48)
- Fahrradcomputer;
- 50)
- Fahrradbetätigungsvorrichtung;
- 60)
- Betätigungsabschnitt;
- 60A, 60B)
- Hebel;
- 62)
- Energieerzeugungsabschnitt;
- 63)
- piezoelektrisches Element;
- 63A)
- erste Elektrode;
- 63B)
- zweite Elektrode;
- 66)
- Steuerschaltkreis;
- 66A)
- drahtloser Kommunikationsabschnitt;
- 68, 100)
- Gleichrichterabschnitt;
- 70)
- Diode;
- 70A, 130A)
- Anode;
- 70B, 130B)
- Kathode;
- 72)
- Gehäuse;
- 74)
- Übertragungsabschnitt;
- 76)
- Vorspannungsabschnitt;
- 102)
- Detektor;
- 104)
- Schalter;
- 130)
- Zenerdiode (Diode);
- P1)
- erste Position;
- P2)
- zweite Position;
- P3)
- dritte Position;
- S)
- Steuersignal;
- W)
- Armband (Trageartikel)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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