DE102018120095A1

DE102018120095A1 - Fahrradantriebseinheit

Info

Publication number: DE102018120095A1
Application number: DE102018120095.1A
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Kameda; Shinichiro Noda; Yasuhiro Terada
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2018-08-17
Publication date: 2019-02-28
Also published as: JP2019038422A; CN109421884A; CN109421884B; JP6927799B2

Abstract

Eine Fahrradantriebseinheit, die es ermöglicht, dass ein Stecker leicht von einer Verbindungseinrichtung abgetrennt wird, umfasst einen Motor, der den Vortrieb eines Fahrrads unterstützt. Die Fahrradantriebseinheit umfasst ein Gehäuse, das mit dem Motor versehen ist und eine Kurbelwelle des Fahrrads lagert, eine Schaltplatine, die in dem Gehäuse aufgenommen ist, ein Radelement, das einer ersten Seitenfläche des Gehäuses in einer Axialrichtung der Kurbelwelle zugewandt ist, wobei zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle und einem Drehmoment des Motors auf das Radelement übertragen wird, und zumindest eine Verbindungseinrichtung, die an dem Gehäuse vorgesehen ist und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist. Die Verbindungseinrichtung liegt von der ersten Seitenfläche des Gehäuses her frei und befindet sich an einer Position, die in einer zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Richtung betrachtet von dem Radelement getrennt ist.

Description

FAHRRADANTRIEBSEINHEIT
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradantriebseinheit, die einen Motor umfasst, der den Vortrieb eines Fahrrads unterstützt.
Die Patentschrift 1 beschreibt eine bekannte Technik eines Fahrrads, das einen Motor als Energiequelle umfasst.
Das in der Patentschrift 1 beschriebene Fahrrad umfasst eine Fahrradantriebseinheit. Die Fahrradantriebseinheit umfasst eine oder mehr Verbindungseinrichtungen, die mit Drähten von externen Vorrichtungen, wie etwa einem Sensor, verbunden sind. Die Verbindungseinrichtungen sind an einer oberen Oberfläche der Fahrradantriebseinheit vorgesehen.
Patentschrift 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2016-088278
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Stecker von Drähten können beispielsweise für die Reparatur eines Fahrrads von Verbindungseinrichtungen abgetrennt werden. In einem Fall, in dem die Verbindungseinrichtungen an einer oberen Oberfläche vorgesehen sind, ist der Platz in der Abtrennrichtung oftmals eng. Dies behindert das Abtrennen eines Kabelbaums von den Verbindungseinrichtungen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrradantriebseinheit vorzusehen, die es ermöglicht, dass ein Stecker leicht von einer Verbindungseinrichtung abgetrennt wird.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrradantriebseinheit einen Motor, der den Vortrieb eines Fahrrads unterstützt. Die Fahrradantriebseinheit umfasst ein Gehäuse, das mit dem Motor versehen ist und eine Kurbelwelle des Fahrrads lagert, eine Schaltplatine (Englisch:circuit board), die in dem Gehäuse aufgenommen ist, ein Radelement, das einer ersten Seitenfläche des Gehäuses in einer Axialrichtung der Kurbelwelle zugewandt ist, wobei zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle und einem Drehmoment des Motors auf das Radelement übertragen wird, und zumindest eine Verbindungseinrichtung, die an dem Gehäuse vorgesehen ist und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist. Die Verbindungseinrichtung liegt von der ersten Seitenfläche des Gehäuses her frei und befindet sich an einer Position, die in einer zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Ansicht betrachtet von dem Radelement getrennt ist.
Nach dem ersten Aspekt lässt sich ein Stecker leicht mit der Verbindungseinrichtung verbinden und davon trennen.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrradantriebseinheit einen Motor, der den Vortrieb eines Fahrrads unterstützt. Die Fahrradantriebseinheit umfasst ein Gehäuse, das mit dem Motor versehen ist und eine Kurbelwelle des Fahrrads lagert, eine Schaltplatine, die in dem Gehäuse aufgenommen ist, einen Ausgang, der zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle und einem Drehmoment des Motors auf ein Radelement überträgt, das einer ersten Seitenfläche des Gehäuses in einer Axialrichtung der Kurbelwelle zugewandt ist, und zumindest eine Verbindungseinrichtung, die an dem Gehäuse vorgesehen ist und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist. Der Ausgang umfasst eine Drehachse. Die Verbindungseinrichtung liegt von der ersten Seitenfläche des Gehäuses her frei und befindet sich an einer Position, die um 60 mm oder mehr von der Drehachse des Ausgangs in einer zu der zu der Drehachse orthogonalen Richtung getrennt ist.
Nach dem zweiten Aspekt befindet sich die Verbindungseinrichtung an einer Position, die von der Drehachse des Ausgangs getrennt ist, der Drehmoment an das Radelement überträgt. Dies macht es möglich, dass ein Stecker leichter mit der Verbindungseinrichtung verbunden und davon getrennt werden kann als in einem Fall, in dem sich die Verbindungseinrichtung in der Nähe der Drehachse des Ausgangs befindet.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Fahrradantriebseinheit einen Motor, der den Vortrieb eines Fahrrads unterstützt. Die Fahrradantriebseinheit umfasst ein Gehäuse, das mit dem Motor versehen ist und eine Kurbelwelle des Fahrrads lagert, eine Schaltplatine, die in dem Gehäuse aufgenommen ist, einen Ausgang, der zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle und einem Drehmoment des Motors auf ein Radelement überträgt, das einer ersten Seitenfläche des Gehäuses in einer Axialrichtung der Kurbelwelle zugewandt ist, und zumindest eine Verbindungseinrichtung, die an dem Gehäuse angeordnet ist und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist. Die Verbindungseinrichtung ist an zumindest einem von einem hinteren Ende und einem unteren Ende des Gehäuses in einem Zustand angeordnet, in dem das Gehäuse an einen Rahmen des Fahrrads gekoppelt ist. Das hintere Ende befindet sich bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrrads an einer Rückseite des Gehäuses.
Nach einem dritten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit, die an den Rahmen des Fahrrads gekoppelt ist, die Verbindungseinrichtung an zumindest einem von dem unteren Ende des Gehäuses und dem hinteren Ende des Gehäuses, das sich bezüglich der Fahrtrichtung des Fahrrads an der Rückseite des Gehäuses befindet. Somit befindet sich die Verbindungseinrichtung an einer Position, die von dem Radelement getrennt ist, oder einer Position, an der das Radelement das Verbinden und Trennen des Steckers nicht stört. Dies ermöglicht ein einfaches Verbinden und Abtrennen des Steckers.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach dem ersten oder zweiten Aspekt so ausgebildet, dass sich in einem Zustand, in dem das Gehäuse an einen Rahmen des Fahrrads gekoppelt ist, die Verbindungseinrichtung bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrrads von der Kurbelwelle aus nach vorne hin befindet.
Nach dem vierten Aspekt lässt sich in einem Fall des Abtrennens eines Steckers von der Vorderseite der Fahrradantriebseinheit der Stecker leicht abtrennen.
Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach dem zweiten oder dritten Aspekt so ausgebildet, dass der Ausgang einen Kopplungsabschnitt umfasst, der es ermöglicht, dass das Radelement daran gekoppelt wird.
Nach dem fünften Aspekt kann das Radelement an den Ausgang gekoppelt und davon entkoppelt werden.
Nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis fünften Aspekt so ausgebildet, dass das Gehäuse ein Durchgangsloch umfasst, und zumindest ein Abschnitt der Verbindungseinrichtung im Durchgangsloch angeordnet und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist.
Nach dem sechsten Aspekt ist zumindest ein Abschnitt der Verbindungseinrichtung im Durchgangsloch des Gehäuses angeordnet. Dies beschränkt den Kontakt der Verbindungseinrichtung mit Objekten von außen.
Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach dem sechsten Aspekt so ausgebildet, dass die Verbindungseinrichtung an der Schaltplatine fixiert ist.
Nach dem siebten Aspekt ist die Verbindungseinrichtung direkt an der Schaltplatine der Antriebsschaltung fixiert, anstatt über einen Draht mit der Schaltplatine der Antriebsschaltung verbunden zu sein. Dies beseitigt den Platzbedarf zum Verlegen eines Drahts, der die Verbindungseinrichtung und die Schaltplatine verbindet. Somit wird die Größe der Fahrradantriebseinheit verringert.
Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis siebten Aspekt so ausgebildet, dass der Motor einen Stator umfasst, und das Gehäuse einen Statoraufnahmeabschnitt umfasst, der den Stator des Motors aufnimmt.
Nach dem achten Aspekt ist der Statoraufnahmeabschnitt, der den Stator des Motors aufnimmt, einstückig mit dem Gehäuse. Somit wird die Anzahl der Komponenten verringert.
Nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach dem achten Aspekt so ausgebildet, dass der Statoraufnahmeabschnitt in einem Bereich zwischen der Schaltplatine und der ersten Seitenfläche in einer zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Richtung angeordnet ist.
Nach dem neunten Aspekt befindet sich die Schaltplatine an einer Position, die von der ersten Seitenfläche des Gehäuses um die Abmessung des Statoraufnahmeabschnitts in der Axialrichtung der Kurbelwelle getrennt ist. Wenn die Verbindungseinrichtung nahe an der Schaltplatine angeordnet ist, ist der Abstand von der Verbindungseinrichtung zu der ersten Seitenfläche des Gehäuses verglichen mit einem Fall erhöht, in dem sich die Schaltplatine nahe an der ersten Seitenfläche des Gehäuses befindet. Dies erhöht den Platz zum Verbinden und Trennen eines Steckers an bzw. von der Verbindungseinrichtung und ermöglicht ein einfaches Verbinden und Abtrennen des Steckers.
Nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach dem achten oder neunten Aspekt so ausgebildet, dass ein erster Abschnitt des Gehäuses, wo der Statoraufnahmeabschnitt vorgesehen ist, in einer zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Richtung von einem zweiten Abschnitt des Gehäuses vorragt, wo sich die Verbindungseinrichtung befindet. Die Verbindungseinrichtung ist um den Statoraufnahmeabschnitt herum vorgesehen.
Nach dem zehnten Aspekt kann ein Draht am zweiten Abschnitt angeordnet und mit der Verbindungseinrichtung verbunden werden. Dies begrenzt das Vorragen des Drahts in der Breitenrichtung der Fahrradantriebseinheit.
Nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach dem zehnten Aspekt so ausgebildet, dass die Verbindungseinrichtung in der zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Richtung eine geringere Größe als der Statoraufnahmeabschnitt aufweist.
Nach dem elften Aspekt wird verglichen mit einem Fall, in dem die Verbindungseinrichtung und der Statoraufnahmeabschnitt dieselbe Größe aufweisen, der Platz zum Verbinden und Trennen eines Steckers mit und von der Verbindungseinrichtung in einer zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Richtung erhöht. Dies ermöglicht ein einfaches Verbinden und Abtrennen des Steckers.
Nach einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis elften Aspekt so ausgebildet, dass das Radelement ein vorderes Zahnrad umfasst.
Nach dem zwölften Aspekt kann das vordere Zahnrad an die Kurbelwelle gekoppelt werden.
Nach einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis zwölften Aspekt so ausgebildet, dass das Radelement und die Kurbelwelle koaxial sind.
Nach dem dreizehnten Aspekt kann verglichen mit einem Fall, in dem die Drehachse des Radelements bezüglich der Vorne-Hinten-Richtung des Fahrrads auf die Kurbelwelle falsch ausgerichtet ist, die Größe der Fahrradantriebseinheit in der Vorne-Hinten-Richtung verringert werden.
Nach einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis dreizehnten Aspekt so ausgebildet, dass ein Stecker in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Kurbelwelle ist, mit der Verbindungseinrichtung verbunden und davon getrennt wird.
Nach dem vierzehnten Aspekt wird in einem Fall, in dem der Stecker von der Fahrradantriebseinheit getrennt wird, die an das Fahrrad gekoppelt ist, die Störung durch einen Rahmen, an den die Fahrradantriebseinheit gekoppelt ist, beschränkt. Somit lässt sich der Stecker leicht abtrennen.
Nach einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis vierzehnten Aspekt des Weiteren ein Abdeckelement, das die Verbindungseinrichtung bedeckt.
Nach dem fünfzehnten Aspekt ist die Verbindungseinrichtung geschützt. Dies beschränkt die Korrosion, die beispielsweise durch das Ansammeln von Wasser, Staub oder das Ansammeln von Schlamm verursacht wird, und die Beschädigung an der Verbindungseinrichtung, die beispielsweise durch Kontakt mit einem Stein verursacht wird.
Nach einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach dem fünfzehnten Aspekt so ausgebildet, dass das Abdeckelement ein erstes Abdeckelement, das ein Durchgangsloch umfasst, durch das die Kurbelwelle verläuft, und ein zweites Abdeckelement umfasst, das die Verbindungseinrichtung bedeckt. Das erste Abdeckelement und das zweite Abdeckelement können separat am Gehäuse befestigt und davon gelöst werden.
Nach dem sechzehnten Aspekt kann das zweite Abdeckelement von dem Gehäuse ohne ein Lösen des ersten Abdeckelements gelöst werden.
Nach einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis sechzehnten Aspekt so ausgebildet, dass die Verbindungseinrichtung eine erste Verbindungseinrichtung umfasst, die mit einer Stromkommunikationsleitung verbindbar ist.
Nach dem siebzehnten Aspekt lässt sich der Stecker der Stromkommunikationsleitung leicht verbinden und abtrennen.
Nach einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis siebzehnten Aspekt so ausgebildet, dass die Verbindungseinrichtung eine zweite Verbindungseinrichtung umfasst, die mit einer Kommunikationsleitung verbindbar ist, die mit einem Sensor verbunden ist.
Nach dem achtzehnten Aspekt lässt sich der Stecker der Kommunikationsleitung, die die Schaltplatine und den Sensor verbindet, leicht verbinden und abtrennen.
Nach einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis achtzehnten Aspekt so ausgebildet, dass die Verbindungseinrichtung eine dritte Verbindungseinrichtung umfasst, die mit einer Batterie verbindbar ist, die am Fahrrad angeordnet ist.
Nach dem neunzehnten Aspekt lässt sich der Stecker einer Energieversorgungsleitung, die die Verbindungseinrichtung und die Batterie verbindet, leicht verbinden und abtrennen.
Nach einem zwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Fahrradantriebseinheit nach einem von dem ersten bis neunzehnten Aspekt des Weiteren einen Kopplungsabschnitt, der am Gehäuse vorgesehen ist. Der Kopplungsabschnitt ist ausgebildet, an einen Rahmen des Fahrrads gekoppelt zu werden.
Nach dem zwanzigsten Aspekt ist die Fahrradantriebseinheit an den Rahmen des Fahrrads mit dem Kopplungsabschnitt gekoppelt.
Die Fahrradantriebseinheit der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass ein Stecker leicht von einer Verbindungseinrichtung abgetrennt wird, die an der Fahrradantriebseinheit vorgesehen ist.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrads, das eine Ausführungsform einer Fahrradantriebseinheit umfasst.
2 ist eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit.
3 ist eine Querschnittsansicht der Fahrradantriebseinheit entlang der Linie III-III in 2.
4 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit.
5 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit, wobei die Abdeckung entfernt ist.
6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit.
7 ist eine Seitenansicht eines abgewandelten Beispiels einer Fahrradantriebseinheit.
8 ist eine Rückseitenansicht der Fahrradantriebseinheit des abgewandelten Beispiels.
9 ist eine Unteransicht der Fahrradantriebseinheit des abgewandelten Beispiels.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ein Fahrrad 10, das eine Fahrradantriebseinheit 40 umfasst, wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das Fahrrad 10 kann ein Mountainbike, ein Straßenfahrrad oder ein Citybike sein.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Fahrrad 10 einen Fahrradkörper 12, Räder 14, einen Antriebsmechanismus 16, eine Batterie 18 und die Fahrradantriebseinheit 40.
Der Fahrradkörper 12 umfasst einen Rahmen 22, eine Vorderradgabel 24, die mit dem Rahmen 22 verbunden ist, und einen Lenker 26B, der mit der Vorderradgabel 24 über einen Lenkervorbau 26A lösbar verbunden ist. Die Vorderradgabel 24 wird durch den Rahmen 22 gelagert.
Die Räder 14 umfassen ein Vorderrad 28 und ein Hinterrad 30. Das Vorderrad 28 weist eine Achswelle 28A auf, die mit einem Ende der Vorderradgabel 24 verbunden ist. Das Hinterrad 30 weist eine Achswelle 30A auf, die mit einem hinteren Ende 22A des Rahmens 22 verbunden ist.
Der Antriebsmechanismus 16 umfasst eine Kurbel 32 und Pedale 34. Die Kurbel 32 umfasst eine Kurbelwelle 42 und Kurbelarme 32A. Der Antriebsmechanismus 16 überträgt menschliche Antriebskraft, die auf die Pedale 34 ausgeübt wird, auf das Hinterrad 30. Der Antriebsmechanismus 16 ist ausgebildet, die Drehung der Kurbel 32 beispielsweise über ein Radelement 36 und eine Kette, einen Riemen oder eine Welle auf das Hinterradelement 38 zu übertragen, das an das Hinterrad 30 gekoppelt ist. Zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle 42 und einem Drehmoment eines Motors 44 wird auf das Radelement 36 übertragen. Der Radelement 36 umfasst ein Zahnrad, eine Riemenscheibe oder ein Kegelrad. Das Radelement 36 ist an einen Ausgang 52 der Fahrradantriebseinheit 40 gekoppelt. Das Radelement 36 ist einer ersten Seitenfläche 46A eines Gehäuses 46 in einer Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 zugewandt. Das Radelement 36 kann eines oder mehrere vordere Zahnräder umfassen.
Der Hinterradelement 38 umfasst ein Zahnrad, eine Riemenscheibe oder ein Kegelrad. Eine Freilaufkupplung (nicht dargestellt) ist zwischen dem Hinterradelement 38 und dem Hinterrad 30 vorgesehen. Die Freilaufkupplung ist ausgebildet, die Vorwärtsdrehung des Hinterrads 30 in einem Fall zu erlauben, in dem das Hinterradelement 38 sich vorwärts dreht, und die Rückwärtsdrehung des Hinterradelements 38 in einem Fall zu verbieten, in dem das Hinterrad 30 sich rückwärts dreht. Das Hinterradelement 38 kann mehrere hintere Zahnräder umfassen.
Die Batterie 18 umfasst eine Batterieeinheit 18A, die eine oder mehrere Batteriezellen umfasst, und eine Batteriehaltevorrichtung 18B, die die Batterieeinheit 18A trägt. Die Batterie 18 umfasst eine oder mehrere Batteriezellen. Eine Batteriezelle umfasst eine wiederaufladbare Batterie. Die Batterie 18 ist am Fahrrad 10 montiert, um andere elektrische Komponenten, die mit der Batterie 18 durch Drähte elektrisch verbunden sind, mit elektrischer Energie zu versorgen, beispielsweise die Fahrradantriebseinheit 40. Die Batterie 18 kann an der Außenseite des Rahmens 22 befestigt sein oder kann zumindest teilweise im Rahmen 22 untergebracht sein. Wie später beschrieben werden wird, ist die Batterie 18 ausgebildet, mit einer Steuereinrichtung 60 zu kommunizieren. Die Batterie 18 überträgt beispielsweise Information, die sich auf einen Ladezustand oder Nutzungszustand der Batterie 18 bezieht, an die Steuereinrichtung 60. Die Information umfasst den Batteriestand, die Zeit, in der die Batterie 18 benutzt wird, die Temperatur der Batterie 18, die Spannung zwischen den Anschlüssen und Frequenzen des Ladens und Entladens.
Wie in den 2, 3 und 5 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 40 den Motor 44. Die Fahrradantriebseinheit 40 umfasst des Weiteren das Gehäuse 46, eine Schaltplatine 48, das Radelement 36 und zumindest eine Verbindungseinrichtung 49.
Die Fahrradantriebseinheit 40 kann des Weiteren die Kurbelwelle 42, einen Untersetzungsmechanismus 50, den Ausgang 52, Lager 54, eine erste Drehwelle 70, eine zweite Drehwelle 71, eine erste Freilaufkupplung 56, eine zweite Freilaufkupplung 58 und die Steuereinrichtung 60 umfassen. Die Lager 54 umfassen ein erstes Lager 54A, ein zweites Lager 54B, ein drittes Lager 54C, ein viertes Lager 54D, ein fünftes Lager 54E und ein sechstes Lager 54F. Das erste Lager 54A und das zweite Lager 54B lagern die Kurbelwelle 42 direkt oder indirekt. Das dritte Lager 54C und das vierte Lager 54D lagern die erste Drehwelle 70 des Untersetzungsmechanismus 50. Das fünfte Lager 54E und das sechste Lager 54F lagern die zweite Drehwelle 71 des Untersetzungsmechanismus 50.
Der Motor 44 unterstützt den Vortrieb des Fahrrads 10. Der Motor 44 umfasst einen Elektromotor. Der Motor 44 kann ein so genannter bürstenloser Motor sein. Der Motor 44 ist vorgesehen, um eine Drehung an einen Übertragungsweg für menschliche Antriebskraft zu übertragen, der sich von den Pedalen 34 bis zum Hinterrad 30 erstreckt. Der Motor 44 ist mit dem Übertragungsweg für menschliche Antriebskraft zwischen der Kurbelwelle 42 und dem Radelement 36 verbunden.
Der Motor 44 umfasst einen Stator 44B. Der Motor 44 umfasst beispielsweise eine Ausgangswelle 44A, den Stator 44B und einen Rotor 44C. Die Ausgangswelle 44A ist an dem Rotor 44C fixiert, so dass die Drehachse der Ausgangswelle 44A mit der Drehachse des Rotors 44C fluchtet. Der Stator 44B ist entlang eines Umfangs vorgesehen, dessen Mittelpunkt mit der Drehachse des Rotors 44C zusammenfällt. Der Motor 44 ist im Gehäuse 46 vorgesehen, so dass die Ausgangswelle 44A parallel zur Kurbelwelle 42 ist. Der Motor 44 kann im Gehäuse 46 vorgesehen sein, so dass die Ausgangswelle 44A eine Richtung schneidet, in die sich die Kurbelwelle 42 erstreckt.
Der Ausgang 52 überträgt zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle 42 und einem Drehmoment des Motors 44 auf das Radelement 36. Der Ausgang 52 ist ein Drehkörper. Der Ausgang 52 weist eine Drehachse C auf. Bevorzugt sind das Radelement 36 und die Kurbelwelle 42 koaxial. Beispielsweise weist der Ausgang 52 ein Durchgangsloch auf, das sich entlang der Drehachse C erstreckt, und die Kurbelwelle ist durch das Durchgangsloch 42 gesteckt. Der Ausgang 52 umfasst einen Kopplungsabschnitt 52A, der es ermöglicht, dass das Radelement 36 daran gekoppelt wird. Der Kopplungsabschnitt 52A des Ausgangs 52 ist an einer Außenumfangsfläche des Ausgangs 52 vorgesehen. Der Kopplungsabschnitt 52A umfasst eine Keilverzahnung. Eine Keilverzahnung, die an den Kopplungsabschnitt 52A gekoppelt ist, ist an einem Innenumfang des Radelements 36 ausgebildet. In einem Zustand, in dem das Radelement 36 an den Kopplungsabschnitt 52A gekoppelt ist, ist ein Verriegelungselement 37 an den Kopplungsabschnitt 52A gekoppelt, um das Radelement 36 an dem Kopplungsabschnitt 52A zu befestigen.
Der Ausgang 52 überträgt Drehmoment der Kurbelwelle 42 und Drehmoment des Motors 44 auf das Hinterradelement 38 über eine Kette, einen Riemen oder eine Welle. Wie später beschrieben werden wird, wird das Drehmoment der Kurbelwelle 42 auf den Ausgang 52 über die zweite Freilaufkupplung 58 übertragen. Das Drehmoment des Motors 44 wird auf den Ausgang 52 über den Untersetzungsmechanismus 50 übertragen, der ebenfalls später beschrieben wird.
Der Untersetzungsmechanismus 50 ist in einem Innenraum des Gehäuses 46 vorgesehen. Der Untersetzungsmechanismus 50 verringert die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 44A des Motors 44. Der Untersetzungsmechanismus 50 verbindet den Motor 44 und den Ausgang 52. Der Untersetzungsmechanismus 50 verringert die Geschwindigkeit der Drehung des Motors 44 und überträgt die Drehung an den Ausgang 52. Der Untersetzungsmechanismus 50 umfasst mehrere Zahnräder 68. Die mehreren Zahnräder 68 umfassen ein erstes Zahnrad 68A, ein zweites Zahnrad 68B, ein drittes Zahnrad 68C, ein viertes Zahnrad 68D, ein fünftes Zahnrad 68E und ein sechstes Zahnrad 68F. Der Untersetzungsmechanismus 50 umfasst des Weiteren die erste Drehwelle 70 und die zweite Drehwelle 71.
Die erste Drehwelle 70 ist parallel zur Ausgangswelle 44A des Motors 44 und der Kurbelwelle 42 angeordnet. Ein axiales Ende der ersten Drehwelle 70 wird durch ein erstes Gehäuse 62 gelagert, das später beschrieben wird. Das dritte Lager 54C ist zwischen der ersten Drehwelle 70 und dem ersten Gehäuse 62 vorgesehen. Das erste Gehäuse 62 lagert die erste Drehwelle 70 über das dritte Lager 54C drehbar. Das andere axiale Ende der ersten Drehwelle 70 wird durch ein zweites Gehäuse 64 gelagert. Das vierte Lager 54D ist zwischen der ersten Drehwelle 70 und dem zweiten Gehäuse 64 vorgesehen. Das zweite Gehäuse 64 lagert die erste Drehwelle 70 über das vierte Lager 54C drehbar.
Die zweite Drehwelle 71 ist parallel zur Ausgangswelle 44A des Motors 44 und der Kurbelwelle 42 angeordnet. Ein axiales Ende der zweiten Drehwelle 71 wird durch das erste Gehäuse 62 gelagert. Das fünfte Lager 54E ist zwischen der zweiten Drehwelle 71 und dem ersten Gehäuse 62 vorgesehen. Das erste Gehäuse 62 lagert die zweite Drehwelle 71 über das fünfte Lager 54E drehbar. Das andere axiale Ende der zweiten Drehwelle 71 wird durch das zweite Gehäuse 64 gelagert. Das sechste Lager 54F ist zwischen der zweiten Drehwelle 71 und dem zweiten Gehäuse 64 vorgesehen. Das zweite Gehäuse 64 lagert die zweite Drehwelle 71 über das sechste Lager 54F drehbar.
Das erste Zahnrad 68A ist am Außenumfang der Ausgangswelle 44A des Motors 44 vorgesehen. In einem Beispiel ist das erste Zahnrad 68A einstückig mit der Ausgangswelle 44A ausgebildet. Das erste Zahnrad 68A kann separat von der Ausgangswelle 44A ausgebildet sein und an die Ausgangswelle 44A gekoppelt sein.
Das zweite Zahnrad 68B ist am Außenumfang der ersten Drehwelle 70 vorgesehen. In einem Beispiel ist das zweite Zahnrad 68B einstückig mit der ersten Drehwelle 70 ausgebildet. Das zweite Zahnrad 68B kann separat von der ersten Drehwelle 70 ausgebildet sein und an die erste Drehwelle 70 gekoppelt sein. Das zweite Zahnrad 68B kommt mit dem ersten Zahnrad 68A in Eingriff. Beispielsweise kann die erste Drehwelle 70 aus einem Metall gebildet sein, und das zweite Zahnrad 68B kann aus einem Harz gebildet sein.
Das dritte Zahnrad 68C ist am Außenumfang der ersten Drehwelle 70 an einer anderen Stelle als das zweite Zahnrad 68B vorgesehen. Das dritte Zahnrad 68C dreht sich einstückig mit der ersten Drehwelle 70. In einem Beispiel ist das dritte Zahnrad 68C einstückig mit der ersten Drehwelle 70 ausgebildet. Das dritte Zahnrad 68C kann separat von der ersten Drehwelle 70 ausgebildet sein und an die erste Drehwelle 70 gekoppelt sein.
Das vierte Zahnrad 68D ist am Außenumfang der zweiten Drehwelle 71 vorgesehen. Das vierte Zahnrad 68D kommt mit dem dritten Zahnrad 68C in Eingriff. Die erste Freilaufkupplung 56 ist zwischen dem vierten Zahnrad 68D und der zweiten Drehwelle 71 vorgesehen. Die erste Freilaufkupplung 56 überträgt eine Drehung, die in das vierte Zahnrad 68D von dem Motor 44 eingeleitet wird, in einer ersten Richtung an die zweite Drehwelle 71. Die erste Freilaufkupplung 56 überträgt eine Drehung, die in zweite Drehwelle 71 von dem Ausgang 52 eingeleitet wird, nicht in der ersten Richtung an das vierte Zahnrad 68D und den Motor 44. Die erste Richtung bezeichnet eine Richtung, in der die zweite Drehwelle 71 in einem Fall gedreht wird, in dem der Motor 44 die Ausgangswelle 44A dreht, um das Fahrrad 10 vorwärts zu bewegen. Die erste Freilaufkupplung 56 umfasst beispielsweise eine Rollenkupplung. Ein Abschnitt der ersten Freilaufkupplung 56 kann einstückig mit dem vierten Zahnrad 68D und einem Abschnitt der zweiten Drehwelle 71 ausgebildet sein.
Das fünfte Zahnrad 68E ist am Außenumfang der zweiten Drehwelle 71 an einer anderen Stelle als das vierte Zahnrad 68D vorgesehen. Das fünfte Zahnrad 68E dreht sich einstückig mit der zweiten Drehwelle 71. In einem Beispiel ist das fünfte Zahnrad 68E einstückig mit der zweiten Drehwelle 71 ausgebildet. Das fünfte Zahnrad 68E kann separat von der zweiten Drehwelle 71 ausgebildet sein und an die zweite Drehwelle 71 gekoppelt sein. Die erste Freilaufkupplung 56 kann zwischen dem fünften Zahnrad 68E und der zweiten Drehwelle 71 vorgesehen sein, anstatt zwischen dem vierten Zahnrad 68D und der zweiten Drehwelle 71.
Das sechste Zahnrad 68F ist am Außenumfang des Ausgangs 52 vorgesehen. Das sechste Zahnrad 68F dreht sich einstückig mit dem Ausgang 52. Das sechste Zahnrad 68F kommt mit dem fünften Zahnrad 68E in Eingriff. Das sechste Zahnrad 68F ist mit der Kurbelwelle 42 über die zweite Freilaufkupplung 58 verbunden. Die zweite Freilaufkupplung 58 überträgt die Drehung der Kurbelwelle 42 in einer zweiten Richtung an das sechste Zahnrad 68F und überträgt keine Drehung des Ausgangs 52 in der zweiten Richtung an die Kurbelwelle 42. Die zweite Richtung bezeichnet eine Richtung, in der der Ausgang 52 in einem Fall gedreht wird, in dem die Kurbelwelle 42 gedreht wird, um das Fahrrad 10 vorwärts zu bewegen. Die zweite Freilaufkupplung 58 umfasst beispielsweise eine Ratschenkupplung mit einer Sperrklinke oder eine Rollenkupplung. Die Drehung der Kurbelwelle 42 und die Drehung des Motors 44 werden an das sechste Zahnrad 68F und den Ausgang 52 übertragen. Die Kurbelwelle 42 ist an ein rohrförmiges Hülsenelement 43 gekoppelt. Das Hülsenelement 43 ist im Gehäuse 46 koaxial mit der Kurbelwelle 42 angeordnet. Das Hülsenelement 43 weist ein erstes Ende und ein zweites Ende bezüglich der Axialrichtung der Kurbelwelle 42 auf. Das erste Ende des Hülsenelements 43 ist an der Kurbelwelle 42 fixiert. Das zweite Ende des Hülsenelements 43 ist mit der zweiten Freilaufkupplung 58 verbunden. Ein Abschnitt des Hülsenelements 43 kann einstückig mit einem Abschnitt der zweiten Freilaufkupplung 58 ausgebildet sein. Ein Abschnitt des Ausgangs 52 kann einstückig mit einem Abschnitt der zweiten Freilaufkupplung 58 ausgebildet sein. Das Hülsenelement 43 kann mit einem Sensor versehen sein, der die von der Kurbelwelle 42 her aufgenommene menschliche Antriebskraft detektiert. Der Sensor, der menschliche Antriebskraft detektiert, umfasst beispielsweise einen Dehnungssensor. Der Sensor, der menschliche Antriebskraft detektiert, kann beispielsweise einen Magnetostriktionssensor umfassen, der in dem Gehäuse 46 vorgesehen ist, um ein Magnetostriktionselement zu detektieren, das an dem Hülsenelement 43 vorgesehen ist.
Das erste Zahnrad 68A weist weniger Zähne als das zweite Zahnrad 68B auf. Das dritte Zahnrad 68C weist weniger Zähne als das vierte Zahnrad 68D auf. Das fünfte Zahnrad 68E weist weniger Zähne als das sechste Zahnrad 68F auf. Daher wird die Geschwindigkeit der Drehung des Motors 44 in drei Stufen durch die Zahnräder 68A bis 68F verringert, und die Drehung wird an den Ausgang 52 übertragen. Eine dritte Freilaufkupplung kann zwischen der ersten Drehwelle 70 und dem zweiten Zahnrad 68B oder zwischen der zweiten Drehwelle 71 und dem fünften Zahnrad 68E vorgesehen sein. Die dritte Freilaufkupplung überträgt Drehung in der ersten Richtung, die von der Seite des Motors 44 zum Ausgang 52 hin bei der Vorwärtsdrehung der Kurbel 32 übertragen wird. Die dritte Freilaufkupplung überträgt Drehung in der ersten Richtung nicht, die von der Seite des Ausgangs 52 zum Motor 44 bei der Vorwärtsdrehung der Kurbel 32 übertragen wird. In einem Fall, in dem die dritte Freilaufkupplung vorgesehen ist, kann die erste Freilaufkupplung entfallen.
Die Steuereinrichtung 60 steuert den Motor 44. Die Steuereinrichtung 60 umfasst eine Antriebsschaltung, die den Motor 44 antreibt. Die Antriebsschaltung umfasst eine Inverterschaltung und steuert elektrische Energie, die von der Batterie 18 dem Motor 44 zugeführt wird. Die Steuereinrichtung 60 wird mit elektrischer Energie von der Batterie 18 versorgt. Die Steuereinrichtung 60 ist mit der Batterie 18, dem Motor 44 und anderen elektrischen Vorrichtungen durch Stromkommunikationsleitungen 80 (PLC: Power Line Communication) verbunden, um mit diesen Vorrichtungen über elektrische Energieinformation zu kommunizieren. Beispiele von elektrischen Vorrichtungen, die mit der Steuereinrichtung 60 über die Stromkommunikationsleitungen 80 kommunizieren, umfassen die Batterie 18 und ein Betätigungsabschnitt 90. Die Steuereinrichtung 60 umfasst einen Arithmetik-Prozessor, der vorgegebene Steuerprogramme ausführt. Der Arithmetik-Prozessor umfasst beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder eine Mikroverarbeitungseinheit (MPU). Die Steuereinrichtung 60 kann einen oder mehrere Mikrocomputer umfassen. Die Steuereinrichtung 60 umfasst des Weiteren einen Speicher. Der Speicher speichert Information, die in verschiedenen Steuerprogrammen und verschiedenen Steuerprozessen verwendet wird. Der Speicher umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen Speicher und einen flüchtigen Speicher. Der Speicher kann mehrere nichtflüchtige Speicher und mehrere flüchtige Speicher umfassen. Der Betätigungsabschnitt 90 ist ausgebildet, von dem Nutzer betätigbar zu sein. Der Betätigungsabschnitt 90 ist ausgebildet, einen Betätigungsmodus des Motors 44 zu verändern. Die Veränderung des Betätigungsmodus des Motors 44 umfasst zumindest eine von einer Veränderung zwischen Betätigungsmodi, in denen verschiedene Niveaus von Unterstützungskräften verwendet werden, um die menschliche Antriebskraft unterstützen, und einer Veränderung zwischen einem Unterstützungsmodus und einem Laufmodus. Der Betätigungsabschnitt 90 ist an den Lenker 26B des Fahrrads 10 gekoppelt. In einem Fall, in dem der Nutzer den Betätigungsabschnitt 90 betätigt, überträgt der Betätigungsabschnitt 90 ein Ausgangssignal an die Steuereinrichtung 60. Der Betätigungsabschnitt 90 umfasst ein oder mehr Betätigungselemente zum Verändern des Betätigungsmodus des Motors 44. Jedes Betätigungselement umfasst einen Druckschalter, einen hebelartigen Schalter oder einen Touchscreen.
Die Steuereinrichtung 60 steuert den Motor 44 und die Entladung der Batterie 18 basierend auf der elektrischen Energieinformation und Information von verschiedenen Sensoren. Die Sensoren umfassen einen Sensor, der menschliche Antriebskraft detektiert, und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88. Die Steuereinrichtung 60 steuert den Motor 44 basierend auf Signalen von dem die menschliche Antriebskraft detektierenden Sensor und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88. Ferner steuert im Laufmodus die Steuereinrichtung 60 den Motor 44 gemäß der Betätigung des Betätigungsabschnitts 90. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 detektiert eine Drehgeschwindigkeit eines Rades 14. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 ist mit der Steuereinrichtung 60 durch eine Kommunikationsleitung 82 elektrisch verbunden. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 ist beispielsweise an eine Kettenstrebe des Rahmens 22 gekoppelt. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 sendet Signale an die Steuereinrichtung 60 entsprechend den Änderungen der relativen Position zwischen einem Magneten, der am Rad 14 befestigt ist, und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88. Bevorzugt umfasst der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 ein magnetisches Reed, das einen Reedschalter bildet, oder einen Hallsensor.
Die Steuereinrichtung 60 ist auf der Schaltplatine 48 montiert. Die Schaltplatine 48 ist mit den Verbindungseinrichtungen 49 elektrisch verbunden, die die Schaltplatine 48 mit der Batterie 18, den Sensoren und anderen elektrischen Vorrichtungen verbinden. Die Schaltplatine 48 umfasst eine Hauptplatine 48A, auf der die Steuereinrichtung 60 montiert ist, und eine Verbindungseinrichtungsverbindungsplatine 48B, die mit der Hauptplatine 48A elektrisch verbunden ist. Die Schaltplatine 48 ist im Gehäuse 46 untergebracht. Die Hauptplatine 48A und die Verbindungseinrichtungsverbindungsplatine 48B sind durch einen Draht oder ein leitfähiges Stiftelement verbunden.
Die Verbindungseinrichtungen 49 umfassen erste Verbindungseinrichtungen 49A, die mit den Stromkommunikationsleitungen 80 verbunden werden können. Beispielsweise sind zwei erste Verbindungseinrichtungen 49A, die zwei Stromkommunikationsleitungen 80 entsprechen, an der Fahrradantriebseinheit 40 vorgesehen. Die ersten Verbindungseinrichtungen 49A sind an Stecker 80A der Stromkommunikationsleitungen 80 gekoppelt.
Die Verbindungseinrichtungen 49 umfassen eine zweite Verbindungseinrichtung 49B, die mit der Kommunikationsleitung 82 verbunden werden kann, die mit einem Sensor verbunden ist. Die zweite Verbindungseinrichtung 49B ist an der Fahrradantriebseinheit 40 beispielsweise in Verbindung mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 vorgesehen. Die zweite Verbindungseinrichtung 49B ist an einen Stecker 82A der Kommunikationsleitung 82 für den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 gekoppelt.
Die Verbindungseinrichtungen 49 umfassen eine dritte Verbindungseinrichtung 49C, die mit der Batterie 18 verbunden werden kann, die an dem Fahrrad 10 vorgesehen ist. Die dritte Verbindungseinrichtung 49C ist beispielsweise mit einer Energieleitung 84 verbunden, die sich von der Batterie 18 erstreckt. Die dritte Verbindungseinrichtung 49C ist an einen Stecker 84A der Energieleitung 84 gekoppelt. Die Energieleitung 84 kann sowohl einen Draht für die Übertragung elektrischer Energie und einen Draht zur Kommunikation umfassen.
Die Verbindungseinrichtungen 49 umfassen eine vierte Verbindungseinrichtung 49D und eine fünfte Verbindungseinrichtung 49E, die mit Lampen verbunden werden können, die an dem Fahrrad 10 vorgesehen sind. Die Lampen umfassen eine vordere Lampe 11 und ein Rücklicht. Beispielsweise sind die vierte Verbindungseinrichtung 49D, die mit einem positiven Draht verbunden ist, der mit der vorderen Lampe 11 verbunden ist, und die fünfte Verbindungseinrichtung 49E, die mit einem negativen Draht verbunden ist, der mit der vorderen Lampe 11 verbunden ist, an der Fahrradantriebseinheit 40 vorgesehen. Die vierte Verbindungseinrichtung 49D ist an einen Stecker des positiven Drahts gekoppelt. Die fünfte Verbindungseinrichtung 49E ist an einen Stecker des negativen Drahts gekoppelt.
Die Verbindungseinrichtungen 49 sind am Gehäuse 46 vorgesehen. Die Verbindungseinrichtungen 49 sind mit der Schaltplatine 48 elektrisch verbunden. Bevorzugt sind die Verbindungseinrichtungen 49 an der Schaltplatine 48 fixiert. Beispielsweise sind die Verbindungseinrichtungen 49 an der Verbindungseinrichtungsverbindungsplatine 48B fixiert, die sich von der Hauptplatine 48A erstreckt. Die Verbindungseinrichtungen 49, die an der Verbindungseinrichtungsverbindungsplatine 48B fixiert sind, sind durch ein Durchgangsloch 46F im Gehäuse 46 eingesteckt und liegen durch ein Loch 86A einer Haltevorrichtung 86 zur Außenseite des Gehäuses 46 hin frei. Die Haltevorrichtung 86 umfasst einen Eingriffsabschnitt, der mit der Verbindungseinrichtungsverbindungsplatine 48B in Eingriff ist. Der Eingriffsabschnitt umfasst ein Hakenelement. Die Haltevorrichtung 86 ist mit einem Umfangsabschnitt der Verbindungseinrichtungen 49 in Kontakt und hält die Verbindungseinrichtungen 49. Die Verbindungseinrichtungsverbindungsplatine 48B kann entfallen, so dass die Verbindungseinrichtungen 49 direkt an der Hauptplatine 48A fixiert sind. Die Haltevorrichtung 86 ist an einer Position vorgesehen, die das Durchgangsloch 46F von der Außenseite des Gehäuses 46 her abdeckt. Die Haltevorrichtung 86 ist an der ersten Seitenfläche 46A des Gehäuses 46 fixiert. Die Haltevorrichtung 86 ist beispielsweise so fixiert, dass sie an der ersten Seitenfläche 46A des Gehäuses 46 mit Schrauben befestigt werden und davon gelöst werden kann. Bevorzugt ist die Haltevorrichtung 86 aus einem Harz gebildet.
Wie in 2 gezeigt, befinden sich die Verbindungseinrichtungen 49 an Positionen, die in einer zu der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 parallelen Richtung betrachtet von dem Radelement 36 getrennt sind. Die Verbindungseinrichtungen 49 liegen von der ersten Seitenfläche 46A des Gehäuses 46 her frei. Die Verbindungseinrichtungen 49 können sich an einer Position befinden, die um 60 mm oder mehr von der Drehachse C des Ausgangs 52 in einer zu der zu der Drehachse C orthogonalen Richtung getrennt ist.
In einem Zustand, in dem das Gehäuse 46 an den Rahmen 22 des Fahrrads 10 gekoppelt ist, befinden sich bevorzugt die Verbindungseinrichtungen 49 bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrrads 10 von der Kurbelwelle 42 aus nach vorne hin. Die Verbindungseinrichtungen 49 sind entlang des Umfangs des Motors 44 um die Drehwelle des Motors 44 angeordnet. Die dritte Verbindungseinrichtung 49C, die mit der Energieleitung 84 verbunden ist, befindet sich an einer Position, die um einen vorgegebenen Abstand von der Gruppe der verbleibenden Verbindungseinrichtungen 49 getrennt ist. Die dritte Verbindungseinrichtung 49C befindet sich näher am Boden als die Gruppe der verbleibenden Verbindungseinrichtungen 49. Die dritte Verbindungseinrichtung 49C befindet sich bezüglich der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 an einer Position, die sich von der Gruppe der verbleibenden Verbindungseinrichtungen 49 unterscheidet. Die Lage der dritten Verbindungseinrichtung 49C ist beispielsweise bezüglich der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 näher an der Schaltplatine 48 als die Lage der Gruppe der verbleibenden Verbindungseinrichtungen 49. Die dritte Verbindungseinrichtung 49C kann an einer anderen Verbindungseinrichtungsverbindungsplatine fixiert werden, die sich von einer Platine unterscheidet, auf der sich die Gruppe der verbleibenden Verbindungseinrichtungen 49 befinden. Die dritte Verbindungseinrichtung 49C kann durch einen Draht mit der Hauptplatine 48A verbunden sein. Die dritte Verbindungseinrichtung 49C kann ohne Verwendung eines Drahts direkt mit der Hauptplatine 48A verbunden sein. Die Gruppe der verbleibenden Verbindungseinrichtungen 49 umfasst die ersten Verbindungseinrichtungen 49A, die zweite Verbindungseinrichtung 49B, die vierte Verbindungseinrichtung 49D und die fünfte Verbindungseinrichtung 49E. Die Stromkommunikationsleitungen 80, die Kommunikationsleitung 82 und die Energieleitung 84, die mit den Verbindungseinrichtungen 49 verbunden sind, sind entlang eines zweiten Aufnahmeabschnitts 65B angeordnet. Ein Bündel der Stromkommunikationsleitungen 80, der Kommunikationsleitung 82 und der Energieleitung 84 befindet sich in der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 näher an der Schaltplatine 48 als die erste Seitenfläche 46A.
Richtungen, in denen die Stecker mit den Verbindungseinrichtungen 49 verbunden werden und davon getrennt werden, sind passend bezüglich der Anordnung der umgebenden Fahrradkomponenten festgelegt. Bevorzugt werden die Stecker mit den Verbindungseinrichtungen 49 in Richtungen verbunden und davon getrennt, die beispielsweise im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 sind. Die Stecker können mit den Verbindungseinrichtungen 49 in Richtungen verbunden und davon getrennt werden, die orthogonal zur Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 sind. Die Stecker können des Weiteren mit den Verbindungseinrichtungen 49 in bezüglich der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 schrägen Richtungen verbunden und davon getrennt werden.
Das Gehäuse 46 wird nun unter Bezugnahme auf die 3, 4 und 5 beschrieben.
Das Gehäuse 46 lagert die Kurbelwelle 42 des Fahrrads 10. Das Gehäuse 46 ist mit dem Motor 44 versehen. Das Gehäuse 46 beherbergt zumindest einen Abschnitt des Motors 44. Das Gehäuse 46 weist die erste Seitenfläche 46A auf, die dem Radelement 36 zugewandt ist, und eine zweite Seitenfläche 46B, die der ersten Seitenfläche 46A in der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 gegenüberliegt.
Das Gehäuse 46 umfasst einen Statoraufnahmeabschnitt 46C, der den Stator 44B des Motors 44 aufnimmt.
Wie in 6 gezeigt, ist der Statoraufnahmeabschnitt 46C in einem Bereich zwischen der Schaltplatine 48 und der ersten Seitenfläche 46A in einer zu der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 parallelen Richtung angeordnet.
Ein erster Abschnitt 46D des Gehäuses 46, wo der Statoraufnahmeabschnitt 46C vorgesehen ist, ragt in der zu der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 parallelen Richtung von einem zweiten Abschnitt 46E des Gehäuses 46 vor, wo sich die Verbindungseinrichtungen 49 befinden. Die Verbindungseinrichtungen 49 sind um den Statoraufnahmeabschnitt 46C herum vorgesehen. Bevorzugt weisen die Verbindungseinrichtungen 49 in der zu der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 parallelen Richtung eine geringere Größe als der Statoraufnahmeabschnitt 46C auf. Die erste Seitenfläche 46A des Gehäuses 46 ist in dem ersten Abschnitt 46D und dem zweiten Abschnitt 46E enthalten.
Wie in 4 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 40 des Weiteren einen Kopplungsabschnitt 66, der ausgebildet ist, an den Rahmen 22 des Fahrrads 10 gekoppelt zu werden. Der Kopplungsabschnitt 66 ist am Gehäuse 46 vorgesehen. Der Kopplungsabschnitt 66 ist an einem umlaufenden Abschnitt des Gehäuses 46 vorgesehen. Der Kopplungsabschnitt 66 ragt von dem umlaufenden Abschnitt des Gehäuses 46 vor. Ein Durchgangsloch verläuft durch den Kopplungsabschnitt 66 in einer zu der der Axialrichtung der Kurbelwelle 42 parallelen Richtung, um ein Fixierelement zu koppeln. Das Fixierelement umfasst beispielsweise eine Schraube, und das Durchgangsloch umfasst ein Gewindeloch.
Wie in 6 gezeigt, ist das Durchgangsloch 46F im Gehäuse 46 ausgebildet. Wie oben beschrieben, befindet sich zumindest ein Abschnitt der Verbindungseinrichtungen 49 im Durchgangsloch 46F und ist mit der Schaltplatine 48 elektrisch verbunden. Das Durchgangsloch 46F ist in der ersten Seitenfläche 46A des Gehäuses 46 offen und kommuniziert mit einem äußeren Raum und einem Innenraum des Gehäuses 46.
Das Gehäuse 46 umfasst beispielsweise das erste Gehäuse 62 und das zweite Gehäuse 64. Das erste Gehäuse 62 umfasst einen Endabschnitt des Gehäuses 46 in der Axialrichtung der Kurbelwelle 42. Das zweite Gehäuse 64 umfasst den anderen Endabschnitt des Gehäuses 46 in der Axialrichtung der Kurbelwelle 42. Das erste Gehäuse 62 und das zweite Gehäuse 64 sind aneinandergeschraubt.
Wie in 3 gezeigt, umfasst das erste Gehäuse 62 ein erstes Loch 62A. Ein Ende der Kurbelwelle 42 in der Axialrichtung DY erstreckt sich durch das erste Loch 62A und liegt außerhalb des Gehäuses 46 frei. Das erste Lager 54A befindet sich in dem ersten Loch 62A zwischen dem ersten Gehäuse 62 und der Kurbelwelle 42. Das erste Gehäuse 62 lagert die Kurbelwelle 42 über das erste Lager 54A drehbar bezüglich des ersten Gehäuses 62.
Wie in 6 gezeigt, umfasst das zweite Gehäuse 64 einen Basisabschnitt 65, der den zweiten Abschnitt 46E, der oben beschrieben wird, und einen ersten Aufnahmeabschnitt 65A, den zweiten Aufnahmeabschnitt 65B und einen dritten Aufnahmeabschnitt 65C umfasst, die zu einer Seite vorragen, die bezüglich des Basisabschnitts 65 dem ersten Gehäuse 62 gegenüberliegen.
Der erste Aufnahmeabschnitt 65A beherbergt einen Abschnitt der Kurbelwelle 42, den Ausgang 52 und das sechste Zahnrad 68F. Der zweite Aufnahmeabschnitt 65B beherbergt zumindest einen Teil des Statoraufnahmeabschnitts 46C, der oben beschrieben wird. Der dritte Aufnahmeabschnitt 65C beherbergt einen Abschnitt der zweiten Drehwelle 71. Der erste Aufnahmeabschnitt 65A, der zweite Aufnahmeabschnitt 65B und der dritte Aufnahmeabschnitt 65C bilden einen Aufnahmeraum, der in der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 zurückgenommen ist. Das zweite Loch 64A ist in einer Seitenfläche des ersten Aufnahmeabschnitts 65A in der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 offen.
Das Durchgangsloch 46F, das oben beschrieben wird, ist im Basisabschnitt 65 des zweiten Gehäuses 64 um den zweiten Aufnahmeabschnitt 65B herum vorgesehen. Bevorzugt ist das Durchgangsloch 46F an einer von dem zweiten Aufnahmeabschnitt 65B entfernten Position vorgesehen, um einen Bereich zu bilden, in dem beispielsweise Drähte verlegt werden können.
Wie in 3 gezeigt, erstrecken sich das andere Ende der Kurbelwelle 42 in der Axialrichtung DY und der Kopplungsabschnitt 52A des Ausgangs 52 durch das zweite Loch 64A und liegen außerhalb des Gehäuses 46 frei. Das zweite Lager 54B befindet sich in dem zweiten Loch 64A zwischen dem zweiten Gehäuse 64 und dem Ausgang 52. Das zweite Gehäuse 64 lagert den Ausgang 52 über das zweite Lager 54B drehbar bezüglich des zweiten Gehäuses 64. Das zweite Lager 54B lagert die Kurbelwelle 42 über den Ausgang 52. Bevorzugt ist ein Gleitlager zwischen dem Ausgang 52 und der Kurbelwelle 42 vorgesehen. Das Gleitlager umfasst ein Nadellager.
Bevorzugt umfassen das erste Gehäuse 62 und das zweite Gehäuse 64 eine Aluminiumlegierung. Das erste Gehäuse 62 und das zweite Gehäuse 64 können eine Magnesiumlegierung oder ein Harz umfassen.
Die Fahrradantriebseinheit 40 kann des Weiteren ein Abdeckelement 69 umfassen, das die Verbindungseinrichtungen 49 bedeckt.
Das Abdeckelement 69 umfasst ein erstes Abdeckelement 69A, das ein Durchgangsloch umfasst, durch das die Kurbelwelle 42 verläuft, und ein zweites Abdeckelement 69B, das die Verbindungseinrichtungen 49 bedeckt. Das erste Abdeckelement 69A und das zweite Abdeckelement 69B können separat am Gehäuse 46 befestigt und davon gelöst werden. Bevorzugt ist das Abdeckelement 69 an dem Gehäuse 46 durch mehrere Kopplungselemente 69C fixiert. Die Kopplungselemente 69C umfassen Schrauben. Das zweite Gehäuse 64 umfasst gekoppelte Abschnitte 64B, die das Koppeln der Kopplungsabschnitte 69C ermöglichen. Die gekoppelten Abschnitte 64B umfassen Gewindelöcher. Das Abdeckelement 69 ist an das zweite Gehäuse 64 gekoppelt, so dass der Statoraufnahmeabschnitt 46C nach außen hin in der Axialrichtung DY der Kurbelwelle 42 freiliegt. Das Abdeckelement 69 ist ausgebildet, einen Aufnahmeraum zu bilden, wo beispielsweise Drähte zwischen dem Abdeckelement 69 und zumindest einem Abschnitt einer Oberfläche des Gehäuses 46 verlegt werden können, der sich zu der ersten Seitenfläche 46A hin befindet.
Der Betrieb der Fahrradantriebseinheit 40 wird nun beschrieben.
Im Falle des Austauschs einer Komponente, die mit der Fahrradantriebseinheit 40 verbunden ist, oder der Durchführung einer Wartung der Fahrradantriebseinheit 40 werden verschiedene Drähte von der Fahrradantriebseinheit 40 getrennt. Wenn sich in diesem Fall die Verbindungseinrichtungen 49 an Positionen befinden, die schwierig zu erreichen sind, ist es schwierig, die Stecker von Drähten von den Verbindungseinrichtungen 49 zu trennen. Wenn sich beispielsweise die Verbindungseinrichtungen 49 an Positionen befinden, die durch das Radelement 36 verborgen sind, muss das Radelement 36 entfernt werden, bevor die Stecker aus den Verbindungseinrichtungen 49 herausgezogen werden. In diesem Zusammenhang befinden sich in der vorliegenden Ausführungsform die Verbindungseinrichtungen 49 an Positionen, die von dem Radelement 36 getrennt sind. Somit lassen sich die Stecker leicht von den Verbindungseinrichtungen 49 trennen.
In einem Fall, in dem die Verbindungseinrichtungen 49 an einer oberen Fläche der Fahrradantriebseinheit 40 angeordnet sind, ist auch der Bereich der oberen Fläche, auf der die Verbindungseinrichtungen 49 angeordnet sind, begrenzt. Somit sind die Verbindungseinrichtungen 49 dicht angeordnet, und das Trennen kann beschwerlich sein. In diesem Zusammenhang kann der Bereich, an dem die verschiedenen Verbindungseinrichtungen 49 angeordnet sind, leicht auf der ersten Seitenfläche 46A der Fahrradantriebseinheit 40 erhalten werden. In einem Fall, in dem die verschiedenen Verbindungseinrichtungen 49 an der ersten Seitenfläche 46A vorgesehen sind, sind die Verbindungseinrichtungen 49 in größeren Abständen angeordnet als in einem Fall, in dem die verschiedenen Verbindungseinrichtungen 49 an der oberen Fläche der Fahrradantriebseinheit 40 vorgesehen sind, wie oben beschrieben. Somit lassen sich die Stecker leicht von den Verbindungseinrichtungen 49 trennen.
Abgewandeltes Beispiel
Die Beschreibung, die sich auf die obige Ausführungsform bezieht, stellt beispielhaft eine anwendbare Form einer Fahrradantriebseinheit nach der vorliegenden Erfindung dar, ohne jede Absicht der Einschränkung. Zusätzlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform kann die Fahrradantriebseinheit nach der vorliegenden Erfindung beispielsweise auf abgewandelte Beispiele der obigen Ausführungsformen, die unten beschrieben werden, und auf Kombinationen von zumindest zwei der abgewandelten Beispiele angewendet werden, die einander nicht widersprechen. In den folgenden abgewandelten Beispielen werden dieselben Bezugszeichen an die Komponenten vergeben, die dieselben sind wie die entsprechenden Komponenten der Ausführungsform. Solche Komponenten werden nicht detailliert beschrieben.
Die Ausbildung der Fahrradantriebseinheit 40 ist nicht auf die in der Ausführungsform beschriebene begrenzt.
Wie in 7 gezeigt, kann beispielsweise das Radelement 36 von der Fahrradantriebseinheit 40 der Ausführungsform weggelassen werden.
Die Fahrradantriebseinheit 40 umfasst beispielsweise das Gehäuse 46, die Schaltplatine 48, den Ausgang 52 und zumindest eine Verbindungseinrichtung 49. Der Ausgang 52 weist die Drehachse C auf. Die Verbindungseinrichtung 49 liegt von der ersten Seitenfläche 46A des Gehäuses 46 her frei. Die Verbindungseinrichtung 49 befindet sich an einer Position, die um 60 mm oder mehr von der Drehachse C des Ausgangs 52 in einer zu der zu der Drehachse C orthogonalen Richtung getrennt ist.
Wie in den 8 und 9 gezeigt wird, können in einem Zustand, in dem das Gehäuse 46 an den Rahmen 22 des Fahrrads 10 gekoppelt ist, die Verbindungseinrichtungen 49 an zumindest einem von einem hinteren Ende 46R und einem unteren Ende 46S des Gehäuses 46 angeordnet sein. Das hintere Ende 46R befindet sich bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrrads 10 an einer Rückseite des Gehäuses.
Wie in 8 gezeigt wird, ist beispielsweise in der Fahrradantriebseinheit 40, in der das Gehäuse 46 an den Rahmen 22 des Fahrrads 10 gekoppelt ist, die Verbindungseinrichtung 49 am hinteren Ende 46R angeordnet. In der Fahrradantriebseinheit 40, in der das Gehäuse 46 an den Rahmen 22 des Fahrrads 10 gekoppelt ist, befindet sich das hintere Ende 46R von der Kurbelwelle 42 aus nach hinten hin.
Wie in 9 gezeigt wird, ist in der Fahrradantriebseinheit 40, in der das Gehäuse 46 an den Rahmen 22 des Fahrrads 10 gekoppelt ist, die Verbindungseinrichtung 49 am unteren Ende 46S angeordnet. In der Fahrradantriebseinheit 40, in der das Gehäuse 46 an den Rahmen 22 des Fahrrads 10 gekoppelt ist, befindet sich das untere Ende 46S von der Kurbelwelle 42 aus nach unten hin.
Bezugszeichenliste

C: Drehachse
DY: Axialrichtung
10: Fahrrad
22: Rahmen
36: Radelement
40: Fahrradantriebseinheit
42: Kurbelwelle
44: Motor
44B: Stator
46: Gehäuse
46A: Erste Seitenfläche
46C: Statoraufnahmeabschnitt
46D: Erster Abschnitt
46E: Zweiter Abschnitt
46F: Durchgangsloch
46R: Hinteres Ende
46S: Unteres Ende
48: Schaltplatine
49: Verbindungseinrichtung
52: Ausgang
66: Kopplungsabschnitt
69: Abdeckelement
69A: Erstes Abdeckelement
69B: Zweites Abdeckelement
70: Erste Drehwelle
71: Zweite Drehwelle
80: Stromkommunikationsleitung
82: Kommunikationsleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016088278 [0004]

Claims

Fahrradantriebseinheit, die einen Motor umfasst, der den Vortrieb eines Fahrrads unterstützt, wobei die Fahrradantriebseinheit umfasst: ein Gehäuse, das mit dem Motor versehen ist und eine Kurbelwelle des Fahrrads lagert; eine Schaltplatine, die in dem Gehäuse aufgenommen ist; ein Radelement, das einer ersten Seitenfläche des Gehäuses in einer Axialrichtung der Kurbelwelle zugewandt ist, wobei zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle und einem Drehmoment des Motors auf das Radelement übertragen wird; und zumindest eine Verbindungseinrichtung, die an dem Gehäuse vorgesehen ist und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung von der ersten Seitenfläche des Gehäuses her freiliegt und sich an einer Position befindet, die in einer zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Ansicht betrachtet von dem Radelement getrennt ist.
Fahrradantriebseinheit, die einen Motor umfasst, der den Vortrieb eines Fahrrads unterstützt, wobei die Fahrradantriebseinheit umfasst: ein Gehäuse, das mit dem Motor versehen ist und eine Kurbelwelle des Fahrrads lagert; eine Schaltplatine, die in dem Gehäuse aufgenommen ist; einen Ausgang, der zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle und einem Drehmoment des Motors auf ein Radelement überträgt, das einer ersten Seitenfläche des Gehäuses in einer Axialrichtung der Kurbelwelle zugewandt ist; und zumindest eine Verbindungseinrichtung, die an dem Gehäuse vorgesehen ist und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist, wobei der Ausgang eine Drehachse umfasst, und die Verbindungseinrichtung von der ersten Seitenfläche des Gehäuses her freiliegt und sich an einer Position befindet, die um 60 mm oder mehr von der Drehachse des Ausgangs in einer zu der zu der Drehachse orthogonalen Richtung getrennt ist.
Fahrradantriebseinheit, die einen Motor umfasst, der den Vortrieb eines Fahrrads unterstützt, wobei die Fahrradantriebseinheit umfasst: ein Gehäuse, das mit dem Motor versehen ist und eine Kurbelwelle des Fahrrads lagert; eine Schaltplatine, die in dem Gehäuse aufgenommen ist; einen Ausgang, der zumindest eines von einem Drehmoment der Kurbelwelle und einem Drehmoment des Motors auf ein Radelement überträgt, das einer ersten Seitenfläche des Gehäuses in einer Axialrichtung der Kurbelwelle zugewandt ist; und zumindest eine Verbindungseinrichtung, die an dem Gehäuse angeordnet ist und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung an zumindest einem von einem hinteren Ende und einem unteren Ende des Gehäuses in einem Zustand angeordnet ist, in dem das Gehäuse an einen Rahmen des Fahrrads gekoppelt ist, wobei sich das hintere Ende bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrrads an einer Rückseite des Gehäuses befindet.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich in einem Zustand, in dem das Gehäuse an einen Rahmen des Fahrrads gekoppelt ist, die Verbindungseinrichtung bezüglich einer Fahrtrichtung des Fahrrads von der Kurbelwelle aus nach vorne hin befindet.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Ausgang einen Kopplungsabschnitt umfasst, der es ermöglicht, dass das Radelement daran gekoppelt wird.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gehäuse ein Durchgangsloch umfasst, und zumindest ein Abschnitt der Verbindungseinrichtung im Durchgangsloch angeordnet und mit der Schaltplatine elektrisch verbunden ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 6, wobei die Verbindungseinrichtung an der Schaltplatine fixiert ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Motor einen Stator umfasst, und das Gehäuse einen Statoraufnahmeabschnitt umfasst, der den Stator des Motors aufnimmt.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 8, wobei der Statoraufnahmeabschnitt in einem Bereich zwischen der Schaltplatine und der ersten Seitenfläche in einer zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Richtung angeordnet ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein erster Abschnitt des Gehäuses, wo der Statoraufnahmeabschnitt vorgesehen ist, in einer zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Richtung von einem zweiten Abschnitt des Gehäuses vorragt, wo sich die Verbindungseinrichtung befindet, und die Verbindungseinrichtung um den Statoraufnahmeabschnitt herum vorgesehen ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 10, wobei die Verbindungseinrichtung in der zu der Axialrichtung der Kurbelwelle parallelen Richtung eine geringere Größe als der Statoraufnahmeabschnitt aufweist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Radelement ein vorderes Zahnrad umfasst.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Radelement und die Kurbelwelle koaxial sind.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein Stecker in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zu der Axialrichtung der Kurbelwelle ist, mit der Verbindungseinrichtung verbunden und davon getrennt wird.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die des Weiteren ein Abdeckelement umfasst, das die Verbindungseinrichtung bedeckt.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 15, wobei das Abdeckelement umfasst ein erstes Abdeckelement, das ein Durchgangsloch umfasst, durch das die Kurbelwelle verläuft, und ein zweites Abdeckelement, das die Verbindungseinrichtung bedeckt, wobei das erste Abdeckelement und das zweite Abdeckelement separat am Gehäuse befestigt und davon gelöst werden können.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Verbindungseinrichtung eine erste Verbindungseinrichtung umfasst, die mit einer Stromkommunikationsleitung verbindbar ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Verbindungseinrichtung eine zweite Verbindungseinrichtung umfasst, die mit einer Kommunikationsleitung verbindbar ist, die mit einem Sensor verbunden ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Verbindungseinrichtung eine dritte Verbindungseinrichtung umfasst, die mit einer Batterie verbindbar ist, die am Fahrrad angeordnet ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19, die des Weiteren einen Kopplungsabschnitt umfasst, der am Gehäuse vorgesehen ist, wobei der Kopplungsabschnitt ausgebildet ist, an einen Rahmen des Fahrrads gekoppelt zu werden.