DE102019113018A1

DE102019113018A1 - Antriebsvorrichtung und antriebssystem

Info

Publication number: DE102019113018A1
Application number: DE102019113018.2A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Nakashima
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2019-05-17
Publication date: 2019-11-28
Also published as: JP2019202657A; CN110525570A; US11970237B2; JP6960375B2; TW202003291A; CN110525570B; TWI798441B; US20190359282A1

Abstract

Antriebsvorrichtung ist eine Antriebsvorrichtung zur Verwendung in einem Kleinfahrzeug, einschliesslich eines Fahrrades. Die Antriebsvorrichtung enthält einen elektrischen Antriebsmechanismus, eine Getriebeeinheit und einen Schaltmechanismus. Der elektrische Antriebsmechanismus enthält einen Elektromotor und ist eingerichtet, um ein bewegliches Element anzutreiben. Die Getriebeeinheit ist eingerichtet, um Energie von einem Betätigungsabschnitt zu dem beweglichen Element zu übertragen. Der Schaltmechanismus ist eingerichtet, um einen Zustand der Antriebsvorrichtung zwischen einem ersten Zustand, in dem das bewegliche Element durch Energie des Elektromotors angetrieben wird, und einem zweiten Zustand, in dem das bewegliche Element durch Energie von dem Betätigungsabschnitt angetrieben wird, umzuschalten. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem ersten Aspekt ist es möglich, zwischen dem ersten Antriebszustand des beweglichen Elements durch den elektrischen Antriebsmechanismus und dem zweiten Antriebszustand des beweglichen Elements durch menschliche Kraft umzuschalten.

Description

QUERVERWEIS AUF ANDERE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung JP 2018-099128 , die am 23. Mai 2018 eingereicht wurde. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung JP 2018-099128 wird hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung und ein Antriebssystem.
Ein Kleinfahrzeug, einschliesslich eines Fahrrades, ist mit einem Bremssystem versehen, das einen elektrischen Antriebsmechanismus enthält. Beispielsweise beschreibt die US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013/0180815 ein Beispiel des Bremssystems, das den elektrischen Antriebsmechanismus enthält.
Es ist erwünscht, dass ein Antriebszustand eines beweglichen Elements durch den elektrischen Antriebsmechanismus und ein Antriebszustand des beweglichen Elements durch menschliche Kraft umgeschaltet werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um dem vorstehend beschriebenen Problem entgegnzuwirken, und hat die Aufgabe, eine Antriebsvorrichtung und ein Antriebssystem vorzusehen, die in der Lage sind, zwischen einem Antriebszustand eines beweglichen Elements durch einen elektrischen Antriebsmechanismus und einem Antriebszustand des beweglichen Elements durch menschliche Kraft umzuschalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Antriebsvorrichtung zur Verwendung in einem Kleinfahrzeug, einschliesslich eines Fahrrades, einen elektrischen Antriebsmechanismus, eine Getriebeeinheit und einen Schaltmechanismus. Der elektrische Antriebsmechanismus enthält einen Elektromotor und ist eingerichtet, um ein bewegliches Element anzutreiben. Die Getriebeeinheit ist eingerichtet, um Energie von einem Betätigungsabschnitt zu dem beweglichen Element zu übertragen. Der Schaltmechanismus ist eingerichtet, um einen Zustand der Antriebsvorrichtung zwischen einem ersten Zustand, in dem das bewegliche Element durch Energie des Elektromotors angetrieben wird, und einem zweiten Zustand, in dem das bewegliche Element durch Energie von dem Betätigungsabschnitt angetrieben wird, umzuschalten. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem ersten Aspekt ist es möglich, zwischen dem ersten Antriebszustand des beweglichen Elements durch den elektrischen Antriebsmechanismus und dem zweiten Antriebszustand des beweglichen Elements durch menschliche Kraft umzuschalten.
Nach einem zweiten Aspekt wird in der Antriebsvorrichtung nach dem ersten Aspekt Energie von dem elektrischen Antriebsmechanismus über die Getriebeeinheit zu dem beweglichen Element übertragen. Bei der Antriebsvorrichtung nach dem zweiten Aspekt kann die Getriebeeinheit sowohl als der Kraftpfad beziehungsweise Strömungsweg, der die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu dem beweglichen Element überträgt, als auch als der Kraftpfad beziehungsweise Strömungsweg, der die Energie von dem elektrischen Antriebsmechanismus zu dem beweglichen Element überträgt, dienen. Somit kann die Antriebsvorrichtung kompakt ausgestaltet werden.
Nach einem dritten Aspekt enthält die Antriebsvorrichtung nach dem ersten oder zweiten Aspekt ferner einen Signalgenerator, eine zusätzliche Getriebeeinheit und einen Antriebscontroller. Der Signalgenerator ist eingerichtet, um ein Steuersignal basierend auf der Energie von dem Betätigungsabschnitt zu erzeugen. Die zusätzliche Getriebeeinheit ist eingerichtet, um die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu dem Signalgenerator zu übertragen. Der Antriebscontroller ist eingerichtet, um den Elektromotor basierend auf dem Steuersignal zu steuern. Der Schaltmechanismus ist eingerichtet, um selektiv die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu der Getriebeeinheit oder der zusätzlichen Getriebeeinheit zu übertragen. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem dritten Aspekt ist es möglich, durch Antreiben des beweglichen Elements basierend auf der Energie von dem Betätigungsabschnitt entweder in dem ersten Zustand oder in dem zweiten Zustand einem Benutzer das gleiche Betriebsgefühl in jedem von dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand zu geben.
Nach einem vierten Aspekt enthält in der Antriebsvorrichtung nach dem dritten Aspekt der Schaltmechanismus einen elektrischen Aktuator, und die Antriebsvorrichtung umfasst ferner einen Schaltcontroller, der eingerichtet ist, um den elektrischen Aktuator zu steuern. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem vierten Aspekt ist es möglich, einfach zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten.
Nach einem fünften Aspekt ist in der Antriebsvorrichtung nach dem vierten Aspekt der Schaltcontroller eingerichtet, um den elektrischen Aktuator basierend auf einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Energie und einem Schwellenwert zu steuern. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem fünften Aspekt ist es möglich, zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten, wenn eine Anomalie in der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Energie auftritt.
Nach einem sechsten Aspekt ist in der Antriebsvorrichtung nach dem fünften Aspekt der Schaltcontroller eingerichtet, um den elektrischen Aktuator derart zu steuern, dass die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu der zusätzlichen Getriebeeinheit übertragen wird, wenn die zum Elektromotor zugeführte elektrische Energie größer oder gleich dem Schwellenwert ist. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem sechsten Aspekt ist es möglich, zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten, wenn eine Anomalie in der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Energie auftritt.
Nach einem siebten Aspekt ist in der Antriebsvorrichtung nach dem sechsten Aspekt der Schaltcontroller eingerichtet, um den elektrischen Aktuator derart zu steuern, dass die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu der Getriebeeinheit übertragen wird, wenn die zugeführte elektrische Energie niedriger als der Schwellenwert ist/wird. Bei der Antriebsvorrichtung nach dem siebten Aspekt geht die Antriebsvorrichtung in den zweiten Zustand über, wenn eine Anomalie in der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Energie auftritt, und das bewegliche Element kann durch menschliche Kraft angetrieben werden.
Nach einem achten Aspekt enthält in der Antriebsvorrichtung nach dem siebten Aspekt der elektrische Aktuator ein bewegliches Element, das eingerichtet ist, um sich zwischen einer ersten Position, die dem ersten Zustand entspricht, und einer zweiten Position, die dem zweiten Zustand entspricht, zu bewegen. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem achten Aspekt ist es möglich, den ersten Zustand und den zweiten Zustand durch Bewegen eines einzelnen beweglichen Elements zu realisieren. Somit kann die Antriebsvorrichtung einfach eingerichtet werden.
Nach einem neunten Aspekt ist in der Antriebsvorrichtung nach dem achten Aspekt der elektrische Aktuator eingerichtet, um zu bewirken, dass sich das bewegliche Element unter Zufuhr von elektrischer Energie von der zweiten Position in die erste Position bewegt. Bei der Antriebsvorrichtung nach dem neunten Aspekt geht die Antriebsvorrichtung in den zweiten Zustand über, wenn eine Anomalie in der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Energie auftritt, und das bewegliche Element kann durch menschliche Kraft angetrieben werden.
Nach einem zehnten Aspekt enthält der Schaltmechanismus in der Antriebsvorrichtung nach dem achten oder neunten Aspekt ferner ein Vorspannelement, das eingerichtet ist, um das bewegliche Element zu der zweiten Position vorzuspannen. Bei der Antriebsvorrichtung nach dem zehnten Aspekt geht die Antriebsvorrichtung in den zweiten Zustand über, wenn eine Anomalie in der dem Elektromotor zugeführten elektrischen Energie auftritt, und das bewegliche Element kann durch menschliche Kraft angetrieben werden.
Nach einem elften Aspekt enthält in der Antriebsvorrichtung nach einem von dem dritten bis zehnten Aspekt die Getriebeeinheit einen Strömungsweg, durch den Hydraulikdruck übertragen wird, und die zusätzliche Getriebeeinheit enthält einen zusätzlichen Strömungsweg, über den Hydraulikdruck übertragen wird. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem elften Aspekt ist es möglich, durch Antreiben des beweglichen Elements basierend auf dem Hydraulikdruck entweder in dem ersten Zustand oder in dem zweiten Zustand einem Benutzer das gleiche Betriebsgefühl in jedem von dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand zu geben.
Nach einem zwölften Aspekt enthält in der Antriebsvorrichtung nach einem von dem dritten bis zehnten Aspekt die Getriebeeinheit mindestens ein Zahnrad und die zusätzliche Getriebeeinheit enthält mindestens ein Zahnrad. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem zwölften Aspekt ist es möglich, durch die Drehung der Zahnräder zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten.
Nach einem dreizehnten Aspekt enthält die Antriebsvorrichtung nach einem von dem dritten bis zwölften Aspekt ferner ein Gehäuse, in dem die Getriebeeinheit, die zusätzliche Getriebeeinheit und der Schaltmechanismus vorgesehen sind. Mit der Antriebsvorrichtung nach dem dreizehnten Aspekt kann die Antriebsvorrichtung so eingerichtet werden, dass sie kompakt ist.
Um die vorstehend beschriebene Aufgabe nach einem vierzehnten Aspekt zu lösen, enthält ein Antriebssystem eine Betätigungsvorrichtung, eine betätigte Vorrichtung und die Antriebsvorrichtung nach einem von dem ersten bis dreizehnten Aspekt. Die Betätigungsvorrichtung enthält den Betätigungsabschnitt. Die betätigte Vorrichtung ist eingerichtet, um entsprechend einer Eingabe in den Betätigungsabschnitt betätigt zu werden. Die Antriebsvorrichtung ist entweder in der Betätigungsvorrichtung oder in der betätigten Vorrichtung vorgesehen. Mit dem Antriebssystem nach dem vierzehnten Aspekt ist es möglich, zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umzuschalten.
Nach einem fünfzehnten Aspekt enthält das Antriebssystem nach dem vierzehnten Aspekt ferner eine zusätzliche betätigte Vorrichtung, die an einer Position angeordnet ist, die sich von einer Position der betätigten Vorrichtung in dem Kleinfahrzeug unterscheidet und nur durch elektrische Energie angetrieben wird. Mit dem Antriebssystem nach dem fünfzehnten Aspekt ist es möglich, das Kleinfahrzeug leichter zu bremsen.
Nach einem sechzehnten Aspekt ist in dem Antriebssystem nach dem fünfzehnten Aspekt die betätigte Vorrichtung entsprechend einem Vorderrad des Kleinfahrzeugs vorgesehen, und die zusätzliche betätigte Vorrichtung ist entsprechend einem Hinterrad des Kleinfahrzeugs vorgesehen. Mit dem Antriebssystem nach dem sechzehnten Aspekt kann die Zuverlässigkeit verbessert werden, indem die betätigte Vorrichtung mit der Antriebsvorrichtung vorgesehen wird, die in der Lage ist, zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand entsprechend dem Vorderrad umzuschalten.
Nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zwischen einem Antriebszustand eines beweglichen Elements durch einen elektrischen Antriebsmechanismus und einem Antriebszustand des beweglichen Elements nur durch menschliche Kraft umzuschalten.

1 ist eine Vorderansicht eines Kleinfahrzeugs nach einer Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Diagramm einer Betätigungsvorrichtung in der Ausführungsform.
3 ist ein schematisches Diagramm einer betätigten Vorrichtung in der Ausführungsform.
4 ist ein schematisches Diagramm der betätigten Vorrichtung in der Ausführungsform.
5 ist ein schematisches Diagramm einer zusätzlichen betätigten Vorrichtung in der Ausführungsform.
6 ist ein schematisches Diagramm einer betätigten Vorrichtung einer Modifikation.
7 ist ein schematisches Diagramm der betätigten Vorrichtung der Modifikation.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt ist. Wenn mehrere Ausführungsformen verfügbar sind, enthält die vorliegende Erfindung einen Aufbau, der eine Kombination der Ausführungsformen enthält. Beispielsweise beschreibt die vorliegende Ausführungsform einen Fall, in dem ein Kleinfahrzeug ein Fahrrad ist, die Ausführungsform ist jedoch auf andere Fahrzeuge anwendbar, die mit menschlicher Kraft angetrieben werden.
Ein Kleinfahrzeug 10 in der vorliegenden Ausführungsform bezieht sich auf ein Fahrzeug, das zumindest teilweise menschliche Kraft als Antriebskraft zum Fahren verwendet, und enthält ein Fahrzeug, das elektrische Kraft verwendet, um menschliche Kraft zu unterstützen. Das Kleinfahrzeug 10 enthält ein Fahrzeug, das keine Lizenz auf einer öffentlichen Straße erfordert. Das Kleinfahrzeug 10 enthält kein Fahrzeug, das ausschließlich eine andere Antriebskraft als menschliche Kraft verwendet. Das Kleinfahrzeug 10 enthält kein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor aufweist. Das Kleinfahrzeug 10 ist beispielsweise ein Fahrrad. Das Kleinfahrzeug 10 kann ein elektrisch unterstütztes Fahrrad (E-Bike) sein. Das Kleinfahrzeug 10 enthält einen Rahmen 12, einen Lenker 14, einen Sattel 15, eine Gabel 16, ein Vorderrad 20, ein Hinterrad 22, eine Batterie 24, einen Energieerzeugungsmechanismus 26 und ein Antriebssystem 30. In der vorliegenden Ausführungsform bedeuten die Begriffe „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ sowie die Begriffe mit gleicher Bedeutung „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ in einem Zustand, in dem der Benutzer dem Lenker 14 zugewandt auf dem Sattel 15 sitzt.
Wie in 1 dargestellt, enthält der Rahmen 12 ein Kopfrohr 12a, ein Oberrohr 12b, ein Unterrohr 12c, ein Sitzrohr 12d, ein Paar Sitzstreben 12e und ein Paar Kettenstreben 12f. Das Kopfrohr 12a stützt den Lenker 14 und die Gabel 16 derart, dass sie drehbar sind. Ein Ende des Oberrohrs 12b ist mit dem Kopfrohr 12a verbunden, und das andere Ende ist mit dem Sitzrohr 12d verbunden. Ein Ende des Unterrohrs 12c ist mit dem Kopfrohr 12a verbunden, und das andere Ende ist mit dem Sitzrohr 12d verbunden. Ein Ende jeder von einem Paar Sitzstreben 12e ist mit dem Sitzrohr 12d verbunden und das andere Ende ist mit der Kettenstrebe 12f verbunden. Ein Ende jeder von einem Paar Kettenstreben 12f ist mit dem Sitzrohr 12d verbunden und das andere Ende ist mit der Sitzstrebe 12e verbunden. 1 zeigt die Sitzstrebe 12e und die Kettenstrebe 12f auf der rechten Seite.
Der Lenker 14 ist eingerichtet, um von einem Fahrer (Benutzer) des Kleinfahrzeugs 10 ergriffen zu werden. Der Lenker 14 ist relativ zu dem Kopfrohr 12a drehbar. Der Lenker 14 wird gedreht, wodurch sich die Gabel 16 dreht, um die Fahrtrichtung des Kleinfahrzeugs 10 zu ändern.
Wie in 1 dargestellt, ist das Vorderrad 20 drehbar an der Gabel 16 angebracht. Das Vorderrad 20 enthält eine Felge 20a, an der ein Reifen angebracht ist, mehrere Speichen 20c und einen Scheibenrotor 20e. Das Hinterrad 22 ist am hinteren Ende angebracht, wo die Sitzstreben 12e mit den Kettenstreben 12f verbunden sind. Das Hinterrad 22 ist relativ zu dem Rahmen 12 drehbar. Das Hinterrad 22 enthält eine Felge 22a, an der ein Reifen angebracht ist, mehrere Speichen 22c und einen Scheibenrotor 22e.
Die Batterie 24 ist eine wiederaufladbare Batterie (Sekundärbatterie). Wie in 1 dargestellt, ist die Batterie 24 zum Beispiel an dem Unterrohr 12c angebracht. Die Batterie 24 ist mit Komponenten des Kleinfahrzeugs 10, das das Antriebssystem 30 enthält, verbunden, um diese Komponenten mit elektrischer Energie zu versorgen.
Der Energieerzeugungsmechanismus 26 erzeugt elektrische Energie durch den Betrieb des Kleinfahrzeugs 10. Wie in 1 dargestellt, ist der Energieerzeugungsmechanismus 26 beispielsweise im Vorderrad 20 vorgesehen. Der Energieerzeugungsmechanismus 26 kann am Hinterrad 22 vorgesehen sein. Der Energieerzeugungsmechanismus 26 ist ein Dynamo (Nabendynamo), der mit der Drehung des Vorderrades 20 elektrische Energie erzeugt. Der Energieerzeugungsmechanismus 26 führt erzeugte elektrische Energie der Batterie 24 zu.
Das Antriebssystem 30 enthält eine Betätigungsvorrichtung 40A, eine zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B, ein Verbindungselement 50, eine betätigte Vorrichtung 60, eine Antriebsvorrichtung 70, eine zusätzliche betätigte Vorrichtung 80 und eine zusätzliche Antriebsvorrichtung 90. Die Betätigungsvorrichtung 40A entspricht der betätigten Vorrichtung 60. Das Verbindungselement 50 verbindet mechanisch die Betätigungsvorrichtung 40A und die betätigte Vorrichtung 60. Die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B entspricht der zusätzlichen betätigten Vorrichtung 80. Die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B und die zusätzliche betätigte Vorrichtung 80 sind elektrisch durch ein elektrisches Kabel und dergleichen verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist jede von der betätigten Vorrichtung 60 und der zusätzlichen betätigten Vorrichtung 80 ein Scheibenbremssattel. Sowohl die Betätigungsvorrichtung 40A als auch die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B können so eingerichtet sein, dass sie eine andere Vorrichtung als die betätigte Vorrichtung 60 und die zusätzliche betätigte Vorrichtung 80 betätigen können.
Wie in 2 dargestellt, sind die Betätigungsvorrichtung 40A und die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B an dem Lenker 14 vorgesehen. Die Betätigungsvorrichtung 40A ist an einem Ende (in der vorliegenden Ausführungsform an dem rechten Endabschnitt) des Lenkers 14 vorgesehen. Die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B ist am anderen Ende (in der vorliegenden Ausführungsform am linksseitigen Endabschnitt) des Lenkers 14 vorgesehen. Die Betätigungsvorrichtung 40A ist eine Betätigungsvorrichtung einer hydraulischen Bremse. Die Betätigungsvorrichtung 40A enthält ein Stützelement 41, einen Betätigungsabschnitt 42, einen Zapfen 44 und eine Hydraulikeinheit 46.
Das Stützelement 41 ist an dem Lenker 14 vorgesehen. Der Betätigungsabschnitt 42 ist an dem Stützelement 41 vorgesehen. Der Betätigungsabschnitt 42 ist vorgesehen, um um eine Schwenkachse A von einer Bereitschaftsposition zu einer Betätigungsposition schwenkbar zu sein. Die Schwenkachse A ist eine virtuelle gerade Linie, die durch die Mitte des Schwenkzapfens 44 verläuft. Der Betätigungsabschnitt 42 ist ein Bremshebel. In 2 ist der Betätigungsabschnitt 42 in der Bereitschaftsposition durch eine durchgezogene Linie dargestellt. In 2 ist der Betätigungsabschnitt 42 in der Betätigungsposition durch eine gestrichelte und doppelt gepunktete Linie dargestellt. Beispielsweise wird der Betätigungsabschnitt 42 mit einem elastischen Element gestützt. Wenn in der Bereitschaftsposition eine Kraft auf den Betätigungsabschnitt 42 ausgeübt wird, bewegt sich der Betätigungsabschnitt 42 gegen die elastische Kraft des elastischen Elements in die Betätigungsposition. Wenn der Betätigungsabschnitt 42 freigegeben wird, kehrt der Betätigungsabschnitt 42 durch die elastische Kraft des elastischen Elements in die Bereitschaftsposition zurück. Die Betätigungsposition ist nicht auf die in 2 dargestellte Position beschränkt. Die Betätigungsposition in 2 ist beispielhaft dargestellt.
Die Hydraulikeinheit 46 ist in dem Stützelement 41 vorgesehen. Die Hydraulikeinheit 46 enthält einen Basisabschnitt 46a, ein Zylinderloch 46c, einen Kolben 46e und einen Vorratsbehälter 46g. Der Basisabschnitt 46a ist ein hohles röhrenförmiges Element. Der Basisabschnitt 46a ist in dem Stützelement 41 vorgesehen. Das Zylinderloch 46c ist in dem Basisabschnitt 46a vorgesehen. Der Kolben 46e ist vorgesehen, um in dem Zylinderloch 46c beweglich zu sein. Das Zylinderloch 46c ist mit Hydrauliköl gefüllt. Der Kolben 46e ist mit dem Betätigungsabschnitt 42 verbunden. Der Kolben 46e arbeitet in Verbindung mit dem Betätigungsabschnitt 42. Wenn der Betätigungsabschnitt 42 geschwenkt wird, bewegt sich der Kolben 46e im Inneren des Zylinderlochs 46c. Das Hydrauliköl in der Zylinderbohrung 46c wird somit der betätigten Vorrichtung 60 zugeführt, so dass das Vorderrad 20 gebremst wird. Der Vorratsbehälter 46g ist in Fluidverbindung mit dem Zylinderloch 46c gekoppelt. Das heißt der Vorratsbehälter 46g und das Zylinderloch 46c stehen derart miteinander in Verbindung, dass das Hydrauliköl, d.h. das Fluid, zirkulieren kann. Der Vorratsbehälter 46g ist an dem Basisabschnitt 46a vorgesehen. Der Vorratsbehälter 46g speichert darin Hydrauliköl, damit das Hydrauliköl zwischen dem Zylinderloch 46c und dem Vorratsbehälter 46g entsprechend der Position des Kolbens 46e zirkulieren kann.
Das Verbindungselement 50 ist eingerichtet, um die Betätigungsvorrichtung 40A mit der betätigten Vorrichtung 60 zu verbinden. Das Verbindungselement 50 ist ein Schlauch. Das Verbindungselement 50 ist mit der Hydraulikeinheit 46 verbunden. Das Innere des Verbindungselements 50 ist mit dem Hydrauliköl gefüllt, das ein Kraftübertragungsmedium ist. Das Verbindungselement 50 überträgt eine Änderung des Hydraulikdrucks in der Hydraulikeinheit 46 an die betätigte Vorrichtung 60.
Die betätigte Vorrichtung 60 wird entsprechend der Eingabe in den Betätigungsabschnitt 42 betätigt. Die betätigte Vorrichtung 60 ist entsprechend dem Vorderrad 20 des Kleinfahrzeugs 10 vorgesehen. Wie in 3 dargestellt, enthält die betätigte Vorrichtung 60 einen Basisabschnitt 62, einen Strömungsweg 64 und ein bewegliches Element 66. Der Basisabschnitt 62 ist an der Gabel 16 vorgesehen. Der Strömungsweg 64 ist in dem Basisabschnitt 62 vorgesehen. Das bewegliche Element 66 enthält Kolben 66a und Reibungselemente 66b. Die Kolben 66a sind in Bezug auf den Basisabschnitt 62 beweglich vorgesehen. Die Reibungselemente 66b sind Bremsklötze. Die Reibungselemente 66b werden über einen nicht dargestellten Klotzstift auf dem Basisabschnitt 62 gestützt, um sich mit der Bewegung der Kolben 66a zu bewegen.
Die Antriebsvorrichtung 70 ist zur Verwendung in dem Kleinfahrzeug 10, einschliesslich eines Fahrradesvorgesehen . Wie in 3 dargestellt, enthält die Antriebsvorrichtung 70 einen elektrischen Antriebsmechanismus 71, eine Getriebeeinheit 72, einen Schaltmechanismus 73, einen Signalgenerator 74, eine zusätzliche Getriebeeinheit 75, eine Steuereinheit 76 und ein Gehäuse 77.
Wie in 3 dargestellt, enthält der elektrische Antriebsmechanismus 71 einen Elektromotor 71a, ein Zahnrad 71b, ein Zahnrad 71c, eine Kugelumlaufspindel 71d und einen Kolben 71e. Der Elektromotor 71a ist eingerichtet, um das bewegliche Element 66 anzutreiben. Der Elektromotor 71a enthält beispielsweise ein Gehäuse, das in dem Gehäuse 77 vorgesehen ist, einen Stator, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, und einen Rotor, der sich in Bezug auf den Stator dreht. Die elektrische Energie von der Batterie 24 wird dem Elektromotor 71a zugeführt. Das Zahnrad 71b ist mit dem Rotor des Elektromotors 71a verbunden. Das Zahnrad 71c kämmt mit dem Zahnrad 71b. Die Kugelumlaufspindel 71d enthält eine mit dem Zahnrad 71c verbundene Spindelwelle und eine Mutter, die mit der Spindelwelle kämmt. Der Kolben 71e ist mit der Mutter der Kugelumlaufspindel 71d verbunden. Die Energie des Elektromotors 71a wird über das Zahnrad 71b und das Zahnrad 71c auf die Kugelumlaufspindel 71d übertragen. Wenn die Schraubenwelle gedreht wird, bewegen sich die Mutter und der Kolben 71e in der Wellenrichtung.
Die Getriebeeinheit 72 ist eingerichtet, um die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu dem beweglichen Element 66 zu übertragen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Getriebeeinheit 72 eingerichtet, um den Hydraulikdruck des Hydrauliköls, das ein Kraftübertragungsmedium ist, von dem Betätigungsabschnitt 42 zu dem beweglichen Element 66 zu übertragen. Wie in 3 dargestellt ist, enthält die Getriebeeinheit 72 einen Strömungsweg 72a, durch den der Hydraulikdruck übertragen wird. Der Kolben 71e ist in einer Kammer vorgesehen, die mit der Getriebeeinheit 72 in Verbindung steht. Die Energie (Hydraulikdruck) von dem elektrischen Antriebsmechanismus 71 wird über die Getriebeeinheit 72 auf das bewegliche Element 66 übertragen.
Der Schaltmechanismus 73 schaltet den Zustand der Antriebsvorrichtung 70 zwischen einem ersten Zustand, in dem das bewegliche Element 66 durch die Energie (Hydraulikdruck) des Elektromotors 71a angetrieben wird, und einem zweiten Zustand, in dem das bewegliche Element 66 durch die Energie (Hydraulikdruck) des Betätigungsabschnitts 42 angetrieben wird, um. Der Schaltmechanismus 73 ist eingerichtet, um selektiv die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu einer jeden von der Getriebeeinheit 72 und der zusätzlichen Getriebeeinheit 75 zu übertragen. Wie in 3 dargestellt, enthält der Schaltmechanismus 73 einen elektrischen Aktuator 78 und ein Vorspannelement 79.
Wie in 3 dargestellt, enthält der elektrische Aktuator 78 ein bewegliches Element 78a und einen Antriebsabschnitt 78b. Das bewegliche Element 78a bewegt sich zwischen einer ersten Position, die dem ersten Zustand entspricht, und einer zweiten Position, die dem zweiten Zustand entspricht. Das bewegliche Element 78a ist beweglich in dem Gehäuse 77 vorgesehen. In 3 befindet sich das bewegliche Element 78a in der ersten Position. Wie in 3 dargestellt ist, kommuniziert das Verbindungselement 50 mit der zusätzlichen Getriebeeinheit 75, wenn sich das bewegliche Element 78a in der ersten Position befindet, und der Hydraulikdruck von dem Betätigungsabschnitt 42 dem Signalgenerator 74 zugeführt wird. In 4 befindet sich das bewegliche Element 78a in der zweiten Position. Wie in 4 dargestellt, kommuniziert das Verbindungselement 50 mit der Getriebeeinheit 72, wenn sich das bewegliche Element 78a in der zweiten Position befindet, und der Hydraulikdruck vom Betätigungsabschnitt 42 dem Strömungsweg 64 und schließlich dem beweglichen Element 66 zugeführt wird. Der elektrische Aktuator 78 ist eingerichtet, um zu bewirken, dass sich das bewegliche Element 78a unter Zufuhr von elektrischer Energie von der zweiten Position in die erste Position bewegt. Der Antriebsabschnitt 78b ist eingerichtet, um zu bewirken, dass sich das bewegliche Element 78a unter Zufuhr von elektrischer Energie von der zweiten Position in die erste Position bewegt. Der Antriebsabschnitt 78b ist zum Beispiel ein Solenoid. Das Vorspannelement 79 spannt das bewegliche Element 78a zu der zweiten Position vor. Das Vorspannelement 79 ist beispielsweise eine Schraubenfeder. Ein Ende des Vorspannelements 79 wird am Gehäuse 77 gestützt. Das andere Ende des Vorspannelements 79 steht mit dem beweglichen Element 78a in Kontakt.
Der Signalgenerator 74 erzeugt ein Steuersignal basierend auf der Energie von dem Betätigungsabschnitt 42. Der Signalgenerator 74 ist beispielsweise ein Drucksensor. Die zusätzliche Getriebeeinheit 75 ist eingerichtet, um die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu dem Signalgenerator 74 zu übertragen. Die zusätzliche Getriebeeinheit 75 enthält einen zusätzlichen Strömungsweg 75a, durch den der Hydraulikdruck übertragen wird. Der Signalgenerator 74 ändert das zu erzeugende Steuersignal in Reaktion auf die Änderungen des von der zusätzlichen Getriebeeinheit 75 übertragenen Hydraulikdrucks. Der Signalgenerator 74 gibt das erzeugte Steuersignal an die Steuereinheit 76 aus.
Die Steuereinheit 76 ist ein Computer und enthält z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine elektronische Steuereinheit (ECU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Flash-Speicher oder dergleichen. Verschiedene Funktionen der Steuereinheit 76 werden so implementiert, dass sie zusammenarbeiten. Die elektrische Energie von der Batterie 24 wird der Steuereinheit 76 zugeführt.
Wie in 3 dargestellt, enthält die Steuereinheit 76 einen Antriebscontroller 76a und einen Schaltcontroller 76b. Das heißt, die Antriebsvorrichtung 70 enthält den Antriebscontroller 76a und den Schaltcontroller 76b. In der vorliegenden Ausführungsform werden der Antriebscontroller 76a und der Schaltcontroller 76b durch die einzelne Steuereinheit 76 implementiert.
Der Antriebscontroller 76a steuert den Elektromotor 71a basierend auf dem Steuersignal von dem Signalgenerator 74. Der Antriebscontroller 76a gibt ein Elektromotor-Steuersignal an den Elektromotor 71a basierend auf dem Steuersignal von dem Signalgenerator 74 aus. Der Antriebscontroller 76a ändert das Elektromotorsteuersignal in Reaktion auf das Steuersignal vom Signalgenerator 74. Wenn der Antriebscontroller 76a den Elektromotor 71a antreibt, wird der Hydraulikdruck über den Strömungsweg 64 dem beweglichen Element 66 zugeführt. wodurch das bewegliche Element 66 bewegt wird.
Der Schaltcontroller 76b ist eingerichtet, um den elektrischen Aktuator 78 zu steuern. Der Schaltcontroller 76b speichert darin einen Schwellenwert. Der Schaltcontroller 76b erfasst elektrische Energie, die dem Elektromotor 71a von der Batterie 24 zugeführt werden kann. Der Schaltcontroller 76b steuert den elektrischen Aktuator 78 basierend auf einem Vergleich zwischen der dem Elektromotor 71a zugeführten elektrischen Energie und dem Schwellenwert. Wenn die zugeführte elektrische Energie größer oder gleich als der Schwellenwert ist, steuert der Schaltcontroller 76b den elektrischen Aktuator 78 derart, dass die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu der zusätzlichen Getriebeeinheit 75 übertragen wird. Mit dieser Steuerung bewegt sich das bewegliche Element 78a des elektrischen Aktuators 78 in die erste Position. Dementsprechend geht die Antriebsvorrichtung 70 durch die Energie des Elektromotors 71a in den ersten Antriebszustand des beweglichen Elements 66.
Wenn die dem Elektromotor 71a zugeführte elektrische Energie niedriger als der Schwellenwert ist, steuert der Schaltcontroller 76b den elektrischen Aktuator 78 derart, dass die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu der Getriebeeinheit 72 übertragen wird. Mit dieser Steuerung bewegt sich das bewegliche Element 78a des elektrischen Aktuators 78 in die zweite Position. Dementsprechend geht die Antriebsvorrichtung 70 durch die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 in den zweiten Antriebszustand des beweglichen Elements 66 über. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die betätigte Vorrichtung 60 die beweglichen Elemente 66, die zwei Reibungselemente 66b enthalten. Der Strömungsweg 64 ist so ausgebildet, dass die Energie (der Hydraulikdruck) jedem der beiden Reibungselemente 66b zugeführt wird. Von den beiden Reibungselementen 66b kann eines weggelassen oder an dem Basisabschnitt 62 befestigt sein.
Das heißt, in einem Zustand, in dem der Elektromotor 71a normalerweise von der Batterie 24 mit elektrischer Energie versorgt wird, wird das bewegliche Element 66 von dem Elektromotor 71a angetrieben. Unterdessen wird in einem Zustand, in dem es nicht möglich ist, dem Elektromotor 71a von der Batterie 24 normal elektrische Energie zuzuführen (ein Zustand, in dem eine Anomalie, einschließlich eines Auslaufens der Batterie, in einem Energieversorgungssystem aufgetreten ist), das bewegliche Element 66 durch die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 angetrieben. Somit ist es möglich, das Kleinfahrzeug 10 ungeachtet des Zustands der Energieversorgung der Antriebsvorrichtung 70 abzubremsen.
Das Gehäuse 77 stützt die verschiedenen Komponenten der Antriebsvorrichtung 70. Die Getriebeeinheit 72, die zusätzliche Getriebeeinheit 75 und der Schaltmechanismus 73 sind in dem Gehäuse 77 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der elektrische Antriebsmechanismus 71, die Getriebeeinheit 72, der Schaltmechanismus 73, der Signalgenerator 74, die zusätzliche Getriebeeinheit 75 und die Steuereinheit 76 in dem Gehäuse 77 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Gehäuse 77 einstückig mit dem Basisabschnitt 62 vorgesehen.
Die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B ist eine Betätigungsvorrichtung einer elektrischen Bremse. Die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B enthält wie die Betätigungsvorrichtung 40A einen Betätigungsabschnitt, der um eine Schwenkachse schwenkbar ist. Die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B enthält einen Detektor, der die Eingabe in den Betätigungsabschnitt der zusätzlichen Betätigungsvorrichtung 40B in ein elektrisches Signal umwandelt. Der Detektor der zusätzlichen Betätigungsvorrichtung 40B gibt ein elektrisches Signal an die zusätzliche Antriebsvorrichtung 90 aus.
Wie in 1 dargestellt, ist die zusätzliche betätigte Vorrichtung 80 an einer Position angeordnet, die sich von einer Position der betätigten Vorrichtung 60 in dem Kleinfahrzeug 10 unterscheidet, und wird nur durch elektrische Energie angetrieben. Die zusätzliche betätigte Vorrichtung 80 wird entsprechend der Eingabe in die zusätzliche Betätigungsvorrichtung 40B betätigt. Die zusätzliche betätigte Vorrichtung 80 ist entsprechend dem Hinterrad 22 des Kleinfahrzeugs 10 vorgesehen. Wie in 5 dargestellt, enthält die zusätzliche betätigte Vorrichtung 80 einen Basisabschnitt 82, einen Strömungsweg 84 und ein bewegliches Element 86. Der Basisabschnitt 82 ist an der Sitzstrebe 12e vorgesehen. Der Strömungsweg 84 ist in dem Basisabschnitt 82 vorgesehen. Das bewegliche Element 86 enthält Kolben 86a und Reibungselemente 86b. Die Kolben 86a sind in Bezug auf den Basisabschnitt 82 beweglich vorgesehen. Die Reibungselemente 86b sind Bremsklötze. Die Reibungselemente 86b sind auf dem Basisabschnitt 82 über einen nicht dargestellten Klotzstift beweglich gestützt, um sich mit der Bewegung der Kolben 86a zu bewegen.
Wie in 5 dargestellt, enthält die zusätzliche Antriebsvorrichtung 90 einen elektrischen Antriebsmechanismus 91, eine Steuereinheit 92 und ein Gehäuse 93. Der elektrische Antriebsmechanismus 91 enthält einen Elektromotor 91a, ein Zahnrad 91b, ein Zahnrad 91c, eine Kugelumlaufspindel 91d und einen Kolben 91e. Der Elektromotor 91a ist eingerichtet, um ein bewegliches Element (Scheibenrotor 22e) anzutreiben. Der Elektromotor 91a enthält ein Gehäuse, das in dem Gehäuse 93 vorgesehen ist, einen Stator, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, und einen Rotor, der sich beispielsweise in Bezug auf den Stator dreht. Die elektrische Energie von der Steuereinheit 92 wird dem Elektromotor 91a zugeführt. Das Zahnrad 91b ist mit dem Rotor des Elektromotors 91a verbunden. Das Zahnrad 91c kämmt mit dem Zahnrad 91b. Die Kugelumlaufspindel 91d enthält eine mit dem Zahnrad 91c verbundene Spindelwelle und eine Mutter, die mit der Spindelwelle kämmt. Der Kolben 91e ist mit der Mutter der Kugelumlaufspindel 91d verbunden. Die Energie des Elektromotors 91a wird über das Zahnrad 91b und das Zahnrad 91c auf die Kugelumlaufspindel 91d übertragen. Wenn die Schraubenwelle gedreht wird, bewegen sich die Mutter und der Kolben 91e in die Wellenrichtung.
Die Steuereinheit 92 ist ein Computer und enthält beispielsweise eine CPU, eine ECU, ein ROM, ein RAM, einen Flash-Speicher oder dergleichen. Verschiedene Funktionen der Steuereinheit 92 werden so implementiert, dass sie zusammenarbeiten. Die elektrische Energie von der Batterie 24 wird der Steuereinheit 92 zugeführt. Wie in 5 dargestellt, enthält die Steuereinheit 92 einen Antriebscontroller 92a.
Der Antriebscontroller 92a steuert den Elektromotor 91a basierend auf dem elektrischen Signal von der zusätzlichen Betätigungsvorrichtung 40B. Der Antriebscontroller 92a gibt ein Elektromotorsteuersignal an den Elektromotor 91a basierend auf einem Steuersignal von der zusätzlichen Betätigungsvorrichtung 40B aus. Der Antriebscontroller 92a ändert das Elektromotorsteuersignal in Reaktion auf das Steuersignal von der zusätzlichen Betätigungsvorrichtung 40B. Wenn der Antriebscontroller 92a den Elektromotor 91a antreibt, wird der Hydraulikdruck dem beweglichen Element 86 über den Strömungsweg 84 zugeführt, wodurch das bewegliche Element 86 bewegt wird.
Die Antriebsvorrichtung 70 kann in der Betätigungsvorrichtung 40A vorgesehen sein. Die Antriebsvorrichtung 70 ist in einer von der Betätigungsvorrichtung 40A und der betätigten Vorrichtung 60 vorgesehen. Die zusätzliche Antriebsvorrichtung 90 kann in der zusätzlichen Betätigungsvorrichtung 40B vorgesehen sein. Die zusätzliche Antriebsvorrichtung 90 ist in einer von der zusätzlichen Betätigungsvorrichtung 40B und der zusätzlichen betätigten Vorrichtung 80 vorgesehen.
Der Antriebscontroller 76a und der Schaltcontroller 76b können nicht durch die einzelne Steuereinheit 76 implementiert werden. Der Antriebscontroller 76a und der Schaltcontroller 76b können als separate Vorrichtungen vorgesehen sein.
Das Antriebssystem 30 kann so eingerichtet sein, dass das bewegliche Element 66 in einem normalen Zustand manuell angetrieben wird, und kann so eingerichtet sein, dass das bewegliche Element 66 in einem anormalen Zustand elektrisch angetrieben wird.
In dem Signalgenerator 74 kann irgendein gewünschter Sensor außer einem Drucksensor angewendet werden. Der Signalgenerator 74 ist nicht besonders eingeschränkt, solange er (eine) Information(en) über die Energie, wie etwa Druck oder Durchflussmenge, erfasst.
Der Energieerzeugungsmechanismus 26 kann die erzeugte elektrische Energie direkt anderen Komponenten des Kleinfahrzeugs 10, das das Antriebssystem 30 enthält, zuführen. Die Steuereinheit 76 kann die elektrische Energie von dem Energieerzeugungsmechanismus 26 erhalten. Alternativ kann die Steuereinheit 76 die elektrische Energie sowohl von der Batterie 24 als auch von dem Energieerzeugungsmechanismus 26 erhalten. In dem Kleinfahrzeug 10 können eines von der Batterie 24 und dem Stromerzeugungsmechanismus 26 weggelassen werden.
Während der Scheibenbremssattel, der den Scheibenrotor 20e (Scheibenrotor 22e) bremst, in der vorliegenden Ausführungsform als die betätigte Vorrichtung 60 (zusätzliche betätigte Vorrichtung 80) beschrieben wurde, ist die betätigte Vorrichtung nicht darauf beschränkt. Eine Felgenbremse, die eingerichtet ist, um die Felge 20a (Felge 22a) durch die Reibungselemente einzuklemmen, kann als die betätigte Vorrichtung verwendet werden.
Modifikation
Wie in 6 dargestellt, enthält ein Antriebssystem 100 nach einer Modifikation ein Verbindungselement 101, einen Getriebemechanismus 110, eine betätigte Vorrichtung 120 und eine Antriebsvorrichtung 130. Die vorstehend beschriebenen Aufbauformen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf ihre redundante Erläuterung wird verzichtet.
Das Verbindungselement 101 ist eingerichtet, um die Betätigungsvorrichtung 40A und die betätigte Vorrichtung 120 miteinander zu verbinden. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Verbindungselement 101 ein Bowdenzug und enthält einen Innendraht 101A und eine (nicht dargestellte) Außenhülle, die den Innendraht 101A bedeckt. Der Innendraht 101A des Verbindungselements 101 überträgt die Eingabe in die Betätigungsvorrichtung 40A als eine Zugkraft an den Getriebemechanismus 110.
Wie in 6 dargestellt, enthält der Getriebemechanismus 110 ein Drehelement 110a, ein Zahnrad 110c und ein Zahnrad 110e. Das Drehelement 110a wandelt die Zugkraft des Verbindungselements 101 in eine Drehung um. Das Zahnrad 110c ist mit dem Drehelement 110a verbunden und wird von dem Drehelement 110a gedreht. Das Zahnrad 110e kämmt mit dem Zahnrad 110c.
Die betätigte Vorrichtung 120 wird entsprechend der Eingabe in den Betätigungsabschnitt 42 betätigt. Die betätigte Vorrichtung 120 ist entsprechend dem Vorderrad 20 des Kleinfahrzeugs 10 vorgesehen. Wie in 6 dargestellt, enthält die betätigte Vorrichtung 120 einen Basisabschnitt 122, eine Kugelumlaufspindel 124 und zwei Reibungselemente 126. Der Basisabschnitt 122 ist an der Gabel 16 vorgesehen. Eines der Reibungselemente 126 ist in Bezug auf den Basisabschnitt 122 beweglich vorgesehen. Dieses Reibungselement 126 ist äquivalent zu einem beweglichen Element. In der folgenden Beschreibung bedeutet das bewegliche Element dieses Reibungselement 126. Das andere der Reibungselemente ist an dem Basisabschnitt 122 befestigt. Die Kugelumlaufspindel 124 enthält eine mit einem Zahnrad 132c verbundene Spindelwelle und eine Mutter, die mit der Spindelwelle kämmt. Das bewegliche Element ist mit der Mutter der Kugelumlaufspindel 124 verbunden. Das bewegliche Element ist ein Bremsklotz. Das bewegliche Element wird über einen nicht dargestellten Klotzstift beweglich auf dem Basisabschnitt 122 gestützt.
Die Antriebsvorrichtung 130 ist zur Verwendung in dem Kleinfahrzeug 10, einschliesslich eines Fahrrades, vorgesehen. Wie in 6 dargestellt, enthält die Antriebsvorrichtung 130 einen elektrischen Antriebsmechanismus 131, eine Getriebeeinheit 132, einen Schaltmechanismus 133, einen Signalgenerator 134, eine zusätzliche Getriebeeinheit 135, eine Steuereinheit 136 und ein Gehäuse 137.
Wie in 6 dargestellt, enthält der elektrische Antriebsmechanismus 131 einen Elektromotor 131a, ein Zahnrad 131b und ein Zahnrad 131c. Der Elektromotor 131a ist eingerichtet, um das bewegliche Element anzutreiben. Der Elektromotor 131a enthält ein Gehäuse, das in dem Gehäuse 137 vorgesehen ist, einen Stator, der in dem Gehäuse vorgesehen ist, und einen Rotor, der sich beispielsweise in Bezug auf den Stator dreht. Die elektrische Energie von der Batterie 24 wird dem Elektromotor 131a zugeführt. Das Zahnrad 131b ist mit dem Rotor des Elektromotors 131a verbunden. Das Zahnrad 131c kämmt mit dem Zahnrad 131b. Die Energie des Elektromotors 131a wird über das Zahnrad 131b und das Zahnrad 131c an die Getriebeeinheit 132 übertragen.
Die Getriebeeinheit 132 ist eingerichtet, um die Kraft von dem Betätigungsabschnitt 42 zu dem beweglichen Element zu übertragen. Wie in 6 dargestellt, enthält die Getriebeeinheit 132 mindestens ein Zahnrad. Die Getriebeeinheit 132 enthält ein Zahnrad 132a, ein Zahnrad 132b und das Zahnrad 132c. Das Zahnrad 132a, das Zahnrad 132b und das Zahnrad 132c drehen sich zusammen. Das Zahnrad 132a und das Zahnrad 132b sind so angeordnet, dass sie in der Wellenrichtung (koaxial angeordnet) verschoben werden können. Das Zahnrad 132c kämmt mit dem Zahnrad 132b. Das Zahnrad 132c ist mit der Gewindespindel der Kugelumlaufspindel 124 verbunden und dreht die Gewindespindel. Die Energie von dem elektrischen Antriebsmechanismus 131 wird über die Getriebeeinheit 132 zu dem beweglichen Element übertragen.
Der Schaltmechanismus 133 schaltet den Zustand der Antriebsvorrichtung 130 zwischen einem ersten Zustand, in dem das bewegliche Element durch die Energie des Elektromotors 131a angetrieben wird, und einem zweiten Zustand, in dem das bewegliche Element durch die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 angetrieben wird, um. Der Schaltmechanismus 133 ist eingerichtet, um selektiv die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu einer von der Getriebeeinheit 132 oder der zusätzlichen Getriebeeinheit 135 zu übertragen. Wie in 6 dargestellt, enthält der Schaltmechanismus 133 einen elektrischen Aktuator 138 und ein Vorspannelement 139.
Wie in 6 dargestellt, enthält der elektrische Aktuator 138 ein bewegliches Element 138a und einen Antriebsabschnitt 138b. Das bewegliche Element 138a bewegt sich zwischen einer ersten Position, die dem ersten Zustand entspricht, und einer zweiten Position, die dem zweiten Zustand entspricht. Das bewegliche Element 138a ist in einen Raum eingepasst, der in dem Gehäuse 137 vorgesehen ist, und ist in Bezug auf das Gehäuse 137 beweglich vorgesehen. In 6 befindet sich das bewegliche Element 138a in der ersten Position. Wie in 6 dargestellt, sind das Verbindungselement 101 und die zusätzliche Getriebeeinheit 135 verbunden, wenn sich das bewegliche Element 138a in der ersten Position befindet. In 7 befindet sich das bewegliche Element 138a in der zweiten Position. Wie in 7 dargestellt, sind, wenn sich das bewegliche Element 138a in der zweiten Position befindet, das Verbindungselement 101 und die Getriebeeinheit 132 verbunden, und die Zugkraft vom Betätigungsabschnitt 42 wird auf die Getriebeeinheit 132 und schließlich auf das bewegliche Element übertragen. Der elektrische Aktuator 138 ist eingerichtet, um zu bewirken, dass sich das bewegliche Element 138a unter Zufuhr von elektrischer Energie von der zweiten Position in die erste Position bewegt. Der Antriebsabschnitt 138b ist eingerichtet, um zu bewirken, dass sich das bewegliche Element 138a unter Zufuhr von elektrischer Energie von der zweiten Position in die erste Position bewegt. Der Antriebsabschnitt 138b ist zum Beispiel ein Solenoid. Das Vorspannelement 139 spannt das bewegliche Element 138a zu der zweiten Position hin vor. Das Vorspannelement 139 ist zum Beispiel eine Schraubenfeder. Ein Ende des Vorspannelements 139 ist an dem Gehäuse 137 gestützt. Das andere Ende des Vorspannelements 139 steht mit dem beweglichen Element 138a in Kontakt und drückt auf das bewegliche Element 138a.
Der Signalgenerator 134 erzeugt ein Steuersignal basierend auf der Energie von dem Betätigungsabschnitt 42. Der Signalgenerator 134 ist beispielsweise ein Drucksensor. Die zusätzliche Getriebeeinheit 135 ist eingerichtet, um die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu dem Signalgenerator 134 zu übertragen. Die zusätzliche Getriebeeinheit 135 enthält mindestens ein Zahnrad. Die zusätzliche Getriebeeinheit 135 enthält ein Zahnrad 135a, ein Vorspannelement 135b und ein Zahnrad 135c. Das Zahnrad 135a ist angeordnet, um in der Wellenrichtung (koaxial angeordnet) in Bezug auf das Zahnrad 110e verschoben zu werden. Das Zahnrad 135a ist beweglich in der Wellenrichtung vorgesehen. Das Vorspannelement 135b ist beispielsweise eine Schraubenfeder. Ein Ende des Vorspannelements 135b wird am Gehäuse 137 abgestützt. Das andere Ende des Vorspannelements 135b steht mit dem Zahnrad 135a in Kontakt und drückt auf das Zahnrad 135a. Das Zahnrad 135c kämmt mit dem Zahnrad 135a. Die Drehung des Zahnrads 135c wird in den Signalgenerator 134 eingegeben. Der Signalgenerator 134 ändert das zu erzeugende Steuersignal in Reaktion auf die Änderungen einer von der zusätzlichen Getriebeeinheit 135 übertragenen Drehkraft. Der Signalgenerator 134 gibt das erzeugte Steuersignal an die Steuereinheit 136 aus.
Die Steuereinheit 136 ist ein Computer und enthält beispielsweise eine CPU, eine ECU, ein ROM, ein RAM, einen Flash-Speicher oder dergleichen. Verschiedene Funktionen der Steuereinheit 136 werden implementiert, wenn die vorstehenden zusammenarbeiten. Die elektrische Energie von der Batterie 24 wird der Steuereinheit 136 zugeführt.
Wie in 6 dargestellt, enthält die Steuereinheit 136 einen Antriebscontroller 136a und einen Schaltcontroller 136b. Das heißt, die Antriebsvorrichtung 130 enthält den Antriebscontroller 136a und den Schaltcontroller 136b. In der Modifikation werden der Antriebscontroller 136a und der Schaltcontroller 136b durch die einzelne Steuereinheit 136 implementiert.
Der Antriebscontroller 136a steuert den Elektromotor 131a basierend auf dem Steuersignal von dem Signalgenerator 134. Der Antriebscontroller 136a gibt basierend auf dem Steuersignal von dem Signalgenerator 134 ein Elektromotor-Steuersignal an den Elektromotor 131a aus. Der Antriebscontroller 136a ändert das Elektromotor-Steuersignal in Reaktion auf das Steuersignal vom Signalgenerator 134. Wenn der Antriebscontroller 136a den Elektromotor 131a antreibt, werden die Zahnräder der Getriebeeinheit 132 angetrieben, wodurch das bewegliche Element bewegt wird.
Der Schaltcontroller 136b ist eingerichtet, um den elektrischen Aktuator 138 zu steuern. Der Schaltcontroller 136b speichert darin einen Schwellenwert. Der Schaltcontroller 136b erfasst elektrische Energie, die dem Elektromotor 131a von der Batterie 24 zugeführt werden kann. Der Schaltcontroller 136b steuert den elektrischen Aktuator 138 basierend auf dem Ergebnis eines Vergleichs zwischen der dem Elektromotor 131a zugeführten elektrischen Energie und dem Schwellenwert. Wenn die zugeführte elektrische Energie größer als oder gleich dem Schwellenwert ist, steuert der Schaltcontroller 136b den elektrischen Aktuator 138 derart, dass die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu der zusätzlichen Getriebeeinheit 135 übertragen wird. Mit diesem Controller bewegt sich das bewegliche Element 138a des elektrischen Aktuators 138 in die erste Position. In diesem Fall bewegt das bewegliche Element 138a das Zahnrad 135a in die Richtung näher an das Zahnrad 135c. Es ist wünschenswert, dass das bewegliche Element 138a am distalen Ende mit einem konischen Abschnitt versehen ist, um das Bewegen des Zahnrads 135a zu erleichtern. Da das Zahnrad 135a mit dem Zahnrad 135c kämmt, wird die Drehung des Zahnrads 110e auf den Signalgenerator 134 übertragen. Dementsprechend geht die Antriebsvorrichtung 130 durch die Energie des Elektromotors 131a in den ersten Antriebszustand des beweglichen Elements.
Wenn die dem Elektromotor 131a zugeführte elektrische Energie niedriger als der Schwellenwert ist, steuert der Schaltcontroller 136b den elektrischen Aktuator 138 derart, dass die Energie von dem Betätigungsabschnitt 42 zu der Getriebeeinheit 132 übertragen wird. Mit dieser Steuerung bewegt sich das bewegliche Element 138a des elektrischen Aktuators 138 in die zweite Position. In diesem Fall wird das Zahnrad 135a durch das Vorspannelement 135b gedrückt und in die Richtung weg vom Zahnrad 135c bewegt. Da das Zahnrad 135a mit dem Zahnrad 132a kämmt, wird die Drehung des Zahnrads 110e auf die Getriebeeinheit 132 übertragen. Dementsprechend geht die Antriebsvorrichtung 130 durch die Kraft von dem Betätigungsabschnitt 42 in den zweiten Antriebszustand des beweglichen Elements über.
Das Gehäuse 137 stützt die verschiedenen Komponenten der Antriebsvorrichtung 130. Die Getriebeeinheit 132, die zusätzliche Getriebeeinheit 135 und der Schaltmechanismus 133 sind in dem Gehäuse 137 vorgesehen. In der Modifikation ist der elektrische Antriebsmechanismus 131, die Getriebeeinheit 132, der Schaltmechanismus 133, der Signalgenerator 134, die zusätzliche Getriebeeinheit 135 und die Steuereinheit 136 in dem Gehäuse 137 vorgesehen. In der Modifikation ist das Gehäuse 137 einstückig mit dem Basisabschnitt 122 vorgesehen.
Während eine bestimmte Ausführungsform und Modifikation der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, soll deren Beschreibung die Ausführungsform nicht einschränken. Die hierin beschriebenen Bestandselemente umfassen Elemente, die vom Fachmann leicht erreicht werden können, Elemente, die im Wesentlichen die gleichen wie die Bestandselemente sind, und Elemente, die im Umfang der Äquivalente der Bestandselemente liegen. Die hier beschriebenen Bestandselemente können auf geeignete Weise kombiniert werden. Darüber hinaus können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Änderungen in den Bestandselementen vorgenommen werden, ohne vom Geist der Ausführungsform abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: Kleinfahrzeug
20: Vorderrad
22: Hinterrad
30, 100: Antriebssystem
40A: Betätigungsvorrichtung
40B: zusätzliche Betätigungsvorrichtung
42: Betätigungsabschnitt
60, 120: betätigte Vorrichtung
64, 84: Strömungsweg
66, 86: Bewegliches Element
70, 130: Antriebsvorrichtung
71, 91, 131: Elektrischer Antriebsmechanismus
71a, 91a, 131a: Elektromotor
72, 132: Getriebeeinheit
73, 133: Schaltmechanismus
74, 134: Signalgenerator
75, 135: Zusätzliche Getriebeeinheit
75a: Zusätzlicher Strömungsweg
76, 92, 136: Steuereinheit
76a, 92a, 136a: Antriebscontroller
76b, 136b: Schaltcontroller
77, 93, 137: Gehäuse
78, 138: Elektrischer Aktuator
78a, 138a: bewegliches Element
79, 139: Vorspannelement
80: zusätzliche betätigte Vorrichtung
90: zusätzliche Antriebsvorrichtung
110c, 110e, 131b, 131c, 132a, 132b, 132c, 135a, 135c: Zahnrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018099128 [0001]
US 2013/0180815 [0003]

Claims

Antriebsvorrichtung zur Verwendung in einem Kleinfahrzeug, einschliesslich eines Fahrrades, die Antriebsvorrichtung umfassend: einen elektrischen Antriebsmechanismus, der einen Elektromotor enthält und eingerichtet ist, um ein bewegliches Element anzutreiben; eine Getriebeeinheit, die eingerichtet ist, um Energie von einem Betätigungsabschnitt zu dem beweglichen Element zu übertragen; und einen Schaltmechanismus, der eingerichtet ist, um einen Zustand der Antriebsvorrichtung zwischen einem ersten Zustand, in dem das bewegliche Element durch Energie des Elektromotors angetrieben wird, und einem zweiten Zustand, in dem das bewegliche Element durch Energie von dem Betätigungsabschnitt angetrieben wird, umzuschalten.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei Energie von dem elektrischen Antriebsmechanismus über die Getriebeeinheit zu dem beweglichen Element übertragen wird.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: einen Signalgenerator, der eingerichtet ist, um ein Steuersignal basierend auf der Energie von dem Betätigungsabschnitt zu erzeugen; eine zusätzliche Getriebeeinheit, die eingerichtet ist, um die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu dem Signalgenerator zu übertragen; und einen Antriebscontroller, der eingerichtet ist, um den Elektromotor basierend auf dem Steuersignal zu steuern, wobei der Schaltmechanismus eingerichtet ist, um selektiv die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu der Getriebeeinheit oder der zusätzlichen Getriebeeinheit zu übertragen.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Schaltmechanismus einen elektrischen Aktuator enthält und die Antriebsvorrichtung ferner einen Schaltcontroller enthält, der eingerichtet ist, um den elektrischen Aktuator zu steuern, wobei der Schaltcontroller vorzugsweise eingerichtet ist, um den elektrischen Aktuator basierend auf einem Vergleichsergebnis zwischen elektrischer Energie, die dem Elektromotor zugeführt wird, und einem Schwellenwert zu steuern, bevorzugter ist der Schaltcontroller eingerichtet, um den elektrischen Aktuator derart zu steuern, dass die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu der zusätzlichen Getriebeeinheit übertragen wird, wenn die dem Elektromotor zugeführte elektrische Energie größer oder gleich dem Schwellenwert ist, und noch bevorzugter ist der Schaltcontroller eingerichtet, um den elektrischer Aktuator derart zu steuern, dass die Energie von dem Betätigungsabschnitt zu der Getriebeeinheit übertragen wird, wenn die zugeführte elektrische Energie niedriger als der Schwellenwert ist/wird.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der elektrische Aktuator ein bewegliches Element enthält, das zum Bewegen zwischen einer ersten Position, die dem ersten Zustand entspricht, und einer zweiten Position, die dem zweiten Zustand entspricht, eingerichtet ist, wobei der elektrische Aktuator vorzugsweise zum Bewegen des beweglichen Elements aus der zweiten Position in die erste Position entsprechend der Zufuhr von elektrischer Energie eingerichtet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Schaltmechanismus ferner ein Vorspannelement enthält, das eingerichtet ist, um das bewegliche Element zu der zweiten Position vorzuspannen.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Getriebeeinheit einen Strömungsweg enthält, über den Hydraulikdruck übertragen wird, und die zusätzliche Getriebeeinheit einen zusätzlichen Strömungsweg enthält, über den Hydraulikdruck übertragen wird.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Getriebeeinheit mindestens ein Zahnrad und die zusätzliche Getriebeeinheit mindestens ein Zahnrad enthält.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, ferner ein Gehäuse umfassend, in dem die Getriebeeinheit, die zusätzliche Getriebeeinheit und der Schaltmechanismus vorgesehen sind.
Antriebssystem, umfassend: eine Betätigungsvorrichtung, die den Betätigungsabschnitt enthält; eine betätigte Vorrichtung, die eingerichtet ist, um entsprechend einer Eingabe in den Betätigungsabschnitt betätigt zu werden; und Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die entweder in der Betätigungsvorrichtung oder in der betätigten Vorrichtung vorgesehen ist.
Antriebssystem nach Anspruch 10, das ferner eine zusätzliche betätigte Vorrichtung enthält, die an einer Position angeordnet ist, die sich von einer Position der betätigten Vorrichtung in dem Kleinfahrzeug unterscheidet und nur durch elektrische Energie angetrieben wird.
Antriebssystem nach Anspruch 11, wobei die betätigte Vorrichtung entsprechend einem Vorderrad des Kleinfahrzeugs vorgesehen ist, und die zusätzliche betätigte Vorrichtung entsprechend einem Hinterrad des Kleinfahrzeugs vorgesehen ist.