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QUERVERWEIS AUF ANDERE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung
JP 2019-085587 , eingereicht am 26. April 2019. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung
JP 2019-085587 , wird hiermit durch Verweis hierin aufgenommen.
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Antriebseinheit für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug.
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Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2018-6144 offenbart ein Beispiel einer Antriebseinheit für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug, das ein Gehäuse beinhaltet welches eine Leiterplatte aufnimmt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Antriebseinheit für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug bereitzustellen, dass die Zunahme der Temperatur der Leiterplatte begrenzt.
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Eine Antriebseinheit in Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein einen Aufnahmehohlraum enthaltendes Gehäuse; einen an dem Gehäuse bereitgestellten Motor, eingerichtet, um Vortriebskraft auf das muskelkraftbetriebene Fahrzeug aufzubringen; eine elektrische Leiterplatte angeordnet in dem Aufnahmehohlraum und beinhaltend eine erste Leiterplattenoberfläche, eine zweite Leiterplattenoberfläche der ersten Leiterplattenoberfläche gegenüberliegend und einen den Motor steuernden Steuerkreis; ein die Leiterplatte im Aufnahmehohlraum fixierendes Befestigungselement; und einen vom Befestigungselement unabhängigen Kühlkörper, welcher die elektrische Leiterplatte und das Gehäuse berührt und die Wärme von der Leiterplatte zum Gehäuse überträgt. Der Kühlkörper umfasst einen ersten Kühlkörper angebracht zwischen der ersten Leiterplattenoberfläche und dem Gehäuse, und einen zweiten Kühlkörper angebracht zwischen der zweiten Substratoberfläche und dem Gehäuse.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit nach dem ersten Aspekt überträgt der erste Kühlkörper Wärme von der ersten Leiterplattenoberfläche zum Gehäuse und der zweite Kühlkörper überträgt Wärme von der zweiten Leiterplattenoberfläche zum Gehäuse. Dies begrenzt die Zunahme der Temperatur der Leiterplatte.
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Eine Antriebseinheit für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug in Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Gehäuse mit einem Aufnahmehohlraum; einen an dem Gehäuse bereitgestellten Motor; eine in dem Aufnahmehohlraum angeordnete elektrische Leiterplatte mit einem den Motor steuernden Steuerkreis ; ein die Leiterplatte im Aufnahmehohlraum fixierendes Befestigungselement; und einen Kühlkörper welcher vom Befestigungselement unabhängig ist und die elektrische Leiterplatte und das Gehäuse berührt und die Wärme von der elektrischen Leiterplatte zum Gehäuse transportiert. Der Kühlkörper umfasst einen, zwischen der elektrischen Leiterplatte und dem Motor bereitgestellten ersten Kühlkörper.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit nach dem zweiten Aspekt überträgt der zweite Kühlkörper Wärme zum Gehäuse zwischen der Leiterplatte und dem Motor liegend.
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In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt so eingerichtet, dass die elektrische Leiterplatte eine erste Leiterplattenoberfläche und eine zweite Leiterplattenoberfläche, der ersten Leiterplattenoberfläche gegenüberliegend, beinhaltet, wobei der erste Kühlkörper zwischen der ersten Leiterplattenoberfläche und dem Gehäuse bereitgestellt ist und der erste Kühlkörper einen weiteren zwischen der zweiten Leiterplattenoberfläche und dem Gehäuse bereitgestellten Kühlkörper enthält.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit nach dem dritten Aspekt, überträgt der Kühlkörper Wärme von der ersten Leiterplattenoberfläche der elektrischen Leiterplatte zum Gehäuse und der zweite Kühlkörper überträgt Wärme von der zweiten Leiterplattenoberfläche der elektrischen Leiterplatte zum Gehäuse. Dies begrenzt die Zunahme der Temperatur der Leiterplatte.
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In Übereinstimmung mit einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß dem ersten oder dritten Aspekt so eingerichtet, dass das Gehäuse ein erstes Gehäuse und ein zweites Gehäuse, der erste Kühlkörper das erste Gehäuse berührend und der zweite Kühlkörper das zweite Gehäuse berührend, beinhaltet.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit nach dem vierten Aspekt wird die Wärme der elektrischen Leiterplatte vom ersten Kühlkörper zum ersten Gehäuse und vom zweiten Kühlkörper zum zweiten Gehäuse übertragen.
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In Übereinstimmung mit einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem, vom ersten bis zum vierten Aspekt, so eingerichtet, dass der Motor einen Rotor und einen Stator beinhaltet, wobei ein Teil des Gehäuses zwischen der elektrischen Leiterplatte, dem Rotor und dem Stator bereitgestellt ist.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit nach dem fünften Aspekt berührt der Kühlkörper den zwischen der elektrischen Leiterplatte und dem Rotor sowie dem Stator liegend Abschnitt des Gehäuses.
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In Übereinstimmung mit einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem , des ersten, des dritten, oder des vierten Aspekts so eingerichtet, dass der Motor einen Rotor und einen Stator, einen Teil des Gehäuses, zwischen der elektrischen Leiterplatte und dem Rotor und dem Stator bereitgestellt, und ein Teil des zweiten Kühlkörpers, in axialer Richtung des Rotors betrachtet, mit mindestens einem von dem Rotor und dem Stator überlappt, beinhaltet.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des sechsten Aspekts wird zumindest ein Teil des zweiten Kühlkörpers, in axialer Richtung des Rotors betrachtet, mit mindestens einem von dem Rotor und dem Stator überlappt.
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In Übereinstimmung mit einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß den fünften oder sechsten Aspekten so eingerichtet, dass ein Hohlraum im Gehäuseausgebildet ist, zwischen einem Abschnitt, der den ersten Kühlkörper berührt und dem Rotor und Stator.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit nach dem siebten Aspekt begrenzt der Hohlraum zwischen dem Abschnitt der den ersten Kühlkörperberührt und dem Rotor und Stator , die Übertragung der Wärme von dem Rotor und Stator auf den Abschnitt des Gehäuses, der den ersten Kühlkörper berührt. Dies begrenzt die Wärme des Rotors und des Stators, die durch den ersten Kühlkörper auf die elektrische Leiterplatte übertragen wird.
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In Übereinstimmung mit einem achten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem , vom fünften bis zum siebten Aspekt, so eingerichtet, dass mindestens ein Teil des ersten Kühlkörpers, in axialer Richtung des Rotors betrachtet, mit mindestens einem von dem Rotor und dem Stator überlappt.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des achten Aspekts wird zumindest Teil des ersten Kühlkörpers, in axialer Richtung des Rotors betrachtet, mit mindestens einem von dem Rotor und dem Stator überlappt.
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In Übereinstimmung mit einem neunten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem, vom fünften bis zum achten Aspekt, so eingerichtet, dass das Gehäuse eine den Stator und Rotor aufnehmende Hülle umfasst.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des neunten Aspekts wird die Wärme der elektrischen Leiterplatte vom Kühlkörper an das Gehäuse und die den Stator und Rotor umfassende Hülle übertragen.
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In Übereinstimmung mit einem zehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem, vom fünften bis zum neunten Aspekt, so eingerichtet, dass der Motor eine Abtriebswelle umfasst und das Gehäuse ein Durchgangsloch umfasst, in welchen die Abtriebswelle eingesetzt ist.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des zehnten Aspekts wird die Wärme der elektrischen Leiterplatte durch den Kühlkörper an das Gehäuse, das Durchgangsloch beinhaltend in welches die Abtriebswelle eingesetzt ist, übertragen.
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In Übereinstimmung mit einem elften Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem, vom ersten bis zum zehnten Aspekt, so eingerichtet, dass der Steuerkreis elektronische Komponenten enthält und der Kühlkörper diejenige die größte Wärme erzeugende elektronische Komponente berührt.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des elften Aspekts wird die Wärme der elektrischen Leiterplatte von einem Bereich großer Wärme an das Gehäuse übertragen.
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In Übereinstimmung mit einem zwölften Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem, vom ersten bis zum zehnten Aspekt, so eingerichtet, dass eine Kurbelwelle am Gehäuse bereitgestellt ist.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des zwölften Aspekts wird die Zunahme der Temperatur der elektrischen Leiterplatte in der Antriebseinheit, die Kurbelwelle umfassend, begrenzt.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des zwölften Aspekts der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem, vom ersten bis zum zehnten Aspekt, so eingerichtet, dass der Kühlkörper mindestens eines von einem elastischen Körper und einer viskose Flüssigkeit beinhaltet.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des dreizehnten Aspekts kann der Kühlkörper einfach zwischen der elektrischen Leiterplatte und dem Gehäuse angeordnet werden so dass der Kühlkörper das Gehäuse berührt.
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In Übereinstimmung mit einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit so eingerichtet, dass der elastische Körper eine Wärmeübertragungsschicht beinhaltet.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des vierzehnten Aspekts überträgt die Wärmeübertragungsschicht die Wärme von der elektrischen Leiterplatte zum Gehäuse.
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In Übereinstimmung mit einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß dem dreizehnten oder vierzehnten Aspekt so eingerichtet, dass die viskose Flüssigkeit Schmierfett enthält.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des fünfzehnten Aspekts überträgt das Schmierfett die Wärme der elektrischen Leiterplatte an das Gehäuse.
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In Übereinstimmung mit einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Antriebseinheit gemäß einem, vom dreizehnten bis zum fünfzehnten Aspekt, so eingerichtet, dass der Kühlkörper Silikon beinhaltet.
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In Übereinstimmung mit der Antriebseinheit des sechzehnten Aspekts überträgt das Silikon die Wärme der elektrischen Leiterplatte an das Gehäuse.
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Die Antriebseinheit begrenzt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung die Zunahme der Temperatur der elektrischen Leiterplatte.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Querschnitt einer Antriebseinheit für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine Frontansicht der in 1 dargestellten Antriebseinheit ohne ein erstes Gehäuse.
- 3 ist ein Querschnitt einer Antriebseinheit für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß einem modifizierten Beispiel.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER OFFENBARUNG
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Ausführungsform
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Eine Antriebseinheit 10 für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform wird nun unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Das muskelkraftbetriebene Fahrzeug ist ein Fahrzeug, welches zumindest mit muskelkraftbasierter Antriebskraft angetrieben werden kann. Die Anzahl der Räder des muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges ist nicht begrenzt. Das muskelkraftbetriebene Fahrzeug umfasst, zum Beispiel ein Einrad oder ein Fahrzeug, welches drei oder mehr Räder aufweist. Das muskelkraftbetriebene Fahrzeug umfasst, zum Beispiel unterschiedliche Arten von Fahrrädern wie unter anderem ein Mountainbike, ein Straßenfahrrad, ein Stadtfahrrad, ein Lastenfahrrad, ein Liegefahrrad und ein elektrisches Fahrrad (E-bike). Das elektrische Fahrrad umfasst ein elektrisch unterstütztes Fahrrad, welches die Vortriebskraft des Fahrzeuges mit einem elektrischen Motor unterstützt. In den nachfolgenden beschriebenen Ausführungsformen bezieht sich muskelraftgetriebenes Fahrzeug auf ein Fahrrad.
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Die Antriebseinheit 10 beinhaltet ein Gehäuse 12, einen Motor 14, eine elektrische Leiterplatte 16, ein Befestigungselement 18 und einen Kühlkörper 20. Das Gehäuse 12 beinhaltet einen Aufnahmehohlraum S. Der Motor 14 ist am Gehäuse 12 bereitgestellt und so konfiguriert, dass er Vortriebskraft auf das muskelkraftbetriebene Fahrzeug aufbringt. Die elektrische Leiterplatte 16 ist im Aufnahmehohlraum S angeordnet und umfasst eine erste Leiterplattenoberfläche 22, eine zweite Leiterplattenoberfläche 24, der ersten Leiterplattenoberfläche 22 gegenüberliegend und ein Steuerkreis 26 der den Motor 14 steuert. Das Befestigungselement 18 fixiert die elektrische Leiterplatte 16 im Aufnahmehohlraum S. Der Kühlkörper 20 ist vom Befestigungselement 18 unabhängig und berührt die elektrische Leiterplatte 16 und das Gehäuse 12, um die Wärme der elektrischen Leiterplatte 16 zum Gehäuse 12 zu übertragen. Der Kühlkörper 20 umfasst einen zwischen der ersten Leiterplattenoberfläche 22 und dem Gehäuse 12 bereitgestellten ersten Kühlkörper 28 und einen zwischen der zweiten Leiterplattenoberfläche 24 und dem Gehäuse 12 bereitgestellten zweiten Kühlkörper 30.
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Das Gehäuse 12 umfasst vorzugsweise ein erstes Gehäuse 32 und ein zweites Gehäuse 34. Das erste Gehäuse 32 umfasst, zum Beispiel zumindest eine Aluminiumlegierung oder eine Magnesiumlegierung. Das zweite Gehäuse 34 beinhaltet, zum Beispiel zumindest eine Aluminiumlegierung oder eine Magnesiumlegierung. Das erste Gehäuse 32 und das zweite Gehäuse 34 sind, zum Beispiel nebeneinander parallel zu einer zur zentralen Rotationsachse C1 des Motors 14, angeordnet. Das erste Gehäuse 32 und das zweite Gehäuse 34 sind über, zum Beispiel Schrauben oder dergleichen miteinander verbunden. Vorzugsweise umfasst das Gehäuse 12 einen äußeren Abschnitt eine Anbindung 12A definierend, angebunden mit dem Rahmen des muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges. Die Anbindung 12A umfasst eine Projektion die den äußeren Teil des Gehäuses 12 abbildet. Die Anbindung 12A umfasst, zum Beispiel Durchgangslöcher. Schrauben werden durch die Durchgangslöcher der Anbindung 12A eingeführt und an den Innengewinden im Rahmen des muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges befestigt um das Gehäuse 12 mit dem Rahmen des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs anzubinden. Die Wände der Löcher in der Anbindung können Innengewinde enthalten. Alternativ können auch Einpressmuttern an den Durchgangslöchern der Anbindung 12A angebracht werden. In solchen Fällen können Schrauben durch die Durchgangslöcher in den Rahmen des muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges eingeführt und an den Innengewinden der Anbindung 12A oder den Innengewinden in den Schraubenmuttern befestigt werden, um das Gehäuse 12 mit dem Rahmen des muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges anzubinden.
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Die Antriebseinheit 10 umfasst außerdem eine Kurbelwelle 36 die vorzugsweise am Gehäuse 12 bereitgestellt ist. Die Kurbelwelle weist eine zentrale Rotationsachse C2 die vorzugsweise parallel zu der zentralen Rotationsachse C1 des Motors 14 liegt. Die Antriebseinheit 10 umfasst zudem vorzugsweise einen Abtriebsteil 38. Der Abtriebsteil 38 beinhaltet eine Hohlwelle. Die Kurbelwelle 36 wird so in die Hohlwelle des Abtriebsteils 38 eingefügt, dass diese partial von der Hohlwelle umgeben ist. Der Abtriebsteil 38 beinhaltet ein innerhalb des Gehäuses 12 gelegenes erstes Ende 38A. Der Abtriebsteil 38 beinhaltet ein außerhalb des Gehäuses 12 gelegenes zweites Ende 38B. Das erste Gehäuse 32 beinhaltet ein erstes Loch 32A durch welches ein erstes Ende 36A in einer Richtung parallel zur zentralen Rotationsachse C2 der Kurbelwelle 36 eingefügt wird. Das erste Ende 36A der Kurbelwelle 36 wird durch ein erstes Lager 40 im ersten Gehäuse 32 abgestützt. Das zweite Gehäuse 34 beinhaltet ein zweites Loch 34A durch welches sich ein zweites Ende 38B der Kurbelwelle 36 und das zweite Ende 38B des Abtriebsteils 38 in einer Richtung parallel zur Zentralen Rotationsachse C2 der Kurbelwelle 36 ragen. Der Abtriebsteil 38 wird durch ein zweites Lager 42 im zweiten Gehäuse 34 abgestützt. Ein Kurbelarm ist jeweils mit einem aus dem Gehäuse 12 durch das erste Loch 32A ragenden Teil der Kurbelwelle 36 und mit einem aus dem Gehäuse 12 durch das zweite Loch 34A ragenden Teil der Kurbelwelle 36 angebunden. Der aus dem Gehäuse 12 durch das zweite Loch 34A ragende Teil des zweiten Endes 38B des Abtriebsteils 38 definiert eine einen Rotationskörper anbindende Anbindung 46. Der Rotationskörper ist über ein Übertragungssystem mit dem Antriebsrad des muskelkraftbetriebenen Fahrzeuges angebunden. Der Rotationskörper umfasst, zum Beispiel ein Kettenrad, eine Riemenscheibe oder ein Kegelrad. Das Übertragungssystem umfasst, zum Beispiel eine Kette, einen Riemen oder eine Welle. Das erste Lager 40 und das zweite Lager 42 umfassen je, zum Beispiel ein Radialkugellager.
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Die Kurbelwelle 36 wird vom ersten Lager 40 des ersten Gehäuses 32 und von einer Hülse 44 am Abtriebsteil 38 gestützt. Der Abtriebsteil 38 ist mit der Kurbelwelle 36 verbunden. Das erste Ende 38A des Abtriebsteils 38 ist mit der Kurbelwelle 36, parallel zu einer zur zentralen Rotationsachse C2 der Kurbelwelle 38 liegend, verbunden. Der Abtriebsteil 38 und die Kurbelwelle 36 können direkt oder durch ein anderes Element miteinander verbunden werden. Der Abtriebsteil 38 und die Kurbelwelle 36 können durch eine erste Einwegkupplung miteinander verbunden werden.
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Der Motor 14 ist so konfiguriert, dass er Vortriebskraft auf das muskelkraftbetriebene Fahrzeug aufbringt. Der Motor 14 beinhaltet einen elektrischen Motor. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Motor 14 konfiguriert um eine Rotation auf den Abtriebsteil 38 zu übertragen. Vorzugsweise ist eine zweite Einwegkupplung 48 in einem Kraftübertragungspfad, vom Motor 14 bis zum Abtriebsteil 38 ragend, bereitgestellt, um zu steuern, dass die Rotationskraft der Kurbelwelle 36 nicht den Motor 14 dreht, wenn die Kurbelwelle 36 in eine Richtung gedreht wird, die das muskelkraftbetriebene Fahrzeug vorwärtsbewegt. Vorzugsweise ist ein Untersetzungsgetriebe 52 zwischen einer Abtriebswelle 50 des Motors 14 und dem Abtriebsteil 38 bereitgestellt, welches die Rotationsgeschwindigkeit der durch den Motor 14 erzeugten Rotation reduziert und die Rotation überträgt. Die zweite Einwegkupplung 48 kann am Untersetzungsgetriebe 52 bereitgestellt werden.
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Das Untersetzungsgetriebe 52, zum Beispiel reduziert die Rotationsgeschwindigkeit erzeugt durch den Motor 14 in mehreren Stufen und überträgt die Rotation zum Abtriebsteil 38. Das Untersetzungsgetriebe 52 beinhaltet zumindest ein Zahnrad und eine Riemenscheibe. Das Untersetzungsgetriebe 52 dargestellt in 1 umfasst ein erstes Zahnrad 54, ein zweites Zahnrad 56, ein drittes Zahnrad 58 und ein viertes Zahnrad 60. Das erste Zahnrad 54 ist an der Abtriebswelle 50 des Motors 14 bereitgestellt. Das zweite Zahnrad 56 ist an einer ersten Getriebewelle 62, welche in einem von der Abtriebswelle 50 abweichenden Abschnitt bereitgestellt ist und mit dem ersten Zahnrad 54 ineinandergreift, bereitgestellt. Das dritte Zahnrad 58 ist an der ersten Getriebewelle 62 in einem von zweiten Zahnrad 56 abweichenden Abschnitt bereitgestellt. Das vierte Zahnrad 60 ist im Abschnitt des äußeren Umfangs des Abtriebsteils 38 mit dem dritten Zahnrad 58 ineinandergreifend bereitgestellt. Das zweite Zahnrad 56 hat eine größere Zähnezahl als das erste Zahnrad 54. Das vierte Zahnrad 60 hat eine größere Zähnezahl als das dritte Zahnrad 58. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Untersetzungsgetriebe 52 so konfiguriert, dass es die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 14 in zwei Stufen reduziert und die Rotation an den Abtriebsteil 38 überträgt. Das Untersetzungsgetriebe 52 kann so konfiguriert werden, dass es die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 14 in einer Stufe reduziert und die Rotation an den Abtriebsteil 38 überträgt.
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Der Motor 14 beinhaltet die Abtriebswelle 50 und das Gehäuse 12 beinhaltet ein Durchgangsloch 12B durch welches die Abtriebswelle 50 ragt. Der Motor 14 umfasst einen Rotor 14A und einen Stator 14B. Vorzugsweise ist der Motor 14 ein Innenläufermotor. Handelt es sich beim Motor 14 um einen Innenläufermotor, ist der Stator 14B auf dem inneren Umfangsteil des Gehäuses 12 bereitgestellt. Vorzugsweise umfasst das Gehäuse 12 eine Hülle 66 die den Stator 14B und den Rotor 14A aufnimmt. Die Hülle 66 beinhaltet, zum Beispiel zumindest eine Aluminiumlegierung und einen Kunststoff beziehungsweise ein Harz. Die Hülle 66 ist am ersten Gehäuse 32 angebracht. Die Hülle 66 ist am ersten Gehäuse 32 auf einer dem zweiten Gehäuse 34 gegenüberliegenden Seite, nebeneinander parallel zu einer zur zentralen Rotationsachse C1 des Motors 14 liegend, angebracht. Vorzugsweise ist die Hülle 66 an einem ersten Abschnitt 12C des ersten Gehäuses 32 angebracht. Der erste Abschnitt 12C ragt in eine Richtung rechtwinkelig zur zentralen Rotationsachse C1 des Motors 14. Der erste Abschnitt 12C beinhaltet das Durchgangsloch 12B.
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Handelt es sich beim Motor 14 um einen Innenläufermotor, ist der Stator 14B auf dem inneren Umfangsteil der Hülle 66 bereitgestellt. Der Motor 14 kann ein Außenläufermotor sein. Im ersten Abschnitt 12C des Gehäuses 12, das Durchgangsloch 12B umfassend, ist der Aufnahmehohlraum S in einen ersten Hohlraum S1 und einen zweiten Hohlraum S2 unterteilt. Der erste Hohlraum S1 nimmt den Rotor 14A und den Stator 14B auf. Der zweite Hohlraum S2 nimmt das Untersetzungsgetriebe 52, die Kurbelwelle 36, die elektrische Leiterplatte 16 und den Kühlkörper 20 auf. Die Abtriebswelle 50 umfasst ein im ersten Hohlraum S1 angeordnetes erstes Ende 50A und ein im zweiten Hohlraum S2 angeordnete zweites Ende 50B. Das erste Ende 50A wird durch ein viertes Lager 68 im Gehäuse 12 abgestützt. Das zweite Ende 50B ist mit dem Untersetzungsgetriebe 52 verbunden. Die Abtriebswelle 50 umfasst einen mittleren Teil, der durch ein fünftes Lager 70 im ersten Abschnitt 12C abgestützt wird. Das vierte Lager 68 und das fünfte Lager 70 können jedes, zum Beispiel ein Kugellager beinhalten.
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Ein Teil des Gehäuses 12 ist zwischen der elektrischen Leiterplatte 16 und dem Rotor 14A sowie dem Stator 14B bereitgestellt. Vorzugsweise ist der erste Abschnitt 12C des Gehäuses 12 zwischen der elektrischen Leiterplatte 16 und dem Rotor 14A sowie dem Stator 14B bereitgestellt. Vorzugsweise ragt die elektrische Leiterplatte 16 in eine Richtung rechtwinkelig zur zentralen Rotationsachse C1 des Motors 14. Vorzugsweise umfasst die elektrische Leiterplatte eine Aussparung 16A in welcher die Abtriebswelle 50 angeordnet ist. Die elektrische Leiterplatte 16 umfasst eine gedruckte Schaltplatine. Die elektrische Leiterplatte 16 umfasst die erste Leiterplattenoberfläche 22 und die zweite Leiterplattenoberfläche 24 in Dickenrichtung.
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Vorzugsweise ist das Befestigungselement 18 der elektrischen Leiterplatte 16 nah an einer Ecke der elektrischen Leiterplatte 16 bereitgestellt. Vorzugsweise umfasst die elektrische Leiterplatte eine Vielzahl von Befestigungselementen 18. Vorzugsweise umfasst jedes Befestigungselement 18 ein Loch 18A. Eine Schraube B wird durch das Loch 18A eingeführt und an einem Innengewinde des Gehäuses 12 befestigt um die elektrische Leiterplatte 16 an das Gehäuse 12 anzubinden und die elektrische Leiterplatte 16 im Aufnahmehohlraum S zu fixieren. Ein Innengewinde 64 welches die elektrische Leiterplatte 16 an dem Gehäuse 12 anbindet ist, zum Beispiel dem ersten Gehäuse 32 bereitgestellt. Das Innengewinde 64 kann im zweiten Gehäuse 34 bereitgestellt sein.
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Der Steuerkreis 26 umfasst eine Ansteuerelektronik des Motors 14 und eine Steuerung konfiguriert, um den Motor 14 zu steuern. Die Ansteuerelektronik kann in der Steuerung enthalten sein. Die Steuerung beinhaltet einen Prozessor 72A der Vorbestimmte Steuerungsprogramme ausführt. Der Prozessor 72A beinhaltet, zum Beispiel eine zentrale Recheneinheit (CPU) oder eine Mikro-Recheneinheit (MPU). Die Steuerung kann zudem Speicher enthalten. Der Speicher speichert unterschiedliche Typen von Steuerungsprogrammen und Informationen genutzt für unterschiedliche Typen von Steuerungsprozessen. Der Speicher umfasst, zum Beispiel nichtflüchtigen Speicher und flüchtigen Speicher. Die Ansteuerelektronik umfasst einen Inverterschaltkreis 72B. Die Ansteuerelektronik ist mit der Steuerung über ein Kabel oder durch kabellose Kommunikationsgerät, eine Kommunikation erlaubend, verbunden. Die Ansteuerelektronik treibt den Motor 14 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der Steuerung an.
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Der Steuerkreis 26 umfasst elektronische Komponenten 72. Die elektronischen Komponenten 72 umfassen Schaltelemente die die Eigenschaften des Prozessors 72A und des Inverterschaltkreises 72B konfigurieren. Die elektronischen Komponenten können zudem einen Widerstand, einen IC-Spannungswandler 72C und einen Kondensator 72D beinhalten. Vorzugsweise sind manche der elektronischen Komponenten 72 auf der ersten Leiterplattenoberfläche 22 bereitgestellt und andere elektronische Komponenten 72 auf der zweiten Leiterplattenoberfläche 24 bereitgestellt. Die elektronischen Komponenten 72 können alle auf der ersten Leiterplattenoberfläche 22 oder auf der zweiten Leiterplattenoberfläche 24 bereitgestellt sein.
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Der Kühlkörper 20 beinhaltet ein Material mit höherer thermischer Leitfähigkeit als Luft. Der erste Kühlkörper 28 beinhaltet ein Material mit höherer thermischer Leitfähigkeit als Luft. Vorzugsweise beinhaltet der Kühlkörper 20 mindestens eines von einem elastischen Körper und einer viskosen Flüssigkeit. Der elastische Körper beinhaltet eine Wärmeübertragungsschicht. Die Wärmeübertragungsschicht umfasst, zum Beispiel Silikon, ein Acryl, Kohlefasern und dergleichen. Vorzugsweise liegt die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeübertragungsschicht in einer Spanne zwischen 0,5W/m*K bis zu 50W/m*K. Die viskose Flüssigkeit enthält Schmierfett. Schmierfett enthält, zum Beispiel Silikon-Öl. Schmierfett kann Metallpartikel enthalten. Vorzugsweise liegt die Wärmeleitfähigkeit des Schmierfetts in einer Spanne zwischen 0,5W/m*K bis zu 10W/m*K. Der Kühlkörper 20 kann Silikon beinhalten. Der erste Kühlkörper 28 und der zweite Kühlkörper 30 können abweichende Materialien beinhalten. Der erste Kühlkörper 28 kann eine Vielzahl von Kühlkörpern beinhalten. Der zweite Kühlkörper 30 kann eine Vielzahl von Kühlkörpern beinhalten. Zumindest einer des ersten Kühlkörper 28 kann ein anderes beziehungsweise abweichendes Material enthalten. Zumindest einer des zweiten Kühlkörper 30 kann ein abweichendes Material enthalten.
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Vorzugsweise berührt der erste Kühlkörper 28 das erste Gehäuse 32. Vorzugsweise berührt der zweite Kühlkörper 30 das zweite Gehäuse 34. Vorzugsweise umfasst der Abschnitt 12D des ersten Gehäuses 32, den ersten Kühlkörper 28 berührend, einen aufgedickten Abschnitt. Vorzugsweise ist der Abschnitt 12D des ersten Gehäuses 32, welches den ersten Kühlkörper 28 berührt, im ersten Abschnitt 12C enthalten. Vorzugsweise umfasst der Abschnitt des zweiten Gehäuses 34, den ersten Kühlkörper 30 berührend, einen aufgedickten Abschnitt. Vorzugsweise berührt der Kühlkörper 20 eine der elektronischen Komponenten, welche die größte Menge an Wärme erzeugt. Vorzugsweise berührt im Kühlkörper 20 mindestens einer von dem ersten Kühlkörpers 28 und dem zweiten Kühlkörpers 30 die elektronische Komponenten 72, welche die größte Menge an Wärme erzeugt. Diejenige der elektronischen Komponenten 72 welche die größte Menge an Wärme erzeugt ist, zum Beispiel ein Schaltelement des Inverterschaltkreises 72B oder des Kondensators 72D. Diejenige elektronische Komponenten 72, die die größte Wärme erzeugt, kann vorab durch Experimente oder dergleichen ermittelt werden. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem der Motor 14 im Nennbetrieb betrieben wird, diejenige der elektronischen Komponenten 72 bei der die höchste Temperatur ermittelt wird als diejenige der elektronischen Komponenten 72 definiert werden, die die größte Wärme erzeugt. In einem Fall in dem zumindest einige der elektronischen Komponenten 72 auf der ersten Leiterplattenoberfläche 22 bereitgestellt sind, kann der erste Kühlkörper 28 diejenige der elektronischen Komponenten 72 auf der ersten Leiterplattenoberfläche 22 berühren, welche die größte Menge an Wärme erzeugt. In einem Fall in dem zumindest einige der elektronischen Komponenten 72 auf der zweiten Leiterplattenoberfläche 24 bereitgestellt sind, kann der erste Kühlkörper 28 den Abschnitt der ersten Leiterplattenoberfläche 22, der Rückseite der zweiten Leiterplattenoberfläche 24 entsprechend, dort berührend, wo diejenige der elektronischen Komponenten 72 liegt, die die größte Wärme erzeugt. In einem Fall in dem zumindest einige der elektronischen Komponenten 72 auf der zweiten Leiterplattenoberfläche 24 bereitgestellt sind, kann der zweite Kühlkörper 30 diejenige der elektronischen Komponenten 72 auf der zweiten Leiterplattenoberfläche 24 berühren, welche die größte Menge an Wärme erzeugt. In einem Fall in dem zumindest einige der elektronischen Komponenten 72 auf der ersten Leiterplattenoberfläche 22 bereitgestellt sind, kann der zweite Kühlkörper 30 den Abschnitt der zweiten Leiterplattenoberfläche 24, der Rückseite der ersten Leiterplattenoberfläche 22 entsprechend, dort berührend, wo diejenige der elektronischen Komponenten 72 liegt, die die größte Wärme erzeugt.
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Vorzugsweise wird zumindest ein Teil des zweiten Kühlkörpers 28, in axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, mindestens einen von dem Rotor 14A und dem Stator 14B überlappt. Vorzugsweise wird in einem Fall, in dem der Kühlkörper 20 eine Vielzahl von ersten Kühlkörpern 28 beinhaltet, zumindest einer der ersten Kühlkörper 28, in axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, zumindest von einem Teil des Rotors 14A und des Stators 14B überlappt. Zumindest ein Teil des ersten Kühlkörpers 28 kann, in axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, sowohl mit dem Rotor 14A und dem Stator 14B überlappt werden. Vorzugsweise wird zumindest ein Teil des zweiten Kühlkörpers 30, in axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, zumindest von einem Teil des Rotors 14A und des Stators 14B überlappt. Vorzugsweise wird in einem Fall, in dem der Kühlkörper 20 eine Vielzahl von zweiten Kühlkörpern 30 beinhaltet, zumindest einer der zweiten Kühlkörper 30, in axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, zumindest von einem Teil des Rotors 14A und des Stators 14B überlappt. Zumindest ein Teil des zweiten Kühlkörpers 30 kann, in axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, sowohl mit dem Rotor 14A und dem Stator 14B überlappt werden.
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In axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, können der erste Kühlkörper 28 und der zweite Kühlkörper 30 zumindest teilweise voneinander versetzt sein. In axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, können der erste Kühlkörper 28 und der zweite Kühlkörper 30 vollständig voneinander versetzt sein. In axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, kann der erste Kühlkörper 28 eine kleinere Fläche als der zweite Kühlkörper 30 aufweisen. In axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, kann der erste Kühlkörper 28 eine gleiche oder größere Fläche als der zweite Kühlkörper 30 aufweisen. In axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, ist der Kühlkörper 20, zum Beispiel näher an der zentralen Rotationsachse C1 des Motors 14 bereitgestellt als das Befestigungselement 18. In einem Fall, in dem der Kühlkörper 20 eine Vielzahl von ersten Kühlkörpern 28 beinhaltet, können die ersten Kühlkörper 28, in axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, alle näher zur zentralen Rotationsachse C1 des Motors 14 bereitgestellt sein als das Befestigungselement 18. In einem Fall, in dem der Kühlkörper 20 eine Vielzahl von zweiten Kühlkörpern 30 beinhaltet, können die zweiten Kühlkörper 30, in axialer Richtung des Rotors 14A betrachtet, alle näher zur zentralen Rotationsachse C1 des Motors 14 bereitgestellt sein als das Befestigungselement 18.
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Ein Hohlraum S3 ist im Gehäuse 12 ausgebildet, zwischen dem Abschnitt 12D, der den ersten Kühlkörper 28 berührt und dem Rotor 14A und Stator 14B. Der Hohlraum S3, parallel zur zentralen Rotationsachse des Rotors 14A liegend, ist im Gehäuse 12 zwischen dem Abschnitt 12D, der den ersten Kühlkörper 28 berührt und dem Rotor 14A und Stator 14B angelegt. Der Hohlraum S3 ist im ersten Hohlraum S1 angelegt. Der Hohlraum S3 ist im ersten Hohlraum S1 zwischen dem ersten Abschnitt 12C und dem Rotor 14A und Stator 14B angelegt.
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Vorzugsweise beinhaltet die Antriebseinheit 10 einen Drehmomentsensor 74. Der Drehmomentsensor 74 ist so konfiguriert, dass er ein mit dem Drehmoment des, zum Beispiel an der Kurbelwelle 36 durch die muskelkraftbasierte Antriebskraft anliegenden Drehmoments korrespondierendes Signal ausgibt. Der Drehmomentsensor 74 ist zum Beispiel am Gehäuse 12 bereitgestellt. In einem Fall, zum Beispiel in dem die erste Einwegkupplung im Kraftübertragungspfad bereitgestellt ist, ist der Drehmomentsensor 74 im Kraftübertragungspfad der Einwegkupplung vorgelagert bereitgestellt. Der Drehmomentsensor 74 umfasst, zum Beispiel einen magnetostriktiven oder einen Dehnungssensor. Der Dehnungssensor umfasst einen metallischen Dehnungsmessstreifen oder ein Halbleiter-Dehnungsmessstreifen. In einem Fall, in dem der Drehmomentsensor 74 einen Dehnungssensor enthält, ist der Dehnungssensor am Abtriebsteil 38 oder an einem außenliegenden Teil des Elementes, den Abtriebsteil 38 mit der Kurbelwelle 36 verbindend, bereitgestellt. In dem Fall, in dem der Drehmomentsensor 74 einen Dehnungssensor beinhaltet, ist eine magnetostriktive Komponente an der Kurbelwelle 36 oder an der äußeren Umfangsfläche des Abtriebsteils 38 bereitgestellt. Der Drehmomentsensor 74 kann eine kabellose oder kabelgebundene Kommunikationseinheit beinhalten. Die Kommunikationseinheit 74 des Drehmomentsensors ist konfiguriert um eine Kommunikation mit dem Motor 14 aufzubauen. Die Kommunikationseinheit des Drehmomentsensors 74 kann auf der elektrische Leiterplatte 16 bereitgestellt sein.
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Modifizierte Ausführungsformen
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Die Beschreibung im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen veranschaulicht, ohne die Absicht, sie einzuschränken, anwendbare Formen einer Antriebseinheit für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß der vorliegenden Offenbarung. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Antriebseinheit in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung anwendbar, zum Beispiel auf modifizierte Ausführungsformen der oben genannten Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, und auf Kombinationen von mindestens zwei der modifizierten Ausführungsformen, die einander nicht widersprechen. In den nachfolgend beschriebenen modifizierten Ausführungsformen werden für die Komponenten, die mit den entsprechenden Komponenten der obigen Ausführungsformen identisch sind, die gleichen Bezugszeichen angegeben. Diese Komponenten werden nicht im Einzelnen beschrieben.
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Der erste Abschnitt 12C kann, wie in 3 dargestellt, vom ersten Gehäuse 32 getrennt sein. In einem Fall, in dem der erste Abschnitt 12C vom ersten Gehäuse 32 getrennt ist, kann der erste Abschnitt 12C aus einem Stück mit einem Teil der Hülle 66 sein.
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Die Hülle 66 kann aus einem Stück mit einem des ersten Gehäuses 32 oder des zweiten Gehäuses 34 sein.
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Das Gehäuse 12 kann ein Element außer dem ersten Gehäuse 32, dem zweiten Gehäuse 34 und der Hülle 66 umfassen. So lange im Gehäuse 12 der Motor 14 bereitgestellt ist und die elektrische Leiterplatte 16 im Aufnahmehohlraum S angeordnet ist, kann die Gestalt und Konfiguration des Gehäuses 12 verändert werden.
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Die Hülle 66 kann am zweiten Gehäuse 34 befestigt werden. Vorzugsweise ist, wenn die Hülle 66 am zweiten Gehäuse 34 befestigt ist, der Motor 14 in Bezug zur Antriebseinheit 10, dargestellt in 1, in axialer Richtung umgekehrt am Gehäuse 12 bereitgestellt damit das erste Ende 50A und das zweite Ende 50B der Abtriebswelle 50 in Richtung der axialen Verbindung der Abtriebswelle 50 umgekehrt sind, und das Gehäuse 12 über ein Loch verfügt, durch welches die Abtriebswelle 50 ragt. Wenn die Hülle 66 am zweiten Gehäuse 34 befestigt ist, ist ein Hohlraum im Gehäuse 12 angelegt beziehungsweise ausgebildet zwischen dem Abschnitt, der den zweiten Kühlkörper 30 berührt und dem Rotor 14A und Stator 14B.
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Der Kühlkörper 30 kann vom zweiten Kühlkörper 30 ausgelassen werden. Wenn der Kühlkörper 30 vom zweiten Kühlkörper 30 ausgelassen wird, umfasst die Antriebseinheit 10 ein Gehäuse 12 das einen Aufnahmehohlraum S, den am Gehäuse 12 bereitgestellten Motor 14, die elektrische Leiterplatte 16, welche die erste Leiterplattenoberfläche 22 und den Steuerkreis 26, den Motor 14 steuernd, umfasst und im Aufnahmehohlraum S angeordnet ist, das Befestigungselement 18, welches die elektrische Leiterplatte 16 im Aufnahmehohlraum S fixiert, und der Kühlkörper 20, welcher sich vom Befestigungselement 18 unterscheidet und die elektrische Leiterplatte 16 und das Gehäuse 12 berührt und die Wärme der elektrischen Leiterplatte 16 an das Gehäuse 12 überträgt. Zudem umfasst der Kühlkörper 20 den, zwischen der elektrischen Leiterplatte 16 und dem Motor 14 bereitgestellten ersten Kühlkörper 28. In dieser modifizierten Ausführungsform kann der erste Kühlkörper 28 das erste Gehäuse 32 und das zweite Gehäuse 34 berühren.
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Der Motor 14 kann so bereitgestellt sein, um die Rotation auf das Vorderrad oder einen Übertragungspfad, sich von den Pedalen zum Hinterrad ragend, zu übertragen. Zum Beispiel kann der Motor 14 an der Nabe des Hinterrades oder an der Nabe des Vorderrades bereitgestellt sein. Die vorliegende Offenbarung kann angewendet werden, selbst, wenn der Motor 14 an der Nabe des Vorderrades oder an der Nabe des Hinterrades bereitgestellt ist.
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Der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, bedeutet „eines oder mehrere“ einer gewünschten Wahl. Zum Beispiel bedeutet der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, „nur eine einzige Wahl“ oder „beide von zwei Wahlmöglichkeiten“, wenn die Anzahl seiner Wahlmöglichkeiten zwei beträgt. In einem anderen Beispiel bedeutet der Ausdruck „mindestens eine von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, „nur eine einzige Wahl“ oder „jede Kombination von gleich oder mehr als zwei Wahlmöglichkeiten“, wenn die Anzahl ihrer Wahlmöglichkeiten gleich oder mehr als drei ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10)
- Antriebseinheit,
- 12)
- Gehäuse,
- 12B)
- Durchgangsloch,
- 12C)
- erster Abschnitt,
- 12D)
- Abschnitt,
- 14)
- Motor,
- 14A)
- Rotor,
- 14B)
- Stator,
- 16)
- elektrische Leiterplatte,
- 18)
- Befestigungselement,
- 20)
- Kühlkörper,
- 22)
- erste Leiterplattenoberfläche,
- 24)
- zweite Leiterplattenoberfläche,
- 26)
- Steuerkreis,
- 28)
- erster Kühlkörper,
- 30)
- zweiter Kühlkörper,
- 32)
- erstes Gehäuse,
- 34)
- zweites Gehäuse,
- 36)
- Kurbelwelle,
- 50)
- Abtriebswelle,
- 66)
- Hülle,
- 72)
- elektronische Komponente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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