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HINTERGRUNDTECHNIK
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr.
JP 2019-156867 , eingereicht am 29. August 2019. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung
JP 2019-156867 wird hiermit durch Verweis hierauf hierin aufgenommen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug.
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Die japanische offenbarte Patentveröffentlichung Nr. 2013-46538 enthüllt ein Beispiel einer Nabe für eine mit Menschenkraft angetriebene Fahrzeugvorrichtung. Die Nabe des Patentdokuments 1 enthält ein Wellenelement und einen Drehkörper, der koaxial zu dem Wellenelement vorgesehen ist und relativ zum Wellenelement gedreht wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es besteht Bedarf an einer Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug, die eine höhere Festigkeit aufweist.
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Eine Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wellenelement und einen Drehkörper, der koaxial zu dem Wellenelement vorgesehen ist und relativ zu dem Wellenelement gedreht wird. Das Wellenelement weist einen minimalen Innendurchmesser und einen maximalen Außendurchmesser auf. Der minimale Innendurchmesser wird auf 4,5 mm bis 5,5 mm festgelegt. Der maximale Außendurchmesser wird in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 230% des minimalen Innendurchmessers ist.
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Bei der Nabe nach dem ersten Aspekt ist die Festigkeit hoch, da der maximale Außendurchmesser in dem vorstehend beschriebenen Bereich liegt.
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Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Nabe nach dem ersten Aspekt so eingerichtet, dass der maximale Außendurchmesser in einem Bereich festgelegt ist/wird, der kleiner oder gleich 365% des minimalen Innendurchmessers ist.
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Bei der Nabe nach dem zweiten Aspekt ist der maximale Außendurchmesser in dem vorstehend beschriebenen Bereich enthalten. Dieser Grenzwert nimmt in den radialen Abmessungen des Wellenelements zu.
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Eine Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wellenelement und einen Drehkörper, der koaxial zu dem Wellenelement vorgesehen ist und relativ zum Wellenelement gedreht wird. Das Wellenelement weist einen minimalen Innendurchmesser und einen maximalen Außendurchmesser auf. Der minimale Innendurchmesser wird auf 11,5 mm bis 12,5 mm festgelegt. Der maximale Außendurchmesser wird in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 130% des minimalen Innendurchmessers ist.
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Bei der Nabe nach dem dritten Aspekt ist die Festigkeit hoch, da der maximale Außendurchmesser in dem vorstehend beschriebenen Bereich liegt.
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Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Nabe nach dem dritten Aspekt so eingerichtet, dass der maximale Außendurchmesser in einem Bereich liegt, der kleiner oder gleich 155% des minimalen Innendurchmessers ist.
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Bei der Nabe nach dem vierten Aspekt ist der maximale Außendurchmesser in dem vorstehend beschriebenen Bereich enthalten. Dieser Grenzwert nimmt in den radialen Abmessungen des Wellenelements zu.
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Eine Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wellenelement und einen Drehkörper, der koaxial zu dem Wellenelement vorgesehen ist und relativ zum Wellenelement gedreht wird. Das Wellenelement enthält mindestens ein erstes Wellenelement, das zumindest teilweise in den Drehkörper eingeführt ist/wird, und ein zweites Wellenelement, das zumindest teilweise in den Drehkörper eingeführt ist/wird. Das erste Wellenelement weist einen minimalen Innendurchmesser und einen maximalen Außendurchmesser auf. Das zweite Wellenelement weist einen minimalen Innendurchmesser und einen maximalen Außendurchmesser auf. Der minimale Innendurchmesser des ersten Wellenelements unterscheidet sich vom minimalen Innendurchmesser des zweiten Wellenelements. Der maximale Außendurchmesser des ersten Wellenelements unterscheidet sich vom maximalen Außendurchmesser des zweiten Wellenelements. Der Drehkörper ist eingerichtet, um selektiv das erste Wellenelement und das zweite Wellenelement aufzunehmen.
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Mit der Nabe nach dem fünften Aspekt können mehrere Wellenelemente selektiv für einen einzigen Drehkörper verwendet werden. Dies verbessert die Produktivität.
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Eine Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Wellenelement und einen Drehkörper, der koaxial zu dem Wellenelement vorgesehen ist und relativ zum Wellenelement gedreht wird. Das Wellenelement enthält einen in den Drehkörper eingeführten Abschnitt. Der eingeführte Abschnitt enthält einen ersten Teil und einen zweiten Teil, der einen größeren Außendurchmesser als der erste Teil aufweist.
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Mit der Nabe nach dem sechsten Aspekt erhöht der zweite Teil die Festigkeit.
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Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Nabe nach dem sechsten Aspekt so eingerichtet, dass das Wellenelement einen minimalen Innendurchmesser aufweist. Der erste Teil des eingeführten Abschnitts/das Wellenelement weist einen ersten maximalen Außendurchmesser auf. Der minimale Innendurchmesser beträgt 14,5 mm bis 15,5 mm. Der erste maximale Außendurchmesser wird in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 120% des minimalen Innendurchmessers ist.
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Bei der Nabe nach dem siebten Aspekt ist die Festigkeit hoch, da der erste maximale Außendurchmesser in dem vorstehend beschriebenen Bereich liegt.
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Nach einem achten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Nabe nach dem siebten Aspekt so eingerichtet, dass der erste maximale Außendurchmesser in einem Bereich liegt, der kleiner oder gleich 125% des minimalen Innendurchmessers ist.
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Bei der Nabe nach dem achten Aspekt ist der erste maximale Außendurchmesser in dem vorstehend beschriebenen Bereich enthalten. Dieser Grenzwert nimmt in den radialen Abmessungen des Wellenelements zu.
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Nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Nabe nach einem von dem sechsten bis achten Aspekt so eingerichtet, dass das Wellenelement einen minimalen Innendurchmesser aufweist. Der zweite Teil des eingeführten Abschnitts/das Wellenelement weist einen zweiten maximalen Außendurchmesser auf. Der minimale Innendurchmesser beträgt 14,5 mm bis 15,5 mm. Der zweite maximale Außendurchmesser wird in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 130% des minimalen Innendurchmessers ist.
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Bei der Nabe nach dem neunten Aspekt ist die Festigkeit hoch, da der zweite maximale Außendurchmesser in dem vorstehend beschriebenen Bereich liegt.
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Nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird die Nabe nach dem neunten Aspekt so eingerichtet, dass der zweite maximale Außendurchmesser in einem Bereich festgelegt ist/wird, der kleiner oder gleich 140% des minimalen Innendurchmessers ist.
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Mit der Nabe nach dem zehnten Aspekt ist der zweite maximale Außendurchmesser in dem vorstehend beschriebenen Bereich enthalten. Dieser Grenzwert nimmt in den radialen Abmessungen des Wellenelements zu.
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Nach einem elften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Nabe nach einem von dem sechsten bis zehnten Aspekt ferner ein Lager, das den Drehkörper drehbar an dem Wellenelement abstützt. Das Lager umfasst einen Konus, der an dem Wellenelement vorgesehen ist, eine Schale, die an dem Drehkörper vorgesehen ist, und mehrere Kugeln, die zwischen dem Konus und der Schale angeordnet sind.
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Mit der Nabe nach dem elften Aspekt wird der Drehkörper relativ zum Wellenelement in bevorzugter Weise gedreht.
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Nach einem zwölften Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Nabe nach dem elften Aspekt so eingerichtet, dass das Lager einen Vorsprung enthält, der den Eintritt von Fremdkörpern in den Drehkörper einschränkt.
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Mit der Nabe nach dem zwölften Aspekt kann die Anzahl der Komponenten reduziert werden.
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Nach einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Nabe nach dem zwölften Aspekt so eingerichtet, dass der Vorsprung eingerichtet ist, um in radialer Richtung des Wellenelements nach außen vorzustehen.
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Mit der Nabe nach dem dreizehnten Aspekt wird der Eintritt von Fremdkörpern in den Drehkörper in bevorzugter Weise eingeschränkt.
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Nach einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst die Nabe nach einem von dem ersten bis dreizehnten Aspekt ferner einen Mechanismus zur Erzeugung elektrischer Leistung, der zwischen dem Wellenelement und dem Drehkörper angeordnet ist.
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Mit der Nabe nach dem vierzehnten Aspekt wird die Nutzungsfreundlichkeit verbessert.
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Nach einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die Nabe nach dem vierzehnten Aspekt so eingerichtet, dass der Mechanismus zur Leistungserzeugung einen an dem Wellenelement vorgesehenen Stator und einen an dem Drehkörper vorgesehenen Magneten umfasst.
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Mit der Nabe nach dem fünfzehnten Aspekt ist die Struktur einfach.
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Die Nabe weist nach der vorliegenden Offenbarung eine höhere Festigkeit auf.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Querschnittsansicht, die die Nabe nach der ersten Ausführungsform zeigt.
- 3 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Wellenelements, das in 1 gezeigt ist.
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Wellenelements in 2.
- 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Stators und eines Magneten, die in 1 gezeigt sind.
- 6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach einer zweiten Ausführungsform zeigt.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht eines in 6 gezeigten Wellenelements.
- 8 ist eine Teilquerschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein drittes Positionierelement mit dem Wellenelement aus 7 gekoppelt ist.
- 9 ist eine perspektivische Ansicht eines in 6 gezeigten Konus.
- 10 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie D10-D10 in 9.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER OFFENBARUNG
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In dieser Spezifikation bedeutet der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, „eines oder mehrere“ einer gewünschten Auswahlmöglichkeit. Zum Beispiel bedeutet der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, „nur eine Auswahlmöglichkeit“ oder „beide von zwei Auswahlmöglichkeiten“ in einem Fall, in dem die Anzahl der Auswahlmöglichkeiten zwei beträgt. In einem anderen Beispiel bedeutet in dieser Spezifikation der Ausdruck „mindestens eines von“, wie er in dieser Offenbarung verwendet wird, „nur eine einzige Auswahlmöglichkeit“ oder „jede Kombination von gleich oder mehr als zwei Auswahlmöglichkeiten“, wenn die Anzahl ihrer Auswahlmöglichkeiten gleich oder mehr als drei ist.
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In einer ersten Ausführungsform und einer zweiten Ausführungsform bezieht sich ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug auf ein Fahrzeug, das zumindest teilweise menschliche Kraft als primäre Antriebsquelle zum Fahren einsetzt und schließt Fahrzeuge ein, die menschliche Kraft mit elektrischer Leistung unterstützen. Nicht zu den mit Menschenkraft angetriebenen Fahrzeugen gehören Fahrzeuge, die nur eine primäre Antriebsquelle verwenden, die keine menschliche Kraft ist. Insbesondere schließt das mit Menschenkraft angetriebene Fahrzeug keine Fahrzeuge ein, die als primäre Antriebsquelle nur einen Verbrennungsmotor verwenden. Ein typisches mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug wäre ein kleines und leichtes Fahrzeug, das ohne Führerschein auf einer öffentlichen Straße gefahren werden kann. In einem Beispiel ist das mit Menschenkraft angetriebene Fahrzeug ein Fahrrad (E-Bike), das eine Unterstützungseinheit, die elektrische Leistung verwendet, um den Vortrieb des mit Menschenkraft angetriebenen Fahrzeugs zu unterstützen. Genauer gesagt ist das mit Menschenkraft angetriebene Fahrzeug ein Stadtfahrrad. Die Struktur des mit Menschenkraft angetriebenen Fahrzeugs kann beliebig verändert werden. Die Unterstützungsvorrichtung kann bei einem mit Menschenkraft angetriebenen Fahrzeug weggelassen werden. Mit anderen Worten, das mit Menschenkraft angetriebene Fahrzeug kann ein typisches Fahrrad sein, das nur durch menschliche Antriebskraft angetrieben wird. Das mit Menschenkraft angetriebene Fahrzeug kann ein Rennrad, ein Mountainbike oder ein Crossbike sein.
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Erste Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 wird nun eine Nabe 10 für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung kann die Nabe 10 für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug einfach als Nabe 10 bezeichnet werden. Die Nabe 10 wird z.B. als Nabendynamo eingerichtet. Die Nabe 10 ist für die Verwendung in einem mit Menschenkraft angetriebenen Fahrzeug bestimmt und umfasst ein Wellenelement 12 und einen Drehkörper 14, der koaxial zu dem Wellenelement 12 vorgesehen ist und relativ zum Wellenelement 12 gedreht wird. Vorzugsweise enthält die Nabe 10 ferner einen Mechanismus zur Erzeugung elektrischer Leistung 16, der zwischen dem Wellenelement 12 und dem Drehkörper 14 angeordnet ist. Vorzugsweise enthält die Nabe 10 ferner ein Zwischenelement 18, ein erstes Lager 20, ein zweites Lager 22, ein erstes Positionierelement 24 und ein zweites Positionierelement 26. Das Wellenelement 12 enthält mindestens ein erstes Wellenelement 28, das, wie in 1 gezeigt, zumindest teilweise in den Drehkörper 14 eingeführt ist/wird, und ein zweites Wellenelement 30, das, wie in 2 gezeigt, zumindest teilweise in den Drehkörper 14 eingeführt ist/wird. Der Drehkörper 14 ist eingerichtet, um selektiv das erste Wellenelement 28 und das zweite Wellenelement 30 aufzunehmen. Mit Ausnahme des ersten Wellenelements 28 und des zweiten Wellenelements 30 verwendet die Nabe 10 gemeinsame Komponenten, damit das erste Wellenelement 28 und das zweite Wellenelement 30 selektiv in den Drehkörper 14 eingeführt werden können. In der nachfolgenden Beschreibung können das erste Wellenelement 28 und das zweite Wellenelement 30 jeweils als das Wellenelement 12 bezeichnet werden.
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Das Wellenelement 12 ist z.B. eine Nabenachse. Das Wellenelement 12 ist z.B. rohrförmig. Der Drehkörper 14 ist z.B. eine Nabenhülle. Der Drehkörper 14 enthält einen Flansch 14A. Die Speichen eines Vorder- oder Hinterrads sind mit einem Umfangsabschnitt des Flansches 14A verbunden. Der Drehkörper 14 ist z.B. rohrförmig. Das Zwischenelement 18 ist z.B. rohrförmig. Das Wellenelement 12 wird in das Zwischenelement 18 eingeführt. Das Zwischenelement 18 enthält ein erstes Zwischenelement 18A und ein zweites Zwischenelement 18B. Das erste Zwischenelement 18A befindet sich zwischen dem ersten Lager 20 und dem ersten Positionierelement 24 in axialer Richtung des Wellenelements 12. Das zweite Zwischenelement 18B befindet sich zwischen dem zweiten Lager 22 und dem zweiten Positionierelement 26 in axialer Richtung des Wellenelements 12.
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Das erste Lager 20 und das zweite Lager 22 stützen drehbar den Drehkörper 14 relativ zum Wellenelement 12. Das erste Lager 20 und das zweite Lager 22 befinden sich zwischen dem Innenumfangsabschnitt des Drehkörpers 14 und dem äußeren Umfangsabschnitt des Wellenelements 12. Das erste Lager 20 befindet sich an einer Stelle in der Nähe eines axialen Endes des Wellenelements 12. Das zweite Lager 22 befindet sich an einer Stelle in der Nähe des anderen axialen Endes des Wellenelements 12.
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Das erste Positionierelement 24 ist z.B. ringförmig. Das erste Positionierelement 24 ist mit dem Wellenelement 12 gekoppelt und relativ zum Wellenelement 12 nicht drehbar. Das erste Positionierelement 24 ist mit einem Ende eines Stators 16A des Leistungserzeugungsmechanismus 16 in axialer Richtung des Wellenelements 12 gekoppelt. Das erste Positionierelement 24 beschränkt die axiale Bewegung des Stators 16A. Das zweite Positionierelement 26 ist z.B. ringförmig. Das zweite Positionierelement 26 ist mit dem Wellenelement 12 gekoppelt und relativ zum Wellenelement 12 nicht drehbar. Das zweite Positionierelement 26 ist mit dem anderen Ende des Stators 16A in axialer Richtung des Wellenelements 12 gekoppelt. Das zweite Positionierelement 26 beschränkt die axiale Bewegung des Stators 16A. Das zweite Positionierelement 26 ist dünner als das erste Positionierelement 24.
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Wie in 1 und 3 dargestellt, enthält das erste Wellenelement 28 einen eingeführten Abschnitt 28A, der in den Drehkörper 14 eingeführt ist/wird und durchmesserreduzierte Abschnitte 28B, die aus den Enden des eingeführten Abschnitts 28A herausragen. Der maximale Außendurchmesser des eingeführten Abschnitts 28A ist größer als der der durchmesserreduzierten Abschnitte 28B. Wie in 1 dargestellt, werden die durchmesserreduzierte Abschnitte 28B von einem Rahmen F des mit Menschenkraft angetriebenen Fahrzeugs in einer Weise gestützt, die die Drehung relativ zum Rahmen F einschränkt. Das erste Wellenelement 28 wird z.B. durch einen Schnellspannmechanismus 28X abnehmbar am Rahmen F gestützt. Wie in 3 gezeigt, enthält die Außenumfangsfläche des ersten Wellenelements 28 eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut 28C. Elektrische Drähte, die von den Spulen 36 des Stators 16A ausgehen, sind in der Nut 28C untergebracht.
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Wie in 2 und 4 dargestellt, enthält das zweite Wellenelement 30 einen eingeführten Abschnitt 30A, der in den Drehkörper 14 eingeführt ist/wird und durchmesserreduzierte Abschnitte 30B, die aus dem Ende des eingeführten Abschnitts 30A herausragen. Der maximale Außendurchmesser des eingeführten Abschnitts 30A ist größer als der der durchmesserreduzierten Abschnitte 30B. Die Außenumfangsfläche des zweiten Wellenelements 30 enthält eine Nut 30C, die sich in axialer Richtung erstreckt. Elektrische Drähte, die sich von den Spulen 36 des Stators 16A aus erstrecken, sind in der Nut 30C untergebracht.
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Das Wellenelement 12 weist einen minimalen Innendurchmesser und einen maximalen Außendurchmesser auf. Im Detail weist das erste Wellenelement 28, wie in 1 dargestellt, einen minimalen Innendurchmesser LA und einen maximalen Außendurchmesser LB auf. Der minimale Innendurchmesser LA ist der minimale Innendurchmesser der durchmesserreduzierten Abschnitte 28B. Der maximale Außendurchmesser LB ist der maximale Außendurchmesser des eingeführten Abschnitts 28A. Der minimale Innendurchmesser LA ist auf 4,5 mm bis 5,5 mm festgelegt. Der maximale Außendurchmesser LB wird in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 230% des minimalen Innendurchmessers LA ist. Der Prozentsatz des maximalen Außendurchmessers LB bezogen auf den minimalen Innendurchmesser LA kann frei gewählt werden. Vorzugsweise wird der maximale Außendurchmesser LB in einem Bereich festgelegt, der kleiner oder gleich 365 % des minimalen Innendurchmessers LA ist.
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Wie in 2 gezeigt, weist das zweite Wellenelement 30 einen minimalen Innendurchmesser LC und einen maximalen Außendurchmesser LD auf. Der minimale Innendurchmesser LC ist der minimale Innendurchmesser der durchmesserreduzierten Abschnitte 30B. Der maximale Außendurchmesser LD ist der maximale Außendurchmesser des eingeführten Abschnitts 30A. Der minimale Innendurchmesser LC wird auf 11,5 mm bis 12,5 mm festgelegt. Der maximale Außendurchmesser LD wird in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 130% des minimalen Innendurchmessers LC ist. Der Prozentsatz des maximalen Außendurchmessers LD im Verhältnis zum minimalen Innendurchmesser LC kann frei gewählt werden. Vorzugsweise wird der maximale Außendurchmesser LD in einem Bereich festgelegt, der kleiner oder gleich 155% des minimalen Innendurchmessers LC ist. Der minimale Innendurchmesser LA des ersten Wellenelements 28 weicht vom minimalen Innendurchmesser LC des zweiten Wellenelements 30 ab. Der maximale Außendurchmesser LB des ersten Wellenelements 28 weicht vom maximalen Außendurchmesser LD des zweiten Wellenelements 30 ab. Der maximale Außendurchmesser LB des ersten Wellenelements 28 kann der gleiche sein wie der maximale Außendurchmesser LD des zweiten Wellenelements 30. Selbst in einem Fall, in dem der maximale Außendurchmesser LB gleich dem maximalen Außendurchmesser LD ist, wird der maximale Außendurchmesser LB in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 230% des minimalen Innendurchmessers LA ist. Selbst in einem Fall, in dem der maximale Außendurchmesser LD gleich dem maximalen Außendurchmesser LB ist, wird der maximale Außendurchmesser LD in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 130% des minimalen Innendurchmessers LC ist.
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Der Leistungserzeugungsmechanismus 16 enthält den Stator 16A, der auf einem der Wellenelemente 12 und dem Drehkörper 14 vorgesehen ist, und einen Magneten 16B, der auf dem anderen der Wellenelemente 12 und dem Drehkörper 14 vorgesehen ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Leistungserzeugungsmechanismus 16 den Stator 16A, der auf dem Wellenelement 12 vorgesehen ist, und den Magneten 16B, der auf dem Drehkörper 14 vorgesehen ist.
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Der Stator 16A ist am Außenumfangsabschnitt des Wellenelements 12 vorgesehen und relativ zum Wellenelement 12 nicht drehbar. Der Stator 16A enthält ein erstes Joch 32, ein zweites Joch 34 und die Spulen 36. Der Stator 16A enthält ferner einen Spulenkörper 38, um den die Spulen 36 gewickelt sind.
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Wie in 5 gezeigt, enthält das erste Joch 32 mindestens ein Jochstück 40. Das erste Joch 32 enthält zwei oder mehr Jochstücke 40, die in Umfangsrichtung des Wellenelements 12 angeordnet sind. Das erste Joch 32 enthält beispielsweise achtzehn Jochstücke 40. Die ersten Jochstücke 40 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Wellenelements 12 angeordnet. Die ersten Jochstücke 40 sind mit Aussparungen 38A des Spulenkörpers 38 im Eingriff. Dadurch bleibt das Positionsverhältnis der ersten Jochstücke 40 und der Aussparungen 38A erhalten.
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Das zweite Joch 34 enthält mindestens ein zweites Jochstück 42. Das zweite Joch 34 enthält zwei oder mehr Jochstücke 42, die in Umfangsrichtung des Wellenelements 12 angeordnet sind. Das zweite Joch 34 enthält beispielsweise achtzehn zweite Jochstücke 42. Die zweiten Jochstücke 42 sind von den ersten Jochstücken 40 getrennt. Vorzugsweise werden die ersten Jochstücke 40 aus dem gleichen Material wie die zweiten Jochstücke 42 gebildet. Vorzugsweise werden die ersten Jochstücke 40 aus dem gleichen Material wie die zweiten Jochstücke 42 gebildet. Die Anzahl der ersten Jochstücke 40 und der zweiten Jochstücke 42 ist gleich. Die zweiten Jochstücke 42 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung des Wellenelements 12 angeordnet. Die zweiten Jochstücke 42 sind mit den Aussparungen 38A des Spulenkörpers 38 im Eingriff. Dadurch bleibt das Positionsverhältnis der zweiten Jochstücke 42 zu den Aussparungen 38A erhalten.
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Der Magnet 16B ist an dem Drehkörper 14 so angebracht, dass seine Pole in Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Magnet 16B ist an dem Innenumfangsabschnitt des Drehkörpers 14 vorgesehen und relativ zum Drehkörper 14 nicht drehbar. Wie in 5 gezeigt, enthält der Magnet 16B einen ersten Magneten 44 und einen zweiten Magneten 46. Der erste Magnet 44 enthält mehrere Magnete 44A, die an einem Innenumfangsabschnitt eines ersten Stützelements 48 angebracht sind. Der zweite Magnet 46 enthält mehrere Magnete 46A, die an einem Innenumfangsabschnitt eines zweiten Stützelements 50 angebracht sind. Vorzugsweise sind der erste Magnet 44 und der zweite Magnet 46 Neodym-Magnete, gesinterte Magnete oder Verbundmagnete.
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Der erste Magnet 44 und der zweite Magnet 46 sind so angeordnet, dass die Pole des ersten Magneten 44 gegenüber den Polen des zweiten Magneten 46 in Umfangsrichtung des Wellenelements 12 verschoben sind. Der erste Magnet 44 und der zweite Magnet 46 sind so angeordnet, dass sich die S-Pole und N-Pole in Umfangsrichtung des Wellenelements 12 abwechseln. Somit sind in axialer Richtung des Wellenelements 12 die S-Pole des ersten Magneten 44 nicht mit den S-Polen des zweiten Magneten 46 und die N-Pole des ersten Magneten 44 nicht mit den N-Polen des zweiten Magneten 46 ausgekleidet. Der erste Magnet 44 kann den ersten Jochstücken 40 in der radialen Richtung des Wellenelements 12 zugewandt werden. Die Anzahl der ersten Jochstücke 40 und der Pole des ersten Magneten 44 ist gleich. Der zweite Magnet 46 kann den zweiten Jochstücken 42 in radialer Richtung des Wellenelements 12 zugewandt sein. Die Anzahl der zweiten Jochstücke 42 und der Pole des zweiten Magneten 46 ist gleich. Die Anzahl der Pole des ersten Magneten 44 und der Pole des zweiten Magneten 46 ist gleich.
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Die Nabe 10 für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach der ersten Ausführungsform weist die nachfolgend beschriebenen Vorteile auf.
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In der Nabe 10 nach der ersten Ausführungsform werden mit Ausnahme des ersten Wellenelements 28 und des zweiten Wellenelements 30 gemeinsame Komponenten verwendet. Das erste Wellenelement 28 und das zweite Wellenelement 30 können selektiv in den Drehkörper 14 eingeführt werden. Dadurch kann die Spezifikation der Nabe 10 einfach geändert werden. Dies erhöht die Nutzungsfreundlichkeit.
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Zweite Ausführungsform
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Eine Nabe 60 für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach einer zweiten Ausführungsform wird nun anhand der 6 bis 10 beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden denjenigen Komponenten, die mit den entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform identisch sind, die gleichen Bezugszahlen gegeben. Solche Komponenten werden nicht im Einzelnen beschrieben.
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Die Nabe 60 ist für den Einsatz in einem mit Menschenkraft angetriebenen Fahrzeug vorgesehen und enthält ein Wellenelement 62 und den Drehkörper 14, der koaxial zum Wellenelement 62 vorgesehen ist und relativ zum Wellenelement 62 gedreht wird. Das Wellenelement 62 ist z.B. eine Nabenachse. Das Wellenelement 62 ist z.B. rohrförmig. Das Wellenelement 62 enthält einen eingeführten Abschnitt 64, der in den Drehkörper 14 eingeführt wird. Der eingeführte Abschnitt 64 umfasst einen ersten Teil 64A und einen zweiten Teil 64B, der einen größeren Durchmesser als der erste Teil 64A aufweist. Wie in 7 gezeigt, enthält die Außenumfangsfläche des Wellenelements 62 eine Nut 62A, die sich in axialer Richtung erstreckt. Elektrische Drähte, die sich von den Spulen 36 aus erstrecken, sind in der Nut 62A untergebracht. Das Wellenelement 62 weist einen minimalen Innendurchmesser LE auf. Der minimale Innendurchmesser LE ist der minimale Innendurchmesser des ersten Teils 64A. Der erste Teil 64A des Wellenelements 62 weist einen ersten maximalen Außendurchmesser LF auf. Der minimale Innendurchmesser LE beträgt 14,5 mm bis 15,5 mm. Der Prozentsatz des ersten maximalen Außendurchmessers LF im Verhältnis zum minimalen Innendurchmesser LE kann frei gewählt werden. Vorzugsweise wird der erste maximale Außendurchmesser LF in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 120% des minimalen Innendurchmessers LE ist. Vorzugsweise wird der erste maximale Außendurchmesser LF in einem Bereich festgelegt, der kleiner oder gleich 125% des minimalen Innendurchmessers LE ist. Der zweite Teil 64B des Wellenelements 62 weist einen zweiten maximalen Außendurchmesser LG auf. Der Prozentsatz des zweiten maximalen Außendurchmessers LG im Verhältnis zum minimalen Innendurchmesser LE kann frei gewählt werden. Vorzugsweise wird der zweite maximale Außendurchmesser LG in einem Bereich festgelegt, der größer oder gleich 130% des minimalen Innendurchmessers LE ist. Vorzugsweise wird der zweite maximale Außendurchmesser LG in einem Bereich festgelegt, der kleiner oder gleich 140% des minimalen Innendurchmessers LE ist.
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Wie in 8 dargestellt, ist auf dem zweiten Teil 64B ein drittes Stellelement 68 vorgesehen. Das dritte Positionierelement 68 ist anstelle des zweiten Positionierelementes 26 der ersten Ausführungsform vorgesehen. Das dritte Positionierelement 68 ist ähnlich geformt wie das erste Positionierelement 24. Das dritte Positionierelement 68 ist mit dem Wellenelement 62 gekoppelt und relativ zum zweiten Teil 64B nicht drehbar. Da in der zweiten Ausführungsform das dritte Positionierelement 68 verwendet wird, wird das zweite Zwischenelement 18B beim Zwischenelement 18 weggelassen.
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Vorzugsweise enthält die Nabe 60 ferner ein Lager 72, das den Drehkörper 14 drehbar an dem Wellenelement 62 abstützt. Das Lager 72 ist anstelle des ersten Lagers 20 der ersten Ausführungsform vorgesehen. Das Lager 72 befindet sich näher an einem Ende des Wellenelements 62 als das erste Positionierelement 24. Das Lager 72 umfasst einen Konus 74, der an dem Wellenelement 62 vorgesehen ist, eine Schale 76, die an dem Drehkörper 14 vorgesehen ist, und mehrere Kugeln 78, die zwischen dem Konus 74 und der Schale 76 angeordnet sind. Die Kugeln 78 weisen einen kleineren Außendurchmesser als die Kugeln 22A des zweiten Lagers 22 auf.
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Vorzugsweise enthält das Lager 72 einen Vorsprung 80, der den Eintritt von Fremdkörpern in den Drehkörper 14 einschränkt. Der Vorsprung 80 schränkt den Eintritt von Fremdkörpern in den Drehkörper 14, z.B. durch eine Öffnung 14B im Drehkörper 14 ein. Der Vorsprung 80 kann an beliebiger Stelle an dem Lager 72 angeordnet werden. Im Beispiel der 9 und 10 ist der Vorsprung 80 an dem Konus 74 vorgesehen. Wie in 6 gezeigt, befindet sich der Vorsprung 80 in axialer Richtung des Wellenelements 62 näher an der Öffnung 14B des Drehkörpers 14 als ein Laufring 74A, der die Kugeln 78 auf dem Konus 74 stützt. In einem weiteren Beispiel ist der Vorsprung 80 an der Schale 76 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Vorsprung 80 eingerichtet, um in radialer Richtung des Wellenelements 62 nach außen vorzustehen. Zwischen einem distalen Ende 80A des Vorsprungs 80 und einer Innenumfangsfläche 14C des Drehkörpers 14 erstreckt sich ein Spalt. Mit anderen Worten, das distale Ende 80A des Vorsprungs 80 steht nicht in Kontakt mit der Innenumfangsfläche 14C des Drehkörpers 14.
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Die Nabe 60 für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach der zweiten Ausführungsform weist die nachfolgend beschriebenen Vorteile auf.
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Die Nabe 60 nach der zweiten Ausführungsform und die Nabe 10 nach der ersten Ausführungsform verwenden im Allgemeinen gemeinsame Komponenten mit Ausnahme des Wellenelements 62. Ferner können das Lager 72 und das dritte Positionierelement 68 bei Bedarf modifiziert werden. Darüber hinaus können durch Modifikationen an einer kleinen Anzahl von Komponenten, wie z.B. dem Lager 72 und dem dritten Positionierelement 68, das erste Wellenelement 28, das zweite Wellenelement 30 und das Wellenelement 62 selektiv in den Drehkörper 14 eingeführt werden. Somit kann die Spezifikation der Nabe 60 leicht geändert werden. Dies erhöht die Nutzungsfreundlichkeit.
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Modifizierte Beispiele
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Die Beschreibung im Zusammenhang mit den vorstehenden Ausführungsformen veranschaulicht, ohne die Absicht, die anwendbaren Formen einer Nabe für eine mit Menschenkraft angetriebene Fahrzeugvorrichtung nach der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. Die Nabe für ein mit Menschenkraft angetriebenes Fahrzeug nach der vorliegenden Offenbarung ist beispielsweise auf modifizierte Beispiele der vorstehend genannten Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben werden, und auf Kombinationen von mindestens zwei der modifizierten Beispiele, die einander nicht widersprechen, anwendbar. In den nachfolgend beschriebenen modifizierten Beispielen werden dieselben Bezugszahlen für diejenigen Komponenten angegeben, die mit den entsprechenden Komponenten der vorstehenden Ausführungsformen identisch sind. Diese Komponenten werden nicht im Einzelnen beschrieben.
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Der Stator 16A kann an dem Drehkörper 14 und der Magnet 16B kann an dem Wellenelement 12 oder 62 angebracht werden. In diesem Fall wird der am Stator 16A erzeugte Strom vorzugsweise über einen Schleifring ausgegeben.
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Die Nabe 10 kann ferner einen Freilauf enthalten, der neben dem Drehkörper 14 in axialer Richtung des Wellenelements 12 oder 62 angeordnet ist. Der Freilauf ist mit dem Drehkörper 14 drehbar um das Wellenelement 12 oder 62 gekoppelt. In einem Beispiel überträgt der Freilauf die Antriebskraft, die auf das hintere Kettenrad übertragen wurde, auf den Drehkörper 14 und dreht sich zusammen mit dem Drehkörper 14 um das Wellenelement 12 oder 62. Der Freilauf ist eingerichtet, um die Drehung in einer ersten Drehrichtung auf den Drehkörper 14 zu übertragen und die Drehung in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, auf den Drehkörper 14 nicht zu übertragen.
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Bezugszeichenliste
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- 10, 60)
- Nabe;
- 14) 12, 62)
- Wellenelement; Drehkörper;
- 16)
- Mechanismus zur Erzeugung elektrischer Leistung ;
- 16A)
- Stator;
- 16B)
- Magnet;
- 28)
- erstes Wellenelement;
- 30)
- zweites Wellenelement;
- 64)
- eingeführter Abschnitt;
- 64A)
- erster Teil;
- 64B)
- zweiter Teil;
- 72)
- Lager;
- 74)
- Konus;
- 76)
- Schale;
- 78)
- Kugel;
- 80)
- Vorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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