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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet:
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, die an einem Karosserierahmen eines elektrisch unterstützten Fahrrads montiert werden soll. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein elektrisch unterstütztes Fahrrad mit einer solchen Antriebseinheit.
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Beschreibung des Stand der Tecknik:
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Fahrräder sind unabhängig von Alter und Geschlecht als Freizeitverkehrsmittel weit verbreitet. In den letzten Jahren sind elektrisch unterstützte Fahrräder, bei denen eine Antriebskraft von einem Elektromotor verwendet wird, um die Tretkraft eines Fahrers zu unterstützen, immer weiter verbreitet. Elektrisch unterstützte Fahrräder sind beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2014-196080 (nachstehend „Patentdokument 1“) offenbart.
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Ein elektrisch unterstütztes Fahrrad hat eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor und dergleichen. Ein bekannter Typ einer Antriebseinheit ist ein Typ, der in der Nabe des Hinterrads angeordnet ist, und ein anderer Typ ist ein Typ, der am unteren Ende des Karosserierahmens (in der Nähe des Tretlagers) montiert ist. Der letztere Typ von Antriebseinheit ist in den letzten Jahren vorherrschend geworden.
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Das in Patentdokument 1 offenbarte elektrisch unterstützte Fahrrad umfasst eine Antriebseinheit, die am unteren Ende des Karosserierahmens angebracht ist. Diese Antriebseinheit umfasst ein Gehäuse, einen Elektromotor, eine Pedalkurbelwelle und dergleichen.
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Der Elektromotor, der im Gehäuse untergebracht ist, erzeugt eine Antriebskraft, die zur Unterstützung der Tretkraft eines Fahrers verwendet wird. Die Pedalkurbelwelle erstreckt sich durch das Gehäuse in Rechts-Links-Richtung des Gefährts. Über die Arme sind die Pedale an der Pedalkurbelwelle montiert. Innerhalb des Gehäuses wird die Pedalkurbelwelle drehbar von einem Lagerpaar getragen. Die Drehung der Pedalkurbelwelle wird über ein Antriebskettenrad, eine Kette, ein angetriebenes Kettenrad und dergleichen auf das Hinterrad übertragen.
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Eine Pedalkurbelwelle ist ein Element, das auch in einem generischen Fahrrad verwendet wird, das kein elektrisch unterstütztes Fahrrad ist. Bei generischen Fahrrädern werden verschiedene Techniken eingesetzt, um das Klappern der Pedalkurbelwelle zu unterdrücken, indem Zwischenräume beseitigt werden, die mit der Pedalkurbelwelle entlang der axialen Richtung in Zusammenhang stehen. Beispielsweise sind Strukturen bekannt, bei denen die Pedalkurbelwelle in axialer Richtung verschraubt ist, Strukturen, bei denen Muttern zum Eliminieren von Zwischenräumen usw. verwendet werden. Die axiale Richtung der Pedalkurbelwelle wird auch als „Schubrichtung“ bezeichnet.
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In der Antriebseinheit eines elektrisch unterstützten Fahrrads werden Schublasten rechts und links auf die Pedalkurbelwelle von Lagern auf beiden Seiten aufgenommen. Eine Freilaufkupplung ist koaxial zur Pedalkurbelwelle angeordnet, und entlang der Schubrichtung ist ein gewisser Zwischenraum (Spiel) erforderlich, um relative Drehungen zwischen Elementen zu ermöglichen, aus denen die Freilaufkupplung besteht (d.h. um ein Gleiten zwischen einer Anzahl mechanischer Teile zu tolerieren.
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Ein Benutzer, der an generische Fahrräder gewöhnt ist, kann jedoch jede Bewegung wie etwa „Klappern“ der Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung erkennen, die durch einen Zwischenraum verursacht wird. Da sich Teile, die sich normalerweise nicht bewegen würden, bewegen, kann der Benutzer dies als eine Abnormalität (Lockerung) wahrnehmen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Antriebseinheit und ein elektrisch unterstütztes Fahrrad mit einer solchen Antriebseinheit bereit, bei der das Klappern einer Pedalkurbelwelle unterdrückt wird.
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Eine Antriebseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebseinheit, die an einem Körperrahmen eines elektrisch unterstützten Fahrrads angebracht ist, um eine Antriebskraft zu erzeugen, die auf ein Rad des elektrisch unterstützten Fahrrads übertragen wird, wobei die Antriebseinheit umfasst: ein Gehäuse; einen am Gehäuse befestigten Elektromotor; eine Pedalkurbelwelle, die sich durch das Gehäuse entlang einer Rechts-Links-Richtung des elektrisch unterstützten Fahrrads erstreckt; und ein Lagerpaar welches jeweils ein Innenring und ein Außenring beinhaltet, wobei die Pedalkurbelwelle von dem Lagerpaar getragen wird, um sich innerhalb des Gehäuses drehen zu können, wobei das Lagerpaar ist ein erstes Lager, welches an einer Seite entlang einer Schubrichtung angeordnet ist, und ein zweites Lager, das an einer anderen Seite entlang der Schubrichtung angeordnet ist, wobei die Schubrichtung eine axiale Richtung der Pedalkurbelwelle ist; das erste Lager ist angeordnet, um sich relativ zur Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung nicht zu bewegen; die Antriebseinheit umfasst ferner eine bewegungsbeschränkende Struktur, um die Bewegung des ersten Lagers relativ zum Gehäuse entlang der Schubrichtung zu beschränken; der Außenring des ersten Lagers umfasst eine innere Umfangsfläche, eine äußere Umfangsfläche und eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche, durch welche die innere Umfangsfläche und die äußere Umfangsfläche miteinander verbunden sind, wobei sich die erste Endfläche entlang der Rechts-Links-Richtung des elektrisch unterstützten Fahrrads weiter außen befindet als die zweite Endfläche; das Gehäuse umfasst einen Stoßabschnitt, der an der ersten Endfläche des äußeren Rads des ersten Lagers anstößt, und eine Nut, die sich entlang der Rechts-Links-Richtung weiter innen befindet als der Stoßabschnitt; und die bewegungsbeschränkende Struktur umfasst ein elastisches Element, das in die Nut eingepasst ist, sowie den Stoßabschnitt und die Nut des Gehäuses.
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Infolgedessen kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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In einer Ausführungsform verformt sich das elastische Element elastisch, indem es durch die zweite Endfläche des Außenrings und eine Wand der Nut gedrückt wird, wobei das elastische Element den Außenring von der Seite der zweiten Endfläche zur Seite der ersten Endfläche drückt.
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Wenn die von außen auf die Pedalkurbelwelle ausgeübte Last kleiner ist als die Kraft, mit der das elastische Element den Außenring drückt, bewegt sich die Pedalkurbelwelle nicht entlang der Schubrichtung. Infolgedessen kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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In einer Ausführungsform kann sich die Pedalkurbelwelle in dem Gehäuse entlang der Schubrichtung um eine Distanz innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bewegen; und eine Länge, über welche das in die Nut eingepasste elastische Element eine elastische Verformung entlang der Schubrichtung bewirken kann, ist länger als die Distanz.
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Wenn sich eine von außen auf die Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung aufgebrachte Last auf die Wand der Nut konzentriert, erhöht sich die Belastung der Wand. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bewegt sich die Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung, wenn die auf die Pedalkurbelwelle ausgeübte Last größer wird als die Kompression, die das elastische Element auf das erste Lager ausübt. Wenn sich die Pedalkurbelwelle bewegt, stößt der Außenring des zweiten Lagers an einen zweiten Stoßabschnitt des zweiten Gehäuses an. Infolgedessen wirkt ein Teil der externen Last auch auf den zweiten Stoßabschnitt des zweiten Gehäuses. Da die Last auch von anderen Teilen als der Wand der Nut aufgenommen wird, kann die Last verteilt werden, selbst wenn eine große Last wirkt; somit wird die Belastung auf die Wand der Nut verringert.
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In dem Gehäuse kann sich die Pedalkurbelwelle innerhalb eines vorbestimmten Bereichs entlang der Schubrichtung um die Distanz D1 bewegen. Die Länge D2, über die das in die Nut eingepasste elastische Element eine elastische Verformung entlang der Schubrichtung bewirken kann, ist länger als die Distanz D1. In einem Zustand, in dem sich die Pedalkurbelwelle um diese größte Distanz D1 bewegt hat, kann das elastische Element noch weitere elastische Verformung vornehmen. Infolgedessen kann sichergestellt werden, dass der Außenring des zweiten Lagers an dem zweiten Stoßabschnitt des zweiten Gehäuses anliegt, wodurch ermöglicht wird, dass ein Teil der externen Last auf den zweiten Stoßabschnitt aufgebracht wird.
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In einer Ausführungsform ist der Innenring des ersten Lagers auf die Pedalkurbelwelle eingepresst.
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Da die Bewegung des ersten Lagers entlang der Schubrichtung eingeschränkt ist, kann die Bewegung der Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung eingeschränkt werden.
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In einer Ausführungsform ist eine elastische Kraft, die das elastische Element auf den Außenring des ersten Lagers ausübt, während es eine elastische Verformung über eine Länge erfährt, über die das elastische Element eine elastische Verformung vornehmen kann, kleiner als eine Kraft, die den Innenring dazu veranlasst sich von der Pedalkurbelwelle zu lösen.
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Infolgedessen kann verhindert werden, dass sich der Innenring des ersten Lagers von der Pedalkurbelwelle löst.
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In einer Ausführungsform ist das elastische Element eine Wellenfeder.
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Da die Bewegung des ersten Lagers durch die Wellenfeder eingeschränkt wird, kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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In einer Ausführungsform hat die Wellenfeder eine C-Ringform.
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Infolgedessen wird verhindert, dass die Wellenfeder zum äußeren Umfang hin anschwillt, wenn die Wellenfeder eine elastische Verformung erfährt. Darüber hinaus ist es beim Zusammenbau der Antriebseinheit einfacher, die Wellenfeder in einer gewünschten Position zu platzieren. Beispielsweise kann die Wellenfeder über die Wand der Nut gleiten, um leicht in die Nut eingesetzt zu werden.
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In einer Ausführungsform hat die Nut eine Ringform zum Aufnehmen eines Außenumfangs der Wellenfeder.
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Dadurch kann die Wellenfeder an einer gewünschten Position angeordnet werden. Ein Zwischenraum, der für die elastische Verformung der Wellenfeder benötigt wird, kann bereitgestellt werden.
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In einer Ausführungsform kann der Außenring des ersten Lagers gegen das Gehäuse gleiten.
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Da das erste Lager gleiten kann, kann die Wellenfeder entsprechend der Belastung eine elastische Verformung vornehmen.
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In einer Ausführungsform ist ein in radialer Richtung verlaufender Vorsprung an der Pedalkurbelwelle angeordnet; der Innenring des ersten Lagers umfasst eine innere Umfangsfläche, eine äußere Umfangsfläche und eine dritte Endfläche und eine vierte Endfläche, durch welche die innere Umfangsfläche und die äußere Umfangsfläche des Innenrings miteinander verbunden sind; die vierte Endfläche befindet sich entlang der Rechts-Links-Richtung des elektrisch unterstützten Fahrrads weiter innen als die dritte Endfläche und der Vorsprung der Pedalkurbelwelle stößt an der vierten Endfläche des Innenrings an.
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Da der Vorsprung der Pedalkurbelwelle an der vierten Endfläche anstößt, kann eine Bewegung der Pedalkurbelwelle von der Seite der vierten Endfläche zur Seite der dritten Endfläche unterdrückt werden. Infolgedessen kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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Ein elektrisch unterstütztes Fahrrad gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Antriebseinheit gemäß einer der obigen Angaben.
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Infolgedessen kann ein elektrisch unterstütztes Fahrrad realisiert werden, bei dem das Klappern der Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung unterdrückt werden kann.
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Eine Antriebseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen Stoßabschnitt zum Anstoßen mit einem Außenring eines ersten Lagers, eine Nut, die weiter innen angeordnet ist als der Stoßabschnitt, und ein in die Nut eingepasstes elastisches Element umfassen. Infolgedessen kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine rechte Seitenansicht, die ein elektrisch unterstütztes Fahrrad 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist eine Querschnittsansicht, die die innere Struktur einer Antriebseinheit 20 des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine Querschnittsansicht, welche die Umgebung eines ersten Lagers 38L der Antriebseinheit 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vergrößert zeigt.
- 4 ist eine Querschnittsansicht, die ein erste Gehäuse 211, ein erstes Lager 38L und ein elastisches Element 70 eines Gehäuses 21 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die voneinander getrennt sind.
- 5 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Form des elastischen Elements 70 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, das die Distanz zeigt, über den sich eine Pedalkurbelwelle 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Schubrichtung innerhalb des Gehäuses 21 bewegen kann.
- 7 ist ein Diagramm, das die Distanz zeigt, über den sich eine Pedalkurbelwelle 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Schubrichtung innerhalb des Gehäuses 21 bewegen kann.
- 8 ist ein Diagramm, das die Länge zeigt, über die das elastische Element 70 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine elastische Verformung entlang der Schubrichtung vornehmen kann.
- 9 ist ein Diagramm, das die Breite W der Nut 211b entlang der Schubrichtung und die Dicke t des elastischen Elements 70 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 10 ist ein Diagramm, das schematisch eine Beziehung zwischen einer von außen auf die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung aufgebrachten Last und der Verschiebung der Pedalkurbelwelle 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 11 ist ein Diagramm, das einen Vorsprung 22a zeigt, der an der Pedalkurbelwelle 22 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Antriebssysteme gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und elektrisch unterstützte Fahrräder mit solchen Antriebssystemen beschrieben. In der Beschreibung der Ausführungsformen werden gleiche Komponentenelemente durch gleiche Referenznummern bezeichnet, und jede redundante Beschreibung davon wird weggelassen. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bedeuten die Begriffe „vorne“, „hinten“, „rechts“, „links“, „oben“ und „unten“ jeweils vorne, hinten, rechts, links, oben und unten, wie sie von einem Fahrer, der auf dem Sattel (Sitz) des elektrisch unterstützten Fahrrads sitzt und dem Lenker zugewandt ist betrachtet werden. Die folgenden Ausführungsformen sind nur veranschaulichend und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt.
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[elektrisch unterstütztes Fahrrad]
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Mit Bezug auf 1 wird ein elektrisch unterstütztes Fahrrad 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine rechte Seitenansicht, die die schematische Konfiguration des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 zeigt.
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Das elektrisch unterstützte Fahrrad 10 umfasst einen Karosserierahmen 12, ein Vorderrad 14F, ein Hinterrad 14R, einen Lenker 16 und einen Sattel 18. Das elektrisch unterstützte Fahrrad 10 umfasst ferner eine Antriebseinheit 20 und eine Batterieeinheit 26.
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Der Karosserierahmen 12 umfasst eine Steuerstange 121, eine Oberstange 122, eine Unterstange 123, eine Sitzstange 124 und eine Halterung 125.
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Die Steuerstange 121, die sich entlang der Auf-Ab-Richtung erstreckt, ist an der Vorderseite des Karosserierahmens 12 angeordnet. Ein Schaft 27 ist in die Steuerstange 121 eingeführt, um drehbar zu sein. Der Lenker 16 ist am oberen Ende des Schafts 27 befestigt. Eine Vordergabel 28 sind am unteren Ende des Schafts 27 befestigt. Am unteren Ende der Vordergabel 28 ist das Vorderrad 14F so montiert, dass es zur Rotation fähig ist. Mit anderen Worten wird das Vorderrad 14F vom Karosserierahmen 12 über den Schaft 27 und die Vordergabel 28 getragen.
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Die Oberstange 122, die sich entlang der Richtung von vorne nach hinten erstreckt, ist an der Rückseite der Steuerstange 121 angeordnet. Das vordere Ende der Oberstange 122 ist mit der Steuerstange 121 verbunden. Das hintere Ende der Oberstange 122 ist mit der Sitzstange 124 verbunden.
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Die Unterstange 123, die sich entlang der Richtung von vorne nach hinten erstreckt, ist an der Rückseite der Steuerstange 121 angeordnet. Die Unterstange 123 ist unterhalb der Oberstange 122 angeordnet. Das vordere Ende der Unterstange 123 ist mit der Steuerstange verbunden. In dem in 1 gezeigten Beispiel, ist der vordere Endabschnitt der Unterstange 123 auch mit dem vorderen Endabschnitt dr Oberstange 122 verbunden. Das hintere Ende der Unterstange 123 ist mit der Halterung 125 verbunden.
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Die Batterieeinheit 26 ist an der Unterstange 123 angebracht. Die Batterieeinheit 26 liefert elektrische Energie an die Antriebseinheit 20. Die Batterieeinheit 26 umfasst eine Batterie und einen Steuerkreis. Der Batterie ist ein wiederaufladbarer Akku, der geladen und entladen werden kann. Die Steuerschaltung steuert das Laden und Entladen der Batterie sowie den Ausgangsstrom, die verbleibende Leistung usw. der Batterie.
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Die Sitzstange 124, die sich entlang der Auf-Ab-Richtung erstreckt, ist an der Rückseite der Oberstange 122 und der Unterstange 123 angeordnet. Das untere Ende der Sitzstange 124 ist mit der Halterung 125 verbunden. Mit anderen Worten, die Sitzstange 124 erstreckt sich von der Halterung 125 nach oben.
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In dem in 1 gezeigten Beispiel, ist die Sitzstange 124 an einem Zwischenabschnitt entlang der Auf-Ab-Richtung gebogen. Infolgedessen erstreckt sich ein unterer Abschnitt der Sitzstange 124 entlang der Auf-Ab-Richtung, während sich ein oberer Abschnitt der Sitzstange 124 entlang einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf die Auf-Ab-Richtung geneigt ist.
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Eine Sattelstütze 29 ist in die Sitzstange 124 eingeführt. Der Sattel 18 ist am oberen Ende der Sattelstütze 29 angebracht.
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Die Halterung 125 befindet sich am unteren Ende des Karosserierahmens 12. Die Halterung 125 trägt die Antriebseinheit 20. Die am Karosserierahmen 12 montierte Antriebseinheit 20 erzeugt eine Antriebskraft, die auf ein Rad übertragen werden kann (hier das Hinterrad 14R). Details der Antriebseinheit 20 werden später beschrieben.
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Der Karosserierahmen 12 umfasst ferner einen Schwenkarm 30, ein Paar Verbindungsarme 303 und eine Federung 304. Der Schwenkarm 30 umfasst ein Paar Kettenstreben 301 und ein Paar Sitzstreben 302.
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Das Paar Kettenstreben 301 erstreckt sich jeweils entlang der Richtung von vorne nach hinten. Das Paar Kettenstreben 301 ist nebeneinander entlang der Rechts-Links-Richtung angeordnet. Das Hinterrad 14R ist zwischen dem Paar Kettenstreben 301 angeordnet.
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Das Paar Kettenstreben 301 ist symmetrisch zwischen rechts und links angeordnet. Aus diesem Grund zeigt 1 nur die rechte Kettenstrebe 301.
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Der vordere Endabschnitt jeder Kettenstrebe 301 ist an der Halterung 125 angebracht. Mit anderen Worten, jede Kettenstrebe 301 erstreckt sich von der Halterung 125 nach hinten. Jede Kettenstrebe 301 ist so angeordnet, dass sie in Bezug auf die Halterung 125 um eine Achse, die sich entlang der Rechts-Links-Richtung erstreckt schwingen kann.
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Eine Radachse 141 des Hinterrads 14R ist am hinteren Endabschnitt jeder Kettenstrebe 301 derart montiert, dass die Radachse 141 selbst nicht drehbar ist. Mit anderen Worten, das Paar Kettenstreben 301 stützt das Hinterrad 14R derart zusammen, dass sich das Hinterrad 14R um die Radachse 141 drehen kann. Das heißt, das Hinterrad 14R ist auf dem Karosserierahmen 12 gelagert. Eine Vielzahl von angetriebenen Kettenrädern 32 ist an dem Hinterrad 14R befestigt.
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Das Paar Sitzstreben 302 erstreckt sich jeweils entlang der Richtung von vorne nach hinten. Das Paar Sitzstreben 302 ist nebeneinander in der Richtung von rechts nach links angeordnet. Das Hinterrad 14R ist zwischen dem Paar Sitzstreben 302 angeordnet. Das Paar Sitzstreben 302 ist symmetrisch zwischen rechts und links angeordnet. Aus diesem Grund zeigt 1 nur die rechte Sitzstrebe 302.
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Der hintere Endabschnitt der linken Sitzstrebe 302 ist mit dem hinteren Endabschnitt der linken Kettenstrebe 301 verbunden. Der hintere Endabschnitt der rechten Sitzstrebe 302 ist mit dem hinteren Endabschnitt der rechten Kettenstrebe 301 verbunden.
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Das Paar von Verbindungsarmen 303 erstreckt sich jeweils entlang der Richtung von vorne nach hinten. Das Paar von Verbindungsarmen 303 ist nebeneinander entlang der Rechts-Links-Richtung angeordnet. Die Sitzstange 124 ist zwischen dem Paar von Verbindungsarmen 303 angeordnet. Das Paar von Verbindungsarmen 303 ist symmetrisch zwischen rechts und links angeordnet. Aus diesem Grund zeigt 1 nur den rechten Verbindungsarm 303.
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Jeder Verbindungsarm 303 ist an der Sitzstange 124 angebracht. Jeder Verbindungsarm 303 ist so angeordnet, dass er in Bezug auf die Sitzstange 124 um eine Achse schwingen kann, die sich entlang der Rechts-Links-Richtung erstreckt.
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Von einer Seitenfläche des Gefährts aus gesehen befindet sich das vordere Ende jedes Verbindungsarms 303 vor der Sitzstange 124. Von einer Seitenfläche des Gefährts aus gesehen befindet sich das hintere Ende jedes Verbindungsarms 303 hinter der Sitzstange 124.
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Der hintere Endabschnitt des linken Verbindungsarms 303 ist am vorderen Endabschnitt der linken Sitzstrebe 302 angebracht. Der linke Verbindungsarm 303 ist so angeordnet, dass er in Bezug auf die linke Sitzstrebe 302 um eine Achse schwingen kann die sich entlang der Rechts-Links-Richtung erstreckt.
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Der hintere Endabschnitt des rechten Verbindungsarms 303 ist am vorderen Endabschnitt der rechten Sitzstrebe 302 angebracht. Der rechte Verbindungsarm 303 ist so angeordnet, dass er in Bezug auf die rechte Sitzstrebe 302 um eine Achse schwingen kann die sich entlang der Rechts-Links-Richtung erstreckt.
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Die Federung 304 ist vor der Sitzstange 124 und hinter der Unterstange 123 angeordnet. Der obere Endabschnitt der Federung 304 ist an dem Paar Verbindungsarme 303 angebracht. Die Federung 304 ist so angeordnet, dass sie in Bezug auf das Paar von Verbindungsarmen 303 um eine Achse schwingen kann, die sich entlang der Rechts-Links-Richtung erstreckt. Der untere Endabschnitt der Federung 304 ist an der Halterung 125 angebracht. Die Federung 304 ist so angeordnet, dass sie in Bezug auf die Halterung 125 um eine Achse schwingen kann, die sich entlang der Rechts-Links-Richtung erstreckt. Die Position, an der die Halterung 125 an der Federung 304 montiert ist, liegt vor der Position, an der die Halterung 125 an der Sitzstange 124 montiert ist.
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Über ein Stützelement 33 ist ein Antriebskettenrad 34 an der Antriebseinheit 20 angebracht. Eine Kette 36 ist um das Antriebskettenrad 34 und die angetriebenen Kettenräder 32 gewickelt.
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[Antriebseinheit]
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Mit Bezug auf 2 wird eine beispielhafte Konfiguration der Antriebseinheit 20 beschrieben. 2 ist eine Querschnittsansicht, die den inneren Aufbau der Antriebseinheit 20 zeigt.
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Wie in 2 gezeigt umfasst die Antriebseinheit 20 ein Gehäuse 21, eine Pedalkurbelwelle 22, eine Drehwelle (Achse) 23, einen Drehzahlminderer 24 und einen Elektromotor 25.
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Zunächst wird die Konfiguration des Gehäuses 21 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Das Gehäuse 21 ist durch eine Vielzahl von Befestigungselementne an der Halterung 125 (1) befestigt. Das Gehäuse 21 umfasst ein erstes Gehäuse 211, ein zweites Gehäuse 212 und eine innere Abdeckung 213. Das erste Gehäuse 211, das zweite Gehäuse 212 und die Abdeckung 213 bestehen jeweils aus einem Metallmaterial (z. B. einer Aluminiumlegierung). In Bezug auf die Rechts-Links-Richtung wird das zweite Gehäuse 212 vom ersten Gehäuse 211 von rechts überlagert. Das erste Gehäuse 211 ist durch eine Vielzahl von Befestigungselementen an dem zweiten Gehäuse 212 befestigt. Infolgedessen wird ein Raum 214 zwischen dem ersten Gehäuse 211 und dem zweiten Gehäuse 212 erzeugt. In Bezug auf die Rechts-Links-Richtung ist die innere Abdeckung 213 von rechts überlagert, um die Aussparung des ersten Gehäuses 211 zu schließen, in dem der Elektromotor 25 untergebracht ist. Die innere Abdeckung 213 ist durch eine Vielzahl von Befestigungselementen an dem ersten Gehäuse 211 befestigt. Infolgedessen wird zwischen dem linken Abschnitt des ersten Gehäuses 211 und der inneren Abdeckung 213 ein Raum 215 erzeugt, der von dem ersten Gehäuse 211 und der inneren Abdeckung 213 abgedeckt wird. Der Elektromotor 25 ist in dem Raum 215 untergebracht. Als nächstes wird die Konfiguration der Pedalkurbelwelle 22 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Pedalkurbelwelle 22 erstreckt sich durch das Gehäuse 21 in Rechts-Links-Richtung des Gefährts. Mit anderen Worten erstreckt sich die Mittelachse CL1 der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Rechts-Links-Richtung. In Bezug auf die axiale Richtung (Schubrichtung) der Pedalkurbelwelle 22 definiert die Mittelachse CL1 die Drehachse RC1 der Pedalkurbelwelle 22. Die Pedalkurbelwelle 22 dreht sich in Bezug auf das Gehäuse 21 um die Mittelachse CL1. Die Pedalkurbelwelle 22 wird drehbar von einem Lagerpaar 38L und 38R innerhalb des Gehäuses 21 gelagert. Ein Lager (38L) des Lagerpaares 38L und 38R ist einseitig entlang der Schubrichtung (hier die linke Seite) angeordnet, im Folgenden als „erstes Lager“ bezeichnet. Andererseits ist das andere Lager (38R) des Lagerpaares 38L und 38R auf der anderen Seite (hier die rechte Seite) entlang der Schubrichtung angeordnet, im Folgenden als „zweites Lager“ bezeichnet. Das erste Lager 38L ist ein Rollenlager, das einen Innenring 381, einen Außenring 382 und ein Wälzkörper 383 umfasst. Das erste Lager 38L ist so angeordnet, dass es sich nicht entlang der Schubrichtung relativ zur Pedalkurbelwelle 22 bewegt. In dem in 2 gezeigten Beispiel ist der Innenring 381 des ersten Lagers 38L auf die Pedalkurbelwelle 22 eingepresst. Der Außenring 382 des ersten Lagers 38L wird von einem elastischen Element 70 in die linke Richtung gedrückt.
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Das zweite Lager 38R ist ein Rollenlager, das einen Innenring 384, einen Außenring 385 und ein Wälzkörper 386 umfasst. Das zweite Lager 38R lagert die Pedalkurbelwelle 22 drehbar über ein Außenelement 52 einer Einwegkupplung 50 und ein Gleitlager 40, das später beschrieben wird. Die Pedalkurbelwelle 22 erstreckt sich durch die Drehwelle 23. Die Drehwelle 23 ist in dem Gehäuse 21 untergebracht. Einzelheiten der Drehwelle 23 werden später beschrieben. Die Pedalkurbelwelle 22 hat ein Paar von rechten und linken Kurbelarmen (nicht gezeigt), die daran montiert sind. Pedale (nicht gezeigt) sind an den Kurbelarmen montiert. Als nächstes werden die Konfigurationen des Elektromotors 25 und des Drehzahlminderers 24 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Der Elektromotor 25 ist in dem Gehäuse 21 untergebracht und an diesem befestigt. Der Elektromotor 25 erzeugt eine Antriebskraft, die das Fahren des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 unterstützt. Der Elektromotor 25 umfasst einen Stator 251 und einen Rotor 252. Der Stator 251 enthält eine Vielzahl (z.B. vierzehn) von Spulenträgern 2512, um welche die Spulen 2511 gewickelt sind. In jede Spule 2512 ist ein Eisenkern 2513 eingesetzt. Der Stator 251 ist in dem Raum 215 angeordnet. In diesem Zustand ist der Stator 251 an dem ersten Gehäsuse 211 befestigt. Ein Stützelement 253 ist an dem Stator 251 angebracht. Das Stützelement 253 besteht aus einem Harzmaterial. Eine Vielzahl von Sammelschienen 25B ist in das Stützelement 253 eingebettet. Jede Sammelschiene 25B ist mit einer entsprechenden Spule 2511 verbunden. Durch Steuern der Stromversorgung der Sammelschienen 25B wird eine Magnetkraft in dem Stator 251 erzeugt. Der Rotor 252 ist innerhalb des Stators 251 angeordnet. Die Mittelachse CL2 des Rotors 252 ist parallel zur Mittelachse CL1 der Pedalkurbelwelle 22. Mit anderen Worten ist der Rotor 252 parallel zur Pedalkurbelwelle 22 angeordnet. In Richtung der axialen Richtung der Pedalkurbelwelle 22 gesehen, definiert die Mittelachse CL2 die Drehachse RC2 des Rotors 252. Der Rotor 252 umfasst einen Rotorhauptkörper 2521 und eine Abtriebswelle 2522. Diese werden nun beschrieben. Die äußere Umfangsfläche des Rotorhauptkörpers 2521 ist abwechselnd entlang der Umfangsrichtung in N-Pole und S-Pole magnetisiert. In der vorliegenden Ausführungsform gibt es sieben N-Pole und sieben S-Pole.
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Die Ausgangswelle 2522 erstreckt sich durch den Rotorhauptkörper 2521. Die Ausgangswelle 2522 ist an dem Rotorhauptkörper 2521 befestigt. Mit anderen Worten, die Ausgangswelle 2522 dreht sich zusammen mit dem Rotorhauptkörper 2521. Durch zwei Lager 42L und 42R wird die Abtriebswelle 2522 so gelagert, dass sie sich relativ zum Gehäuse 21 um die Mittelachse CL2 drehen kann. Das Lager 42L ist an dem ersten Gehäuse 211 befestigt. Das Lager 42R ist mehr nach rechts angeordnet als der Rotorhauptkörper 2521 und ist an der inneren Abdeckung 213 befestigt. Die Abtriebswelle 2522 erstreckt sich durch die innere Abdeckung 213. In einem Teil der Abtriebswelle 2522, der sich in dem Raum 214 befindet, ist ein Abtriebszahnrad 252A ausgebildet. Das Abtriebszahnrad 252A ist beispielsweise ein Schrägverzahnungsgetriebe. Der Drehzahlminderer 24 ist in dem Gehäuse 21 untergebracht. Insbesondere ist der Drehzahlminderer 24 in dem Raum 214 angeordnet. Der Drehzahlminderer 24 umfasst eine Getriebewelle 241, ein erstes Getriebezahnrad 242 und ein zweites Getriebezahnrad 243. Die Getriebewelle 241 ist eine Zahnraddrehwelle. Die Getriebewelle 241 ist in dem Gehäuse 21 angeordnet. Die Mittelachse CL3 der Getriebewelle 241 ist parallel zur Mittelachse CL1 der Pedalkurbelwelle 22. Mit anderen Worten, die Getriebewelle 241 erstreckt sich parallel zur Mittelachse CL1 der Pedalkurbelwelle 22. Entlang der axialen Richtung der Getriebewelle 241 gesehen, d.h. der axialen Richtung der Pedalkurbelwelle 22, definiert die Mittelachse CL3 die Drehachse RC3 der Getriebewelle 241. Durch zwei Lager 44L und 44R wird die Getriebewelle 241 so gelagert, dass sie sich um die Mittelachse CL3 drehen kann. Das Lager 44L ist an der inneren Abdeckung 213 befestigt. Das Lager 44R ist an dem zweiten Gehäuse 212 befestigt. Das erste Getriebezahnrad 242 besteht beispielsweise aus einem Harzmaterial. Das erste Getriebezahnrad 242 ist auf der Getriebewelle 241 angeordnet. Das erste Getriebezahnrad 242 ist entlang der axialen Richtung der Getriebewelle 241 näher am Lager 44L als am Lager 44R angeordnet. Das erste Getriebezahnrad 242 kämmt mit dem Abtriebszahnrad 252A. Infolgedessen wird eine Antriebsleistung, die von dem Elektromotor 25 erzeugt wird, vom Abtriebszahnrad 252A auf das erste Getriebezahnrad 242 übertragen. Zwischen dem ersten Getriebezahnrad 242 und der Getriebewelle 241 ist eine Einwegkupplung 244 angeordnet. Infolgedessen wird die Drehkraft des Abtriebszahnrads 252A in Vorwärtsdrehrichtung über das erste Getriebezahnrad 242 auf die Getriebewelle 241 übertragen, während die Drehkraft des Abtriebszahnrads 252A in Rückwärtsdrehrichtung nicht auf die Getriebewelle 241 übertragen wird. Darüber hinaus verhindert die Einwegkupplung 244, dass die Drehkraft der Pedalkurbelwelle 22 in der Vorwärtsdrehrichtung, die durch die menschliche Kraft des Fahrers erzeugt wird, auf den Elektromotor 25 übertragen wird. Das erste Getriebezahnrad 242 hat einen größeren Durchmesser als das Abtriebszahnrad 252A und hat mehr Zähne als das Abtriebszahnrad 252A. Mit anderen Worten ist die Geschwindigkeit des ersten Getriebezahnrads 242 langsamer als die des Abtriebszahnrads 252A. Das zweite Getriebe 243 besteht aus einem Metallmaterial (z. B. Eisen). Das zweite Getriebezahnrad 243 ist auf der Getriebewelle 241 angeordnet. Das zweite Getriebezahnrad 243 ist an einer anderen Position als das erste Getriebezahnrad 242 entlang der axialen Richtung der Getriebewelle 241 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Getriebewelle 241 und das zweite Getriebezahnrad 243 monolithisch ausgebildet. Das zweite Getriebezahnrad 243 dreht sich zusammen mit der Getriebewelle 241. Es ist zu beachten, dass das zweite Getriebezahnrad 243 über eine Verzahnungskupplung (oder Pressverbindung) an der Getriebewelle 241 befestigt sein kann. Die Drehwelle 23 ist koaxial zur Pedalkurbelwelle 22 angeordnet und kann sich mit der Pedalkurbelwelle 22 drehen. Die Drehwelle 23 umfasst eine Verbindungswelle 231 und eine Einwegkupplung 50. Die Verbindungswelle 231 hat eine zylindrische Form. Die Pedalkurbelwelle 22 ist in die Verbindungswelle 231 eingesetzt. Die Verbindungswelle 231 ist koaxial zur Kurbelwelle 22 angeordnet. Das linke Ende (d.h. ein Endabschnitt) 231 der Verbindungswelle 231 ist über eine Verzahnungskupplung oder dergleichen mit der Pedalkurbelwelle 22 verbunden. Unabhängig davon, ob sich die Pedalkurbelwelle 22 in Vorwärts- oder Rückwärtsdrehrichtung dreht, dreht sich die Verbindungswelle 231 somit zusammen mit der Kurbelwelle 22. Ein Drehmomentdetektor 232 ist um die Verbindungswelle 231 herum angeordnet. Der Drehmomentdetektor 232 wird von dem ersten Gehäuse 211 gelagert. Der Drehmomentdetektor 232 erfasst ein Drehmoment, das in der Verbindungswelle 231 auftritt, wenn der Fahrer die Pedale bewegt. Der Drehmomentdetektor 232 ist ein Drehmomentsensor vom magnetostriktiven Typ. Der Drehmomentdetektor 232 gibt ein Signal, das dem erfassten Drehmoment entspricht, an eine Steuerung aus, die auf der Leiterplatte 48 montiert ist. Unter Bezugnahme auf das vom Drehmomentdetektor 232 erfasste Drehmomentsignal kennt die Steuerung den Zustand des Tretens durch den Fahrer und steuert somit den Elektromotor 25. Der Drehmomentdetektor 232 umfasst eine Befestigungswelle 2321, eine Spule 2322, ein Detektionselement 2323 und eine Abschirmung 2324. Die Befestigungswelle 2321 ist an der äußeren Umfangsfläche der Verbindungswelle 231 angebracht und kann sich relativ zur Verbindungswelle 231 relativ drehen. Die Spule 2322 ist an der äußeren Umfangsfläche der Befestigungswelle 2321 angeordnet. Eine vorbestimmte Spannung wird an die Spule 2322 angelegt. Das Erfassungselement 2323 erfasst eine Spannungsänderung der Spule 2322, die durch eine Formänderung der Verbindungswelle 231 verursacht wird. Infolgedessen tritt ein Drehmoment auf, das in der Verbindungswelle 231 auftritt, d.h. ein Drehmoment, das in der Pedalkurbelwelle 22 auftritt, die sich einstückig mit der Verbindungswelle 231 dreht, wird erfasst. Die Abschirmung 2324 verhindert eine Verschlechterung der Erfassungsgenauigkeit des Erfassungselements 2323. Die Abschirmung 2324 dreht sich nicht mit der Verbindungswelle 231. Als nächstes wird die Konfiguration der Einwegkupplung 50 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Entlang der axialen Richtung der Pedalkurbelwelle 22 ist die Einwegkupplung 50 an die rechte Seite des Drehmomentdetektors 232 angeordnet. Die Einwegkupplung 50 ist koaxial zur Pedalkurbelwelle 22 angeordnet. Die Einwegkupplung 50 umfasst ein inneres Element 51 und ein äußeres Element 52. Das innere Element 51 hat eine zylindrische Form. Am linken Ende (d.h. dem einen Endabschnitt) des inneren Elements 51 ist das rechte Ende (d.h. der andere Endabschnitt) 231R der Verbindungswelle 231 eingesetzt. Das innere Element 51 ist koaxial zur Verbindungswelle 231 angeordnet. In diesem Zustand ist das rechte Ende 231R der Verbindungswelle 231 über eine Verzahnungskupplung oder dergleichen mit dem linken Ende des inneren Elements 51 verbunden. Unabhängig davon, ob sich die Verbindungswelle 231 in Vorwärts- oder Rückwärtsdrehrichtung dreht, dreht sich das innere Element 51 zusammen mit der Verbindungswelle 231. Mit anderen Worten, unabhängig davon, ob sich die Pedalkurbelwelle 22 in der Vorwärtsdrehrichtung oder in der Rückwärtsdrehrichtung dreht, dreht das innere Element 51 zusammen mit der Pedalkurbelwelle 22. Die Verbindungswelle 231 und das innere Element 51 fungieren als eine Kurbelrotations-Eingangswelle, die sich einstückig mit der Pedalkurbelwelle dreht 22. Ein Ringmagnet 46 ist an der äußeren Umfangsfläche des inneren Elements 51 befestigt. In Bezug auf die axiale Richtung der Pedalkurbelwelle 22 befindet sich der Ringmagnet 46 an einer Position, die einen Teil der Leiterplatte 48 überlappt. Der Ringmagnet 46 dreht sich zusammen mit dem inneren Element 51. Durch Verwendung eines auf der Leiterplatte 48 angeordneten Erfassungselements, zum Detektieren einer Änderung des Magnetfelds, welche durch die Drehung des Ringmagneten 46 verursacht wird, kann die Rotation der Pedalkurbelwelle 22 erkannt werden. Das äußere Element 52 hat eine zylindrische Form. Die Pedalkurbelwelle 22 ist in das äußere Element 52 eingesetzt. Das/die Gleitlager ist/sind zwischen dem äußeren Element 52 und der Pedalkurbelwelle 22 angeordnet. Infolgedessen ist das äußere Element 52 so angeordnet, dass es fähig ist sich koaxial mit der Pedalkurbelwelle 22 drehen. Zwischen dem äußeren Element 52 und dem inneren Element 51 ist ein Ratschenmechanismus als Einwegkupplungsmechanismus ausgebildet. Infolgedessen wird eine Drehkraft des inneren Elements 51 in Vorwärtsrotationsrichtung auf das äußere Element 52 übertragen, während die Drehkraft des inneren Elements 51 in Rückwärtsdrehrichtung nicht auf das äußere Element 52 übertragen wird. Darüber hinaus wird eine Drehkraft des äußeren Elements 52 in Vorwärtsdrehrichtung, die durch die Drehung des Elektromotors 25 aufgetreten ist, nicht auf das innere Element 51 übertragen. Das äußere Element 52 wird von dem zweiten Lager 38R getragen, so dass es sich relativ zum Gehäuse 21 um die Mittelachse CL1 der Pedalkurbelwelle 22 drehen kann. Der Außenring 385 des zweiten Lagers 38R ist per Spielpassung in das zweite Gehäuse 212 eingepasst, wobei der Innenring 384 davon auf das äußere Element 52 der Einwegkupplung 50 eingepasst ist. Das äußere Element 52 erstreckt sich durch das zweite Gehäuse 212. Das Antriebskettenrad 34 (1) ist über das Stützelement 33 (1) an einem Abschnitt des äußeren Elements 52 angebracht, der sich außerhalb (d.h. auf der rechten Seite) des Gehäuses 21 befindet. Das äußere Element 52 umfasst ein Zahnrad 2333. Das Zahnrad 2333 kämmt mit einem zweiten Getriebezahnrad 243 des Drehzahlminderers 24. Das Zahnrad 2333 hat einen größeren Durchmesser als das zweite Getriebezahnrad 243 und hat mehr Zähne als das zweite Getriebezahnrad 243. Das heißt, die Drehzahl des Zahnrads 2333 ist langsamer als die Drehzahl des zweiten Getriebezahnrads 243. Das äußere Element 52 überträgt eine resultierende Kraft, die eine menschliche Kraft (Tretkraft) kombiniert, die auf den anderen Endabschnitt 231R der Verbindungswelle 231 übertragen wird, und eine unterstützende Antriebskraft vom Elektromotor 25 auf das Antriebskettenradrad 34. Mit dem äußeren Element 52 wird eine resultierende Kraftausgabewelle 235 realisiert, die eine resultierende Kraft ausgibt, welche die über die Einwegkupplung 50 eingegebene menschliche Kraft und die über das Zahnrad 2333 eingegebene unterstützende Antriebskraft kombiniert. Die resultierende Kraftausgangswelle 235 ist in der Drehwelle 23 enthalten. Die Antriebseinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist eine Struktur auf, die es ermöglicht, das Klappern der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung zu unterdrücken. Insbesondere weist die Antriebseinheit 20 eine bewegungsbeschränkende Struktur auf, um die Bewegung des ersten Lagers 38L relativ zum Gehäuse 21 entlang der Schubrichtung zu beschränken. Da ein Innenring 381 des ersten Lagers 38L auf die Pedalkurbelwelle 22 eingepresst ist, bewegen sich das erste Lager 38L und die Pedalkurbelwelle 22 auf integrale Weise. Durch Einschränken der Bewegung des ersten Lagers 38L kann die Bewegung der Pedalkurbelwelle 22 relativ zum Gehäuse 21 entlang der Schubrichtung eingeschränkt werden. In der vorliegenden Ausführungsform bedeutet das „Einschränken der Bewegung“ der Pedalkurbelwelle 22 und des ersten Lagers 38L nicht das vollständige Anhalten ihrer Bewegung entlang der Schubrichtung. Wenn die von außen auf die Pedalkurbelwelle 22 ausgeübte Last eine vorbestimmte Größe unterschreitet, stoppt die bewegungsbeschränkende Struktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform ihre Bewegung entlang der Schubrichtung vollständig. Wenn andererseits die Last die vorbestimmte Größe überschreitet, können sich die Pedalkurbelwelle 22 und das erste Lager 38L entsprechend der Größe der Last entlang der Schubrichtung bewegen, wodurch die Last innerhalb des Gehäuses 21 verteilt wird. Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 3 bis 11 Details der bewegungsbeschränkenden Struktur der Antriebseinheit 20 beschrieben. Zunächst wird auf 3 und 4 eingegangen. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die vergrößerte Umgebung des ersten Lagers 38L der Antriebseinheit 20 vergrößert zeigt.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die das erste Gehäuse 211, das erste Lager 38L und das elastische Element 70 des Gehäuses 21 voneinander getrennt zeigt. Wie oben beschrieben, ist der Innenring 381 des ersten Lagers 38L auf die Pedalkurbelwelle 22 eingepresst. Wenn der Innenring 381 auf die Pedalkurbelwelle 22 eingepresst ist, ist ein Außenring 382 des ersten Lagers 38L im ersten Gehäuse 211 frei montiert. Der Außenring 382 des ersten Lagers 38L kann gegen das erste Gehäuse 211 gleiten. Wie in 4 gezeigt, hat der Außenring 382 des ersten Lagers 38L eine innere Umfangsfläche 382a, eine äußere Umfangsfläche 382b und ein Paar Endflächen 382c und 382d, durch welche die innere Umfangsfläche 382a und die äußere Umfangsfläche 382b miteinander verbunden sind. Hierin wird die Endfläche 382c als „erste Endfläche“ und die Endfläche 382d als „zweite Endfläche“ bezeichnet. Die erste Endfläche 382c befindet sich entlang der Rechts-Links-Richtungweiter weiter außen als die zweite Endfläche 382d. Das erste Gehäuse 211 umfasst einen ersten Stoßabschnitt 211a, der an der ersten Endfläche 382c des Außenrings 382 des ersten Lagers 38L anstößt. Der erste Stoßabschnitt 211a hat eine Ringform. An einer Position in dem ersten Gehäuse 211 ist eine Nut 211b angeordnet, um entlang der Rechts-Links-Richtung weiter innen zu sein als der Stoßabschnitt 211a. Die Nut 211b hat eine konkave Ringform. Das elastische Element 70 ist in die Nut 211b eingepasst. In der vorliegenden Ausführungsform bedeutet „das elastische Element 70 ist in die Nut 211b eingepasst“ nicht, dass sich die Gesamtheit des elastischen Elements 70 innerhalb der Nut 211b befindet (in 4 schraffiert gezeigt); es bedeutet vielmehr, dass sich ein Abschnitt des elastischen Elements 70 innerhalb der Nut 211b befindet, dass sich jedoch ein anderer Abschnitt davon außerhalb der Nut 211b befinden kann. Der Abschnitt des elastischen Elements 70, der sich außerhalb der Nut 211b befindet, liegt an dem Außenring 382 des ersten Lagers 38L an. Das elastische Element 70 besteht beispielsweise aus einem Metallmaterial. Als Metallmaterial kann beispielsweise ein Kohlenstoffwerkzeugstahl oder ein kaltgewalzter Stahl für Federn verwendet werden. Nun wird eine beispielhafte Form des elastischen Elements 70 beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Form des elastischen Elements 70 zeigt. Das elastische Element 70 in der vorliegenden Ausführungsform kann beispielsweise eine Wellenfeder sein. Der linke Teil von 5 zeigt die Form des elastischen Elements 70 in Frontalansicht. Der rechte Teil von 5 zeigt die Form des elastischen Elements 70 in Seitenansicht. In der Frontalansicht kann die Wellenfeder eine Ringform mit einer geschlossenen Form oder eine C-Ringform haben, die teilweise offen ist. Die Wellenfeder ist ein elastischer Körper, der entlang der Schubrichtung eine elastische Verformung erfahren kann. Die Wellenfeder ist gekrümmt und hat in der Seitenansicht eine Wellenform. Ein anderer Name für die Wellenfeder kann eine Wellenscheibe sein. Es kann eine Welle oder mehrere Wellen haben. In dem in FIG. Gezeigten Beispiel ist das elastische Element 70 eine Wellenfeder mit einer C-Ringform. Insbesondere zeigt das in 5 gezeigte Beispiel, dass die Wellenfeder eine C-Ringform aufweist, so dass beide Endabschnitte der Feder voneinander getrennt sind; stattdessen kann eine Wellenfeder eines Überlappungstyps verwendet werden, so dass sich beide Endabschnitte überlappen. Unter Bezugnahme auf 3 und 4 hat die Nut 211b eine Ringform, in die der äußere Umfangsabschnitt des elastischen Elements 70 passt. Auf der Innenseite der Nut 211b entlang der Rechts-Links-Richtung (d.h. der rechten Seite der Nut 211b) befindet sich eine Wand 211c, welche die Nut 211b definiert. Der äußere Umfangsabschnitt des elastischen Elements 70 liegt an der Wand 211c an. Das elastische Element 70 liegt auch an der zweiten Endfläche 382d des Außenrings 382 des ersten Lagers 38L an (8). Die Länge L1 zwischen der zweiten Endfläche 382d des ersten Lagers 38L und der Wand 211c entlang der Rechts-Links-Richtung (3) ist kleiner als die freie Höhe h1 (5) des elastischen Elements 70 entlang der Rechts-Links-Richtung. Die freie Höhe bezieht sich auf die Höhe des elastischen Elements 70, wenn keine Last auf das elastische Element 70 ausgeübt wird. Die bewegungsbeschränkende Struktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst: das elastische Element 70, dessen äußerer Umfangsabschnitt in die Nut 211b passt; und den Stoßabschnitt 211a und die Nut 211b des Gehäuses 21. Das elastische Element 70 verformt sich elastisch, indem es zwischen die zweite Endfläche 382d des ersten Lagers 38L und die Wand 211c gedrückt wird, wodurch er Außenring 382 von der Seite der zweiten Endfläche 382d zur Seite der ersten Endfläche 382c gedrückt wird. Mit anderen Worten, das elastische Element 70 übt eine Kompression auf den Außenring 382 des ersten Lagers 38L aus. Wenn die Last von außen (d.h. von außerhalb des elektrisch unterstützten Fahrrads 10), die entlang der Schubrichtung auf die Pedalkurbelwelle 22 ausgeübt wird, kleiner ist als die Kraft (Kompression), mit der das elastische Element 70 den Außenring 382 drückt, bewegt sich die Pedalkurbelwelle 22 nicht entlang der Schubrichtung. Infolgedessen kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung unterdrückt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird mit der zuvor erwähnten bewegungsbeschränkenden Struktur die Bewegung des ersten Lagers 38L relativ zum Gehäuse 21 entlang der Schubrichtung unterdrückt. Das erste Lager 38L ist angeordnet, um sich nicht relativ zur Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung zu bewegen. Beispielsweise ist der Innenring 381 des ersten Lagers 38L auf die Pedalkurbelwelle 22 eingepresst. Da die Bewegung des ersten Lagers 38L durch die bewegungsbeschränkende Struktur unterdrückt wird, wird die Bewegung der Pedalkurbelwelle 22 relativ zum Gehäuse 21 entlang der Schubrichtung unterdrückt. Darüber hinaus wird eine Unterdrückung der Bewegung des ersten Lagers 38L erreicht, wenn der erste Stoßabschnitt 211a des Gehäuses 21 und das elastische Element 70 den Außenring 382 des ersten Lagers 38L einschließen. Mit anderen Worten ist die bewegungsbeschränkende Struktur innerhalb des Bereichs vollständig, in dem der erste Stoßabschnitt 211a des Gehäuses 21 und das elastische Element 70 angeordnet sind. Daher ist es in dem Bereich, der sich auf der Innenseite (d.h. der rechten Seite) des elastischen Elements 70 befindet, möglich, einen Zwischenraum bereitzustellen, um relative Drehungen zwischen Teilen zu ermöglichen, die koaxial mit der Pedalkurbelwelle 22 angeordnet sind. Beispielsweise kann ein Zwischenraum zum Ermöglichen relativer Drehungen zwischen dem inneren Element 51 und dem äußeren Element 52 der Einwegkupplung 50 angeordnet sein. Wenn das elastische Element 70 eine Wellenfeder mit einer C-Ring-Form ist, wird außerdem verhindert, dass die Wellenfeder zum äußeren Umfang hin anschwillt, wenn die Wellenfeder eine elastische Verformung erfährt. Darüber hinaus ist es beim Zusammenbau der Antriebseinheit 20 einfacher, die Wellenfeder in einer gewünschten Position zu platzieren. Beispielsweise kann die Wellenfeder über die Wand 211c der Nut 211b gleiten, um leicht in der Nut 211b platziert zu werden. Als nächstes wird die Bewegung der Pedalkurbelwelle 22 beschrieben, wenn eine große Last von außen auf die Pedalkurbelwelle 22 ausgeübt wird. Wenn die auf die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung ausgeübte Last größer wird als die Kompression, die das elastische Element 70 auf den Außenring 382 ausübt, bewegt sich die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung.
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Zunächst wird der Abstand beschrieben, über den sich die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung innerhalb des Gehäuses 21 bewegen kann. 6 und FIG. 7 sind Diagramme, die den Abstand beschreiben, über den sich die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung innerhalb des Gehäuses 21 bewegen kann. Wie oben beschrieben, ist in der Antriebseinheit 20 des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 die Einwegkupplung 50 koaxial mit der Pedalkurbelwelle 22angeordnet und ein Zwischenraum (Spiel), um relative Drehungen zwischen dem inneren Element 51 und dem äußeren Element 52 der Einwegkupplung 50 zuzulassen wird entlang der Schubrichtung benötigt. 6 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem sich die Pedalkurbelwelle 22 und die jeweiligen Elemente, die an der Pedalkurbelwelle 22 angeordnet sind, jeweils weitest möglich nach links bewegt haben. 7 ist ein Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem sich die Pedalkurbelwelle 22 und die jeweiligen Elemente, die an der Pedalkurbelwelle 22 angeordnet sind, jeweils am weitest möglich in die rechte Richtung bewegt haben. Wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, ist der Innenring 384 des zweiten Lagers 38R in das äußere Element 52 der Einwegkupplung 50 eingepresst. Da der Innenring 384 in das äußere Element 52 eingepresst ist, ist der Außenring 385 des zweiten Lagers 38R im zweiten Gehäuse 212 per Spielpassung montiert. Das zweite Gehäuse 212 umfasst einen zweiten Stoßabschnitt 212a, der an dem Außenring 385 des zweiten Lagers 38R anstößt. Der Außenring 385 des zweiten Lagers 38R kann gegen das zweiten Gehäuse 212 gleiten. In dem in 6 gezeigten Zustand wird ein Zwischenraum 387 zwischen dem Außenring 385 des zweiten Lagers 38R und dem zweiten Stoßabschnitt 212a des zweiten Gehäuses 212 erzeugt. Die erste Endfläche 382c des ersten Lagers 38L liegt an dem ersten Stoßabschnitt 211a des ersten Gehäuses 211 an. Wenn die auf die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung ausgeübte Last größer wird als die Kompression, die das elastische Element 70 auf den Außenring 382 ausübt, bewegt sich die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung. Gleichzeitig mit der Bewegung der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung verlässt die erste Endfläche 382c des ersten Lagers 38L den ersten Stoßabschnitt 211a des ersten Gehäuses 211. Zwischen der ersten Endfläche 382c und dem den ersten Stoßabschnitt 211a wird ein Zwischenraum 388 erzeugt. Wenn die Last größer wird, nimmt die Verschiebung der Pedalkurbelwelle 22 zu, bis ein Zustand erreicht ist, in dem sich, wie in 7 gezeigt, die jeweiligen Elemente jeweils weitest möglich in die rechte Richtung bewegt haben. In diesem Zustand definiert die Länge D1 des Zwischenraums 387 entlang der Schubrichtung die Distanz, über den sich die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung bewegen kann. In dem in 7 gezeigten Zustand liegt der Außenring 385 des zweiten Lagers 38R an dem zweiten Stoßabschnitt 212a des zweiten Gehäuses 212 an. In dem in 7 gezeigten Zustand, wirkt ein Teil der externen Last auch auf den zweiten Stoßabschnitt 212a über die Pedalkurbelwelle 22, das innere Element 51 und das äußere Element 52 der Einwegkupplung 50 und das zweite Lager 38R. Da die Last auch von anderen Abschnitten als der Wand 211c der Nut 211b aufgenommen wird, kann die Last verteilt werden, selbst wenn eine große Last wirkt; somit wird die Belastung der Wand 211c der Nut 211b verringert. Als nächstes wird die Länge beschrieben, über die das elastische Element 70 eine elastische Verformung entlang der Schubrichtung innerhalb der Antriebseinheit 20 vornehmen kann. 8 ist ein Diagramm, das die Länge beschreibt, über die das elastische Element 70 eine elastische Verformung entlang der Schubrichtung vornehmen kann. Es wird angenommen, dass das erste Lager 38L, das in 8 gezeigt ist, nicht an der Pedalkurbelwelle 22 montiert ist. In dem auf der linken Seite von 8 gezeigten Zustand, liegt die erste Endfläche 382c des ersten Lagers 38L an dem ersten Stoßabschnitt 211a des ersten Gehäuses 211 an. In dem auf der linken Seite von 8 geziegten Zustand, wird, wie oben beschrieben, das elastische Element 70 durch Drücken durch die zweite Endfläche 382d des ersten Lagers 38L und die Wand 211c elastisch verformt. Durch diese Verformung des elastischen Elements 70 übt das elastische Element 70 eine Kompression auf den Außenring 382 des ersten Lagers 38L aus. In dem auf der linken Seite von 8 gezeigten Zustand, bewegt sich das erste Lager 38L entlang der Schubrichtung, wenn eine Last in der rechten Richtung auf das erste Lager 38L aufgebracht wird. Durch die Bewegung des ersten Lagers 38L macht das elastische Element 70 eine elastische Verformung. Beispielsweise, in der Struktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform verformt sich das elastische Element 70 nicht weiter, sobald sich das elastische Element 70 bis zu einem Punkt verformt hat, an dem im Wesentlichen der gesamte Umfang des elastischen Elements 70 an der zweiten Endfläche 382d des ersten Lagers 38L anliegt. Der auf der rechten Seite von 8 gezeigte Zustand ist ein Zustand, in dem das elastische Element 70 die elastischste Verformung vorgenommen hat.
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Es sei eine Distanz D2 zwischen der ersten Endfläche 382c und dem ersten Stoßabschnitt 211a in dem auf der rechten Seite von 8 gezeigten Zustand angenommen. Dieser Distanz D2 ist gleich dem Abstand, über den das elastische Element 70 eine elastische Verformung entlang der Schubrichtung aus dem auf der linken Seite von 8 gezeigten Zustand vornehmen kann, bevor der auf der rechten Seite von 8. Gezeigte Zustand erreicht wird. 9 ist ein Diagramm, das die Breite W der Nut 211b entlang der Schubrichtung und die Dicke t des elastischen Elements 70 zeigt. Unter Bezugnahme auf den auf der rechten Seite von 8 und 9 gezeigten Zustand, kann die Distanz D2, über die das elastische Element 70 eine elastische Verformung vornehmen kann, gleich der Differenz zwischen der Breite W der Nut 211b und der Dicke t des elastischen Elements 70 sein.
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Nun wird eine Beziehung zwischen der Distanz D1 (7), über die sich die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung bewegen kann, und die Distanz D2 ( 8), über die das elastische Element 70 eine elastische Verformung vornehmen kann besprochen werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Distanz D2 länger als die Distanz D1. Mit anderen Worten, in dem Zustand, in dem sich die Pedalkurbelwelle 22 und die jeweiligen Elemente, die an der Pedalkurbelwelle 22 angeordnet sind, jeweils weitest möglich in die rechte Richtung bewegt haben, kann das elastische Element 70 immer noch eine weitere elastische Verformung vornehmen. Infolgedessen kann sichergestellt werden, dass der Außenring 385 des zweiten Lagers 38R an dem zweiten Stoßabschnitt 212a des zweiten Gehäuses 212 anliegt, wodurch ein Teil der externen Last auf den zweiten Stoßabschnitt 212a aufgebracht werden kann.
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Wenn die Distanz D2 kürzer als die Distanz D1 wäre, würde die Pedalkurbelwelle 22 aufhören, sich zu bewegen, bevor die Last über das zweite Lager 38R auf den zweiten Stoßabschnitt 212a aufgebracht wird. Dann würde die Last nicht von dem zweiten Stoßabschnitt 212a empfangen und somit nicht verteilt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in der die Distanz D2 länger als die Distanz D1 ist, kann ein Teil der externen Last zuverlässig auf den zweiten Stoßabschnitt 212a aufgebracht werden, wodurch die Last verteilt werden kann.
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10 ist ein Diagramm, das schematisch eine Beziehung zwischen einer von außen auf die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung aufgebrachten Last und der Verschiebung der Pedalkurbelwelle 22 zeigt. 10 stellt eine Last dar, die extern entlang der Schubrichtung auf die Pedalkurbelwelle 22 aufgebracht wird. Die horizontale Achse repräsentiert eine Verschiebung der Pedalkurbelwelle 22.
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Wenn die Größe der von außen auf die Pedalkurbelwelle 22 ausgeübten Last F1 überschreitet, beginnt sich das elastische Element 70 zu verformen. Die Last F1 ist gleich der Kompression, die das elastische Element 70 auf den Außenring 382 des ersten Lagers 38L ausübt. Wie unter Bezugnahme auf 7 beschrieben, bewegt sich die Pedalkurbelwelle 22 nicht mehr, sobald die Verschiebung der Pedalkurbelwelle 22 D1 erreicht. Wenn eine Last, die gleich oder größer als die Last F2, die existent ist, wenn die Verschiebung D1 erreicht, auf die Pedalkurbelwelle 22 aufgebracht wird, wird ein Teil der Last auf den zweiten Stoßabschnitt 212a des zweiten Gehäuses 212 aufgebracht, wodurch es ermöglicht wird die Last zu verteilen. Infolgedessen kann die Belastung der Wand 211c der Nut 211b verringert werden.
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Wie oben beschrieben, ist der Innenring 381 des ersten Lagers 38L auf die Pedalkurbelwelle 22 eingepresst. Die Kraft F3, die erforderlich ist, damit das eingepresste erste Lager 38L von der Pedalkurbelwelle 22 gelöst wird, ist jeweils größer als die Last F1 und die Last F2. Die elastische Kraft, die das elastische Element 70 auf den Außenring 382 des ersten Lagers 38L ausübt, während dieser eine elastische Verformung um eine Länge erfährt, über die eine elastische Verformung möglich ist, ist kleiner als eine Kraft, die den Innenring 381 des ersten Lagers 38L dazu veranlasst von der Pedalkurbelwelle 22 gelöst zu werden. Infolgedessen wird verhindert, dass das erste Lager 38L von der Pedalkurbelwelle 22 gelöst wird, bevor die Verschiebung der Pedalkurbelwelle 22 D1 erreicht.
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Nachdem die Verschiebung der Pedalkurbelwelle 22 D1 erreicht hat, wird der Teil der Last, der F2 überschreitet, von dem zweiten Stoßabschnitt 212a des zweiten Gehäuses 212 entgegen genommen. Selbst wenn eine Last, die gleich oder größer ist als die Kraft F3, auf die Pedalkurbelwelle 22 aufgebracht wird, überschreitet die Last, die auf die Presspassung zwischen der Pedalkurbelwelle 22 und dem ersten Lager 38L wirkt, F2 nicht. Selbst wenn eine Last, die gleich oder größer ist als die Kraft F3, auf die Pedalkurbelwelle 22 ausgeübt wird, wird dadurch verhindert, dass sich das erste Lager 38L von der Pedalkurbelwelle 22 löst.
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Als nächstes wird ein Vorsprung beschrieben, der an der Pedalkurbelwelle 22 angeordnet ist. 11 ist ein Diagramm, das einen Vorsprung 22a zeigt, der an der Pedalkurbelwelle 22 angeordnet ist. Wie in 11 gezeigt, erstreckt sich der Vorsprung 22a in radialer Richtung von der Pedalkurbelwelle 22. Der Vorsprung 22a kann beispielsweise monolithisch mit der Pedalkurbelwelle 22 ausgebildet sein. Darüber hinaus kann der Vorsprung 22a beispielsweise als Sicherungsring und Unterlegscheibe implementiert sein, die an der Pedalkurbelwelle 22 angebracht sind.
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Der Innenring 381 des ersten Lagers 38L weist eine innere Umfangsfläche 381a, eine äußere Umfangsfläche 381b und eine dritte Endfläche 381c und eine vierte Endfläche 381d auf, durch welche die innere Umfangsfläche 381a und die äußere Umfangsfläche 381b miteinander verbunden sind. Die vierte Endfläche 381d befindet sich entlang der Rechts-Links-Richtung des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 weiter innen als die dritte Endfläche 381c.
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Mit Bezug auf 3 und 11, liegt der Vorsprung 22a der Pedalkurbelwelle 22 an der vierten Endfläche 381d an. Da der Vorsprung 22a an der vierten Endfläche 381d anliegt, kann eine Bewegung der Pedalkurbelwelle 22 von der Seite der vierten Endfläche 381d zur Seite der dritten Endfläche 381c unterdrückt werden. Dies ermöglicht eine weitere Unterdrückung des Klapperns der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung.
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Somit wurde oben eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform ein elektrisch unterstütztes Fahrrad mit einer Federung darstellt, kann die vorliegende Erfindung beispielsweise auch geeignet für ein elektrisch unterstütztes Fahrrad verwendet werden, dem eine Federung fehlen.
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Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform eine Antriebseinheit eines Typs darstellt, bei dem eine menschliche Kraft und eine Unterstützungskraft des Elektromotors 25 an einem Teil zusammengeführt werden, der sich koaxial mit der Pedalkurbelwelle 22 dreht (Typ Kurbel-Zusammenführung), ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist auch passend für Antriebseinheiten eines Typs anwendbar, bei dem eine menschliche Kraft und eine Unterstützungskraft durch eine Kette zusammengeführt werden (Typ Ketten-Zusammenführung). Im Fall eines Typs mit Zusammenführung an der Kette hat das äußere Element 52 kein Zahnrad 2333 zum Empfangen der unterstützenden Antriebsleistung vom Elektromotor 25.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Elektromotor 25 in einer Aussparung untergebracht, die im ersten Gehäuse 211 (2) des Gehäuses 21 ausgebildet ist; die Struktur des Gehäuses 21 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Öffnung in dem linken Abschnitt des ersten Gehäuses 211 geformt sein, durch die der Elektromotor 25 geführt werden kann, und der Elektromotor 25 kann durch diese Öffnung an dem Gehäuse 21 angebracht sein. In diesem Fall kann die Öffnung aus Gründen der Staub- und Wasserdichtigkeit mit einer Abdeckung versehen werden.
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Obwohl die obige Ausführungsform zeigt, dass der Außenring 382 des ersten Lagers 38L im ersten Gehäuse 211 frei montiert ist, kann der Außenring 382 im ersten Gehäuse 211 alternativ eingepresst sein. Wenn die äußere Last kleiner als eine Kraft ist welche erforderlich ist, damit der Außenring 382 von dem ersten Gehäuse 211 gelöst wird, kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung unterdrückt werden. Obwohl die obige Ausführungsform zeigt, dass das erste Lager 38L auf die Pedalkurbelwelle 22 eingepresst ist, kann das Lager 38L durch Kleben oder mit einem Sicherungsring und dergleichen an der Pedalkurbelwelle 22 befestigt sein.
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Somit wurde oben eine veranschaulichende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Eine Antriebseinheit 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Antriebseinheit 20, die an einem Karosserierahmen 12 eines elektrisch unterstützten Fahrrads 10 angebracht werden kann, um eine Antriebskraft zu erzeugen, die auf ein Rad 14R des elektrisch unterstützten Fahrrads übertragen wird. Die Antriebseinheit 20 umfasst: ein Gehäuse 21; einen am Gehäuse befestigten Elektromotor 25; eine Pedalkurbelwelle 22, die sich durch das Gehäuse 21 entlang einer Rechts-Links-Richtung des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 erstreckt; und ein Lagerpaar welches jeweils ein Innenring und ein Außenring beinhaltet, wobei die Pedalkurbelwelle 22 von dem Lagerpaar getragen wird, um sich innerhalb des Gehäuses 21 drehen zu können. Das Lagerpaar ist ein erstes Lager 38L, welches an einer Seite entlang einer Schubrichtung angeordnet ist, und ein zweites Lager 38L, das an einer anderen Seite entlang der Schubrichtung angeordnet ist, wobei die Schubrichtung eine axiale Richtung der Pedalkurbelwelle ist. Das erste Lager 38L ist angeordnet, um sich relativ zur Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung nicht zu bewegen. Die Antriebseinheit 20 umfasst ferner eine bewegungsbeschränkende Struktur, um die Bewegung des ersten Lagers 38L relativ zum Gehäuse 21 entlang der Schubrichtung zu beschränken. Der Außenring 382 des ersten Lagers 38L umfasst eine innere Umfangsfläche 382a, eine äußere Umfangsfläche 382b und eine erste Endfläche 382c und eine zweite Endfläche 382d, durch welche die innere Umfangsfläche 382a und die äußere Umfangsfläche 382b miteinander verbunden sind. Die erste Endfläche 382c befindet sich entlang der Rechts-Links-Richtung des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 weiter außen als die zweite Endfläche 382d. Das Gehäuse 21 umfasst: einen Stoßabschnitt 211a, der an der ersten Endfläche 382c des Außenrings 382 des ersten Lagers 38L anstößt, und eine Nut 211b, die sich entlang der Rechts-Links-Richtung weiter innen befindet als der Stoßabschnitt 211a. Die bewegungsbeschränkende Struktur umfasst ein elastisches Element 70, das in die Nut 211b eingepasst ist, sowie den Stoßabschnitt 211a und die Nut 211b des Gehäuses 21.
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Infolgedessen kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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In einer Ausführungsform kann sich das elastische Element 70 durch Drücken durch die zweite Endfläche 382d des Außenrings 382 und eine Wand 211c der Nut 211b elastisch verformen, wobei das elastische Element 70 den Außenring 382 von der Seite der zweiten Endfläche 382d in Richtung der Seite der ersten Endfläche 382c drückt.
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Wenn die von außen auf die Pedalkurbelwelle 22 ausgeübte Last kleiner ist als die Kraft, mit der das elastische Element 70 den Außenring 382 drückt, bewegt sich die Pedalkurbelwelle 22 nicht entlang der Schubrichtung. Infolgedessen kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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In einer Ausführungsform kann sich in dem Gehäuse 21 die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung um eine Distanz D1 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bewegen und eine Distanz D2, über die das in die Nut 211b eingepasste elastische Element 70 in der Lage ist entlang der Schubrichtung eine elastische Verformung machen kann, kann länger sein als die Distanz D1.
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Wenn sich eine von außen auf die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung aufgebrachte Last auf die Wand 211c der Nut 211b konzentriert, erhöht sich die Belastung auf die Wand 211c. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bewegt sich die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung, wenn die auf die Pedalkurbelwelle 22 ausgeübte Last größer wird als die Kompression, die das elastische Element 70 auf das erste Lager 38L ausübt. Wenn sich die Pedalkurbelwelle 22 bewegt, stößt der Außenring 385 des zweiten Lagers 38R an den zweiten Stoßabschnitt 212a des zweiten Gehäuses 212 an. Infolgedessen wirkt ein Teil der externen Last auch auf den zweiten Stoßabschnitt 212a des zweiten Gehäuses 212. Da die Last auch von anderen Abschnitten als der Wand 211c der Nut 211b aufgenommen wird, kann die Last verteilt werden, selbst wenn zufällig eine große Last wirkt; somit wird die Belastung auf die Wand 211c der Nut 211b verringert.
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In dem Gehäuse 21 kann sich die Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung um die Distanz D1 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bewegen. Die Länge D2, über die, das in die Nut 211b eingepasste elastische Element 70 eine elastische Verformung entlang der Schubrichtung vornehmen kann, ist länger als der Distanz D1. In einem Zustand, in dem sich die Pedalkurbelwelle 22 um diese größte Distanz D1 bewegt hat, kann das elastische Element 70 noch eine weitere elastische Verformung vornehmen. Infolgedessen kann sichergestellt werden, dass der Außenring 385 des zweiten Lagers 38R an dem zweiten Stoßabschnitt 212a des zweiten Gehäuses 212 anliegt, wodurch ein Teil der externen Last auf den zweiten Stoßabschnitt 212a aufgebracht werden kann.
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In einer Ausführungsform kann der Innenring 381 des ersten Lagers 38L auf die Pedalkurbelwelle 22 eingepresst sein.
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Da die Bewegung des ersten Lagers 38L entlang der Schubrichtung eingeschränkt ist, kann die Bewegung der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung eingeschränkt werden.
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In einer Ausführungsform kann die elastische Kraft, die das elastische Element 70 auf den Außenring 382 des ersten Lagers 38L ausübt, während es eine elastische Verformung um eine Länge erfährt, über die eine elastische Verformung möglich ist, kleiner sein als eine Kraft, die den Innenring 381 dazu veranlasst von der Pedalkurbelwelle 22 gelöst sein. Infolgedessen kann verhindert werden, dass der Innenring 381 des ersten Lagers 38L von der Pedalkurbelwelle 22 gelöst wird.
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In einer Ausführungsform kann das elastische Element 70 eine Wellenfeder sein.
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Da die Bewegung des ersten Lagers 38L durch die Wellenfeder begrenzt ist, kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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In einer Ausführungsform kann die Wellenfeder eine C-Ringform aufweisen.
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Infolgedessen wird verhindert, dass die Wellenfeder zum äußeren Umfang hin anschwillt, wenn die Wellenfeder eine elastische Verformung erfährt. Darüber hinaus ist es beim Zusammenbau der Antriebseinheit 20 einfacher, die Wellenfeder in einer gewünschten Position zu platzieren. Beispielsweise kann die Wellenfeder über die Wand 211c der Nut 211b gleiten, um leicht in der Nut 211b platziert zu werden.
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In einer Ausführungsform kann die Nut 211b eine Ringform zum Aufnehmen eines Außenumfangs der Wellenfeder aufweisen.
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Dadurch kann die Wellenfeder an einer gewünschten Position angeordnet werden. Ein Zwischenraum, der für die elastische Verformung der Wellenfeder benötigt wird, kann bereitgestellt werden.
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In einer Ausführungsform kann der Außenring 382 des ersten Lagers 38L in der Lage sein, gegen das Gehäuse 21 zu gleiten.
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Da das erste Lager 38L gleiten kann, kann die Wellenfeder eine elastische Verformung entsprechend der Last ausführen.
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In einer Ausführungsform kann ein Vorsprung 22a, der sich in radialer Richtung erstreckt, an der Pedalkurbelwelle 22 angeordnet sein; und der Innenring 381 des ersten Lagers 38L kann eine innere Umfangsfläche 381a, eine äußere Umfangsfläche 381b und eine dritte Endfläche 381c und eine vierte Endfläche 381d aufweisen, durch welche die innere Umfangsfläche 381a und die äußere Umfangsfläche 381b des Innenrings 381 miteinander verbunden sind; die vierte Endfläche 381d kann sich entlang der Rechts-Links-Richtung des elektrisch unterstützten Fahrrads 10 weiter innen befinden als die dritte Endfläche 381c; und der Vorsprung 22a der Pedalkurbelwelle 22 kann an der vierten Endfläche 381d des Innenrings anliegen.
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Da der Vorsprung 22a der Pedalkurbelwelle 22 an der vierten Endfläche 381d anliegt, kann die Bewegung der Pedalkurbelwelle 22 von der Seite der vierten Endfläche 381d zur Seite der dritten Endfläche 381c unterdrückt werden. Infolgedessen kann ein Klappern der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung unterdrückt werden.
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Ein elektrisch unterstütztes Fahrrad 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebseinheit 20 gemäß der oben genannten Antriebseinheiten. Infolgedessen kann ein elektrisch unterstütztes Fahrrad 10 realisiert werden, bei dem ein Klappern der Pedalkurbelwelle 22 entlang der Schubrichtung unterdrückt werden kann. Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich auf dem Gebiet der Antriebseinheiten, die in elektrisch unterstützte Fahrräder und elektrisch unterstützte Fahrräder eingebaut werden sollen.
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Diese Anmeldung basiert auf der am 11. Oktober 2019 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr.
2019-187527 , auf deren gesamten Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektrisch unterstütztes Fahrrad
- 20
- Antriebseinheit
- 21
- Gehäuse
- 22
- Pedalkurbelwelle
- 22a
- Vorsprung
- 25
- Elektiromotor
- 38L
- Erstes Lager
- 38R
- Zweites Lager
- 70
- Elastisches Element
- 211
- Erstes Gehäuse
- 211a
- Stoßabschnitt
- 211b
- Nut
- 211c
- Wand
- 212
- Zweites Gehäuse
- 212a
- Zweiter Stoßabschnitt
- 381
- Innenring
- 381a
- Innere Umfangsfläche
- 381b
- Äußere Umfangsfläche
- 381c
- Dritte Endfläche
- 381d
- Vierte Endfläche
- 382
- Außenring
- 382a
- Innere Umfangsfläche
- 382b
- Äußere Umfangsfläche
- 382c
- Erste Endfläche
- 382d
- Zweite Endfläche
- D1
- Distanz
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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