-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrradnabe und insbesondere bezieht sie sich auf eine integrierte Motorfahrradnabe, welche eine Nabe eines Rades eines Fahrrades bildet.
-
Feld der Erfindung
-
Es gibt kraftunterstütze Fahrräder, welche nicht nur durch Menschenkraft angetrieben werden, sondern auch durch einen Motor. Einige der kraftunterstützten Fahrräder haben eine integrierte Motorfahrradnabe. Eine konventionelle integrierte Motorfahrradnabe hat einen Rotor, welcher durch ein Paar von rechten und linken Wälzlagern gestützt wird (siehe z. B.
JP 2005-335536 ).
-
Für den Fall, dass ein Außenring des Wälzlagers an den Rotor unter einer Spielpassung, zum Beispiel hinsichtlich einer Montageerleichterung, montiert werden muss, kann ein Spiel des Außenringes eine Geräuschbildung verursachen.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine integrierte Motorfahrradnabe bereit zu stellen, die es ermöglicht eine Geräuschbildung zu reduzieren, selbst wenn der Außenring eines Lagers an einen Rotor unter einer Spielpassung montiert ist.
-
Eine integrierte Motorfahrradnabe nach einem ersten Aspekt, ist eine integrierte Motorfahrradnabe, welche eine Nabe eines Rades eines Fahrrades bildet. Die integrierte Motorfahrradnabe umfasst eine Nabenwelle, einen Motor, ein erstes Lager, ein zweites Lager, einen Bewegungsbeschränkungsabschnitt und einen Druckabschnitt. Der Motor hat einen Rotor, welcher sich um die Nabenwelle dreht und einen Stator, welcher sich in Bezug auf die Nabenwelle nicht drehen kann und auf der äußeren Seite bzw. außen oder auch an der Außenseite des Rotors angeordnet ist. Das erste Lager ist dazu vorgesehen, um den Rotor drehbar an der Nabenwelle zu stützen und hat einen ersten Innenring, einen erste Außenring und einen ersten Wälzkörper. Der erste Innenring ist an der Nabenwelle montiert. Der erste Außenring ist an den Rotor montiert. Der erste Wälzkörper ist zwischen dem ersten Innenring und dem ersten Außenring angeordnet. Das zweite Lager ist dazu vorgesehen, um den Rotor drehbar an der Nabenwelle zu stützen und hat einen zweiten Innenring, einen zweiten Außenring, einen zweiten Wälzkörper und ist mit einem Abstand zu dem ersten Lager in einer Richtung der Nabenwelle angeordnet. Der zweite Innenring ist an der Nabenwelle montiert. Der zweite Außenring ist an den Rotor montiert. Der zweite Wälzkörper ist zwischen dem zweiten Innenring und dem zweiten Außenring angeordnet. Der Bewegungsbeschränkungsabschnitt beschränkt eine Bewegung des ersten Innenrings in einer Richtung weg von dem zweiten Lager. Der Druckabschnitt ist dazu in der Lage, den ersten Außenring hinzu dem zweiten Lager zu drücken bzw. pressen.
-
Bei der integrierten Motorfahrradnabe wir der erste Außenring hinzu dem zweiten Lager vermittels des Druckabschnitts gedrückt. Zudem wird eine Bewegung des ersten Innenrings in der Richtung weg von dem zweiten Lager durch den Bewegungsbeschränkungsabschnitt beschränkt. Dies hat zur Folge, dass selbst wenn der erste Außenring an den Rotor unter einer Spielpassung montiert ist, kann der erste Außenring daran gehindert werden sich selbst in der Richtung weg von dem zweiten Lager zu bewegen, während eine Bewegung des ersten Innenrings durch den Bewegungsbeschränkungsabschnitt beschränkt wird. Nachdem eine Bewegung des ersten Außenrings in der Richtung weg von dem zweiten Lager beschränkt ist, kann ein Spiel des ersten Außenrings unterdrückt werden und eine Geräuschbildung kann verringert werden, selbst wenn der Außenring des Lagers an den Rotor unter einer Spielpassung montiert wird.
-
Eine integrierte Motorfahrradnabe nach einem zweiten Aspekt ist die integrierte Motorfahrradnabe gemäß des ersten Aspekts, bei welcher der Druckabschnitt ein Vorspannelement hat, welches den ersten Außenring vorspannt.
-
In diesem Fall kann, nachdem der erste Außenring durch das Vorspannelement – wie z. B. ein rückfedernder Körper und ein Federelement – druckbeaufschlagt werden kann, der erste Außenring beständig mit Druck beaufschlagt werden.
-
Eine integrierte Motorfahrradnabe nach einem dritten Aspekt ist die integrierte Motorfahrradnabe gemäß des zweiten Aspekts, bei welcher das Vorspannelement ein Federelement ist.
-
In diesem Fall kann das Federelement – wie z. B. eine Schraubenfeder und eine Tellerfeder beständig den ersten Außenring über einen längeren Zeitraum mit Druck beaufschlagen, als ein rückfedernder Körper – wie z. B. ein Gummi.
-
Eine integrierte Motorfahrradnabe nach einem vierten Aspekt ist die integrierte Motorfahrradnabe gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte, weiterhin umfassend einen Verlangsamungsmechanismus bzw. Verzögerungsmechanismus, welcher die Drehzahl des Rotors vermindert. Der Rotor ist mit dem Verlangsamungsmechanismus gekoppelt.
-
In diesem Fall kann, nachdem der Verlangsamungsmechanismus die Drehzahl des Rotors vermindert, das Laufmoment des Laufrades erhöht werden.
-
Eine integrierte Motorfahrradnabe nach einem fünften Aspekt ist die integrierte Motorfahrradnabe gemäß des vierten Aspekts, bei welcher das Vorspannelement gegen den Verlangsamungsmechanismus an einem ersten Ende anschlägt und gegen den ersten Außenring an einem zweiten Ende anschlägt.
-
In diesem Fall erhöht sich die Flexibilität in Form und Platzierung des Vorspannelements, weil das Vorspannelement gegen separate Elemente anschlägt. Zusätzlich kann bei der Platzierung des Vorspannelements der Raum um den Verlangsamungsmechanismus effizient genutzt werden, so dass eine Vergrößerung der Fahrradnabe auf Grund der Integration des Vorspannelements verhindert werden kann.
-
Eine integrierte Motorfahrradnabe nach einem sechsten Aspekt ist die integrierte Motorfahrradnabe gemäß des fünften Aspekts, bei welcher der Druckabschnitt weiterhin einen ersten Positionierungsabschnitt hat, welcher an den Verlangsamungsmechanismus montiert ist und einen zweiten Positionierungsabschnitt hat, welcher so an den Rotor montiert ist, als dass er in einer Wellenrichtung beweglich ist. Der erste Positionierungsabschnitt positioniert einen Teil des Vorspannelements näher an das erste Ende in einer radialen Richtung der Nabenwelle. Der zweite Positionierungsabschnitt positioniert einen Teil des Vorspannelements näher an das zweite Ende in einer radialen Richtung der Nabenwelle.
-
In diesem Fall bewegt sich das Vorspannelement weniger leicht in anderen Richtungen als der Vorspannrichtung, weil das Vorspannelement in der radialen Richtung der Nabenwelle positioniert ist, selbst wenn sich der Rotor dreht und eine Zentrifugalkraft zu verursacht, welche auf das Vorspannelement ausgeübt wird, so dass die Vorspannkraft stabilisiert wird.
-
Eine integrierte Motorfahrradnabe nach einem siebten Aspekt ist die integrierte Motorfahrradnabe gemäß des fünften oder sechsten Aspekts, bei welcher der Verlangsamungsmechanismus ein Planetengetriebe ist, welches ein Sonnenrad hat, das integral drehbar mit dem Rotor gekoppelt ist. Das Vorspannelement schlägt gegen das Sonnenrad an einem ersten Ende an.
-
In diesem Fall schlägt das Vorspannelement gegen das Sonnenrad an, welches sich integral mit dem Rotor dreht. Demzufolge kann, wenn sich der Rotor dreht, das Vorspannelement sich zusammen mit dem ersten Außenring drehen. Dies hat zur Folge, dass Reibbewegung zwischen dem Vorspannelement und dem ersten Außenring verhindert werden kann.
-
Eine integrierte Motorfahrradnabe nach einem achten Aspekt ist die integrierte Motorfahrradnabe gemäß eines des ersten bis siebten Aspekts, bei welcher der Bewegungsbeschränkungsabschnitt einen Vorsprung hat, welcher dazu geformt ist, von einer äußeren Umfangsfläche der Nabenwelle hervor zu stehen und dazu in der Lage ist in Berührung mit dem ersten Innenring zu gelangen.
-
In diesem Fall kann eine Bewegung des ersten Innenrings durch eine solch einfache Konfiguration beschränkt werden: Der an der Nabenwelle ausgeformte Vorsprung,
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der erste Außenring nahe an dem Bewegungsbeschränkungsabschnitt durch den Druckabschnitt hinzu dem zweiten Lager gedrückt. Und eine Bewegung des ersten Innenrings in der Richtung weg von dem zweiten Lager wird durch den Bewegungsbeschränkungsabschnitt beschränkt. Als Folge kann, selbst wenn der erste Außenring an den Rotor unter Spielpassung montiert ist, der erste Außenring daran gehindert werden, sich selbst in der Richtung weg von dem zweiten Lager zu bewegen, während Bewegung des ersten Innenrings durch den Bewegungsbeschränkungsabschnitt beschränkt wird. Nachdem eine Bewegung des ersten Außenrings in der Richtung weg von dem zweiten Lager beschränkt ist, kann ein Spiel des ersten Außenrings verhindert werden und eine Geräuschbildung kann reduziert werden, selbst wenn der Außenring des Lagers an den Rotor unter einer Spielpassung montiert ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine perspektivische Ansicht einer integrierten Motorfahrradnabe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
-
2 ist eine Schnittdarstellung der integrierten Motorfahrradnabe.
-
3 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Rotorstützparts.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Eine in 1 dargestellte integrierte Motorfahrradnabe 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird in einem kraftunterstützten Fahrrad verwendet, welches nicht nur durch menschliche Kraft angetrieben wird, sondern auch von einem Motor.
-
Die integrierte Motorfahrradnabe 10 bildet eine Nabe eines Vorderrades bzw. vorderen Laufrades eines Fahrrades. Die integrierte Motorfahrradnabe 10 ist an den vorderen Endabschnitt 103a montiert, an einem Scheitelabschnitt einer Vordergabel des Fahrrades, um eine zusätzliche Antriebskraft bereit zu stellen. Wie in 2 dargestellt umfasst die integrierte Motorfahrradnabe 10 eine Nabenwelle 15, einen Motor 11, eine erstes Lager 66a, ein zweites Lager 66b, einen Abstandhalter 67, einen Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 und einen Druckabschnitt 73. Die integrierte Motorfahrradnabe 10 weist weiterhin ein Motorgehäuse 17 und einen Drehübertragungsmechanismus 25 auf, welcher in dem Motorgehäuse 17 angeordnet ist. Der Motor 11 hat einen Rotor 21, welcher sich um die Nabenwelle 15 dreht und einen Stator 22, welchem es nicht möglich ist sich in Bezug auf die Nabenwelle 15 zu drehen und der an der Außenseite des Rotors 21 angeordnet ist. Das erste Lager 66a ist ein Wälzlager, zum drehbaren Stützen des Rotors 21 an der Nabenwelle 15. Das zweite Lager 66b ist ein Wälzlager zum drehbaren Stützen des Rotors 21 an der Nabenwelle 15 und ist in einem Abstand entlang der Nabenwelle 15 von dem ersten Lager 66a angeordnet. Der Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 beschränkt eine Bewegung des ersten Lagers 66a in einer Richtung weg von dem zweiten Lager 66b. Der Druckabschnitt 73 beaufschlagt einen ersten Außenring 71b des ersten Lagers 66a mit Druck hinzu dem zweiten Lager 66b, wie später beschrieben wird.
-
Die Nabenwelle 15 ist aus einem auf Eisen basierenden Metall wie zum Beispiel Stahl, der gegebenen Falls gehärtet ist, gefertigt und kann nicht drehbar an den vorderen Endabschnitt 103a an den gegenüberliegenden Enden davon befestigt werden. Die Nabenwelle 15 hat ein Paar von einem ersten Außengewindeabschnitt 15a und eine zweiten Außengewindeabschnitt 15b, welche an gegenüberliegenden Umfangsaußenflächen von gegenüberliegenden Endparts der Nabenwelle 15 ausgeformt sind und wobei der erste und zweite Außengewindeabschnitt in ein Mutterelement 50 geschraubt werden, um die Nabenwelle 15 an den vorderen Endabschnitt 103a zu befestigen. Der erste Außengewindeabschnitt 15a und der zweite Außengewindeabschnitt 15b haben einen ersten Fixierabschnitt 15c und einen zweiten Fixierabschnitt 15d, welche jeweils an den Außenumfangsflächen davon ausgeformt sind und wobei der erste Fixierabschnitt 15c und der zweite Fixierabschnitt 15d jeweils zwei parallele Flächen haben. Ein Rotationsfixierabschnitt 15e zum nicht drehbaren Koppeln der Nabenwelle 15 an ein erstes Gehäuseelement 32 des Motorgehäuses 17 – welches später beschrieben wird – ist an der Nabenwelle 15 an einer Position innen liegend von dem zweiten Fixierabschnitt 15d entlang der Nabenachse 15 ausgeformt. Der erste Außengewindeabschnitt 15a wird in das Mutterelement 50 und eine erste Kontermutter 51 geschraubt. Der zweite Außengewindeabschnitt 15b wird in das Mutterelement 50 und eine zweite Kontermutter 52 geschraubt, welche das erste Gehäuseelement 32 an die Nabenwelle 15 fixiert. Rastscheiben 54 sind an die Nabenwelle 15 an innen liegenden Positionen von den jeweiligen Mutterelementen 50 entlang der Welle montiert. Die Rastscheiben 54 stehen jeweils nicht drehbar mit dem ersten Fixierabschnitt 15c und dem zweiten Fixierabschnitt 15d in Eingriff und jedes steht mit einer Montagenut in der Vordergabel in Eingriff, um eine Drehung der Nabenwelle 15 zu verhindern.
-
Ein dritter Außengewindeabschnitt 15f ist an der Nabenwelle 15 an einer innen liegenden Position entlang der Nabenwelle 15 von dem ersten Außengewindeabschnitt 15a ausgeformt und ist in ein Lager 31 geschraubt, welches drehbar ein zweites Ende eines zweiten Gehäuseelements 34 des Motorgehäuses 17 – welches später beschrieben wird – stützt. Die Nabenwelle 15 hat in einem Mittelabschnitt einen größeren Durchmesser, als derjenige des ersten Außengewindeabschnitts 15a und des zweiten Außengewindeabschnitts 15b.
-
Ein Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 ist an der Nabenwelle 15 an einem Part ausgeformt, an welchem das erste Lager 66a an die Nabenwelle 15 befestigt wird. Der Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 wird durch einen Vorsprung an der Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 geformt. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 durch einen Ring-ähnlichen Vorsprung 68a geformt, welcher einstückig bzw. integral an der Nabenachse 15 ausgeformt ist. Der Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 steht in Berührung mit einem ersten Innenring 71a des ersten Lagers 66a – welches später beschrieben wird – um eine Bewegung des ersten Innenrings 71a in der Richtung weg von dem zweiten Lager 66b zu begrenzen.
-
Wie in 2 dargestellt, hat das Motorgehäuse 17 das erste Gehäuseelement 32, welches nicht drehbar an die Nabenwelle 15 gekoppelt ist und ein zweites Gehäuseelement 34, welches drehbar an dem ersten Gehäuseelement 32 an einem ersten Ende (das rechte Ende in 2) gestützt ist und an der Nabenachse 15 an dem zweiten Ende (das linke Ende in 2) gestützt ist. Das zweite Gehäuseelement 34 ist zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung gefertigt.
-
Das erste Gehäuseelement 32 hat einen Gehäusehauptköper 36, welcher nicht drehbar an der Nabenwelle 15 montiert ist und ein Abdeckelement 38, welches an die Außenfläche des Gehäusehauptkörpers 36 fixiert ist. Zwischen dem Abdeckelement 38 und dem Gehäusehauptkörper 36. Der Gehäusehauptkörper 36 und das Abdeckelement 38 sind zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung gefertigt.
-
Der Gehäusehauptkörper 36 hat einen ersten Ansatzabschnitt 36a, welcher nicht drehbar an die Nabenwelle 15 gekoppelt ist, einen runden Schottabschnitt 36b, welcher integral mit dem ersten Ansatzabschnitt 36a ausgeformt ist und einen ersten zylindrischen Abschnitt 36, welcher eine zylindrische Form hat und sich von dem äußeren Umfang des Schottabschnitts 36b hinzu dem zweiten Gehäuseelement 34 erstreckt. Ein unrundes Kopplungsloch 36d, nicht drehbar an den Rotationsfixierabschnitt 15e der Nabenwelle 15 gekoppelt, ist an der Innenumfangsfläche des ersten Ansatzabschnitts 36a ausgeformt. Der Gehäusehauptkörper 36 ist nicht drehbar an die Nabenwelle 15 vermittels der zweiten Kontermutter 52 fixiert.
-
Die Außenfläche des Schottabschnitts 36b ist im Allgemeinen flach bzw. eben. Ein Zylindrischer Abschnitt 43d zur Einstellung der Position des Stators 22 des Motors 11 ist an der Innenfläche des Schottabschnitts 36b ausgeformt. Eine Vielzahl von (zum Beispiel drei) Schraubenlöcher 43e zur Fixierung des Stators 22 des Motors 11 mit Schraubenelementen 39 sind in Intervallen in der Umfangsrichtung der Innenfläche des Schottabschnitts 36b an radial äußeren Positionen von dem Zylindrischer Abschnitt 43d ausgeformt. Eine Vielzahl von (zum Beispiel drei) Befestigungsabschnitten 43f sind in Intervallen in der Umfangsrichtung zwischen dem ersten Zylindrischer Abschnitt 36c des Schottabschnitts 36b und dem Zylindrischer Abschnitt 43d ausgeformt.
-
Ein Innenring 30a des Lagers 30, drehbar das erste Ende des zweiten Gehäuseelements 34 stützend, hat zum Beispiel die Form eines Wälzlagers und ist an der Außenumfangsfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 36c montiert. Ein zylindrischer Gangbefestigungsabschnitt 35, nicht drehbar an den ersten zylindrischen Abschnitt 36a gekoppelt, ist um einen Part der Außenumfangsfläche des ersten zylindrischen Abschnitts nahe zu dem Scheitelende des ersten zylindrischen Abschnitts 36c gepasst und ist konzentrisch mit dem ersten zylindrischen Abschnitt 36c positioniert. Der Gangbefestigungsabschnitt 35 hat einen zylindrischen Abschnitt 35a, welcher um die Außenumfangsfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 36c an einem Ende (dem rechten Ende in 2) und einem Ring-förmigen Befestigungspart 35b, integral mit der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 35a ausgeformt, gepasst ist. Der zylindrische Abschnitt 35a hat, an der Innenumfangsfläche an dem anderen Ende (das linke Ende in 2), einen genutet Abschnitt 35c an welchen ein internes Getriebe 48b – welches später beschrieben wird – nicht drehbar gekoppelt ist. Der Gangbefestigungsabschnitt 35 ist vermittels der Schraubenelemente 45 an die drei Befestigungsabschnitte 43f fixiert.
-
Wie in 1 dargestellt, hat das Abdeckelement 38 einen Rücksprungabschnitt 32a und einen Auskragungsabschnitt 32b an der Außenfläche. Damit Vordergabeln von verschiedener Form in den Rücksprungabschnitt 32a eingesetzt werden können, ist der Rücksprungabschnitt 32a geringfügig weiter als Spitzenenden der gebräuchlichen Vordergabeln.
-
Wie in 2 gezeigt, hat das zweite Gehäuseelement 34 einen ähnlichen Aufbau zu demjenigen einer typischen Nabenhülle einer Fahrradnabe und ist ein zylindrisches Element mit einem Boden. Das zweite Gehäuseelement 34 hat einen zweiten Ansatzabschnitt 34b, welcher durch das Lager 31 gestützt wird, einen Scheibenabschnitt 34c, welcher integral mit dem zweiten Ansatzabschnitt 34b ausgeformt ist und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 34d, welcher eine zylindrische Form hat und sich einwärts entlang der Nabenwelle von dem äußeren Umfang des Scheibenabschnitts 34c erstreckt.
-
Das Lager 31 ist zwischen der Innenumfangsfläche des zweiten Ansatzabschnitts 34b und der Nabenachse 15 montiert. Die Position des Lagers 31 in der Wellenrichtung kann durch Einstellen der Position eines Innenrings 31a eingestellt werden, welcher auf den dritten Außengewindeabschnitt 15f der Nabenwelle 15 geschraubt wird. Der eingestellte Innenring 31a wird an einer Drehung vermittels der ersten Kontermutter 51 gehindert. Ein Außenring 31b wird an die Innenumfangsfläche des zweiten Ansatzabschnitts 34b montiert.
-
Der zweite zylindrische Abschnitt 34d ist an der Außenseite des ersten zylindrischen Abschnitts 36c angeordnet. Ein Außenring 30b des Lagers 30 ist an einen Part der Innenumfangsfläche des zweiten zylindrischen Abschnitts 34d nahe dem ersten Ende montiert. Ein erster Nabenbund 4a ein zweiter Nabenbund 40b zur Kopplung der integrierten Motorfahrradnabe 10 mit einer Felge des Vorderrades mit einer Speiche sind an der Außenumfangsfläche des zweiten zylindrischen Abschnitts 34d in einem Abstand an den gegenüber liegenden Enden entlang der Nabenwelle ausgeformt.
-
Wie obenstehend beschrieben hat der Motor 11 den Rotor 21 und den Stator 22, welcher an der Außenseite des Rotors 21 gegenüberliegend dem Rotor 21 angeordnet ist.
-
Der Rotor 21 ist drehbar an der Nabenwelle 15 gestützt. Der Rotor 21 hat einen Magneten 21a, welcher eine Vielzahl von Magnetpolen hat, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind und ebenso hat der Rotor 21 einen Magnethalteabschnitt 21b, welcher den Magneten 21a hält. Der Magnethalteabschnitt 21b ist drehbar vermittels des ersten Lagers 66a und des zweiten Lagers 66b, welche in einem Abstand entlang der Nabenwelle angeordnet sind gestützt.
-
Der Stator 22 ist an der Außenseite des Rotors 21 angeordnet. Der Stator 22 ist an den Schottabschnitt 36b des Gehäusehauptkörpers 36 befestigt und hat eine Vielzahl von (zum Beispiel sechs) Wicklungsabschnitten 46, welche in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Zusätzlich hat der Stator 22 einen Befestigungsabschnitt 49 zur Befestigung des Wicklungsabschnitts 46. Der Befestigungsabschnitt 49 funktioniert als ein Joch. Der Befestigungsabschnitt 49 ist ein zylindrisches Element, welches aus einem Metallmaterial gefertigt ist und drei Befestigungsvorsprünge 49a an der Außenumfangsfläche an einem Ende hat. Der Befestigungsabschnitt 49 ist an die Außenumfangsfläche eines zentrierenden zylindrischen Abschnitts 43d montiert und die Innenumfangsfläche des Befestigungsabschnitts 49 ist durch den zentrierenden zylindrischen Abschnitts 43d zentriert. Bei dieser Ausführungsform ist der Befestigungsabschnitt 49 an den Schottabschnitt 36 vermittels dreier Schraubenelemente 39 befestigt, wovon jedes durch den Vorsprung 49 tritt und in ein Schraubenloch 43e geschraubt ist. Die Vielzahl von Wicklungsabschnitten 46 werden nacheinander mit einem Wechselstrom versorgt, welcher durch einen Motorsteuerschaltkreis (nicht gezeigt) geschalten wird, um den Rotor 21 dazu zu veranlassen sich in einer Richtung zu drehen und so das Fahrrad anzutreiben.
-
Wie in 3 dargestellt ist das erste Lager 66a zwischen der Innenumfangsfläche des Rotors 21 und der Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 an dem ersten Ende entlang der Drehachse angeordnet. Das erste Lager 66a hat den ersten Innenring 71a, welcher an die Nabenwelle 15 montiert ist, der erste Außenring 71b ist an den Rotor 21 montiert und einen ersten Wälzkörper 71c, welcher zwischen dem ersten Innenring 71a und dem ersten Außenring 71b angeordnet ist. Der erste Innenring 71a ist in Berührung mit dem Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 wie oben beschrieben angeordnet. Der erste Innenring 71a ist an die Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 vermittels einer Presspassung montiert. Folglich ist der erste Innenring 71a auf die Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 pressgepasst und ist in Berührung mit dem Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 und durch diesen fixiert. Zusätzlich ist der erste Innenring 71a gegen den Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 durch eine erste Innenringdruckstruktur gedrückt, welche den Abstandhalter 67, einen zweiten Innenring 72b, den ersten Auskragungsabschnitt 36a und die zweite Kontermutter 52 umfasst. Der erste Außenring 71b ist durch Spielpassung montiert und eine Bewegung des ersten Außenrings 71b hinzu dem zweiten Lager 66b wird durch einen ersten Lagergehäuseabschnitt 21c begrenzt, welcher ein Rücksprungabschnitt ist, der in einem Part der Innenumfangsfläche des Magnethalteabschnitts 21b des Rotors 21 nahe dem ersten Ende ausgeformt ist. Die Seitenfläche des ersten Außenrings 71b, welche näher an dem zweiten Lager 66b ist, kann in Berührung mit dem Kantenabschnitt des Rücksprungabschnitts des Magnethalteabschnitts 21b sein, oder kann geringfügig von dem Kantenabschnitt des Rücksprungabschnitts des Magnethalteabschnitts 21b beabstandet sein.
-
Das zweite Lager 66b ist zwischen der Innenumfangsfläche des Magnethalteabschnitts 21b des Rotors 21 und der Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 an dem zweiten Ende entlang der Drehachse angeordnet. Das zweite Lager 66b hat einen zweiten Innenring 72a, welcher an die Nabenwelle 15 montiert ist, einen zweiten Außenring 72b, welcher an den Rotor 21 montiert ist und einen zweiten Wälzkörper 72c, welcher zwischen dem zweiten Innenring 72a und dem zweiten Außenring 72b angeordnet ist. Der Abstandhalter 67 ist zwischen dem zweiten Innenring 72a und dem ersten Innenring 71a angeordnet. Der zweite Innenring 72a ist an die Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15 unter Spielpassung montiert. Jedoch ist der zweite Innenring 72a zwischen dem Abstandhalter 67 und dem ersten Ansatzabschnitt 36a des Gehäusehauptkörpers 36 angeordnet und kann sich daher nicht entlang der Nabenwelle bewegen.
-
Wenn der erste Innenring und der zweite Innenring denselben Innendurchmesser haben, hat ein zweiter Montageabschnitt 15h der Nabenachse 15, an welchen der zweite Innenring 72a montiert ist, einen geringfügig kleineren Außendurchmesser als ein erster Montageabschnitt 15g, an welchen der erste Innenring 71a montiert ist. Dies ermöglicht die Montage des zweiten Innenrings 72a unter Spielpassung. Zum Zwecke der Klarheit ist der Unterschied des Außendurchmessers zwischen dem ersten Montageabschnitt 15g und dem zweiten Montageabschnitt 15h, wie in 3 gezeigt größer als der tatsächliche Unterschied. Wenn der Innendurchmesser des ersten Innenrings geringfügig größer ist, als der Innendurchmesser des zweiten Innenrings, kann der zweite Montageabschnitt 15h denselben Außendurchmesser als der erste Montageabschnitt 15g haben. Der zweite Außenring 72b wird unter Presspassung an einen zweiten Lagergehäuseabschnitt 21d montiert, welcher ein Rücksprungabschnitt ausgeformt in einem Part der Innenumfangsfläche des Magnethalteabschnitts 21b des Rotors 21 nahe dem zweiten Ende ist. Es ist daher der zweite Außenring 72b unter einer Presspassung in den zweiten Lagergehäuseabschnitt 21d gepresst und daran fixiert. Die Seitenfläche des zweiten Außenrings 72b näher an dem ersten Außenring 71a ist in Berührung mit dem Kantenpart dieses Rücksprungabschnitts des Magnethalteabschnitts 21b und der zweite Außenring 72b ist dadurch positioniert.
-
Ein Stufenabschnitt 15i der Nabenwelle 15 ist ausgeformt zwischen dem zweiten Montageabschnitt 15h und dem Part, wo der zweite Außengewindeabschnitt 15b ausgeformt ist, befindet sich näher an dem ersten Lager 66b, als die Endfläche des zweiten Lagers 66b weiter von dem ersten Lager 66a entfernt. Ein Grenzabschnitt 15j zwischen dem ersten Montageabschnitt 15g und dem zweiten Montageabschnitt 15h ist näher an dem ersten Lager 66a angeordnet, als die Endfläche des zweiten Lagers 66b näher zu dem ersten Lager 66a ist.
-
Der Abstandhalter 67 ist ein zylindrisches Element, welches aus einem Metall gefertigt ist und zwischen dem ersten Innenring 71a und dem zweiten Innenring 72a angeordnet ist. Der Abstandhalter 67 hat einen Innendurchmesser, welcher größer ist als der Außendurchmesser der Nabenwelle 15. Der Part des Abstandhalters 67, welcher in Berührung mit dem ersten Innenring 71a kommen soll, kann jeden Außendurchmesser haben, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser des ersten Außenring 71b und der Part des Abstandhalters 67, welcher in Berührung mit dem zweiten Innenring 72a kommen soll, kann jeden Außendurchmesser haben, welcher kleiner ist als der Innendurchmesser des zweiten Außenring 72b. Bei dieser Ausführungsform ist der Außendurchmesser des Abstandhalters 67 kleiner als die Außendurchmesser des ersten Innenrings 71a und dem zweiten Innenring 72a. Der Abstandhalter 67 beschränkt eine Bewegung des zweiten Innenrings 72a des zweiten Lagers 66b, welches unter Spielpassung an die Nabenwelle 15 montiert ist, in der Wellenrichtung und in der Drehrichtung. Dazu fungiert die zweite Kontermutter 52 als ein Druckelement, um den zweiten Innenring 72a hinzu dem ersten Innenring 71a zu drücken. Die zweite Kontermutter 52 ist dazu gedacht, den Gehäusehauptkörper 36 an die Nabenachse – wie oben stehend beschrieben – zu fixieren. Wenn jedoch die zweite Kontermutter 52 festgezogen ist bzw. wird, drückt die zweite Kontermutter 52 auf den Gehäusehauptkörper 36 und der erste Ansatzabschnitt 36a des Gehäusehauptkörpers 36 drückt auf den zweiten Innenring 72a. Wenn der gedrückte zweite Innenring 72a in Berührung mit dem Abstandhalter 67 kommt, welcher sich nicht bewegt, wird der zweite Innenring 72 durch die zweite Kontermutter 52 zusammen gedrückt bzw. komprimiert. Dies hat zur Folge, dass eine Bewegung des zweiten Innenrings 72a in der Nabenwellenrichtung und in der Drehrichtung beschränkt ist. Folglich sind der erste Innenring 71a und der zweite Innenring 72a weniger dafür anfällig, sich an der Nabenwelle 15 zu verschieben und eine Abnutzung der Nabenwelle 15, des ersten Innenrings 71a und des zweiten Innenrings 72a wird verringert. Obwohl der Gehäusehauptkörper 36 bei dieser Ausführungsform in Berührung mit dem zweiten Innenring 72a ist, kann ein ringförmiges Element zwischen dem Gehäusehauptkörper 36 und dem zweiten Innenring 72a so bereit gestellt werden, dass der Gehäusehauptkörper 36 den zweiten Innenring 72a via des ringförmigen Elements mit Druck beaufschlagt.
-
Wie in 2 gezeigt überträgt der Drehübertragungsmechanismus 25 die Drehung des Rotors 21 auf das zweite Gehäuseelement 34 unter Verlangsamung der Drehung. Bei regenerativen Bremsen überträgt der Drehübertragungsmechanismus 25 die Drehung des zweiten Gehäuseelements 34 auf den Rotor 21 unter Beschleunigung der Drehung. Der Drehübertragungsmechanismus 25 hat ein Planetengetriebemechanismus 48. Der Planetengetriebemechanismus 48 ist ein Beispiel für einen Verlangsamungsmechanismus bzw. Verzögerungsmechanismus. Der Planetengetriebemechanismus 48 hat ein Sonnenrad 48a, einen Innenzahnkranz 48b, welcher an der äußeren Seite bzw. gegenüberliegend des Sonnenrades 48a angeordnet ist und ein Vielzahl von (zum Beispiel drei) Planetenrädern 48c, welche mit dem Sonnenrad 48a und dem Innenzahnkranz 48b in Eingriff stehen. Das Sonnenrad 48a hat einen Kopplungsabschnitt 48e an welchem das Sonnenrad 48a an den Rotor 21 gekoppelt ist. Der Kopplungsabschnitt 48e hat zum Beispiel eine zylindrische Form und hat einen größeren Innendurchmesser, als der gezahnte Part des Sonnenrades 48a. Das Sonnenrad 48a ist an den Magnethalteabschnitt 21b des Rotors 21 vermittels eines Schraubenelements 55 gekoppelt, welches in so einer Weise an den Kopplungsabschnitt 48e montiert ist, dass das Sonnenrand 48a integral mit dem Magnethalteabschnitt 21b drehen kann. Der Innenzahnkranz 48b ist nicht drehbar an den Gangbefestigungsabschnitt 35 des Gehäusehauptkörpers 36 gekoppelt. Die Vielzahl der Planetenräder 48c ist drehbar durch einen Käfig 48d gestützt. Jedes Planetenrad 48c hat zwei unterschiedliche Gangteile, welche in ihrer Zähnezahl unterschiedlich sind: ein erster Gangteil 56a und ein zweite Gangteil 56b. Der erste Gangteil 56a steht in Eingriff mit dem Sonnenrad 48a und der zweite Gangteil 56b steht in Eingriff mit dem Innenzahnkranz 48b. Der Käfig ist an die Innenfläche des Scheibenabschnitts 34c des zweiten Gehäuseelements 34 fixiert. Der Planetengetriebemechanismus 48 überträgt eine Drehung des Sonnenrades 48a, an welches der Rotor 21 gekoppelt ist, auf das zweite Gehäuseelement 34 unter Verlangsamung der Drehung, weil der Innenzahnkranz 48b an dem Gehäusehauptkörper 36 bereit gestellt ist und an die Nabenwelle 15 fixiert ist und sich in Bezug dazu nicht dreht.
-
Wie in 3 zu sehen hat der Druckabschnitt 73 ein Vorspannelement 74, welches gegen das Sonnenrad 48a an einem ersten Ende entlang der Drehachse anschlägt und gegen den ersten Außenring 71b an einem zweiten Ende anschlägt. Der Druckabschnitt 73 hat weiterhin einen ersten Positionierungsabschnitt 75, welcher einen Part des Vorspannelements 74 nahe dem ersten Ende in der radialen Richtung der Nabenwelle 15 positioniert und einen zweiten Positionierungsabschnitt 76, welcher einen Part des Vorspannelements 74 nahe dem zweiten Ende in der radialen Richtung der Nabenwelle 15 positioniert. Das Vorspannelement 74 hat eine Schraubenfeder 74a, welche ein Federelement ist, das an der Außenseite der Nabenwelle 15 angeordnet ist und zwischen dem Sonnenrad 48a und dem ersten Außenring 71b komprimiert wird. Die Schraubenfeder 74a kann ein Spiel des unter Spielpassung montierten ersten Außenrings 71b verhindern.
-
Der erste Positionierungsabschnitt 75 ist ein zylindrisches Element, welches an der Innenseite des Kopplungsabschnitts 48e des Sonnenrades 48a angeordnet ist und hat einen ersten Kragenabschnitt 75a und einen ersten zylindrischen Abschnitt 75b. Der erste Kragenabschnitt 75a erstreckt sich in der radialen Richtung. Der erste Kragenabschnitt 75a schlägt gegen die Innenumfangsfläche des Kopplungsabschnitts 48e an und kann an die Innenumfangsfläche des Kopplungsabschnitts 48e fixiert werden. Der erste zylindrische Abschnitt 75b erstreckt sich von der Innenumfangsfläche des ersten Kragenabschnitts 75a in der axialen Richtung der Nabenwelle und ist an der Innenseite der Schraubenfeder 74a angeordnet, um die Schraubenfeder 74a in der radialen Richtung zu positionieren.
-
Der zweite Positionierungsabschnitt 76 ist ein zylindrisches Element mit einem Kragen, welcher die gleiche Form hat als der erste Positionierungsabschnitt 75 und hat einen zweiten Kragenabschnitt 76a und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 76b. Der zweite Positionierungsabschnitt 76 ist an der Innenseite von zumindest einem von dem Rotor 21 und dem Kopplungselement 48e angeordnet. Der zweite Positionierungsabschnitt 76 ist an den ersten Lagergehäuseabschnitt 21c des Magnethalteabschnitts 21b auf solch eine Art montiert, dass sich der zweite Positionierungsabschnitt 76 entlang der Nabenwelle bewegen kann. Der zweite Kragenabschnitt 76a schlägt gegen eine Endfläche des ersten Außenring 71b an. Darüber hinaus wird eine Bewegung des zweiten Kragenabschnitts 76a in der radialen Richtung durch den ersten Lagergehäuseabschnitt 21c beschränkt. Der zweite Kragenabschnitt 76a kann in Berührung stehend mit dem ersten Lagergehäuseabschnitt 21c bereit gestellt werden. Der zweite zylindrische Abschnitt 76b erstreckt sich von dem Innenumfang des zweiten Kragenabschnitts 76a in der axialen Richtung der Nabenwelle und ist an der Innenseite der Schraubenfeder 74a angeordnet, um die Schraubenfeder 74a in der radialen Richtung zu positionieren.
-
Selbst wenn sich der Rotor 21 dreht und eine Zentrifugalkraft verursacht, welche auf das Vorspannelement 74 wirkt, beschränken der erste Positionierungsabschnitt 75 und der zweite Positionierungsabschnitt 76 eine Bewegung des Vorspannelements 74 in den anderen Richtungen außer der Vorspannungsrichtung, so dass Vorspannkraft stabilisiert wird. Zusätzlich kann die Schraubenfeder 74a einfach zwischen dem Sonnenrad 48a und dem Magnethalteabschnitt 21b montiert werden, weil der erste Positionierungsabschnitt 75 und der zweite Positionierungsabschnitt 76 davon abhalten während der Montage ab zu fallen.
-
Bei der Montage des Rotors 21 auf die Nabenwelle 15 wird erst das erste Lager 66a auf den ersten Montageabschnitt 15g der Nabenwelle 15 pressgepasst. In der Presspassung wird der erste Innenring 71a des ersten Lagers 66a mit einem geeigneten Setzwerkzeug aufgepresst, bis der erste Innenring 71a in Berührung mit dem Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 gelangt. Parallel wird der zweite Außenring 72b des zweiten Lagers 66b in den zweiten Lagergehäuseabschnitt 21d des Magnethalteabschnitts 21b des Rotors 12 pressgepasst. Bei der Presspassung wird der zweite Außenring 72b des zweiten Lagers 66b mit einem geeigneten Setzwerkzeug so lange aufgepresst, bis der Außenring 72b in Berührung mit der Wandung bzw. Wand des zweiten Lagergehäuseabschnitt 21d gelangt. Wenn das erste Lager 66a an die Nabenwelle 15 montiert ist und das zweite Lager 66b an den Rotor 21 montiert ist, wir der Abstandhalter 67 außerhalb der Nabenwelle 15 auf solch eine Art und Weise montiert, dass der Abstandhalter 67 in Berührung mit dem ersten Innenring 71a ist. In diesem Zustand wir der Rotor 21 mit dem daran montierten zweiten Lager 66b an die Nabenwelle 15 montiert. Diese Montage wird durch einpassen des ersten Außenrings 71b des ersten Lagers 66a in den ersten Lagergehäuseabschnitt 21c und passen des zweiten Innenrings 72a des zweiten Lager 66b auf die Außenumfangsfläche der Nabenwelle 15.
-
Danach werden jeweils der erste Positionierungsabschnitt 75 und der zweite Positionierungsabschnitt 76 an den zylindrischen Kopplungsabschnitt 48e des Sonnenrades 48a montiert und der erste Lagergehäuseabschnitt 21c des Magnethalteabschnitts 21b. Danach wird die Schraubenfeder 74a an der äußeren Seite des ersten zylindrischen Abschnitts 75b des ersten Positionierungsabschnitts 75 angeordnet und des zweiten zylindrischen Abschnitts 76b des zweiten Positionierungsabschnitts 76 und das Sonnenrad 48a wird an den Magnethalteabschnitt 21b durch das Schraubenelement 55 fixiert. Auf diese Weise wird die Schraubenfeder 74a komprimiert und drückt den ersten Außenring 71b hinzu dem zweiten Lager. Eine Bewegung des ersten Außenrings 71b in Richtung weg von dem zweiten Lager 66b wird beschränkt und daher kann ein Spiel des ersten Außenrings 66a verhindert werden. Als eine Folge kann eine Geräuschbildung reduziert werden, selbst wenn der Außenring 71b des ersten Lagers 66a an den Rotor 21 unter Spielpassung montiert wird.
-
Danach wird der erste Ansatzabschnitt 36a des Gehäusehauptkörpers 36 an welchen der Stator 22 vorher montiert wurde, in Eingriff mit dem Rotationsfixierabschnitt 15e der Nabenwelle 15 gebracht. Danach wird die zweite Kontermutter 52 auf den zweiten Außengewindeabschnitt 15b geschraubt und festgezogen, so dass der erste Ansatzabschnitt 36a den zweiten Innenring 72a mit Druck beaufschlagt. Nach dem der mit Druck beaufschlagte zweite Innenring 72a in Berührung mit dem Abstandhalter 67 gelangt, wird die zweite Kontermutter 52 weiter festgezogen, so dass der erste Ansatzabschnitt 36a den zweiten Innenring 72a zwischen dem Abstandhalter 67 und dem ersten Ansatzabschnitt 36a komprimiert. Auf diese Weise wird eine Bewegung des zweiten Innenrings 72a in Richtung der Nabenwelle und in der Drehrichtung beschränkt. Als Folge kann eine Abnutzung der Nabenwelle 15 und des zweiten Innenrings 72a verringert werden.
-
Während eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben stehend beschrieben wurde ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben stehend beschriebene Ausführungsform beschränkt und verschiedene Modifikationen können daran vorgenommen werden, ohne vom Geiste der vorliegenden Erfindung ab zu weichen.
-
Während eine integrierte Motorfahrradnabe für ein Vorderrad in der oben stehend beschriebenen Ausführungsform offenbart wurde, kann die vorliegende Erfindung ebenso auf eine integrierte Motorfahrradnabe für ein Hinterrad angewendet werden.
-
Während ein Kugellager als das Wälzlager in der oben stehen beschriebenen Ausführungsform dargestellt wurde, ist das Wälzlager nicht auf das Kugellager beschränkt.
-
Der mechanische Aufbau des Motors 11 ist nicht auf die oben stehend beschriebene Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann der Motor ein Außenrotormotor sein, während der Motor bei der oben stehend beschriebenen Ausführungsform ein Innenrotormotor ist.
-
Während der Vorsprung des Bewegungsbeschränkungsabschnitt 68 als ein ringförmiger Vorsprung beschrieben wurde, integral mit der Nabenwelle ausgeformt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen solchen Vorsprung beschränkt. Zum Beispiel kann der Vorsprung integral oder separat von der Nabenwelle ausgeformt sein. Darüber hinaus ist jeglicher Vorsprung denkbar, welcher von der Außenumfangsfläche vorsteht und die Bewegung des ersten Innenrings beschränkt möglich, oder es wird eine Vielzahl von Vorsprüngen in einer radialen Anordnung bereit gestellt. Jedoch ist der ringförmige Vorsprung, integral mir der Nabenachse ausgeformt, ist einfach her zu stellen und kann bei reduzierten Kosten geformt werden.
-
Währen der Druckabschnitt 73 zwischen dem Sonnenrad 48a und dem ersten Außenring 71b bei der oben stehen beschriebenen Ausführungsform angeordnet ist, kann die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt werden. Zum Beispiel könnte der Druckabschnitt 73 ein kompressibles Element, wie ein Federelement z. B. eine Tellerfeder und eine Wellfeder und ein Gummi sein, welcher in Eingriff mit der Innenumfangsfläche des ersten Gehäuselagerabschnitts 21c an einem Ende steht und in Berührung mit dem ersten Außenring 71b an dem anderen Ende. Folglich ist das Federelement nicht auf die Schraubenfeder beschränkt, sondern kann auch eine Tellerfeder oder die oben beschriebene Wellenfeder sein. Alternativ kann eine Kegelfeder oder dergleichen verwendet werden.
-
Während ein Federelement als ein Beispiel für das Vorspannelement des Druckabschnitts in der oben stehend beschriebenen Ausführungsform gezeigt wurde, kann das Druckelement jegliche Form haben, so lange das Druckelement den ersten Außenring 71b hinzu dem zweiten Lager 66b drücken kann. Zum Beispiel kann ein Innengewindeabschnitt in der Innenumfangsfläche des ersten Lagergehäuseabschnitts 21c ausgeformt sein und ein Schraubenelement könnte in den Innengewindeabschnitt geschraubt werden, um den ersten Außenring 71b mit Druck zu beaufschlagen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- integrierte Motornabe
- 11
- Motor
- 15
- Nabenwelle
- 21
- Rotor
- 22
- Stator
- 48
- Planetengetriebemechanismus
- 48a
- Sonnenrad
- 66a
- erstes Lager
- 66b
- zweites Lager
- 68
- Bewegungsbeschränkungsabschnitt
- 68a
- ringförmiger Vorsprung
- 71a
- erster Innenring
- 71b
- erster Außenring
- 71c
- erster Wälzkörper
- 72a
- zweiter Innenring
- 72b
- zweiter Außenring
- 72c
- zweiter Wälzkörper
- 73
- Druckabschnitt
- 74
- Vorspannelement
- 74a
- Schraubenfeder
- 75
- erster Positionierungsabschnitt
- 76
- zweiter Positionierungsabschnitt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
