DE202014101640U1

DE202014101640U1 - Fahrradantriebseinheit

Info

Publication number: DE202014101640U1
Application number: DE201420101640
Authority: DE
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: TWM462709U

Abstract

Fahrradantriebseinheit, umfassend:
ein erstes Tretlager, das ausgebildet ist, mit einem ersten axialen Ende eines Tretlagergehäuses eines Fahrrads gekoppelt zu werden;
eine Kurbelwelle, die von dem ersten Tretlager drehbar gelagert wird, wobei die Kurbelwelle einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist;
einen ersten Motor,
der ein erstes Gehäuse, das nicht-drehbar mit der Kurbelwelle gekoppelt ist,
ein zweites Gehäuse, das nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse gekoppelt ist,
einen ersten Rotor, der einen ersten Magneten aufweist, und
einen ersten Stator umfasst, der nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager gekoppelt ist,
wobei der erste Rotor operativ mit dem ersten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt und an dem ersten Gehäuse angeordnet ist; und
ein Ausgabeelement, das operativ mit dem zweiten Endabschnitt der Kurbelwelle derart gekoppelt ist, dass der erste Motor eine Drehausgabe über die Kurbelwelle an das Ausgabeelement überträgt.

Description

Hintergrund
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein eine Fahrradantriebseinheit. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Fahrradantriebseinheit mit einem Motor.
Hintergrundinformation
Elektrisch unterstützte Fahrräder, die eine Motorleistung als eine Unterstützungskraft nutzen, sind herkömmlich bekannt (siehe beispielsweise DE 195 22 419 A1 (Entgegenhaltung 1), DE 196 29 788 A1 (Entgegenhaltung 2)). Bei den elektrisch unterstützten Fahrrädern wird eine Tretkraft mit einer Antriebskraft vom Motor kombiniert, und dann wird die kombinierte Antriebskraft an das Hinterrad übertragen. Spezifisch zeigt die Entgegenhaltung 1 einen Elektroantrieb, bei dem ein Stator an einem Tretlagerbefestigungsabschnitt eines Fahrrads befestigt ist, und ein Rotor mit einem Kurbelarm an einer Kurbelwelle befestigt ist. Die Entgegenhaltung 2 zeigt eine Antriebseinheit, bei der ein Stator an einem Fahrradrahmen eines Fahrrads fixiert ist, und ein Rotor mit einem Kurbelarm gekoppelt ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Allgemein ist die vorliegende Offenbarung auf eine Fahrradantriebseinheit gerichtet. In einem Merkmal kann die Fahrradantriebseinheit an einem Tretlagergehäuse eines Fahrrads befestigt werden und eine relativ größere Unterstützungskraft erzeugen.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst eine Fahrradantriebseinheit ein erstes Tretlager, eine Kurbelwelle, einen ersten Motor und ein Ausgabeelement. Das erste Tretlager ist ausgebildet, mit einem ersten axialen Ende eines Tretlagergehäuses eines Fahrrads gekoppelt zu werden. Die Kurbelwelle wird von dem ersten Tretlager drehbar gelagert. Die Kurbelwelle weist einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt auf. Der erste Motor umfasst ein erstes Gehäuse, ein zweites Gehäuse, einen ersten Rotor und einen ersten Stator. Das erste Gehäuse ist nicht-drehbar (kann auch als drehfest bezeichnet werden) mit der Kurbelwelle gekoppelt. Das zweite Gehäuse ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse gekoppelt. Der erste Rotor weist einen ersten Magneten auf. Der erste Stator ist nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager gekoppelt. Der erste Rotor ist operativ mit dem ersten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt, und ist an dem ersten Gehäuse angeordnet. Das Ausgabeelement (kann auch als Abtriebs-, Output- oder Ausgangselement bezeichnet werden) ist operativ mit dem zweiten Endabschnitt der Kurbelwelle derart gekoppelt, dass der erste Motor eine Drehausgabe (kann auch als Drehoutput, Drehabtrieb oder Drehausgang bezeichnet werden) über die Kurbelwelle an das Ausgabeelement überträgt.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem ersten Aspekt das zweite Gehäuse nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager gekoppelt.
Gemäß einem dritten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der erste Stator an dem ersten Tretlager gelagert.
Gemäß einem vierten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis dritten Aspekts der erste Magnet an einem Randabschnitt des ersten Gehäuses angeordnet.
Gemäß einem fünften Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem vierten Aspekt der erste Magnet an einer inneren Randfläche des Randabschnitts des ersten Gehäuses derart angeordnet, dass der erste Magnet und der erste Stator einander bezüglich einer Drehachse der Kurbelwelle radial zugewandt sind.
Gemäß einem sechsten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem fünften Aspekt der erste Magnet fest an der inneren Randfläche des Randabschnitts des ersten Gehäuses befestigt.
Gemäß einem siebten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis bis sechsten Aspekts das erste Tretlager einen Außengewindeabschnitt auf, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt des Tretlagergehäuses gewindegekoppelt zu werden.
Gemäß einem achten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis siebten Aspekts die Kurbelwelle lösbar mit einem mittleren Abschnitt des ersten Gehäuses gekoppelt.
Gemäß einem neunten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis bis achten Aspekts die Kurbelwelle äußere Verzahnungen auf. Das erste Gehäuse weist innere Verzahnungen auf, die an einer Innenfläche des ersten Gehäuses ausgebildet sind. Die inneren Verzahnungen des ersten Gehäuses sind nicht-drehbar mit den äußeren Verzahnungen der Kurbelwelle gekoppelt.
Gemäß einem zehnten Aspekt weist die Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis neunten Aspekts des Weiteren einen ersten Kurbelarm auf. Der erste Kurbelarm ist nicht-drehbar mit dem ersten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt.
Gemäß einem elften Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis zehnten Aspekts der erste Motor des Weiteren eine Dichtung zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse auf, um einen abgedichteten Raum zu definieren.
Gemäß einem zwölften Aspekt weist die Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis elften Aspekts des Weiteren ein zweites Tretlager auf. Das zweite Tretlager ist ausgebildet, mit einem zweiten axialen Ende des Tretlagergehäuses gekoppelt zu werden. Das zweite axiale Ende des Tretlagergehäuses liegt dem ersten axialen Ende des Tretlagergehäuses gegenüber. Die Kurbelwelle wird von dem zweiten Tretlager drehbar gelagert.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt weist die Fahrradantriebseinheit gemäß dem zwölften Aspekt des Weiteren einen zweiten Kurbelarm auf. Der zweite Kurbelarm ist nicht-drehbar mit dem zweiten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem dreizehnten Aspekt der zweite Kurbelarm einen Ausgabeelementaufsatz (kann auch als Ausgabeelementanbauteil bezeichnet werden) auf. Das Ausgabeelement ist ein Kettenblatt, das mittels eines Befestigungsmittels lösbar mit dem Ausgabeelementaufsatz gekoppelt ist.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt weist die Fahrradantriebseinheit gemäß einem des zwölften bis vierzehnten Aspekts des Weiteren einen zweiten Motor auf. Der zweite Motor umfasst ein drittes Gehäuse, ein viertes Gehäuse, einen zweiten Rotor und einen zweiten Stator. Das dritte Gehäuse ist nicht-drehbar mit der Kurbelwelle gekoppelt. Das vierte Gehäuse ist fest mit dem zweiten Tretlager gekoppelt. Der zweite Rotor ist an einem Randabschnitt des dritten Gehäuses angeordnet. Der zweite Stator ist an dem zweiten Tretlager gelagert.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem fünfzehnten Aspekt das Ausgabeelement lösbar mit dem dritten Gehäuse derart gekoppelt, dass der zweite Motor eine Drehausgabe an das Ausgabeelement überträgt.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis sechzehnten Aspekts das erste Gehäuse ein Magnetgehäuseteil auf, das den ersten Magneten innerhalb eines Innenraums des Magnetgehäuseteils aufnimmt.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis siebzehnten Aspekts das zweite Gehäuse ein Statorgehäuseteil auf, das den ersten Stator innerhalb eines Innenraums des Statorgehäuseteils aufnimmt.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem siebzehnten Aspekt das zweite Gehäuse ein Statorgehäuseteil auf, das den ersten Stator innerhalb eines Innenraums des Statorgehäuseteils aufnimmt.
Gemäß einem zwanzigsten Aspekt sind bei der Fahrradantriebseinheit gemäß dem achtzehnten oder neunzehnten Aspekt das Magnetgehäuseteil des ersten Gehäuses und das Statorgehäuseteil des zweiten Gehäuses aus einem nicht-magnetischen Material gefertigt.
Gemäß einem einundzwanzigsten Aspekt weist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis zwanzigsten Aspekts der erste Stator einen Statorzahn, der fest an dem ersten Tretlager befestigt ist, und einen Spulendraht auf, der um den Statorzahn gewickelt ist.
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Aspekt umfasst bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis einundzwanzigsten Aspekts das erste Tretlager eine Lagereinheit, um die Kurbelwelle drehbar zu lagern.
Gemäß einem dreiundzwanzigsten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis zweiundzwanzigsten Aspekts der erste Motor ein Dreiphasen-Gleichstrommotor.
Gemäß einem vierundzwanzigsten Aspekt ist bei der Fahrradantriebseinheit gemäß einem des ersten bis dreiundzwanzigsten der erste Rotor an einer in die axiale Richtung gewandten Fläche eines Randabschnitts des ersten Gehäuses derart angeordnet, dass der erste Rotor und der erste Stator einander bezüglich einer Drehachse der Kurbelwelle axial zugewandt sind.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der offenbarten Fahrradantriebseinheit werden Fachleuten deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen mit den beigefügten Zeichnungen die bevorzugten Ausführungsformen der Fahrradantriebseinheit offenbart.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird nun Bezug genommen auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil dieser ursprünglichen Offenbarung bilden:
1 ist eine Seitenansicht einer Fahrradantriebseinheit mit einem Motor gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine Querschnittsansicht des Motors der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
3 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit entlang der Linie III-III in 1;
4 ist eine teilweise Explosionsquerschnittsansicht des Motors der in 3 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
5 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Fahrradantriebseinheit, die einen Leistungsübertragungsweg vom Motor bis zu einem Ausgabeelement der Fahrradantriebseinheit zeigt;
6 ist eine Querschnittsansicht einer modifizierten Fahrradantriebseinheit gemäß der ersten Ausführungsform, wobei eine Kurbelwelle der Fahrradantriebseinheit von einem ersten Gehäuse des Motors lösbar ist;
7 ist eine teilweise Explosionsquerschnittsansicht des Motors der in 6 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
8 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradantriebseinheit mit einem Paar Motoren gemäß einer zweiten Ausführungsform;
9 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradantriebseinheit mit einem Motor gemäß einer dritten Ausführungsform;
10 ist eine teilweise Explosionsquerschnittsansicht des Motors der in 9 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
11 ist eine Querschnittsansicht einer modifizierten Fahrradantriebseinheit gemäß der dritten Ausführungsform, wobei eine Kurbelwelle der Fahrradantriebseinheit von einem ersten Gehäuse des Motors lösbar ist;
12 ist eine teilweise Explosionsquerschnittsansicht des Motors der in 11 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
13 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrradantriebseinheit mit einem Motor gemäß einer vierten Ausführungsform;
14 ist eine teilweise Explosionsquerschnittsansicht des Motors der in 13 gezeigten Fahrradantriebseinheit;
15 ist eine Querschnittsansicht einer modifizierten Fahrradantriebseinheit gemäß der vierte Ausführungsform, wobei eine Kurbelwelle der Fahrradantriebseinheit von einem ersten Gehäuse des Motors lösbar ist; und
16 ist eine teilweise Explosionsquerschnittsansicht des Motors der in 15 gezeigten Fahrradantriebseinheit.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausgewählte Ausführungsformen werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es wird Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen nur zur Verdeutlichung vorgesehen werden, und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente beschrieben ist.
Anfänglich Bezug nehmend auf 1, wird eine linke Seitenansicht eines Antriebsstrangs eines elektrisch unterstützten Fahrrads 10 (z.B. eines Fahrrads) gezeigt, der eine Fahrradantriebseinheit 12 gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst. Wie am Besten in 3 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 12 im Grunde ein erstes Tretlager 20, ein zweites Tretlager 21, eine Kurbelwelle 22 und einen Motor 24 (z.B. einen ersten Motor). In der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 1 und 3 gezeigt ist, umfasst die Fahrradantriebseinheit 12 des Weiteren einen Ausgabeelementaufsatz oder Spider 26, ein Ausgabeelement 28, einen ersten Kurbelarm 30, einen zweiten Kurbelarm 32, ein Paar Lagereinheiten 34 und 35.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist ein Paar Pedale (nicht gezeigt) drehbar an den freien Enden des ersten und zweiten Kurbelarms 30 bzw. 32 montiert. Die inneren Enden des ersten und zweiten Kurbelarms 30 und 32 sind jeweils an gegenüberliegenden Enden der Kurbelwelle 22 fixiert. Das Ausgabeelement 28 ist nicht-drehbar bezüglich der Kurbelwelle 22 über den Ausgabeelementaufsatz 26 montiert. Ein hinteres Ritzel (nicht gezeigt) ist an einer hinteren Nabenachse eines Hinterrades auf herkömmliche Weise montiert.
Bei der Fahrradantriebseinheit 12 wird eine auf die Pedale wirkende Tretkraft über eine Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Spezifisch wird die Tretkraft von dem ersten und zweiten Kurbelarm 30 und 32 über die Kurbelwelle 22 auf das Ausgabeelement 28 übertragen. Des Weiteren wird eine Drehausgabe des Motors 24 vom Motor 24 über die Kurbelwelle 22 auf das Ausgabeelement 28 übertragen. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert die Fahrradantriebseinheit 12 die Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 24 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 10 zu unterstützen.
In der gezeigten Ausführungsform detektiert die Fahrradantriebseinheit 12 die Kraft, die dem auf die Kurbelwelle 22 wirkenden Drehmoment entspricht, mittels einer Torsionssensoreinheit. Bei dieser Fahrradantriebseinheit 12 wird, wenn der detektierte Wert oberhalb eines voreingestellten Niveaus liegt, der Motor 24 eingeschaltet, um ein Drehmoment als die der Tretkraft entsprechende Unterstützungskraft zu erzeugen. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 24 basierend auf einem detektierten Wert gesteuert werden kann, der durch einen Drehmomentsensor, einen Kraftsensor oder andere Sensoren detektiert wurde. Die Fahrradantriebseinheit 12 ist in der Nähe eines Verbindungsteils zwischen einem unteren Endabschnitt eines Sattelrohrs des Fahrradrahmens und einem hinteren Endabschnitt eines Unterrohrs des Fahrradrahmens angeordnet. Spezifisch ist in der gezeigten Ausführungsform die Fahrradantriebseinheit 12 an einem Tretlagergehäuse 14 des Fahrradrahmens des Fahrrads 10 befestigt. Eine Batterie (nicht gezeigt) ist entlang des hinteren Trägers, des Unterrohrs oder des Sattelrohrs angeordnet, um den Motor 24 mit einer Antriebsenergie zu versorgen.
Wie in der 2 gezeigt, sind bei der Fahrradantriebseinheit 12 die Drehachse der Kurbelwelle 22 und die Drehachse des Motors 24 miteinander koaxial angeordnet. Hiernach wird diese zusammen fallende Drehachse als Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 12 bezeichnet.
Wie in 3 gezeigt, ist das erste Tretlager 20 ein zylindrisches Element, durch das sich die Kurbelwelle 22 erstreckt. Das erste Tretlager 20 lagert die Kurbelwelle 22 über die Lagereinheit 34 drehbar bezüglich des Tretlagergehäuses 14 des Fahrrads 10. Spezifisch ist das erste Tretlager 20 ausgebildet, mit einem ersten axialen Ende 14a des Tretlagergehäuses 14 des Fahrrads 10 gekoppelt zu werden. Das erste Tretlager 20 weist einen Außengewindeabschnitt 40 auf, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt 42 des Tretlagergehäuses 14 gewindegekoppelt zu werden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Außengewindeabschnitt 40 an einer äußeren Randfläche eines ersten axialen Endabschnitts 20a des ersten Tretlagers 20 ausgebildet. Mit diesem Aufbau ist das erste Tretlager 20 nicht-drehbar und über ein Gewinde mit dem Tretlagergehäuse 14 gekoppelt. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das erste Tretlager 20 mit dem Tretlagergehäuse 14 auf eine andere herkömmliche Weise gekoppelt sein kann. Des Weiteren weist das erste Tretlager 20 einen zweiten axialen Endabschnitt 20b auf, der axial dem ersten axialen Endabschnitt 20a gegenüberliegt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste axiale Endabschnitt 20a innerhalb des Tretlagergehäuses 14 untergebracht, während der zweite axiale Endabschnitt 20b axial außerhalb des Tretlagergehäuses 14 angeordnet ist.
Wie in 3 gezeigt, ist das zweite Tretlager 21 ausgebildet, mit einem zweiten axialen Ende 14b des Tretlagergehäuses 14 gekoppelt zu werden. Das zweite axiale Ende 14b des Tretlagergehäuses 14 liegt dem ersten axialen Ende 14a des Tretlagergehäuses 14 gegenüber. Das zweite Tretlager 21 ist identisch zu dem ersten Tretlager 20, außer, dass das zweite Tretlager 21 bezüglich des ersten Tretlagers 20 spiegelsymmetrisch relativ zu dem Tretlagergehäuse 14 angeordnet ist. Das zweite Tretlager 21 kann ebenfalls über die Lagereinheit 35 die Kurbelwelle 22 drehbar an einer axial von der Lagereinheit 34 beanstandeten Stelle lagern. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das erste Tretlager 20 mit dem zweiten Tretlager 21 einstückig ausgebildet sein kann. Das erste und das zweite Tretlager 20 und 21 können aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Fahrradtretlager verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Wie in 3 gezeigt, ist die Kurbelwelle 22 durch das Tretlagergehäuse 14 des Fahrrads 10 eingesteckt. Die Kurbelwelle 22 wird von dem ersten Tretlager 20 bezüglich der Drehachse X1 drehbar gelagert. Ferner wird die Kurbelwelle 22 von dem zweiten Tretlager 21 bezüglich der Drehachse X1 drehbar gelagert. Spezifisch ist die Kurbelwelle 22 über die Lagereinheiten 34 und 35 des ersten und zweiten Tretlagers 20 und 21 drehbar bezüglich des Tretlagergehäuses 14 gelagert. Spezifisch umfasst das erste Tretlager 20 die Lagereinheit 34, um die Kurbelwelle 22 drehbar zu lagern, während das zweite Tretlager 21 die Lagereinheit 35 umfasst, um die Kurbelwelle 22 drehbar zu lagern. Die Kurbelwelle 22 weist einen ersten Endabschnitt 44 und einen zweiten Endabschnitt 46 auf. Wie in den 1 und 3 gezeigt, sind der erste und der zweite Kurbelarm 30 und 32 lösbar an dem ersten und zweiten Endabschnitts 44 bzw. 46 derart befestigt, dass der erste und der zweite Kurbelarm 30 und 32 axial außerhalb des Tretlagergehäuses 14 angeordnet sind. Bei der gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Kurbelarm 30 und 32 lösbar mit dem ersten und zweiten Endabschnitt 44 bzw. 46 auf herkömmliche Weise gekoppelt, wie etwa Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Alternativ oder optional kann einer des ersten und des zweiten Kurbelarms 30 und 32 unlösbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der erste Kurbelarm 30 integral mit der Kurbelwelle 22 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Die Kurbelwelle 22 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Fahrrad- Kurbelwellen verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, weist der Motor 24 ein mittleres Durchgangsloch 48 auf, durch das sich die Kurbelwelle 22 erstreckt. Das mittlere Durchgangsloch 48 ist am Drehmittelpunktsabschnitt des Motors 24 angeordnet. Der Motor 24 ist so angeordnet, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle 22 koaxial ist. Der Motor 24 umfasst ein erstes Gehäuse 50, ein zweites Gehäuse 52, einen Rotor 54 (z.B. einen ersten Rotor) und einen Stator 56 (z.B. einen ersten Stator). In der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist die Kurbelwelle 22 integral mit dem ersten Gehäuse 50 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet. Somit ist das erste Gehäuse 50 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Das zweite Gehäuse 52 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 14 gekoppelt. Spezifisch ist das zweite Gehäuse 52 nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager 20 gekoppelt. Der Rotor 54 weist eine Mehrzahl von Magneten 58 (z.B. erste Magneten) auf. Der erste Rotor 54 ist operativ mit dem ersten Endabschnitt 44 der Kurbelwelle 22 gekoppelt und an dem ersten Gehäuse 50 angeordnet. Insbesondere sind die Magneten 58 des Rotors 54 an dem ersten Gehäuse 50 angeordnet. Der Stator 56 ist nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager 20 gekoppelt. Spezifisch ist der Stator 56 an dem ersten Tretlager 20 gelagert. Der Stator 56 (z.B. der erste Stator) weist eine Mehrzahl von Statorzähnen 62, die fest an dem ersten Tretlager 20 befestigt sind, und eine Mehrzahl von Spulendrähten 64 auf, die um die Statorzähne 62 gewickelt sind. Die Magnete 58 und die Statorzähne 62 des Stators 56 sind einander radial bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 22 zugewandt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 24 ein Dreiphasen-Gleichstrommotor. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 24 eine andere Art bürstenloser oder mit Bürsten versehener Gleichstrommotor sein kann. In der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 2 und 3 gezeigt ist, ist der Motor 24 ein Außenrotormotor. Mit anderen Worten, der Motor 24 weist eine Außenrotorbaugruppe auf, die bezüglich einer Innenstatorbaugruppe radial nach außen hin angeordnet ist.
Wie in 4 gezeigt wird, ist das erste Gehäuse 50 allgemein ein topfförmiges Element mit einem Randabschnitt oder einer Seitenwand 66. Das erste Gehäuse 50 ist integral mit der Kurbelwelle 22 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet. Das erste Gehäuse 50 ist nicht-drehbar und unlösbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Spezifisch ist das erste Gehäuse 50 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 derart gekoppelt, dass die Drehung der Kurbelwelle 22 direkt auf das erste Gehäuse 50 übertragen werden kann. Die Kurbelwelle 22 erstreckt sich durch das erste Gehäuse 50 derart hindurch, dass der erste Endabschnitt 44 axial außerhalb des ersten Gehäuses 50 hervor ragt. Der zweite Endabschnitt 46 der Kurbelwelle 22 ragt axial außerhalb des Tretlagergehäuses 14 vor. Das erste Gehäuse 50 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Motorgehäuse verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Wie in 4 gezeigt, ist das zweite Gehäuse 52 allgemein ein scheibenförmiges Element. Das zweite Gehäuse 52 weist ein mittleres Durchgangsloch 52a auf, durch das hindurch das erste Tretlager 20 angeordnet ist. Das zweite Gehäuse 52 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 14 gekoppelt. Spezifisch ist das zweite Gehäuse 52 nicht-drehbar und fixiert mit einem axial mittleren Abschnitt des ersten Tretlagers 20 zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Endabschnitt 20a und 20b gekoppelt. Somit ist das zweite Gehäuse 52 feststehend bezüglich des ersten Tretlagers 20, während sich das erste Gehäuse 50 um die Drehachse X1 dreht. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das zweite Gehäuse 52 mit dem ersten Tretlager 20 fest auf herkömmliche Weise gekoppelt, wie etwa Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Alternativ kann das zweite Gehäuse 52 integral mit dem ersten Tretlager 20 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Das zweite Gehäuse 52 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Motorgehäuse verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen. Das zweite Gehäuse 52 weist einen Durchmesser auf, der im Wesentlichen gleich einem oder etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50. Somit ist, wie in 3 gezeigt, das zweite Gehäuse 52 bezüglich des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 radial nach innen angeordnet, während das zweite Gehäuse 52 axial mit einer Kante des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 fluchtet. Ferner weist in der gezeigten Ausführungsform der Motor 24 des Weiteren eine Dichtung 24a zwischen dem ersten Gehäuse 50 und dem zweiten Gehäuse 52 auf, um einen abgedichteten Raum 24b zu definieren. Die Dichtung 24a kann ein wasserdichtes Fett sein, wie etwa Silikonfett, eine Rad- oder Ringdichtung, wie etwa ein O-Ring und dergleichen. Somit sind der Rotor 54 und der Stator 56 innerhalb des abgedichteten Raumes 24b in einer wasserdichten Weise angeordnet.
Wie in den 2 und 4 gezeigt ist, sind die Magneten 58 am Randabschnitt 66 des ersten Gehäuses 50 angeordnet. Spezifisch sind die Magnete 58 an einer inneren Randfläche 66b des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 derart angeordnet, dass die Magnete 58 und der Stator 56 einander bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 22 radial zugewandt sind. Die innere Randfläche 66b ist relativ zu einer äußeren Randfläche 66a des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 eine radial gegenüberliegende Fläche. Die Magnete 58 sind fest an der inneren Randfläche 66b des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 befestigt. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Magnete 58 des Rotors 54 mit einem Klebstoff fest an der inneren Randfläche 66b des Randabschnitts 66 des ersten Gehäuses 50 befestigt. Spezifisch sind, wie in 2 gezeigt, die Magnete 58 auf dem Umfang entlang der inneren Randfläche 66b des Randabschnitts 66 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform weist der Rotor 54 zwölf der Magnete 58 auf. Jedoch kann der Rotor 54 natürlich mehr oder weniger als zwölf Magnete 58 aufweisen. Der Rotor 54 ist bezüglich des Stators 56 drehbar gelagert. Spezifisch ist der Rotor 54 bezüglich des Stators 56 relativ zu der Drehachse X1 radial nach außen angeordnet, wodurch ein Motor vom Außenrotortyp gebildet wird.
Wie in den 2 und 4 gezeigt, sind die Statorzähne 62 des Stators 56 auf dem Umfang entlang einer äußeren Randfläche des zweiten axialen Endabschnittes 20b des ersten Tretlagers 20 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform weist der Stator 56 zwölf der Statorzähne 62 auf. Jedoch kann der Stator 56 natürlich mehr oder weniger als zwölf Statorzähne 62 aufweisen. Die Statorzähne 62 sind fest mit dem zweiten axialen Endabschnitt 20b des ersten Tretlagers 20 gekoppelt. Die Spulendrähte 64 sind jeweils um die Statorzähne 62 auf herkömmliche Weise gewickelt.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Motor 24 durch einen Inverter (nicht gezeigt) angetrieben, der durch eine Motorsteuervorrichtung (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Motorsteuervorrichtung steuert den Inverter gemäß der Tretkraft und der Geschwindigkeit des Fahrrads. Genauer ist die Motorsteuervorrichtung elektrisch mit dem Stator 56 verbunden und kann mit dem Stator 56 in dem abgedichteten Raum 24b angeordnet werden. Da der Motor 24 ein Motor vom Außenrotortyp ist, kann ein Antriebsdrehmoment des Motors 24 vergrößert werden. Alternativ oder optional kann der Motor 24 ohne einen Moderator ausgebildet werden. Somit kann das Gewicht des Motors 24 leichter gemacht werden.
Wie in den 2 bis 4 gezeigt, ist der Ausgabeelementaufsatz 26 fest mit dem zweiten Endabschnitt 46 der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Der Ausgabeelementaufsatz 26 umfasst einen Spider zum Verbinden des Ausgabeelements 28 mit der Kurbelwelle 22. Wie in 1 gezeigt, weist der Ausgabeelementaufsatz 26 insbesondere fünf Arme 26b auf, die umfänglich um die Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 12 mit gleichen Zwischenräumen dazwischen angeordnet sind. Die Arme 26b des Ausgabeelementaufsatzes 26 erstrecken sich jeweils radial nach außen von einem mittleren Abschnitt des Ausgabeelementaufsatzes 26. Jeder der Arme 26b weist ein Durchgangsloch 26a an einem distalen Ende jedes der Arme 26b auf. Der mittlere Abschnitt des Ausgabeelementaufsatzes 26 weist ein mittleres Durchgangsloch mit Verzahnungen auf, die mit Verzahnungsnuten der Kurbelwelle 22 ineinander greifen. Mit dieser Verzahnungskopplung ist der Ausgabeelementaufsatz 26 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Natürlich kann der Ausgabeelementaufsatz 26 mit der Kurbelwelle 22 auf eine andere herkömmliche Weise gekoppelt werden, wie etwa Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. In der gezeigten Ausführungsform ist der Ausgabeelementaufsatz 26 ein von dem ersten Kurbelarm 30 separates Teil. Jedoch kann der Ausgabeelementaufsatz 26 integral mit dem ersten Kurbelarm 30 als ein einstückiges, einheitliches Element derart ausgebildet sein, dass der zweite Kurbelarm 32 den Ausgabeelementaufsatz 26 umfasst. Ferner weist in den gezeigten Ausführungsformen der Ausgabeelementaufsatz 26 fünf der Arme 26b auf. Jedoch kann die Anzahl der Arme 26b größer oder kleiner als fünf sein, ganz wie benötigt oder gewünscht.
Das Ausgabeelement 28 ist lösbar mit dem Ausgabeelementaufsatz 26 derart gekoppelt, dass der Motor 24 eine Drehausgabe an das Ausgabeelement 28 überträgt. Insbesondere ist in der gezeigten Ausführungsform das Ausgabeelement 28 operativ mit dem zweiten Endabschnitt 46 der Kurbelwelle 22 derart gekoppelt, dass der erste Motor 24 die Drehausgabe an das Ausgabeelement 28 über die Kurbelwelle 22 überträgt. Das Ausgabeelement 28 umfasst ein erstes, zweites und drittes Kettenblatt 70a, 70b und 70c (z.B. Kettenblätter), die lösbar mittels Befestigungsmitteln 72 mit dem Ausgabeelementaufsatz 26 gekoppelt sind (siehe 1). Bei der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 3 und 4 gezeigt ist, sind die ersten bis dritten Kettenblätter 70a bis 70c lösbar mit dem Ausgabeelementaufsatz 26 derart gekoppelt, dass Abstandshalter des Ausgabeelementaufsatzes 26 axial jeweils zwischen dem ersten und dem zweiten Kettenblatt 70a und 70b und zwischen dem zweiten und dem dritten Kettenblatt 70b und 70c angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Befestigungsmittel 72 durch Befestigungslöcher der ersten bis dritten Kettenblätter 70a bis 70c und die Durchgangslöcher 26a des Ausgabeelementaufsatzes 26 hindurch angeordnet. Die Befestigungsmittel 72 befestigen die ersten bis dritten Kettenblätter 70a bis 70c an dem Ausgabeelementaufsatz 26, wodurch sie die ersten bis dritten Kettenblätter 70a bis 70c sicher an der Kurbelwelle 22 befestigen. Somit drehen sich die ersten bis dritten Kettenblätter 70a bis 70c integral mit der Kurbelwelle 22. Die Befestigungsmittel 72 umfassen herkömmliche Befestigungselemente zum Befestigen von herkömmlichen Kettenblättern an einem herkömmlichen Fahrradkurbelarm. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung der Befestigungsmittel 72 verzichtet. Jedoch umfasst in der gezeigten Ausführungsform jedes der Befestigungsmittel 72 ein Paar aus Bolzen und Mutter. Somit sind bei dieser Fahrradantriebseinheit 12 die ersten bis dritten Kettenblätter 70a bis 70c frei ersetzbar.
In der gezeigten Ausführungsform ist der erste Kurbelarm 30 nicht-drehbar mit dem ersten Endabschnitt 44 der Kurbelwelle 22 gekoppelt, während der zweite Kurbelarm 32 nicht-drehbar mit dem zweiten Endabschnitt 46 der Kurbelwelle 22 gekoppelt ist. Des Weiteren sind der erste und der zweite Kurbelarm 30 und 32 lösbar mit dem ersten und zweiten Endabschnitt 44 bzw. 46 der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Der erste und zweite Kurbelarm 30 und 32 können herkömmliche Fahrradkurbelarme sein und können auf herkömmliche Weise nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt sein. Alternativ oder optional kann der erste Kurbelarm 30 fest mit einer axial außen liegenden Fläche des ersten Gehäuses 50 gekoppelt sein, oder kann integral mit dem ersten Gehäuse 50 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Des Weiteren kann jeder des ersten und des zweiten Kurbelarms 30 und 32 eine zweiteilige Struktur umfassen. Spezifisch kann jeder des ersten und des zweiten Kurbelarms 30 und 32 in seinem Inneren eine hohle Struktur umfassen.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, lagert die Lagereinheit 34 die Kurbelwelle 22 drehbar bezüglich des ersten Tretlagers 20. Spezifisch ist die Lagereinheit 34 radial zwischen der Kurbelwelle 22 und dem ersten Tretlager 20 angeordnet. Insbesondere ist die Lagereinheit 34 an einer inneren Randfläche des zweiten axialen Endabschnitts 20b des ersten Tretlagers 20 angeordnet. Andererseits, wie in 3 gezeigt, lagert die Lagereinheit 35 die Kurbelwelle 22 drehbar bezüglich des zweiten Tretlagers 21. Spezifisch ist die Lagereinheit 35 radial zwischen der Kurbelwelle 22 und dem zweiten Tretlager 21 angeordnet. Insbesondere ist die Lagereinheit 35 an einer inneren Randfläche eines zweiten axialen Endabschnitts 21b des zweiten Tretlagers 21 angeordnet, der axial dem ersten axialen Endabschnitt 21a des zweiten Tretlagers 21 gegenüber liegt. Das zweite Tretlager 21 weist einen Außengewindeabschnitt 41 auf, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt 43 des Tretlagergehäuses 14 gewindegekoppelt zu werden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Außengewindeabschnitt 41 an einer äußeren Randfläche eines ersten axialen Endabschnitts 21a des zweiten Tretlagers 21 ausgebildet. Mit diesem Aufbau ist das erste Tretlager 21 nicht-drehbar und über ein Gewinde mit dem Tretlagergehäuse 14 gekoppelt.
Die Kurbelwelle 22 wird drehbar von den Lagereinheiten 34 und 35 gelagert, die axial mit einem Zwischenraum entlang der Drehachse X1 angeordnet sind, derart, dass die Kurbelwelle 22 sich um die Drehachse X1 bezüglich des Tretlagergehäuses 14 dreht. Die Lagereinheiten 34 und 35 sind herkömmliche Lagereinheiten, die Kugel- oder Wälzlager umfassen. Spezifisch umfasst, wie in 4 gezeigt ist, die Lagereinheit 34 einen zylindrischen inneren Laufring 34a und eine Mehrzahl von Kugeln oder Walzen 34b. Der innere Laufring 34a ist innerhalb des ersten Tretlagers 20 am zweiten axialen Endabschnitt 20b des ersten Tretlagers 20 angeordnet. Der innere Laufring 34a ist fest und nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Die Kugeln 34b sind zwischen dem inneren Laufring 34a und dem zweiten axialen Endabschnitt 20b des ersten Tretlagers 20 angeordnet. Die Kugeln 34b lagern den inneren Laufring 34a drehbar bezüglich des ersten Tretlagers 20, wodurch sie die Kurbelwelle 22 drehbar bezüglich des ersten Tretlagers 20 lagern. Ferner umfasst, wie in 3 gezeigt ist, die Lagereinheit 35 einen zylindrischen inneren Laufring 35a und eine Mehrzahl von Kugeln oder Walzen 35b. Der innere Laufring 35a ist innerhalb des zweiten Tretlagers 21 am zweiten axialen Endabschnitt 21b des zweiten Tretlagers 21 angeordnet. Der innere Laufring 35a ist fest und nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Die Kugeln 35b sind zwischen dem inneren Laufring 35a und dem zweiten axialen Endabschnitt 21b des zweiten Tretlagers 21 angeordnet. Die Kugeln 35b lagern den inneren Laufring 35a drehbar bezüglich des zweiten Tretlagers 21, wodurch sie die Kurbelwelle 22 drehbar bezüglich des zweiten Tretlagers 21 lagern. Bei den Lagereinheiten 34 und 35 dienen das erste und das zweite Tretlager 20 und 21 als äußere Laufringe der Lagereinheiten 34 bzw. 35. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Lagereinheiten 34 und 35 äußere Laufringe als von dem ersten und zweiten Tretlager 20 bzw. 21 getrennte Elemente aufweisen können.
Bei der Fahrradantriebseinheit 12 wird die Tretkraft, die auf den ersten und zweiten Kurbelarm 30 und 32 wirkt, über die Kurbelwelle 22 und den Ausgabeelementaufsatz 26 auf das Ausgabeelement 28 übertragen. Des Weiteren wird die Drehausgabe des Motors 24 vom Motor 24 über das erste Gehäuse 50, die Kurbelwelle 22 und den Ausgabeelementaufsatz 26 auf das Ausgabeelement 28 übertragen, wie durch Pfeile in der 5 angedeutet. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert die Kurbelwelle 22 oder der Ausgabeelementaufsatz 26 die Tretkraft vom ersten und zweiten Kurbelarm 30 und 32 mit der Drehausgabe des Motors 24 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 10 zu unterstützen. Spezifisch wird eine Drehausgabe des Abtriebelements 28 über die Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 12 auch einen Zahnradmechanismus zum Kombinieren der Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 24 umfassen.
Bei der Fahrradantriebseinheit 12 sind die Drehachse der Kurbelwelle 22 und die Drehachse des Motors 24 miteinander koaxial angeordnet. Somit kann die Fahrradantriebseinheit 12 kompakter gemacht werden.
Die Fahrradantriebseinheit 12 kann an dem Fahrrad 10 befestigt werden, indem nur das erste Tretlager 20 über ein Gewinde an dem Tretlagergehäuse 14 des Fahrrads 10 befestigt wird. Somit kann die Fahrradantriebseinheit 12 leicht an einem herkömmlichen Fahrradrahmen installiert werden. Des Weiteren ist die Fahrradantriebseinheit 12 leicht von dem Tretlagergehäuse 14 des Fahrrads 10 zu lösen, was die Wartung der Fahrradantriebseinheit 12 leichter macht.
Bei der Fahrradantriebseinheit 12 sind der Rotor 54 und der Stator 56 einander radial zugewandt. Somit kann der Motor 24 ein größeres Drehmoment erzeugen.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Drehausgabe des Motors 24 über die Kurbelwelle 22 auf das Ausgabeelement 28 ohne Untersetzung übertragen. Jedoch kann der Motor 24 ein Untersetzungsgetriebe umfassen, das die Drehzahl des Motors 24 vor der Kombination mit der Tretkraft von dem ersten und zweiten Kurbelarm 30 und 32 verändert.
In der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist das erste Gehäuse 50 integral mit der Kurbelwelle 22 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet. Jedoch kann bei der Fahrradantriebseinheit 12 das erste Gehäuse 50 ein von der Kurbelwelle 22 separates Teil sein. Spezifisch kann das erste Gehäuse 50 nicht-drehbar und lösbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt sein. Wie in den 6 und 7 gezeigt, ist insbesondere die Kurbelwelle 22 lösbar mit einem mittleren Abschnitt 50b des ersten Gehäuses 50 gekoppelt. Die Kurbelwelle 22 weist Verzahnungsnuten 22a (z.B. äußere Verzahnungen) auf. Das erste Gehäuse 50 weist Verzahnungen 50a (z.B. innere Verzahnungen) auf, die an einer Innenfläche 50c des mittleren Abschnitts 50b des ersten Gehäuses 50 ausgebildet sind. Die Verzahnungen 50a des ersten Gehäuses 50 sind nicht-drehbar mit den Verzahnungsnuten 22a der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Die Verzahnungen 50a des ersten Gehäuses 50 sind lösbar mit der Kurbelwelle 22 gekoppelt. Spezifisch erstreckt sich die Kurbelwelle 22 durch den mittleren Abschnitt 50b des ersten Gehäuses 50 derart, dass die Verzahnungsnuten 22a der Kurbelwelle 22 mit den Verzahnungen 50a des ersten Gehäuses 50 in Eingriff sind. Somit ist das erste Gehäuse 50 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 22 derart gekoppelt, dass die Drehung der Kurbelwelle 22 direkt auf das erste Gehäuse 50 übertragen werden kann. Die Kurbelwelle 22 erstreckt sich durch das erste Gehäuse 50 derart hindurch, dass der erste Endabschnitt 44 axial außerhalb des ersten Gehäuses 50 hervor ragt. Der zweite Endabschnitt 46 der Kurbelwelle 22 ragt axial außerhalb des Tretlagergehäuses 14 und des Ausgabeelementaufsatzes 26 vor. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Kurbelwelle 22 fest mit dem ersten Gehäuse 50 über die Kopplung zwischen den Verzahnungsnuten 22a und den Verzahnungen 50a gekoppelt. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Kurbelwelle 22 auf andere Weise nicht-drehbar mit dem ersten Gehäuse 50 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf 8 wird nun eine Fahrradantriebseinheit 112 gemäß einer zweiten Ausführungsform erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 112 ist im Grunde identisch zu der Fahrradantriebseinheit 12, mit der Ausnahme, dass die Fahrradantriebseinheit 112 ein Paar Motoren umfasst, die an beiden axialen Enden einer Kurbelwelle befestigt sind, wie unten erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 112 ist an einem Tretlagergehäuse 114 eines Fahrradrahmens eines Fahrrads 110 befestigt. Das Tretlagergehäuse 114 ist im Wesentlichen identisch zu dem Tretlagergehäuse 14 gemäß der ersten Ausführungsform.
Angesichts der Ähnlichkeit zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform werden denjenigen Teilen der zweiten Ausführungsform, die zu den Teilen der ersten Ausführungsform identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, wie den Teilen der ersten Ausführungsform. Auch werden Teilen der zweiten Ausführungsform, die zu Teilen der ersten Ausführungsform funktional identisch und/oder im Wesentlichen identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, nur dass "100" hinzuaddiert wird. In jedem Fall kann auf die Beschreibungen derjenigen Teile der zweiten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch zu den Teilen der ersten Ausführungsform sind, um der Kürze willen verzichtet werden. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Beschreibungen und Abbildungen der ersten Ausführungsform auch für diese zweite Ausführungsform gelten, mit Ausnahme des hier Besprochenen und/oder Verdeutlichten.
Wie in 8 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 112 im Grunde ein erstes Tretlager 120, ein zweites Tretlager 121, eine Kurbelwelle 122 und einen ersten Motor 124. Des Weiteren umfasst die Fahrradantriebseinheit 112 einen zweiten Motor 125. Die Fahrradantriebseinheit 112 umfasst ebenfalls einen zweiten Motor 125, eine Mehrzahl von Ausgabeelementaufsätzen 126, ein Ausgabeelement 128, einen ersten Kurbelarm 130, einen zweiten Kurbelarm 132 und ein Paar Lagereinheiten 134 und 135. In der gezeigten Ausführungsform sind das erste Tretlager 120, das zweite Tretlager 121, die Kurbelwelle 122, der erste Motor 124, der erste Kurbelarm 130, der zweite Kurbelarm 132 und die Lagereinheiten 134 und 135 jeweils im Wesentlichen identisch zum ersten Tretlager 20, zum zweiten Tretlager 21, zur Kurbelwelle 22, zum Motor 24, zum ersten Kurbelarm 30, zum zweiten Kurbelarm 32 und zu den Lagereinheiten 34 und 35 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung dieser Teile verzichtet.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind bei der Fahrradantriebseinheit 112 die Drehachse der Kurbelwelle 122, die Drehachse des ersten Motors 124 und die Drehachse des zweiten Motors 125 miteinander koaxial angeordnet. Hiernach wird diese zusammen fallende Drehachse als Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 112 bezeichnet.
Wie in 8 gezeigt, ist das erste Tretlager 120 ausgebildet, mit einem ersten axialen Ende 114a des Tretlagergehäuses 114 gekoppelt zu werden, während das zweite Tretlager 121 ausgebildet ist, mit einem zweiten axialen Ende 114b des Tretlagergehäuses 114 gekoppelt zu werden. Das zweite axiale Ende 114b des Tretlagergehäuses 114 liegt dem ersten axialen Ende 114a entlang der Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 112 gegenüber. Das zweite Tretlager 121 ist im Wesentlichen identisch zu dem ersten Tretlager 120. Das zweite Tretlager 121 ist spiegelsymmetrisch bezüglich des ersten Tretlagers 120 angeordnet. Das zweite Tretlager 121 lagert die Kurbelwelle 122 über die Lagereinheit 135 drehbar bezüglich des Tretlagergehäuses 114 des Fahrrads 110. Wie in 8 gezeigt, weist das zweite Tretlager 121 spezifisch einen Außengewindeabschnitt 141 auf, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt 143 des Tretlagergehäuses 114 gewindegekoppelt zu werden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Außengewindeabschnitt 141 an einer äußeren Randfläche eines ersten axialen Endabschnitts 121a des zweiten Tretlagers 121 ausgebildet. Mit diesem Aufbau ist das zweite Tretlager 121 nicht-drehbar und über ein Gewinde mit dem Tretlagergehäuse 114 gekoppelt. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das zweite Tretlager 121 mit dem Tretlagergehäuse 114 auf eine andere herkömmliche Weise gekoppelt sein kann. Des Weiteren weist das zweite Tretlager 121 einen zweiten axialen Endabschnitt 121b auf, der axial dem ersten axialen Endabschnitt 121a gegenüberliegt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste axiale Endabschnitt 121a innerhalb des Tretlagergehäuses 114 untergebracht, während der zweite axiale Endabschnitt 121b axial außerhalb des Tretlagergehäuses 114 angeordnet ist. Das zweite Tretlager 121 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für Fahrradtretlager verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Die Kurbelwelle 122 wird von dem zweiten Tretlager 121 drehbar gelagert. Die Kurbelwelle 122 ist im Wesentlichen identisch zu der Kurbelwelle 22 gemäß der ersten Ausführungsform, kann jedoch länger sein als die Kurbelwelle 22, um den zweiten Motor 125 axial zwischen dem Tretlagergehäuse 114 und dem zweiten Kurbelarm 132 anzuordnen. Wie in 8 gezeigt, erstreckt sich die Kurbelwelle 122 axial durch den ersten Motor 124, das erste Tretlager 120, das Tretlagergehäuse 114, das zweite Tretlager 121 und den zweiten Motor 125 hindurch. Die Kurbelwelle 122 weist einen ersten Endabschnitt 144 und einen zweiten Endabschnitt 146 auf, die sich axial nach außerhalb des ersten Motors 124 bzw. des zweiten Motors 125 erstrecken. Der erste Kurbelarm 130 ist lösbar mit dem ersten Endabschnitt 144 der Kurbelwelle 122 gekoppelt, während der zweite Kurbelarm 132 lösbar mit dem zweiten Endabschnitt 146 der Kurbelwelle 122 gekoppelt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Kurbelarm 130 und 132 lösbar mit dem ersten und zweiten Endabschnitt 144 bzw. 146 auf herkömmliche Weise gekoppelt, wie etwa Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Alternativ oder optional kann einer des ersten und des zweiten Kurbelarms 130 und 132 unlösbar mit der Kurbelwelle 122 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der erste Kurbelarm 130 integral mit der Kurbelwelle 122 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Die Kurbelwelle 122 kann aus einem Material gefertigt sein, das herkömmlicherweise für FahrradKurbelwellen verwendet wird, wie etwa Aluminium, Stahl und dergleichen.
Wie in den 8 gezeigt, weist der zweite Motor 125 ein mittleres Durchgangsloch 149 auf, durch das sich die Kurbelwelle 122 erstreckt. Das mittlere Durchgangsloch 149 ist am Drehmittelpunktsabschnitt des zweiten Motors 125 angeordnet. Der zweite Motor 125 ist so angeordnet, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle 122 koaxial ist. Der zweite Motor 125 ist im Wesentlichen identisch zu dem ersten Motor 124, und somit identisch zu dem Motor 24 gemäß der ersten Ausführungsform. Der zweite Motor 125 ist spiegelsymmetrisch bezüglich des ersten Motors 124 relativ zu dem Tretlagergehäuse 114 angeordnet. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung des zweiten Motors 125 verzichtet. Der zweite Motor 125 umfasst alle Merkmale des Motors 24 und des ersten Motors 124. Des Weiteren weist der zweite Motor 125 die Ausgabeelementaufsätze 126 zum Befestigen des Ausgabeelements 128 am zweiten Motor 125 auf.
Wie in 8 gezeigt, umfasst der zweite Motor 125 ein drittes Gehäuse 151, ein viertes Gehäuse 153, einen zweiten Rotor 155 und einen zweiten Stator 157. Das dritte Gehäuse 151 ist nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 122 gekoppelt. Das vierte Gehäuse 153 ist fest mit dem zweiten Tretlager 121 gekoppelt. Der zweite Rotor 155 weist eine Mehrzahl (z.B zwölf) von zweiten Magneten 159 auf. Der zweite Rotor 155 ist an einem Randabschnitt 167 des dritten Gehäuses 151 angeordnet. Der zweite Stator 157 wird an dem zweiten Tretlager 121 gelagert, und ist nicht-drehbar mit dem zweiten Tretlagergehäuse 121 gekoppelt. Der zweite Stator 157 weist eine Mehrzahl (z.B. zwölf) von Statorzähnen 163, die fest an dem zweiten Tretlager 121 befestigt sind, und eine Mehrzahl von Spulendrähten 165 auf, die um die Statorzähne 163 gewickelt sind. Die zweiten Magnete 159 und die Statorzähne 163 des zweiten Stators 157 sind einander radial bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 122 zugewandt. In der gezeigten Ausführungsform sind das dritte Gehäuse 151, das vierte Gehäuse 153, der zweite Rotor 155 und der zweite Stator 157 im Wesentlichen identisch zu dem ersten Gehäuse 50, dem zweiten Gehäuse 52, dem Rotor 54 und dem Stator 56 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf detaillierte Beschreibungen verzichtet. Des Weiteren sind die zweiten Magneten 159 des zweiten Rotors 155 und die Statorzähne 163 und Spulendrähte 165 des zweiten Stators 157 ebenfalls im Wesentlichen identisch zu den Magneten 58 des Rotors 54 und den Statorzähnen 62 und Spulendrähten 64 des Stators 56 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf detaillierte Beschreibungen verzichtet. In der gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Motor 124 und 125 Dreiphasen- Gleichstrommotoren. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der erste und der zweite Motor 124 und 125 eine andere Art bürstenloser oder mit Bürsten versehener Gleichstrommotor sein können. In der gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Motor 124 und 125 Außenrotormotoren. Mit anderen Worten, weisen der erste und der zweite Motor 124 und 125 eine Außenrotorbaugruppe auf, die bezüglich einer Innenstatorbaugruppe radial nach außen hin angeordnet ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform werden der erste und der zweite Motor 124 und 125 durch einen Inverter (nicht gezeigt) angetrieben, der durch eine Motorsteuervorrichtung (nicht gezeigt) angetrieben wird. Die Motorsteuervorrichtung steuert den Inverter gemäß der Tretkraft und der Geschwindigkeit des Fahrrads. Genauer ist die Motorsteuervorrichtung elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Motor 124 und 125 verbunden.
Wie in 8 gezeigt, sind die Ausgabeelementaufsätze 126 auf einer äußeren Randfläche 167a des Randabschnitts 167 des dritten Gehäuses 151 angeordnet. Die Ausgabeelementaufsätze 126 sind umfänglich entlang der äußeren Randfläche 167a des Randabschnitts 167 mit gleichen Zwischenräumen dazwischen angeordnet. Die Ausgabeelementaufsätze 126 sind mit einem Klebstoff oder auf irgendeine andere, geeignete Weise sicher mit der äußeren Randfläche 167a des Randabschnitts 167 derart gekoppelt, dass die Ausgabeelementaufsätze 126 sich mit dem dritten Gehäuse 151 mitdrehen. In den gezeigten Ausführungsformen sind fünf der Ausgabeelementaufsätze 126 fest mit dem dritten Gehäuse 151 gekoppelt. Jedoch kann die Anzahl der Ausgabeelementaufsätze 126 größer oder kleiner als fünf sein, ganz wie benötigt oder gewünscht. Die Ausgabeelementaufsätze 126 weisen jeweils Durchgangslöcher 126a auf. Das Ausgabeelement 128 ist lösbar mit dem dritten Gehäuse 151 derart gekoppelt, dass der zweite Motor 125 eine Drehausgabe an das Ausgabeelement 128 überträgt. Spezifisch ist das Ausgabeelement 128 lösbar mit den Ausgabeelementaufsätzen 126 derart gekoppelt, dass der zweite Motor 125 die Drehausgabe an das Ausgabeelement 128 überträgt. Das Ausgabeelement 128 umfasst ein erstes und zweites Kettenblatt 170a und 170b (z.B. Kettenblätter), die lösbar mittels Befestigungsmitteln 172 mit den Ausgabeelementaufsätzen 126 gekoppelt sind. Bei der gezeigten Ausführungsform, wie sie in 8 gezeigt ist, sind das erste und zweite Kettenblatt 170a und 170b lösbar mit dem Ausgabeelementaufsätzen 126 derart gekoppelt, dass die Ausgabeelementaufsätze 126 axial zwischen dem ersten und dem zweiten Kettenblatt 170a und 170b angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Befestigungsmittel 172 durch Befestigungslöcher des ersten und zweiten Kettenblatts 170a und 170b und die Durchgangslöcher 126a des Ausgabeelementaufsatzes 126 hindurch angeordnet. Die Befestigungsmittel 172 befestigen das erste und zweite Kettenblatt 170a und 170b an den Ausgabeelementaufsätzen 126, wodurch sie das erste und zweite Kettenblatt 170a und 170b sicher an dem dritten Gehäuse 151 des zweiten Motors 125 befestigen. Somit drehen sich das erste und zweite Kettenblatt 170a und 170b integral mit dem dritten Gehäuse 151 des zweiten Motors 125 und der Kurbelwelle 122. Die Befestigungsmittel 172 umfassen herkömmliche Befestigungselemente zum Befestigen von herkömmlichen Kettenblättern an einem herkömmlichen Fahrradkurbelarm. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung der Befestigungsmittel 172 verzichtet. Jedoch umfasst in der gezeigten Ausführungsform jedes der Befestigungsmittel 172 ein Paar aus Bolzen und Mutter. Somit sind bei dieser Fahrradantriebseinheit 112 das erste und das zweite Kettenblatt 170a und 170b frei ersetzbar.
Bei der Fahrradantriebseinheit 112 wird die Tretkraft, die auf den ersten und zweiten Kurbelarm 130 und 132 wirkt, über die Kurbelwelle 122 und das dritte Gehäuse 151 des zweiten Motors 125 auf das Ausgabeelement 128 übertragen. Andererseits wird die Drehausgabe des ersten Motors 124 vom ersten Motor 124 über ein erstes Gehäuse 150 des ersten Motors 124, die Kurbelwelle 122 und das dritte Gehäuse 151 auf das Ausgabeelement 128 übertragen, wie durch Pfeile in 8 angedeutet. Ferner wird die Drehausgabe des zweiten Motors 125 vom zweiten Motor 125 über das dritte Gehäuse 151 auf das Ausgabeelement 128 übertragen, wie durch Pfeile in 8 angedeutet. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert das dritte Gehäuse 151 des zweiten Motors 125 die Tretkraft von dem ersten und dem zweiten Kurbelarm 130 und 132 mit der Drehausgabe des ersten und des zweiten Motors 124 und 125 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 110 zu unterstützen. Spezifisch wird eine Drehausgabe des Abtriebelements 128 über die Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 112 auch einen Zahnradmechanismus zum Kombinieren der Tretkraft mit der Drehausgabeen des ersten und des zweiten Motors 124 und 125 umfassen.
Da bei der Fahrradantriebseinheit 112 der erste und der zweite Motor 124 und 125 zur Erzeugung der Unterstützungskraft vorgesehen sind, kann eine größere Unterstützungskraft erreicht werden, oder jeder des ersten und des zweiten Motors 124 und 125 kann kleiner ausgebildet werden, um dieselbe Unterstützungskraft zu erzeugen.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die 9 und 10 wird nun eine Fahrradantriebseinheit 212 gemäß einer dritten Ausführungsform erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 212 ist im Grunde identisch zu der Fahrradantriebseinheit 12, mit der Ausnahme, dass die Fahrradantriebseinheit 212 einen Rotor und einen Stator umfasst, die jeweils in abgedichteten Räumen untergebracht sind, wie unten erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 212 ist an einem Tretlagergehäuse 214 eines Fahrradrahmens eines Fahrrads 210 befestigt. Das Tretlagergehäuse 214 ist im Wesentlichen identisch zu dem Tretlagergehäuse 14 gemäß der ersten Ausführungsform.
Angesichts der Ähnlichkeit zwischen der ersten und der dritten Ausführungsform werden denjenigen Teilen der dritten Ausführungsform, die zu den Teilen der ersten Ausführungsform identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, wie den Teilen der ersten Ausführungsform. Auch werden Teilen der dritten Ausführungsform, die zu Teilen der ersten Ausführungsform funktional identisch und/oder im Wesentlichen identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, nur dass "200" hinzuaddiert wird. In jedem Fall kann auf die Beschreibungen derjenigen Teile der dritten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch zu den Teilen der ersten Ausführungsform sind, um der Kürze willen verzichtet werden. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Beschreibungen und Abbildungen der ersten Ausführungsform auch für diese dritte Ausführungsform gelten, mit Ausnahme des hier Besprochenen und/oder Verdeutlichten.
Wie in 9 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 212 im Grunde ein erstes Tretlager 220, ein zweites Tretlager 221, eine Kurbelwelle 222 und einen Motor 224. Die Fahrradantriebseinheit 212 umfasst ferner einen Ausgabeelementaufsatz 226, ein Ausgabeelement 228, einen ersten Kurbelarm 230, einen zweiten Kurbelarm 232 und ein Paar Lagereinheiten 234 und 235. Das erste Tretlager 220, das zweite Tretlager 221, die Kurbelwelle 222, der Ausgabeelementaufsatz 226, das Ausgabeelement 228, der erste Kurbelarm 230, der zweite Kurbelarm 232 und die Lagereinheiten 234 und 235 sind jeweils im Wesentlichen identisch zum ersten Tretlager 20, zum zweiten Tretlager 21, zur Kurbelwelle 22, zum Ausgabeelementaufsatz 26, zum Ausgabeelement 28, zum ersten Kurbelarm 30, zum zweiten Kurbelarm 32 und zu den Lagereinheiten 34 und 35 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung dieser Teile verzichtet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das erste Tretlager 220 mit einem ersten axialen Ende des Tretlagergehäuses 214 gekoppelt, während das zweite Tretlager 221 mit einem zweiten axialen Ende des Tretlagergehäuses 214, das dem ersten axialen Ende gegenüberliegt, gekoppelt ist. Das zweite Tretlager 221 ist identisch zu dem ersten Tretlager 220, außer, dass das zweite Tretlager 221 bezüglich des ersten Tretlagers 220 spiegelsymmetrisch relativ zu dem Tretlagergehäuse 214 angeordnet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform lagert das erste Tretlager 220 über die Lagereinheit 234 die Kurbelwelle 222 drehbar, während das zweite Tretlager 221 über die Lagereinheit 235 die Kurbelwelle 222 drehbar an einer von der Lagereinheit 234 axial beabstandeten Stelle lagert. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Kurbelarm 230 lösbar mit einem ersten Endabschnitt 244 der Kurbelwelle 222 gekoppelt, während der zweite Kurbelarm 232 lösbar mit einem zweiten Endabschnitt 246 der Kurbelwelle 222 gekoppelt ist.
Wie in 10 gezeigt, ist der Motor 224 im Wesentlichen identisch zu dem Motor 24 gemäß der ersten Ausführungsform, bis auf die unten beschriebenen Merkmale. Bei der Fahrradantriebseinheit 212 sind die Drehachse der Kurbelwelle 222 und die Drehachse des Motors 224 miteinander koaxial angeordnet. Hiernach wird diese zusammen fallende Drehachse als Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212 bezeichnet. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Motor 224 ein mittleres Durchgangsloch 248 auf, durch das sich die Kurbelwelle 222 erstreckt. Das mittlere Durchgangsloch 248 ist am Drehmittelpunktsabschnitt des Motors 224 angeordnet. Der Motor 224 ist so angeordnet, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle 222 koaxial ist. Wie in 10 gezeigt, umfasst der Motor 224 ein erstes Gehäuse 250, ein zweites Gehäuse 252, einen Rotor 254 (z.B. einen ersten Rotor) und einen Stator 256 (z.B. einen ersten Stator). Die Kurbelwelle 222 ist im Grunde integral mit dem ersten Gehäuse 250 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet. Somit ist das erste Gehäuse 250 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 222 gekoppelt. Das zweite Gehäuse 252 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 214 gekoppelt. Der Rotor 254 weist eine Mehrzahl von Magneten 258 (z.B. erste Magneten) auf, die an dem ersten Gehäuse 250 angeordnet sind. Der Stator 256 ist nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager 220 gekoppelt. Der Stator 256 (z.B. der erste Stator) weist eine Mehrzahl von Statorzähnen 262, die fest an dem ersten Tretlager 220 befestigt sind, und eine Mehrzahl von Spulendrähten 264 auf, die um die Statorzähne 262 gewickelt sind. Die Magnete 258 und die Statorzähne 262 des Stators 256 sind einander radial bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 222 zugewandt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 224 ein Dreiphasen-Gleichstrommotor. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 224 eine andere Art bürstenloser oder mit Bürsten versehener Gleichstrommotor sein kann. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 224 ein Außenrotormotor. Mit anderen Worten, der Motor 224 weist eine Außenrotorbaugruppe auf, die bezüglich einer Innenstatorbaugruppe radial nach außen hin angeordnet ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform weist, wie in 10 gezeigt, das erste Gehäuse 250 ein Magnetgehäuseteil 274 auf. Das zweite Gehäuse 252 weist ein Statorgehäuseteil 276 auf. Das Magnetgehäuseteil 274 nimmt die Magneten 258 (z.B. erste Magneten) innerhalb eines Innenraums 274a des Magnetgehäuseteils 274 auf. Das Statorgehäuseteil 276 nimmt den Stator 56 (z.B. erster Stator) innerhalb eines Innenraums 276a des Statorgehäuseteils 276 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform sind das Magnetgehäuseteil 274 des ersten Gehäuses 250 und das Statorgehäuseteil 276 des zweiten Gehäuses 252 aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst, wie in 10 gezeigt, der Motor 224 sowohl das Magnetgehäuseteil 274 als auch das Statorgehäuseteil 276. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 224 nur einen von Magnetgehäuseteil 274 und Statorgehäuseteil 276 umfassen kann.
Wie in 10 gezeigt ist, ist das erste Gehäuse 250 im Wesentlichen identisch zu dem ersten Gehäuse 50 gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass das erste Gehäuse 250 des Weiteren das Magnetgehäuseteil 274 aufweist. Das Magnetgehäuseteil 274 ist im Grunde ein ringförmiges Element 282 mit einem Flansch 284 an einem axialen Ende des ringförmigen Elements 282. Das ringförmige Element 282 erstreckt sich axial entlang der Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212, während sich der Flansch 284 vom axialen Ende des ringförmigen Elements 282 radial nach außen erstreckt. Das Magnetgehäuseteil 274 ist fest mittels eines Klebstoffs mit einem Randabschnitt 266 des ersten Gehäuses 250 gekoppelt. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der Flansch 284 einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich einem oder etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des Randabschnitts 266 des ersten Gehäuses 250. Des Weiteren weist das ringförmige Element 282 eine axiale Abmessung auf, die im Wesentlichen gleich einer Innentiefe des ersten Gehäuses 250 ist, gemessen entlang der Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das Magnetgehäuseteil 274 auf andere Weise mit dem ersten Gehäuse 250 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Das Magnetgehäuseteil 274 ist radial nach innen an dem Randabschnitt 266 bezüglich des Randabschnitts 266 angeordnet, um den ringförmigen Innenraum 274a des Magnetgehäuseteils 274 dazwischen um die Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212 herum zu definieren. Der Innenraum 274a ist ein abgedichteter Raum, um die Magnete 258 darin wasserdicht aufzunehmen. Die Magnete 258 des Rotors 254 sind identisch zu den Magneten 58 des Rotors 54 gemäß der ersten Ausführungsform. Um der Kürze willen wird auf die detaillierte Beschreibung verzichtet.
Wie in 10 gezeigt ist, ist das zweite Gehäuse 252 im Wesentlichen identisch zu dem zweiten Gehäuse 52 gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass das zweite Gehäuse 252 des Weiteren das Statorgehäuseteil 276 aufweist. Das Statorgehäuseteil 276 ist im Grunde ein ringförmiges Element 286 mit einem Boden 288 an einem axialen Ende des ringförmigen Elements 286. Das ringförmige Element 286 erstreckt sich axial entlang der Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212, während sich der Boden 288 vom axialen Ende des ringförmigen Elements 286 radial nach innen erstreckt. Das Statorgehäuseteil 276 ist fest mittels eines Klebstoffs mit dem zweiten Gehäuse 252 gekoppelt. Bei der gezeigten Ausführungsform weist das ringförmige Element 286 des Statorgehäuseteils 276 einen Außendurchmesser auf, der etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des ringförmigen Elements 282 des Magnetgehäuseteils 274. Wie in 9 gezeigt, sind das Magnetgehäuseteil 274 und das Statorgehäuseteil 276 einander radial zugewandt. Spezifisch ist das Statorgehäuseteil 276 bezüglich des Magnetgehäuseteils 274 radial nach innen angeordnet. Des Weiteren weist bei der gezeigten Ausführungsform der Boden 288 ein mittleres Durchgangsloch 288a auf, durch das hindurch das erste Tretlager 220 angeordnet ist. Das mittlere Durchgangsloch 288a weist einen Innendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich einem oder etwas größer ist als ein Außendurchmesser des ersten Tretlagers 220. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das Statorgehäuseteil 276 auf andere Weise mit dem zweiten Gehäuse 252 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Das Statorgehäuseteil 276 ist radial nach außen hin an dem ersten Tretlager 220 angeordnet, um den ringförmigen Innenraum 276a des Statorgehäuseteils 276 um die Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 212 herum zu definieren. Der Innenraum 276a ist ein abgedichteter Raum, um den Stator 256 darin wasserdicht aufzunehmen. Der Stator 256 ist identisch zu dem Stator 56 gemäß der ersten Ausführungsform. Um der Kürze willen wird auf die detaillierte Beschreibung verzichtet.
Bei der Fahrradantriebseinheit 212 wird die Tretkraft, die auf den ersten Kurbelarm 230 und den zweiten Kurbelarm 232 wirkt, über die Kurbelwelle 222 und den Ausgabeelementaufsatz 226 auf das Ausgabeelement 228 übertragen. Des Weiteren wird die Drehausgabe des Motors 224 vom Motor 224 über das erste Gehäuse 250, die Kurbelwelle 22 und den Ausgabeelementaufsatz 226 auf das Ausgabeelement 228 übertragen. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert die Kurbelwelle 22 oder der Ausgabeelementaufsatz 226 die Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 224 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 210 zu unterstützen. Spezifisch wird eine Drehausgabe des Abtriebelements 228 über die Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 212 auch einen Zahnradmechanismus zum Kombinieren der Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 224 umfassen.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Formen des Magnetgehäuseteils 274 und des Statorgehäuseteils 276 nicht auf die in der 10 gezeigten Formen beschränkt, so lange das Magnetgehäuseteil 274 die Magnete 258 innerhalb des Innenraums 274a des Magnetgehäuseteils 274 aufnimmt und das Statorgehäuseteil 276 den Stator 56 innerhalb des Innenraums 276a des Statorgehäuseteils 276 aufnimmt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist des Weiteren der Magnetgehäuseteil 274 unabhängig als ein separates Teil ausgebildet. Jedoch kann das Magnetgehäuseteil 274 integral mit dem ersten Gehäuse 250 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein. Bei der gezeigten Ausführungsform ist ferner der Magnetgehäuseteil 276 unabhängig als ein separates Teil ausgebildet. Jedoch kann das Statorgehäuseteil 276 integral mit dem zweiten Gehäuse 252 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein.
Bei der gezeigten Ausführungsform sind des Weiteren das Magnetgehäuseteil 274 des ersten Gehäuses 250 und das Statorgehäuseteil 276 des zweiten Gehäuses 252 aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt, wie etwa Kupfer, Aluminium oder einem anderen nichtmagnetischen Material, Kunstharz und dergleichen. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass das erste Gehäuse 250 und das zweite Gehäuse 252 auch aus dem nichtmagnetischen Material gefertigt sein können.
In der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 9 und 10 gezeigt ist, ist das erste Gehäuse 250 integral mit der Kurbelwelle 222 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet. Jedoch kann bei der Fahrradantriebseinheit 212 das erste Gehäuse 250 ein von der Kurbelwelle 222 separates Teil sein. Spezifisch kann das erste Gehäuse 250 nicht-drehbar und lösbar mit der Kurbelwelle 222 gekoppelt sein. Wie in den 11 und 12 gezeigt, ist insbesondere die Kurbelwelle 222 lösbar mit einem mittleren Abschnitt 250b des ersten Gehäuses 250 gekoppelt. Die Kurbelwelle 222 weist Verzahnungsnuten 222a (z.B. äußere Verzahnungen) auf. Das erste Gehäuse 250 weist Verzahnungen 250a (z.B. innere Verzahnungen) auf, die an einer Innenfläche 250c des mittleren Abschnitts 250b des ersten Gehäuses 250 ausgebildet sind. Die Verzahnungen 250a des ersten Gehäuses 250 sind nicht-drehbar mit den Verzahnungsnuten 222a der Kurbelwelle 222 gekoppelt. Die Verzahnungen 250a des ersten Gehäuses 250 sind lösbar mit der Kurbelwelle 222 gekoppelt. Spezifisch erstreckt sich die Kurbelwelle 222 durch den mittleren Abschnitt 250b des ersten Gehäuses 250 derart, dass die Verzahnungsnuten 222a der Kurbelwelle 222 mit den Verzahnungen 250a des ersten Gehäuses 250 in Eingriff sind. Somit ist das erste Gehäuse 250 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 222 derart gekoppelt, dass die Drehung der Kurbelwelle 222 direkt auf das erste Gehäuse 250 übertragen werden kann. Kurbelwelle 222 erstreckt sich durch das erste Gehäuse 250 derart hindurch, dass der erste Endabschnitt 244 axial außerhalb des ersten Gehäuses 250 hervor ragt. Der zweite Endabschnitt 246 der Kurbelwelle 222 ragt axial außerhalb des Tretlagergehäuses 214 und des Ausgabeelementaufsatzes 226 vor. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Kurbelwelle 222 fest mit dem ersten Gehäuse 250 über die Kopplung zwischen den Verzahnungsnuten 222a und den Verzahnungen 250a gekoppelt. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Kurbelwelle 222 auf andere Weise nicht-drehbar mit dem ersten Gehäuse 250 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die 13 und 14 wird nun eine Fahrradantriebseinheit 312 gemäß einer vierten Ausführungsform erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 312 ist im Grunde identisch zu der Fahrradantriebseinheit 12, mit der Ausnahme, dass die Fahrradantriebseinheit 312 einen Rotor und einen Stator umfasst, die einander axial zugewandt sind, wie unten erläutert. Die Fahrradantriebseinheit 312 ist an einem Tretlagergehäuse 314 eines Fahrradrahmens eines Fahrrads 310 befestigt. Das Tretlagergehäuse 314 ist im Wesentlichen identisch zu dem Tretlagergehäuse 14 gemäß der ersten Ausführungsform.
Angesichts der Ähnlichkeit zwischen der ersten und der vierten Ausführungsform werden denjenigen Teilen der vierten Ausführungsform, die zu den Teilen der ersten Ausführungsform identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, wie den Teilen der ersten Ausführungsform. Auch werden Teilen der vierten Ausführungsform, die zu Teilen der ersten Ausführungsform funktional identisch und/oder im Wesentlichen identisch sind, dieselben Bezugszeichen verliehen, nur dass "300" hinzuaddiert wird. In jedem Fall kann auf die Beschreibungen derjenigen Teile der vierten Ausführungsform, die im Wesentlichen identisch zu den Teilen der ersten Ausführungsform sind, um der Kürze willen verzichtet werden. Jedoch wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Beschreibungen und Abbildungen der ersten Ausführungsform auch für diese vierte Ausführungsform gelten, mit Ausnahme des hier Besprochenen und/oder Verdeutlichten.
Wie in 13 gezeigt, umfasst die Fahrradantriebseinheit 312 im Grunde ein erstes Tretlager 320, ein zweites Tretlager 321, eine Kurbelwelle 322 und einen Motor 324. Die Fahrradantriebseinheit 312 umfasst ferner einen Ausgabeelementaufsatz 326, ein Ausgabeelement 328, einen ersten Kurbelarm 330, einen zweiten Kurbelarm 332 und ein Paar Lagereinheiten 334 und 335. Das erste Tretlager 320, das zweite Tretlager 321, die Kurbelwelle 322, der Ausgabeelementaufsatz 326, das Ausgabeelement 328, der erste Kurbelarm 330, der zweite Kurbelarm 332 und die Lagereinheiten 334 und 335 sind jeweils im Wesentlichen identisch zum ersten Tretlager 20, zum zweiten Tretlager 21, zur Kurbelwelle 22, zum Ausgabeelementaufsatz 26, zum Ausgabeelement 28, zum ersten Kurbelarm 30, zum zweiten Kurbelarm 32 und zu den Lagereinheiten 34 und 35 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit wird um der Kürze willen auf eine detaillierte Beschreibung dieser Teile verzichtet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das erste Tretlager 320 mit einem ersten axialen Ende des Tretlagergehäuses 314 gekoppelt, während das zweite Tretlager 321 mit einem zweiten axialen Ende des Tretlagergehäuses 314, das dem ersten axialen Ende gegenüberliegt, gekoppelt ist. Das zweite Tretlager 321 ist identisch zu dem ersten Tretlager 320, außer, dass das zweite Tretlager 321 bezüglich des ersten Tretlagers 320 spiegelsymmetrisch relativ zu dem Tretlagergehäuse 314 angeordnet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform lagert das erste Tretlager 320 über die Lagereinheit 334 die Kurbelwelle 322 drehbar, während das zweite Tretlager 321 über die Lagereinheit 335 die Kurbelwelle 322 drehbar an einer von der Lagereinheit 334 axial beabstandeten Stelle lagert. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der erste Kurbelarm 330 lösbar mit einem ersten Endabschnitt 344 der Kurbelwelle 322 gekoppelt, während der zweite Kurbelarm 332 lösbar mit einem zweiten Endabschnitt 346 der Kurbelwelle 322 gekoppelt ist.
Wie in 13 gezeigt, ist der Motor 324 im Wesentlichen identisch zu dem Motor 24 gemäß der ersten Ausführungsform, bis auf die unten beschriebenen Merkmale. Bei der Fahrradantriebseinheit 312 sind die Drehachse der Kurbelwelle 322 und die Drehachse des Motors 324 miteinander koaxial angeordnet. Hiernach wird diese zusammen fallende Drehachse als Drehachse X1 der Fahrradantriebseinheit 312 bezeichnet. Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Kurbelwelle 322 von dem ersten Tretlager 320 bezüglich der Drehachse X1 drehbar gelagert. Bei der gezeigten Ausführungsform weist, wie in 13 gezeigt, der Motor 324 ein mittleres Durchgangsloch 348 auf, durch das sich die Kurbelwelle 322 erstreckt. Das mittlere Durchgangsloch 348 ist am Drehmittelpunktsabschnitt des Motors 324 angeordnet. Der Motor 324 ist so angeordnet, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Kurbelwelle 322 koaxial ist. Wie in 13 gezeigt, umfasst der Motor 324 ein erstes Gehäuse 350, ein zweites Gehäuse 352, einen Rotor 354 (z.B. einen ersten Rotor) und einen Stator 356 (z.B. einen ersten Stator). Die Kurbelwelle 322 ist im Grunde integral mit dem ersten Gehäuse 350 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet. Somit ist das erste Gehäuse 350 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 322 gekoppelt. Das zweite Gehäuse 352 ist nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse 314 gekoppelt. Der Rotor 354 weist eine Mehrzahl von ersten Magneten 358a und eine Mehrzahl von zweiten Magneten 358b auf, die an dem ersten Gehäuse 350 angeordnet sind. Der Stator 356 ist nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager 320 gekoppelt. Der Stator 356 weist eine Mehrzahl von Statorzähnen 362, die fest an dem ersten Tretlager 320 befestigt sind, und eine Mehrzahl von Spulendrähten 364 auf, die um die Statorzähne 362 gewickelt sind. In der gezeigten Ausführungsform ist der Motor 324 ein Dreiphasen- Gleichstrommotor. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass der Motor 324 eine andere Art bürstenloser oder mit Bürsten versehener Gleichstrommotor sein kann.
Wie in 14 gezeigt ist, ist das erste Gehäuse 350 im Wesentlichen identisch zu dem ersten Gehäuse 50 gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass das erste Gehäuse 350 des Weiteren eine zweite Seitenwand 380 aufweist, die mit einem Randabschnitt 366 des ersten Gehäuses 350 derart gekoppelt ist, dass die zweite Seitenwand 380 einer ersten Seitenwand 378 des ersten Gehäuses 350 axial zugewandt ist. Die zweite Seitenwand 380 ist im Grunde eine ringförmige, scheibenförmige Platte. Die zweite Seitenwand 380 ist fest mit einem axialen Ende des Randabschnitts 366 gekoppelt, das sich axial von der ersten Seitenwand 378 erstreckt. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Seitenwand 380 mit einem Klebstoff fest mit dem Randabschnitt 366 des ersten Gehäuse 350 gekoppelt. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die zweite Seitenwand 380 auf andere Weise mit dem zweiten Gehäuse 350 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen. Bei der gezeigten Ausführungsform weist die zweite Seitenwand 380 einen Außendurchmesser auf, der im Wesentlichen gleich einem oder etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des Randabschnitts 366 des ersten Gehäuses 350.
Bei der gezeigten Ausführungsform weist, wie in den 13 und 14 gezeigt, die erste Seitenwand 378 eine erste axial ausgerichtete Fläche 382 auf, während die zweite Seitenwand 380 eine zweite axial ausgerichtete Fläche 384 aufweist. Mit anderen Worten weist das erste Gehäuse 350 die erste axial ausgerichtete Fläche 382 und die zweite axial ausgerichtete Fläche 384 auf. Die erste und die zweite axial ausgerichtete Fläche 382 und 384 sind einander axial bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 322 zugewandt. Bei der gezeigten Ausführungsform sind, wie in den 13 und 14 gezeigt, die ersten Magnete 358a an der ersten axial ausgerichteten Fläche 382 des ersten Gehäuses 350 so angeordnet, dass die ersten Magnete 358a und der Stator 356 einander bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 322 axial zugewandt sind. Ferner sind die zweiten Magnete 358b an der zweiten axial ausgerichteten Fläche 384 des ersten Gehäuses 350 so angeordnet, dass die zweiten Magnete 358b und der Stator 356 einander bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 322 axial zugewandt sind. Bei der gezeigten Ausführungsform können die erste und die zweite axial ausgerichtete Fläche 382 und 384 axial ausgerichtete Flächen des Randabschnitts 366 definieren. Somit sind die ersten und die zweiten Magnete 358a und 358b des Rotors 354 (z.B. erster Rotor) an den axial ausgerichteten Flächen des Randabschnitts 366 des ersten Gehäuses 350 derart angeordnet, dass der Rotor 354 und der Stator 356 einander bezüglich der Drehachse X1 der Kurbelwelle 322 axial zugewandt sind. Spezifisch ist, wie in 13 gezeigt, der Stator 356 axial zwischen den ersten Magneten 358a und den zweiten Magneten 358b angeordnet. Die ersten Magnete 358a sind umfänglich auf der ersten axial ausgerichteten Fläche 382 entlang des Randabschnitts 366 bezüglich der Drehachse X1 angeordnet, während die zweiten Magnete 358b umfänglich auf der zweiten axial ausgerichteten Fläche 384 entlang des Randabschnitts 366 bezüglich der Drehachse X1 angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform weist der Rotor 354 zwölf der ersten Magnete 358a und zwölf der zweiten Magnete 358b auf. Jedoch kann die Anzahl der ersten Magnete 358a und die Anzahl der zweiten Magnete 358b mehr oder weniger als zwölf betragen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Seitenwand 380 unabhängig als ein separates Teil ausgebildet. Jedoch kann die zweite Seitenwand 380 integral mit dem ersten Gehäuse 350 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet sein.
Wie in 14 gezeigt ist, ist das zweite Gehäuse 352 im Wesentlichen identisch zu dem zweiten Gehäuse 52 gemäß der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der Größe des zweiten Gehäuses 352. Somit wird um der Kürze willen auf die detaillierte Beschreibung verzichtet. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das zweite Gehäuse 352 so dimensioniert, dass das zweite Gehäuse 352 bezüglich der zweiten Seitenwand 380 des ersten Gehäuses 350 radial nach innen angeordnet ist. Spezifisch weist das zweite Gehäuse 352 einen Außendurchmesser auf, der etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser eines mittleren Durchgangslochs der zweiten Seitenwand 380. Somit kann, wie in 14 gezeigt, das zweite Gehäuse 352 bezüglich der zweiten Seitenwand 380 derart angeordnet sein, dass das zweite Gehäuse 352 und die zweite Seitenwand 380 einander radial zugewandt sind. Der Stator 356 ist identisch zu dem Stator 56 gemäß der ersten Ausführungsform. Um der Kürze willen wird auf die detaillierte Beschreibung verzichtet.
Bei der Fahrradantriebseinheit 312 wird die Tretkraft, die auf den ersten Kurbelarm 330 und den zweiten Kurbelarm 332 wirkt, über die Kurbelwelle 322 und den Ausgabeelementaufsatz 326 auf das Ausgabeelement 328 übertragen. Des Weiteren wird die Drehausgabe des Motors 324 vom Motor 324 über das erste Gehäuse 350, die Kurbelwelle 322 und den Ausgabeelementaufsatz 326 auf das Ausgabeelement 328 übertragen. Bei der gezeigten Ausführungsform kombiniert die Kurbelwelle 322 oder der Ausgabeelementaufsatz 326 die Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 324 als Unterstützungskraft, um einen Fahrer beim Fahren des Fahrrads 310 zu unterstützen. Spezifisch wird eine Drehausgabe des Abtriebelements 328 über die Kette auf das hintere Ritzel übertragen, das drehbar um die hintere Nabenachse des Hinterrades angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fahrradantriebseinheit 312 auch einen Zahnradmechanismus zum Kombinieren der Tretkraft mit der Drehausgabe des Motors 324 umfassen.
Bei der gezeigten Ausführungsform kann alternativ oder zusätzlich der Motor 324 eine Dichtung radial zwischen der zweiten Seitenwand 380 des ersten Gehäuses 50 und des zweiten Gehäuses 352 aufweisen, um einen abgedichteten Raum des Motors 324 zu definieren. Die Dichtung kann ein wasserdichtes Fett sein, wie etwa Silikonfett, eine Rad- oder Ringdichtung, wie etwa ein O-Ring und dergleichen. In diesem Fall sind der Rotor 354 und der Stator 356 innerhalb des abgedichteten Raumes in einer wasserdichten Weise angeordnet.
In der gezeigten Ausführungsform, wie sie in den 13 und 14 gezeigt ist, ist das erste Gehäuse 350 integral mit der Kurbelwelle 322 als ein einstückiges, einheitliches Element ausgebildet. Jedoch kann bei der Fahrradantriebseinheit 312 das erste Gehäuse 350 ein von der Kurbelwelle 322 separates Teil sein. Spezifisch kann das erste Gehäuse 350 nicht-drehbar und lösbar mit der Kurbelwelle 322 gekoppelt sein. Wie in den 15 und 16 gezeigt, ist insbesondere die Kurbelwelle 322 lösbar mit einem mittleren Abschnitt 350b des ersten Gehäuses 350 gekoppelt. Die Kurbelwelle 322 weist Verzahnungsnuten 322a (z.B. äußere Verzahnungen) auf. Das erste Gehäuse 350 weist Verzahnungen 350a (z.B. innere Verzahnungen) auf, die an einer Innenfläche 350c des mittleren Abschnitts 350b des ersten Gehäuses 350 ausgebildet sind. Die Verzahnungen 350a des ersten Gehäuses 350 sind nicht-drehbar mit den Verzahnungsnuten 322a der Kurbelwelle 322 gekoppelt. Die Verzahnungen 350a des ersten Gehäuses 350 sind lösbar mit der Kurbelwelle 322 gekoppelt. Spezifisch erstreckt sich die Kurbelwelle 322 durch den mittleren Abschnitt 350b des ersten Gehäuses 350 derart, dass die Verzahnungsnuten 322a der Kurbelwelle 322 mit den Verzahnungen 350a des ersten Gehäuses 350 in Eingriff sind. Somit ist das erste Gehäuse 350 nicht-drehbar mit der Kurbelwelle 322 derart gekoppelt, dass die Drehung der Kurbelwelle 322 direkt auf das erste Gehäuse 350 übertragen werden kann. Die Kurbelwelle 322 erstreckt sich durch das erste Gehäuse 350 derart hindurch, dass der erste Endabschnitt 344 axial außerhalb des ersten Gehäuses 350 hervor ragt. Der zweite Endabschnitt 346 der Kurbelwelle 322 ragt axial außerhalb des Tretlagergehäuses 314 und des Ausgabeelementaufsatzes 326 vor. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Kurbelwelle 322 fest mit dem ersten Gehäuse 350 über die Kopplung zwischen den Verzahnungsnuten 322a und den Verzahnungen 350a gekoppelt. Natürlich wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass die Kurbelwelle 322 auf andere Weise nicht-drehbar mit dem ersten Gehäuse 350 gekoppelt werden kann, wie etwa durch Presspassung, über ein Gewinde, Schweißen und dergleichen.
Zum Verständnis des Umfangs der vorliegenden Erfindung: der Begriff "gekoppelt" oder "koppeln", wie er hier verwendet wird, umfasst Konfigurationen, bei denen ein Element direkt an einem anderen Element befestigt ist, indem das Element direkt an dem anderen Element angebracht wird; Konfigurationen, bei denen das Element indirekt an dem anderen Element befestigt ist, indem das Element an dem/den Zwischenelement(en) angebracht wird, das/die wiederum an dem anderen Element angebracht werden; und Konfigurationen, bei denen ein Element mit einem anderen Element einstückig ist, d.h., ein Element ist im Prinzip Teil des anderen Elements. Diese Definition gilt ebenfalls für Wörter mit ähnlicher Bedeutung, zum Beispiel "zusammengefügt", "angeschlossen", "befestigt", "montiert", "verbunden", "fixiert" und deren Ableitungen.
Zum Verständnis des Umfangs der vorliegenden Erfindung: der Begriff "umfassend" und dessen Ableitungen, wie sie hier verwendet werden, sollen offene Begriffe sein, die die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Zahlen und/oder Schritte angeben, aber die Anwesenheit anderer, nicht angegebener Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Zahlen und/oder Schritte nicht ausschließen. Das Vorstehende gilt ebenfalls für Wörter, die ähnliche Bedeutungen haben, wie "einschließen", "aufweisen" und deren Ableitungen.
Es versteht sich ebenfalls, dass, obwohl die Begriffe "erster" und "zweiter" hier verwendet werden können, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, diese Komponenten nicht durch diese Begriffe beschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden. Somit könnte zum Beispiel eine erste oben besprochene Komponente als zweite Komponente bezeichnet werden, und umgekehrt, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Auch können die Begriffe "Teil", "Teilstück", "Abschnitt", "Bauteil" oder "Element", wenn sie im Singular verwendet werden, die doppelte Bedeutung eines einzelnen Teils oder einer Mehrzahl von Teilen haben. Schließlich bedeuten Begriffe des Ausmaßes, wie etwa "im Wesentlichen", "ungefähr" und "annähernd", wie sie hier verwendet werden, ein angemessenes Maß an Abweichung des relativierten Begriffes, derart, dass das Endergebnis nicht bedeutend verändert wird.
Obwohl nur ausgewählte Ausführungsformen zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung ausgesucht wurden, wird es Fachleuten aus dieser Offenbarung heraus deutlich sein, dass verschiedenen Änderungen und Modifikationen hier gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Zum Beispiel können die Größe, Form, der Ort oder die Ausrichtung der verschiedenen Komponenten wie benötigt oder gewünscht verändert werden, so lange sie nicht ihre ihnen zugedachte Funktion wesentlich verändern. Komponenten, die als direkt verbunden oder einander berührend dargestellt werden, können Zwischenstrukturen aufweisen, die zwischen ihnen angeordnet sind, falls nicht spezifisch anders angegeben. Die Funktionen eines Elements können durch zwei ausgeführt werden, und umgekehrt, falls nicht spezifisch anders angegeben. Die Strukturen und Funktionen einer Ausführungsform können in eine weitere Ausführungsform übernommen werden. Es ist nicht notwendig, dass sämtliche Vorteile in einer bestimmten Ausführungsform zeitgleich vorliegen. Jedes Merkmal, dass gegenüber dem Stand der Technik einzigartig ist, alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, sollte ebenfalls als eine separate Beschreibung weiterer Erfindungen der Anmelderin angesehen werden, einschließlich der strukturellen und/oder funktionellen Konzepte, die durch derartige Merkmale verkörpert werden. Somit werden die vorstehenden Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung nur zur Verdeutlichung vorgesehen, und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die anhängenden Ansprüche und deren Äquivalente beschrieben ist.
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

DE 19522419 A1 [0002]
DE 19629788 A1 [0002]

Claims

Fahrradantriebseinheit, umfassend: ein erstes Tretlager, das ausgebildet ist, mit einem ersten axialen Ende eines Tretlagergehäuses eines Fahrrads gekoppelt zu werden; eine Kurbelwelle, die von dem ersten Tretlager drehbar gelagert wird, wobei die Kurbelwelle einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt aufweist; einen ersten Motor, der ein erstes Gehäuse, das nicht-drehbar mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, ein zweites Gehäuse, das nicht-drehbar mit dem Tretlagergehäuse gekoppelt ist, einen ersten Rotor, der einen ersten Magneten aufweist, und einen ersten Stator umfasst, der nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager gekoppelt ist, wobei der erste Rotor operativ mit dem ersten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt und an dem ersten Gehäuse angeordnet ist; und ein Ausgabeelement, das operativ mit dem zweiten Endabschnitt der Kurbelwelle derart gekoppelt ist, dass der erste Motor eine Drehausgabe über die Kurbelwelle an das Ausgabeelement überträgt.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 1, wobei das zweite Gehäuse nicht-drehbar mit dem ersten Tretlager gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Stator an dem ersten Tretlager gelagert wird.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Magnet an einem Randabschnitt des ersten Gehäuses angeordnet ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 4, wobei der erste Magnet an einer inneren Randfläche des Randabschnitts des ersten Gehäuses derart angeordnet ist, dass der erste Magnet und der erste Stator einander bezüglich einer Drehachse der Kurbelwelle radial zugewandt sind.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 5, wobei der erste Magnet fest an der inneren Randfläche des Randabschnitts des ersten Gehäuses befestigt ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Tretlager einen Außengewindeabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, mit einem Innengewindeabschnitt des Tretlagergehäuses gewindemäßig gekoppelt zu werden.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kurbelwelle lösbar mit einem mittleren Abschnitt des ersten Gehäuses gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kurbelwelle äußere Verzahnungen aufweist, das erste Gehäuse innere Verzahnungen aufweist, die an einer Innenfläche des ersten Gehäuses ausgebildet sind, und die inneren Verzahnungen des ersten Gehäuses nicht-drehbar mit den äußeren Verzahnungen der Kurbelwelle gekoppelt sind.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, des Weiteren umfassend: einen ersten Kurbelarm, der nicht-drehbar mit dem ersten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Motor des Weiteren eine Dichtung zwischen dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse aufweist, um einen abgedichteten Raum zu definieren.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, des Weiteren umfassend: ein zweites Tretlager, das ausgebildet ist, mit einem zweiten axialen Ende des Tretlagergehäuses gekoppelt zu werden, wobei das zweite axiale Ende des Tretlagergehäuses dem ersten axialen Ende des Tretlagergehäuses gegenüberliegt, wobei die Kurbelwelle von dem zweiten Tretlager drehbar gelagert wird.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 12, des Weiteren umfassend: einen zweite Kurbelarm, der nicht-drehbar mit dem zweiten Endabschnitt der Kurbelwelle gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 13, wobei der zweite Kurbelarm einen Ausgabeelementaufsatz aufweist, und das Ausgabeelement ein Kettenblatt ist, das mittels eines Befestigungsmittels lösbar mit dem Ausgabeelementaufsatz gekoppelt ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, des Weiteren umfassend: einen zweiten Motor, der ein drittes Gehäuse, das nicht-drehbar mit der Kurbelwelle gekoppelt ist, ein viertes Gehäuse, das fest mit dem zweiten Tretlager gekoppelt ist, einen zweiten Rotor, der an einem Randabschnitt des dritten Gehäuses angeordnet ist, und einen zweiten Stator umfasst, der an dem zweiten Tretlager gelagert wird.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 15, wobei das Ausgabeelement lösbar mit dem dritten Gehäuse derart gekoppelt ist, dass der zweite Motor eine Drehausgabe an das Ausgabeelement überträgt.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das erste Gehäuse ein Magnetgehäuseteil aufweist, das den ersten Magneten innerhalb eines Innenraums des Magnetgehäuseteils aufnimmt.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das zweite Gehäuse ein Statorgehäuseteil aufweist, das den ersten Stator innerhalb eines Innenraums des Statorgehäuseteils aufnimmt.
Fahrradantriebseinheit nach Anspruch 18, wobei das Magnetgehäuseteil des ersten Gehäuses und das Statorgehäuseteil des zweiten Gehäuses aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt sind.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der erste Stator einen Statorzahn, der fest an dem ersten Tretlager befestigt ist, und einen Spulendraht aufweist, der um den Statorzahn gewickelt ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das erste Tretlager eine Lagereinheit umfasst, um die Kurbelwelle drehbar zu lagern.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei der erste Motor ein Dreiphasen-Gleichstrommotor ist.
Fahrradantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei der erste Rotor an einer in die axiale Richtung gewandte Fläche eines Randabschnitts des ersten Gehäuses derart angeordnet ist, dass der erste Rotor und der erste Stator einander bezüglich einer Drehachse der Kurbelwelle axial zugewandt sind.