DE60005625T2 - Hilfsantriebseinheit - Google Patents

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DE60005625T2
DE60005625T2 DE2000605625 DE60005625T DE60005625T2 DE 60005625 T2 DE60005625 T2 DE 60005625T2 DE 2000605625 DE2000605625 DE 2000605625 DE 60005625 T DE60005625 T DE 60005625T DE 60005625 T2 DE60005625 T2 DE 60005625T2
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Kunio Wako-shi Yahagi
Masashi Wako-shi Igarashi
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/55Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at crank shafts parts

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Beinkrafterfassungsmechanismus einer Hilfsantriebseinheit zum Erfassen einer auf die Pedale eines Fahrrades ausgeübten Beinkraft und zum elektrischen Erzeugen einer Hilfskraft in Reaktion auf die erfasste Beinkraft, und genauer auf eine Hilfsantriebseinheit, die die Drehrichtung einer Kurbelwelle mit derjenigen einer Abtriebswelle mittels einer kostengünstigen Struktur in Übereinstimmung bringen kann.
  • In einem motorunterstützten Fahrrad, das ein Antriebssystem enthält, das eine Beinkraft verwendet, sowie ein Antriebssystem, das eine Kraft eines Elektromotors verwendet, d. h. in einem sogenannten Unterstützungsfahrrad, wird ein Antriebsdrehmoment des Elektromotors durch Erhöhen/Verringern der Stärke eines Antriebsstroms, der von einer Batterie dem Elektromotor zugeführt werden soll, auf der Grundlage einer auf Pedale ausgeübten Beinkraft oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert.
  • In einer Hilfsantriebseinheit wird eine resultierende Kraft aus einer manuell auf die Pedale ausgeübten Beinkraft und einer von einem Elektromotor ausgegebenen Hilfskraft über eine Kette auf eine Abtriebswelle übertragen, die mit einem Antriebsrad (Hinterrad) verbunden ist. Da hierbei die Drehrichtung einer Kurbelwelle mit derjenigen der Abtriebswelle übereinstimmen muss, ist es wesentlich, zwischen der Kurbelwelle und der Abtriebswelle eine dritte Welle vorzusehen, um die Drehrichtung der Kurbelwelle mit derjenigen der Abtriebswelle in Übereinstimmung zu bringen.
  • Das offengelegte japanische Patent Nr. Hei 8-175471 hat z. B. einen Mecha nismus offenbart, der, um die Drehrichtung einer Kurbelwelle mit derjenigen einer Abtriebswelle in Übereinstimmung zu bringen und ferner die Drehung der Kurbelwelle beschleunigt auf die Abtriebswelle zu übertragen, ein Beschleunigungszahnrad mit Innenzähnen aufweist, das koaxial zur Kurbelwelle angeordnet ist, wobei die Innenzähne des Beschleunigungszahnrades mit den Außenzähnen der Abtriebswelle kämmen.
  • Bei den obenbeschriebenen Stand der Technik besteht jedoch das Problem, dass es schwierig ist, eine Kostenreduktion des Mechanismus zu erreichen, da das Beschleunigungszahnrad mit den Innenzähnen, das teuer ist, verwendet werden muss, um die Drehrichtung der Kurbelwelle mit derjenigen der Abtriebswelle in Einklang zu bringen.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das obenbeschriebene Problem des Standes der Technik zu lösen und eine Hilfsantriebseinheit zu schaffen, die die Drehrichtung der Kurbelwelle mit derjenigen einer Abtriebswelle mittels einer kostengünstigen Struktur in Einklang bringen kann und ferner eine auf die Kurbelwelle ausgeübte Beinkraft genau erfassen kann.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hilfsantriebseinheit geschaffen, die einen Elektromotor zum Erzeugen einer Hilfskraft in Reaktion auf eine an einer Kurbelwelle eingegebene Beinkraft enthält, wobei die Hilfskraft und die Beinkraft zusammengeführt werden und eine resultierende Kraft auf ein Antriebsrad übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsantriebseinheit enthält: ein Zahnrad mit großem Durchmesser, das an der Kurbelwelle vorgesehen ist; eine Abtriebswelle, die mit dem Antriebsrad verbunden ist; eine Leerlaufwelle, die zwischen der Kurbelwelle und der Abtriebswelle angeordnet ist, derart, dass sie parallel hierzu ist, wobei die Leerlaufwelle ein Zahnrad mit kleinem Durchmesser enthält, das mit dem Zahnrad mit großem Durchmesser der Kurbelwelle kämmt, und ein zweites Zahnrad, das mit der Abtriebswelle kämmt; und einen Beinkrafterfassungsmechanismus, der auf der Leerlaufwelle vorgesehen ist, um eine an der Kurbelwelle eingegebene Beinkraft zu erfassen.
  • Da mit dieser Konfiguration die Leerlaufwelle bezüglich der Kurbelwelle rückwärts gedreht wird und die Abtriebswelle, die mit der Leerlaufwelle kämmt, bezüglich der Leerlaufwelle rückwärts gedreht wird, d. h. normal bezüglich der Kurbelwelle gedreht wird, ist es möglich, die Drehrichtung der Kurbelwelle an diejenige der Abtriebswelle anzugleichen, ohne ein teueres Beschleunigungszahnrad mit Innenzähnen zu verwenden. Da ferner die Kurbelwelle von der Abtriebswelle getrennt sein kann, ist es möglich, den Freiheitsgrad bei der Auswahl des mit der Abtriebswelle verbundenen Antriebsritzels zu erhöhen.
  • Wenn eine vom Elektromotor erzeugte Hilfskraft über die Leerlaufwelle auf die Abtriebswelle übertragen wird, ist es möglich, ein großes Untersetzungsverhältnis über die Leerlaufwelle zu erhalten und somit eine große Hilfskraft (Drehmoment) zu erhalten.
  • Wenn eine vom Elektromotor erzeugte Hilfskraft nicht über die Leerlaufwelle auf die Abtriebswelle übertragen wird, ist es möglich, die Anzahl der Zahnräder zu reduzieren, die auf der Leerlaufwelle vorgesehen sind, und somit den Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Beinkrafterfassungsmechanismus auf der Leerlaufwelle zu erhöhen.
  • Wenn die Abtriebswelle an einer höheren Position angeordnet ist, ist es möglich, eine Kettenlinie an einer höheren Position anzuordnen und somit die Berührung einer Straßenoberfläche mit der Kette zu verhindern, wobei es ferner möglich ist, den Schwerpunkt des Fahrzeugs abzusenken, da der Elektromotor an einer tieferen Position angeordnet wird.
  • Im folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben.
  • 1 ist eine Seitenansicht eines motorunterstützten Fahrrades, auf das eine Hilfsantriebseinheit der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
  • 2 ist eine rechte Seitenansicht, die einen wesentlichen Abschnitt des in 1 gezeigten Fahrrades zeigt.
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Abschnitts, der in 1 gezeigt ist.
  • 4 ist eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Hilfsantriebseinheit der vorliegenden Erfindung, wobei teilweise Teile weggeschnitten sind.
  • 5 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A der 2, die Getriebezüge zeigt.
  • 6 ist eine Schnittansicht längs der Linie B-B der 2, die Getriebezüge zeigt.
  • 7 ist eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Hilfsantriebseinheit der vorliegenden Erfindung, wobei teilweise Teile weggeschnitten sind.
  • 8 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A der 7, die Getriebezüge zeigt.
  • 9 ist eine Schnittansicht längs der Linie B-B der 7, die Getriebezüge zeigt.
  • 10a bis 10c sind Ansichten, die die Funktion einer ersten Leerlaufwelle zeigen.
  • Wie in 1 gezeigt ist, enthält ein Karosserierahmen 2 eines motorunterstützten Fahrrades gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kopfrohr 21, das an der vorderen Seite einer Karosserie des Fahrrades angeordnet ist; ein Fallrohr (Hauptrahmen) 22, das sich vom Kopfrohr 21 nach hinten unten erstreckt und an seinem unteren Abschnitt in einer nach unten vorstehenden Form gebogen ist; und eine Sattelstütze 23, die sich von einem Abschnitt nahe dem unteren Ende des Fallrohres 22 nach oben hinten erstreckt.
  • Die Sattelstütze 23 ist integral mit dem Fallrohr 22 verbunden, wobei dementsprechend der Karosserierahmen 2 in einer U-Form ausgebildet ist, die nach unten ragt. Da die Sattelstütze 23 sich von dem Verbindungsabschnitt mit dem Fallrohr 22 nach oben hinten erstreckt und sich das Fallrohr 22 vom Verbindungsabschnitt mit der Sattelstütze 23 nach vorne oben erstreckt, wird eine Lücke zwischen der Sattelstütze 23 und dem Fallrohr 22 in Richtung zur Oberseite ausgehend von dem Verbindungsabschnitt zwischen diesen größer. Als Ergebnis kann ein Fahrer dann, wenn er auf das Fahrrad aufsteigt oder von diesem absteigt, leicht über den U-förmigen Karosserierahmen 2 steigen.
  • Der Verbindungsabschnitt zwischen dem Fallrohr 22 und der Sattelstütze 23 und deren Umgebung sind mit einer Kunstharzabdeckung 33 abgedeckt. Die Kunstharzabdeckung 33, die in obere und untere Teile unterteilt ist, ist abnehmbar montiert. Eine Griffsäule 27a ist drehbar in das Kopfrohr 21 eingesetzt. Eine Griffstange 27 ist mit einem oberen Ende der Griffsäule 27a verbunden, wobei eine Vordergabel 26 mit einem unteren Ende der Griffsäule 27a verbunden ist. Die Vordergabel 26, die mit der Griffsäule 27a verbunden ist, ist mittels der Griffstange 27 lenkbar. Ein Vorderrad WF ist durch die unteren Enden der Vordergabel 26 drehbar unterstützt.
  • Eine Hilfsantriebseinheit 1, die einen Elektromotor zum Unterstützen einer Beinkraft enthält, ist an einem unteren Abschnitt des Karosserierahmens 2 vorgesehen. Ein Stromversorgungsschalter 29 für die Hilfsantriebseinheit 1 ist an einem Abschnitt des Fallrohrs 22 nahe dem Kopfrohr 21 vorgesehen. Es ist zu beachten, dass der Stromversorgungsschalter 29 an der Griffstange 27 vor der Griffsäule 27a vorgesehen sein kann.
  • Die Kurbelwelle 101 ist durch die Hilfsantriebseinheit 1 drehbar unterstützt, wobei Pedale 12 über Kurbeln 11 durch die rechten und linken Enden der Kurbelwelle 101 drehbar unterstützt sind. Ein Paar rechter und linker hinterer unterer Arme 25 erstreckt sich von der Hilfsantriebseinheit 1 nach hinten, wobei ein Hinterrad WR als Antriebsrad zwischen den hinteren Enden der hinteren unteren Arme 25 drehbar unterstützt ist. Ein paar rechter und linker hinterer oberer Arme 24 ist zwischen dem oberen Abschnitt der Sattelstütze 23 und den unteren Enden der hinteren unteren Arme 25 vorgesehen. Ein Sattelrohr 31, auf dessen oberen Ende ein Sattel 30 vorgesehen ist, ist gleitend in die Sattelstütze 23 eingesetzt, so dass die Vertikalposition des Sattels 30 durch Verschieben des Sattelrohrs 31 in der Sattelstütze 23 eingestellt werden kann.
  • Ein Batteriegehäuse 5 (im folgenden als "Gehäuse" bezeichnet) zum Aufnehmen einer Batterie 4 ist auf der Rückseite der Sattelstütze 23 an einer Position unter dem Sattel 30 montiert. Die Batterie 4, die mehrere Batteriezellen enthält, die jeweils eine Größe aufweisen, die eine Aufnahme in einem Batteriegehäuse erlaubt, das in einer näherungsweise rechtwinkligen Quaderform ausgebildet ist, ist längs der Sattelstütze 23 angeordnet, wobei ihre Längsrichtung nahezu in vertikaler Richtung verläuft.
  • Ein Griff 41, dessen Griffabschnitt auf der rechten Seite der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, ist an einem Endabschnitt (oberes Ende in 1) der Batterie 4 in Längsrichtung montiert. Der Griff 41 ist durch die Batterie 4 drehbar unterstützt, wobei er normalerweise in eine Vertiefung zurückgezogen ist, die an einer Ecke der Batterie 4 vorgesehen ist. Da ein Fahrer im allgemeinen auf der linken Seite der Fahrzeugkarosserie steht, ist der Griffabschnitt des Griffes 4i auf der rechten Seite der Fahrzeugkarosserie angeordnet, wobei dessen Welle (nicht gezeigt) an einem Zentralabschnitt der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Mit dieser Anordnung ist es für den Fahrer sehr einfach, den Griff 41 anzuheben. Um ferner dem Fahrer eine einfache Überprüfung der Restladung der Batterie 4 aus der Fahrposition zu ermöglichen, ist ein Batterierestladungsanzeiger 42 an einer Position der Batterie vorgesehen, die vom Sattel 30 aus nach links verschoben ist.
  • Wie in 3 gezeigt ist, sind ein Betätigungshebel 45 zum Verriegeln/Entriegeln der Batterie 4 und eine Radblockierungsvorrichtung 100 hinter der Batterie 4 angeordnet. Der Betätigungshebel 45 ist in eine Seitenkammer 50 eingesetzt, die hinter dem Batteriegehäuse vorgesehen ist. Die Seitenkammer 50 weist eine Größe auf, die in vertikaler Richtung länger ist, und weist nahezu eine rechtwinklige Form auf. Ein Eingriffhaken 52, der auf einer rechten Seitenansicht mittels einer Torsionsfeder 51 im Uhrzeigersinn vorbelastet ist, ist an einem unteren Abschnitt der Seitenkammer 50 vorgesehen. Wenn die Batterie 4 in das Gehäuse 5 eingesetzt wird, gelangt der Eingriffhaken 52 in einer Vertiefung 47 in Eingriff, die in einem unteren Abschnitt der Batterie 4 vorgesehen ist, wodurch die Batterie 4 im Gehäuse 5 fixiert wird. Die Vertiefung 47 ist näherungsweise in einer V-Form ausgebildet. Da der untere Abschnitt der Batterie 4 durch den Eingriffhaken 52 fixiert wird, wird der Aufnahmezustand der Batterie 4 stabil gehalten. Das heißt, selbst wenn die Fahrzeugkarosserie schwingt, bewegt sich die Batterie 4 weder in vertikaler Richtung noch in lateraler Richtung.
  • Der Sattel 30, der am oberen Abschnitt der Sattelstütze 23 vorgesehen ist, kann durch eine Entriegelungsoperation eines Hebels 65 bis zu einer Position nach vorne geschwenkt werden, in der der Sattel 30 das Entnehmen der Batterie 4 nicht stört. In dem Zustand, in dem der Eingriffhaken 52 in der Vertiefung 47 in Eingriff ist, kann jedoch selbst dann, wenn der Sattel 30 nach vorne geschwenkt ist, die Batterie 4 nicht nach oben entnommen werden.
  • Der Betätigungshebel 45 ist üblicherweise mittels einer (nicht gezeigten) Feder nach oben vorbelastet, die zwischen dem Betätigungshebel 45 und einer Wand der Seitenkammer 50 aufgehängt ist. Im Fall der Montage der geladenen Batterie 4 am Fahrrad wird der Sattel 3 nach vorne geschwenkt, wobei die Batterie 4 von oben in das Gehäuse 5 eingesetzt wird. Wenn die Batterie 4 nahezu vollständig in das Gehäuse 5 eingesetzt ist, wird das untere Ende der Batterie 4 mit einem Seitenabschnitt des Eingriffhakens 52 in Kontakt gebracht, um den Eingriffhaken 52 im Gegenuhrzeigersinn zu verschieben. Wenn anschließend die Batterie 4 weiter in das Gehäuse 5 eingesetzt wird, gelangt der Eingriffhaken 52 in der v-förmigen Vertiefung 47, die in der Batterie 4 ausgebildet ist, elastisch in Eingriff, wodurch die Batterie 4 im Gehäuse 5 fixiert wird. Gleichzeitig werden die positiven (+) und negativen (–) Ausgangsanschlüsse (Entladungskontakte), die am Boden der Batterie 4 vorgesehen sind, elektrisch und mechanisch mit einer Kontakteinheit 60 verbunden, die in einem Batteriehalter 49 verschraubt ist, der typischerweise mittels Schweißen an der Sattelstütze 23 befestigt ist. Die Verbindung ist aufgrund des Eigengewichts der Batterie 4 und durch den Druck vom Eingriffhaken 52 stabil.
  • In Fall der Entnahme der Batterie 4 wird der Betätigungshebel 45 niedergedrückt, so dass der Eingriffhaken 52 durch die Spitze des Betätigungshebels 45 nach unten gedrückt wird. Der so durch die Spitze des Betätigungshebels 45 nach unten gedrückte Eingriffhaken 52 wird in der Figur gegen die Vorspannkraft der Feder 51 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Als Ergebnis löst sich der Eingriffhaken 52 aus der Vertiefung 47. Auf diese Weise wird der Eingriff des Eingriffhakens 52 in der Vertiefung 47 gelöst. Nachdem der Eingriff des Eingriffhakens 52 in der Vertiefung 47 gelöst worden ist, kann die Batterie 4 nach oben entnommen werden. Der Griff 41 kann zum Entnehmen der Batterie 4 verwendet werden.
  • Ein oberer Abschnitt des Batterieaufnahmegehäuses 5 ist mittels einer Schraube 39 an einer Klammer 40 befestigt, die typischerweise mittels Schweißen am hinteren oberen Arm 24 befestigt ist. Die Radblockierungsvorrichtung 100 und das hintere Schutzblech 34 sind ebenfalls mittels Schrauben 44a bzw. 44b am Halter 40 befestigt.
  • Ein Vorderende des Batteriehalters 49 ist an der Sattelstütze 23 verschweißt, wobei ein hinteres Ende des Batteriehalters 45 mittels Bolzen sowohl mit einem Vorderende des hinteren unteren Arms 25 als auch einem Aufhängeabschnitt 90 der Hilfsantriebseinheit 1 verbunden ist. Die Hilfsantriebseinheit 1 weist zwei Aufhängeabschnitte 91 und 92 auf, zusätzlich zum obigen Aufhängeabschnitt 90. Diese Aufhängeabschnitte 92, 91 und 90 der Hilfsantriebseinheit 1 sind mittels Bolzen mit einem hinteren Ende des Fallrohrs 22, einem Abschnitt nahe dem Vorderende des Batteriehalters 49 und einem hinteren unteren Arm 25 nahe dem hinteren Ende des Batteriehalters 49 verbunden. Auf diese Weise ist die Hilfsantriebseinheit 1 fest am Karosserierahmen 2 aufgehängt. Es ist zu beachten, dass, da der Aufhängeabschnitt 92 unter der Kurbelwelle 101 der Hilfsantriebseinheit 1 angeordnet ist, der Boden, d. h. das unterste Ende des U-förmigen Karosserierahmens 2, unter der Kurbelwelle 101 angeordnet sein kann.
  • Da der Boden des U-förmigen Karosserierahmens 2 wie oben beschrieben auf den tiefen Niveau angeordnet ist, ist es möglich, die Einfachheit der Aufsteigebewegung des Fahrers über den Karosserierahmen 2 zu verbessern. Da ferner die Hilfsantriebseinheit 1 an ihrem auf tiefen Niveau befindlichen Aufhängeabschnitt 92 mittels des unteren Endes des Fallrohrs 22 unterstützt ist, d. h. insgesamt auf einem tieferen Niveau angeordnet ist, ist es möglich, den Schwerpunkt der Hilfsantriebseinheit 1 abzusenken.
  • Die Hilfsantriebseinheit 1 enthält die Kurbelwelle 101, eine erste Leerlaufwel le 102, eine zweite Leerlaufwelle 103, eine Abtriebswelle 105, mit der das Antriebsritzel 13 verbunden ist, sowie Zahnräder 111, 102d, 102e und 115 zum Übertragen einer Kraft zwischen den Wellen 101, 102, 103 und 105. Der Elektromotor M, der eine Welle 104 aufweist, die parallel zur Kurbelwelle 101 angeordnet ist, ist an der Hilfsantriebseinheit 1 montiert. Der Grund dafür, dass die Welle 104 des Elektromotors M parallel zur Kurbelwelle 101 verläuft, liegt darin, einen Abschnitt des Elektromotors M, der von der Hilfsantriebseinheit 1 nach hinten hervorsteht, zu reduzieren. Dies ermöglicht, eine Lücke zwischen der Kurbelwelle 101 und dem Hinterrad WR zu reduzieren und somit zu vermeiden, dass der Radstand länger wird.
  • Eine von der Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft wird beschleunigt auf die erste Leerlaufwelle 102 übertragen und wird von der ersten Leerlaufwelle 102 auf die Abtriebswelle 105 übertragen, um das Antriebsritzel 13 zu drehen. Die Drehung des Antriebsritzel 13 wird über eine Kette 6 auf ein Radritzel 14 des Hinterrades WR (siehe 1) übertragen. Die Struktur der Hilfsantriebseinheit 1 wird im folgenden mit Bezug auf die 4, 5 und 6 genauer beschrieben.
  • Die Batterie 4, die am Batteriehalter 49 montiert ist, der hinter der Sattelstütze 23 angeordnet ist, führt dem Motor M Strom zu, wobei der Motor M eine Hilfskraft erzeugt, die einer Beinkraft entspricht, die von einem (später beschriebenen) Beinkrafterfassungsmechanismus erfasst wird, der an der ersten Leerlaufwelle 102 vorgesehen ist. Die Rotation des Motors M wird über die zweite Leerlaufwelle 103 auf die erste Leerlaufwelle 102 übertragen und wird mit einer Menschenkraft (Beinkraft) auf der ersten Leerlaufwelle 102 zusammengeführt. Die resultierende Kraft wird anschließend auf die Abtriebswelle 105 übertragen.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind das gesamte Antriebsritzel 13 und eine obere Hälfte der Kette 6 mittels einer Kettenabdeckung 32 abgedeckt. Da bei diesem Fahrrad das Antriebsritzel 13 nicht mit der Kurbelwelle 101 konzentrisch ist, ist es nicht wesentlich, dass die Kettenabdeckung 32 einen Kreisbogenabschnitt aufweist, der auf der Kurbelwelle 101 zentriert ist; um jedoch ein gutes äußeres Erscheinungsbild zu erhalten, ein Verfangen des Beins des Fahrers zu verhindern, die Hilfsantriebseinheit 1 zu schützen, und ein gewöhnliches bekanntes Aussehen eines Fahrrades sicherzustellen, erstreckt sich die Kettenabdeckung 32 in einer kreisförmigen Form, die auf der Kurbelwelle 101 zentriert ist, nach oben bis zu einer Position zum Abdecken des gesamten Antriebsritzels 13.
  • Eine erste Ausführungsform der Hilfsantriebseinheit 1 ist in den 4 bis 6 gezeigt. In diesen Figuren sind Teile, die denjenigen entsprechen, die oben beschrieben worden sind, oder diesen ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, ist ein Gehäuse 10 der Hilfsantriebseinheit 1 durch Verbinden einer linken Hälfte (linkes Gehäuse) 10L und einer rechten Hälfte (rechtes Gehäuse) 10R, die jeweils aus Aluminium gefertigt sind, miteinander mittels mehrerer Bolzen 781 ausgebildet.
  • Da gemäß dieser Ausführungsform jeder der Aufhängeabschnitte 90, 91 und 92 keine Teilungsebene aufweist, können die linken und rechten Gehäuse 10L und 10R voneinander getrennt werden, in dem die Bolzen 781 entfernt werden, während die Hilfsantriebseinheit 1 am Karosserierahmen 2 montiert bleibt. Genauer, da die Aufhängeabschnitte 90, 91 und 92 nur am linken Gehäuse 10L vorgesehen sind, kann das rechte Gehäuse 10R abgenommen werden, während das linke Gehäuse 10L am Karosserierahmen 2 montiert bleibt. Als Ergebnis ist es möglich, eine Wartung der Steuereinheit 8 und des Motors M, die im Gehäuse 10 der Hilfsantriebseinheit 1 enthalten sind, leicht durchzuführen. Um außerdem die Wartung eines Abschnitts des Motors M und seines Antriebssystems auf der Seite des linken Gehäuse 10L durchzuführen, kann das innere der Hilfsantriebseinheit 1 freigelegt werden, in dem eine Kunstharzabdeckung 10a, die später beschrieben wird, entfernt wird.
  • Die Kurbelwelle 101 ist als Beinkrafteingabewelle durch das Gehäuse 10 über Lager 181 und 182 drehbar unterstützt. Ein Beschleunigungszahnrad 111 mit großem Durchmesser ist auf der Kurbelwelle 101 über eine Freilaufkupplung 161 drehbar unterstützt, wobei dementsprechend dann, wenn die Kurbelwelle 101 rückwärts gedreht wird, das Beschleunigungszahnrad 111 nicht rückwärts gedreht wird. Die erste Leerlaufwelle 102 für die Anpassung der Drehrichtung der Kurbelwelle 101 an die Drehrichtung des Antriebsritzels 13 ist durch das Gehäuse 10 an einer Position drehbar unterstützt, die ausgehend von der Kurbelwelle 101 nach hinten unten versetzt ist. In dieser Ausführungsform enthält die erste Leerlaufwelle 102 den Beinkraft-(Drehmoment)-Erfassungsmechanismus.
  • Die erste Leerlaufwelle 102 enthält hohl ausgebildete erste und zweite Antriebswellen 102a und 102b, die voneinander auf den linken und rechten Seiten getrennt sind und koaxial in Querrichtung angeordnet sind; eine Torsionsstange 102c, die durch die Antriebswellen 102a und 102b geführt ist, wobei beide Enden derselben mit dem linken Ende der ersten Antriebswelle 102a und dem rechten Ende der zweiten Antriebswelle 102b verkeilt sind; und eine Feder 102s für die elastische Vorbelastung der ersten und zweiten Antriebswellen 102a und 102b gegeneinander in Axialrichtung. Ein Zahnabschnitt 113 des Zahnrades mit kleinem Durchmesser, der auf dem Abschnitt des Außenumfangs der ersten Antriebswelle 102a mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist, kämmt mit dem Beschleunigungszahnrad 111 auf der Kurbelwelle 101. Die erste Antriebswelle 102a ist durch das linke Gehäuse 10L über Lager 183a und 183b drehbar unterstützt, wobei die zweite Antriebswelle 102b durch das rechte Gehäuse 10R über ein Lager 184 drehbar unterstützt ist.
  • Damit mit dieser Konfiguration die in die Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft durch das Beschleunigungszahnrad 111 und den Zahnradzahnabschnitt 113 beschleunigt wird, wird das Drehmoment der Beinkraft reduziert, mit dem Ergebnis, dass ein auf die Torsionsstange 102c ausgeübtes Drehmoment reduziert wird. Dies ermöglicht, die Torsionsstange 102c zu verkleinern, und macht somit den Beinkrafterfassungsmechanismus insgesamt kompakt.
  • Um in dieser Ausführungsform die erste Leerlaufwelle 102 einfach als einen einzigen Körper zu handhaben, indem die zwei Antriebswellen 102a und 102b vormontiert werden, und die Torsionsstangen 102c in die erste Leerlaufwelle 102 einzusetzen, ist eine Klammer 771 am linken Ende der Torsionsstange 102c eingesetzt, um ein Herausfallen der Antriebswellen 102a und 102b und der zugehörigen Komponenten aus der Torsionsstange 102c in einem Zustand zu verhindern, in dem die erste Leerlaufwelle 102 durch das Gehäuse 10 nicht drehbar unterstützt ist. Genauer, die zweite Antriebswelle 102b ist fest in einem rechten Endabschnitt der Torsionsstange 102c eingepresst, wobei die ersten Antriebswelle 102a entnehmbar am linken Endabschnitt der Torsionsstange 102c angesetzt ist und daran mittels der Klammer 771 gehalten wird.
  • Ein erstes Zahnrad 102d ist an einem Abschnitt des Außenumfangs der zweiten Antriebswelle 102b mit kleinem Durchmesser befestigt, wobei ein zweites Zahnrad 102e mit einem Abschnitt des Außenumfangs der zweiten Antriebswelle 102b mit großem Durchmesser über eine Freilaufratsche 162 verbunden ist. Wenn dementsprechend das Fahrrad mittels Menschenkraft in einem Zustand fährt, in dem der Motor M gestoppt ist, werden das Zahnrad 102e und die auf der dem Motor M zugewandten Seite des Zahnrades 102e angeordneten Komponenten nicht gedreht.
  • Ein Schlitten 921, der an seiner Stirnfläche zwei vorstehende Nockenabschnitte 921a aufweist, ist mit einem Abschnitt des Außenumfangs der ersten Antriebswelle 102a mit großem Durchmesser verkeilt, derart, dass er in Axialrichtung verschiebbar ist. Eine Kugelschale 924 ist mit einem Verschiebungserfassungshebel 152 (siehe 6) in Eingriff und ist gewöhnlich mittels einer Schraubenfeder 923 zur Seite der zweiten Antriebswelle 102b vorbelastet. Die Kugelschale 924 drückt gewöhnlich den Schlitten 921 in Richtung zur zweiten Antriebswelle 102b, während die Drehung des Schlittens 921 absorbiert wird.
  • Die 10(a) bis 10(c) sind Ansichten, die die Funktion der zweiten Antriebswelle 102b zeigen, wobei 10(a) eine Schnittansicht ist; 10(b) eine Schnittansicht längs der Linie C-C der 10(a) ist; und 10(c) eine schematische Ansicht ist, bei der die Seitenoberflächen des Endabschnitts der zweiten Antriebswelle und des Schlittens linear dargestellt sind. In diesen Figuren sind Teile, die denjenigen entsprechen, die oben beschrieben worden sind, oder diesen ähnlich sind, mit denselben Bezugzeichen bezeichnet.
  • In dieser Ausführungsform sind zwei vertiefte Nockennuten 922, die in Umfangsrichtung verlaufen und mit zwei vorstehenden Nockenabschnitten 921a in Eingriff sind, die auf der Stirnfläche des Schlittens 921, die der zweiten Antriebswelle 102b gegenüberliegt, vorgesehen sind, in einer Stirnfläche der zweiten Antriebswelle 102b, die dem Schlitten 921 gegenüberliegt, ausgebildet.
  • Wenn eine Torsion (Differenzialphase) in der Drehrichtung zwischen den ersten und zweiten Antriebswellen 102a und 102b in Reaktion auf eine in die Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft auftritt, tritt auch eine Differenzialphase zwischen der zweiten Antriebswelle 102b und dem Schlitten 921 auf. Als Ergebnis wird eine Position des vorstehenden Nockens 921a relativ zur vertieften Nockennut 922 ausgehend von der auf der linken Seite der 10(c) gezeigten Beziehung zu der auf der rechten Seite der 10(c) gezeigten Beziehung geändert, so dass der Schlitten 921 axial zur linken Seite der Fahrzeugkarosserie gleitet und dementsprechend der Verschiebungserfassungshebel 152 axial zur linken Seite der Fahrzeugkarosserie gegen die Vorbelastungskraft der Schraubenfeder 923 verschoben wird.
  • In dieser Ausführungsform stellt eine Axialverschiebung des Verschiebungserfassungshebels 152 eine in die Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft dar. Die Beinkraft, die so durch den Beinkrafterfassungsmechanismus als Axialverschiebung erfasst worden ist, wird mittels eines Hubsensors 150 (siehe 6), der später genauer beschrieben wird, in eine elektrisches Signal umgesetzt und zur Steuereinheit 8 übertragen.
  • Ein Anschlagvorsprung 921b ist auf einer Stirnfläche der ersten Antriebswelle 102a vorgesehen, wobei ein Anschlagloch 922a, das mit dem Anschlagvorsprung 921b zusammengefügt wird, in einer Stirnfläche der zweiten Antriebswelle 102b vorgesehen ist, um das Auftreten einer übermäßigen Torsion zwischen den Antriebswellen 102a und 102b zu verhindern. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die verkleinerte Torsionsstange 102c effektiv zu schützen und somit eine weitere Verkleinerung der Torsionsstange 102c zu erreichen.
  • In den 5 und 6 zeigt die rechte Seite der Torsionsstange 102c den Zustand, in dem der Vorsprungsnocken 921a gerade in die ausgesparte Nockennut 922 eingesetzt wird, d. h. es tritt kein Drehmoment durch eine Beinkraft auf (äquivalent zu dem Zustand, der auf der linken Seite der 10(c) gezeigt ist), wobei die linke Seite der Torsionsstange 102c den Zustand zeigt, in dem der Schlitten 921 durch die Positionsänderung des Vorsprungnockens 921a bezüglich der vertieften Nockennut 922 zur linken Seite der Fahrzeugkarosserie verschoben ist, d. h. es tritt ein Drehmoment durch die Beinkraft auf (äquivalent zu dem auf der rechten Seite der 10(c) gezeigten Zustand).
  • Die zweite Leerlaufwelle 103 ist durch das Gehäuse 10 über Lager 185 und 186 an einer Position drehbar unterstützt, die gegenüber der ersten Leerlaufwelle 102 nach hinten unten versetzt ist. Ein Zahnradzahnabschnitt 114, der mit dem zweiten Zahnrad 102e der zweiten Antriebswelle 102b kämmt, ist auf dem Außenumfang der zweiten Leerlaufwelle 103 ausgebildet, wobei ein Kunstharzzahnrad 115 in einen Endabschnitt der zweiten Leerlaufwelle 103 geschraubt ist.
  • Der Elektromotor M ist an einer Position angeordnet, die gegenüber der zweiten Leerlaufwelle 103 nach hinten unten versetzt ist, wobei die Welle 104 desselben durch das Gehäuse 10 über Lager 187 und 188 drehbar unterstützt ist. Außerdem werden das Lager 188 und ein Motorgehäuse 10M nur auf dem linken Gehäuse 10L gehalten (und nicht auf dem rechten Gehäuse 10R gehalten). Im Fall des Abnehmens des rechten Gehäuses 10R ist es dementsprechend nicht erforderlich, den Elektromotor M zu entfernen. Dies ermöglicht, das rechte Gehäuse 10R leicht abzunehmen.
  • Das Motorgehäuse 10M ist über einen O-Ring 10S mittels eines Bolzens 782 am linken Gehäuse 10L befestigt. Ein Statorrotor 131, der eine Motorspule 130 enthält, ist an der Welle 104 des Motors M befestigt, wobei ein Magnet 132 um den Statorrotor 131 vorgesehen ist. Ein Zahnradzahnabschnitt 116, der mit dem Kunstharzzahnrad 915 der zweiten Leerlaufwelle 103 kämmt, ist an einem Ende der Welle 104 befestigt. Dementsprechend kann ein Getriebegeräusch zwischen den Zahnrädern 115 und 116, die mit hoher Drehzahl rotieren, unterdrückt werden. Da die Kunstharzabdeckung 10A am linken Gehäuse 10L auf den linken Seiten der Zahnräder 115 und 116 mittels eines Bolzens 783 befestigt ist, kann die Geräuschreduktionswirkung weiter verbessert werden.
  • Eine wasserfeste Dichtung 10B ist überall auf eine Verbindungsebene zwischen der Kunstharzabdeckung 10A und dem linken Gehäuse 10L vorgesehen. Um die Wasserdichtheit weiter zu verbessern, ist eine Wasserdichtungsrippe 10C längs des Außenumfangs der Verbindungsebene zwischen der Kunstharzabdeckung 10A und dem linken Gehäuse 10L vorgesehen. Dementsprechend kann die Wasserdichtheit zwischen der Kunstharzabdeckung 10A und dem linken Gehäuse 10L ausreichend sichergestellt werden, selbst wenn die Kunstharzabdeckung 10 verformt wird, wenn die Kunstharzabdeckung 10A am linken Gehäuse 10L mittels des Bolzens 783 befestigt wird.
  • Wie in 6 gezeigt, ist die Abtriebswelle 105 an einer Position angeordnet, die gegenüber der ersten Leerlaufwelle 102 nach hinten oben versetzt ist, und ist durch das Einheitsgehäuse 10 über Lager 191 und 192 drehbar unterstützt. Ein viertes Zahnrad 118 kämmt mit dem ersten Zahnrad 102d der zweiten Antriebswelle 102b und ist auf der Abtriebswelle 105 vorgesehen, wobei das Antriebsritzel 13 an einem Endabschnitt der Abtriebswellen 105 vorgesehen ist, der sich außerhalb des Gehäuses 10 befindet.
  • In einem vorderen Raum des Gehäuses 10, wie in den 3 bis 5 gezeigt ist, ist eine flache plattenförmige Steuereinheit 8 zum Steuern der Hilfsantriebseinheit 1 an einer Position montiert, die gegenüber der Kurbelwelle 101 nach vorne unten versetzt ist. Die Steuereinheit 8 ist so konfiguriert, dass eine Steuerplatine 82 in einem aus Kunstharz gefertigten scheibenförmigen Gehäuse 81 enthalten ist, wobei dazwischen eine Lücke angeordnet ist und die Plattenoberfläche mit einem isolierenden Kunstharz 83 vergossen ist. Verschiedene Steuerschaltungen 820, mehrere Leistungstransistoren (FETs) 821a, mehrere Dioden 821b, und eine Rotationssensor 822 sind auf der Steuerplatine 82 montiert. Die Vorrichtungen 821a und 821b, die bei ihrem Betrieb eine Wärmeerzeugung hervorrufen, sind in Flächenkontakt mit einer aus Aluminium gefertigten Kühlplatte 829 befestigt. Die Kühlplatte 829 ist in Flächenkontakt am rechten Gehäuse 10R befestigt, das aus Aluminium gefertigt ist.
  • Die Steuereinheit 8 ist von vorne nach hinten bezüglich der Fahrzeugkaros serie nach unten geneigt, wobei die Bauteilmontageebene der Steuerplatine 82 nach innen weist. Der Rotationssensor 822 ist in der Nähe eines Endes der Steuerplatine 82 befestigt, derart, dass er dem Zahnradzahnabschnitt des Beschleunigungszahnrades 111 der Kurbelwelle 101 zugewandt ist. Dementsprechend wird die von den Wärmeerzeugungsvorrichtungen 821a und 821b erzeugte Wärme an das rechte Gehäuse 10R abgegeben, wobei der Rotationssensor 822, der in der Nähe des linken Gehäuses 10L angeordnet ist, durch die von den Vorrichtungen 821a und 821b erzeugte Wärme nicht beeinflusst wird.
  • Da gemäß dieser Ausführungsform auf diese Weise der Rotationssensor 822 auf der Steuereinheit 8 vorgesehen ist und die Steuereinheit 8 so angeordnet ist, dass der Rotationssensor 822 in der Nähe des Rotors (Zahnrad 111 mit großem Durchmesser) angeordnet ist, der synchron mit der Kurbelwelle 101 rotiert, ist es möglich, die Notwendigkeit des zusätzlichen Vorsehens eines Raums für den Rotationssensor 822 zu eliminieren und somit die gesamte Hilfsantriebseinheit kompakt zu machen. Da ferner der Abstand zwischen dem Rotationssensor 822 und der Steuereinheit 8 auf Null reduziert werden kann, ist es möglich, nicht nur die Notwendigkeit des Vorsehens einer Verdrahtungsleitung dazwischen zu eliminieren, sondern auch das Einschließen von Störungen in einem Ausgangssignal vom Rotationssensor 822 zu unterdrücken.
  • Da die Steuereinheit 8 in der Haltung, in der die Hilfsantriebseinheit 1 an dem Karosserierahmen 2 montiert ist, an einer Position angeordnet ist, die gegenüber der Kurbelwelle 101 nach vorne unten versetzt ist, ist es möglich, eine Wirkung der Luftkühlung der Steuereinheit 8 beim Fahren des Fahrrades zu verbessern und somit die Kühleffizienz der Steuereinheit 8 zu verbessern.
  • Da gemäß dieser Ausführungsform die Steuerplatine 82 in der Haltung, in der die Hilfsantriebseinheit 1 am Karosserierahmen 2 montiert ist, von vorne nach hinten bezüglich des Karosserierahmens 2 nach unten geneigt ist, kann die Steuerplatine 82 in der Hilfsantriebseinheit 1 enthalten sein, indem der bestehende Innenraum effektiv genutzt wird, ohne das Erscheinungsbild des unteren vorderen Abschnitts der Hilfsantriebseinheit 1 zu ändern. Durch Montieren der Steuerplatine 82 derart, dass die Schaltungskomponentenmontageebene derselben nach innen weist, ist es in diesem Fall möglich, die Wartung der Steuerplatine 82 zu erleichtern.
  • Ein Positionierungsstift 811, der sich parallel zu einer Bodenfläche des scheibenförmigen Gehäuses 81 erstreckt, steht von der Bodenfläche des scheibenförmigen Gehäuses 81 an einer Position hervor, die einer Montageposition eines Rotationssensors 822 auf der Steuerplatine 82 entspricht, wobei ein Positionierungsloch 911, in das der Positionsstift 811 einzusetzen ist, in einem Abschnitt des Gehäuses 10 ausgebildet ist, der dem Positionierungsstift 811 zugewandt ist. In ähnlicher Weise steht ein Positionierungsstift 812, der sich parallel zu einer Seitenfläche des scheibenförmigen Gehäuses 81 erstreckt, von der Seitenfläche des scheibenförmigen Gehäuses 81 nach außen (siehe 4), wobei ein Positionierungsloch 912, in das der Positionierungsstift 812 einzusetzen ist, in einem Abschnitt des Gehäuses 10 ausgebildet ist, der dem Positionierungsstift 812 zugewandt ist. Dementsprechend können zwei Ebenen der Steuereinheit 8 so positioniert werden, dass ein Zwischenraum zwischen dem Rotationssensor 822 und einem Zahnrad 111 mit großem Durchmesser auf einem spezifischen Wert gehalten wird.
  • Die Steuereinheit 8, d. h. das scheibenförmige Gehäuse 81, ist relativ zum Gehäuse 10 so positioniert, dass dann, wenn die Positionierungsstifte 811 und 812 zuerst mit den Eingängen der Positionierungslöcher 911 und 912 in Kontakt kommen, der Rotationssensor 822 nicht dem Beschleunigungszahnrad 111 mit großem Durchmesser zugewandt ist, weshalb dann, wenn die Stifte 811 und 812 beginnen, in die Löcher 911 und 912 einzudringen, die relative Positionsbeziehung (Zuwendungsbeziehung) zwischen dem Zahnradzahnabschnitt des Beschleunigungszahnrades 111 und dem Rotationssensor 822 eine vorgegebene Beziehung annimmt. Im Fall der Befestigung der Steuereinheit 8 am Gehäuse 10 stört daher das Beschleunigungszahnrad 11 nicht den Rotationssensor 822, der nahe dem Beschleunigungszahnrad 111 angeordnet ist, so dass es möglich ist, die Steuereinheit 8 leicht im Gehäuse 10 zu montieren.
  • Wie in 5 gezeigt ist, wird die Steuereinheit 8 am Gehäuse 10 befestigt, indem beide Seitenabschnitte eines Endabschnitts des scheibenförmigen Gehäuses 81, der dem Endabschnitt gegenüberliegt, auf dem der Rotationssensor 822 und der Positionierungsstift 811 vorgesehen sind, am Gehäuse 10 mittels Schrauben 831 (831a und 831b, siehe 4) befestigt werden.
  • Da auf diese Weise gemäß dieser Ausführungsform die Positionierungsstifte 811 und 812 als Positionierungsmittel auf der Steuereinheit 8 vorgesehen sind und die Steuereinheit 8 an der spezifischen Position in der Hilfsantriebseinheit 1 mit ihrer spezifischen aufrechterhaltenen Haltung befestigt wird, ist es möglich, die relative Positionsbeziehung zwischen dem Rotationssensor 822 und dem Rotor (Beschleunigungszahnrad 111) in der vorgegebenen Beziehung zu halten, und somit die Genauigkeit der Erfassung der Drehzahl des Rotors sicherzustellen.
  • Da ferner gemäß dieser Ausführungsform ein Seitenabschnitt der Steuereinheit 8 mit dem Gehäuse 10 der Hilfsantriebseinheit 1 mittels des Positionierungsmittels in Eingriff ist, das auf dem einen Seitenabschnitt der Steuereinheit 8 vorgesehen ist, und der andere Seitenabschnitt der Steuereinheit 8 am Gehäuse 10 mittels Befestigungsmitteln befestigt ist, ist es möglich, die Befestigungsstruktur zu vereinfachen und die Anzahl der Teile zu reduzieren.
  • Da, wie in 6 gezeigt ist, ein Stromzuführungsanschluss 752 auf einer Stirnfläche des Elektromotors M auf der Abtriebsseite vorgesehen ist, ist ein Stromversorgungskabel 751 erforderlich, das von der Abtriebsseite des Elektromotors M zur Steuereinheit 8 verläuft. Da bezüglich des Verlaufs des Stromversorgungskabels 751 die vielen Getriebezüge auf der Abtriebsseite des Elektromotors M im Gehäuse 10 angeordnet sind, kann das Stromversorgungskabel 751 vorzugsweise längs der inneren Stirnfläche des rechten Gehäuses 10R verlaufen, statt der längs der inneren Stirnfläche des linken Gehäuses 10L zu verlaufen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform ist eine zweite Innenwand 754 zusätzlich vorgesehen, derart, dass sie parallel zu einer Innenwand 756 ist, die neben dem Motorgehäuse 10M des linken Gehäuses 10L angeordnet ist, um einen Raum (Kabeldurchlass) 753 zu bilden, der von den Innenwänden 754 und 756 umgeben ist. Das Stromversorgungskabel 751 führt von der Stirnfläche des Elektromotors M auf der Abtriebsseite zur inneren Stirnfläche des rechten Gehäuses 10R durch den Kabeldurchlass 753 und verläuft ferner zur Steuereinheit 8 längs der inneren Stirnfläche des rechten Gehäuses 10R.
  • Da mit dieser Konfiguration das Stromversorgungskabel 751 im Einheitsgehäuse 10 von der inneren Stirnflächenseite des linken Gehäuses 10L zur inneren Stirnfläche des rechten Gehäuses 10R durch den Kabeldurchlass 753 läuft, stört das Stromversorgungskabel 751 nicht die Getriebezüge und die anderen Komponenten.
  • Um gemäß dieser Ausführungsform ferner das Stromversorgungskabel 751 auf der inneren Stirnfläche des rechten Gehäuses 10R zu halten, ist eine Klammer 755 vorgesehen, derart, dass sie zwischen den Lageransätzen 749 und 748 kreuzt, die auf der inneren Stirnfläche des rechten Gehäuses 10R errichtet sind, um die Lager 184 und 185 zu unterstützen. Das Stromversorgungskabel 751 läuft durch einen Durchlass, der von den Ansätzen 749 und 748 und der Klammer 755 umgeben ist, um somit festgeklemmt zu werden. Durch Vorsehen der Klammer 755 derart, dass sie zwischen den bestehenden Ansätzen 749 und 748 kreuzt, ist es auf diese Weise möglich, ein sicheres Klemmen des Stromversorgungskabels 751 mit einer einfachen Struktur zu erreichen.
  • Gemäß der Hilfsantriebseinheit, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird eine Beinkraft als Menschenkraft über die Pedale 12 Kurbeln 11 in die Kurbelwelle 101 eingegeben und von der ersten Antriebswelle 102a zur zweiten Antriebswelle 102b der ersten Leerlaufwelle 102 über das Beschleunigungszahnrad 111 übertragen. Andererseits wird ein Drehmoment des Elektromotors M über das Zahnrad 115, die zweite Leerlaufwelle 103, den Zahnradzahnabschnitt 114 und das zweite Zahnrad 102e auf die zweite Antriebswelle 102b übertragen und wird mit der Beinkraft auf der zweiten Antriebswelle 102b zusammengeführt. Die resultierende Kraft an der zweiten Antriebswelle 102b wird über das erste Zahnrad 102d und das vierte Zahnrad 118 auf die Abtriebswelle 105 übertragen, und wird weiter über das Antriebsritzel 13 und die Kette 6 auf das Hinterrad WR übertragen.
  • Wie in 6 gezeigt ist, ist hierbei ein näherungsweise zentraler Abschnitt eines Verschiebungserfassungshebels 152, von dem ein Ende durch einen Stift 153 schwenkbar unterstützt ist, mit der Kugelschale 924 der ersten Leerlaufwelle 102 in Eingriff, wobei ein Huberfassungsschaft 151 des Hubsensors 150, der am rechten Gehäuse 10R befestigt ist, mit dem anderen Ende des Verschiebungserfassungshebels 152 verbunden ist. Wenn dementsprechend eine Differenzialphase zwischen den ersten und zweiten Antriebswellen 102a und 102b der ersten Leerlaufwelle 102 in Reaktion auf eine in die Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft auftritt, wird die Kugelschale 924 gemäß der Differenzialphase axial verschoben. Der Verschiebungserfassungshebel 152 wird durch die Axialverschiebung der Kugelschale 924 geschwenkt, wobei die Schwenkbewegung des Hebels 152 auf den Hubsensor 150 übertragen wird. Auf diese Weise wird die in die Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft durch den Hubsensor 150 erfasst.
  • Die erfasste Beinkraft wird in ein elektrisches Signal umgesetzt, das anschließend der Steuereinheit 8 zugeführt wird. Die Steuereinheit 8 ermittelt ein am besten geeignetes Hilfsdrehmoment auf der Grundlage einer Drehzahl der Kurbelwelle (Beschleunigungszahnrad 111), die vom Rotationssensor 822 erfasst wird, und der obenbeschriebenen Beinkraft, und steuert mittels der Leistungstransistoren 821a einen Antriebsstrom, der dem Elektromotor M zugeführt werden soll, auf einen solchen Wert, dass dem Elektromotor M ermöglicht wird, das obige Hilfsdrehmoment zu erzeugen.
  • Da gemäß dieser Ausführungsform der Beinkrafterfassungsmechanismus zum Umsetzen einer in die Kurbelwelle 101 eingegebenen Beinkraft in eine mechanische Verschiebung an der ersten Leerlaufwelle 102 nahe der Kurbelwelle 101 vorgesehen ist, ist es möglich, die Notwendigkeit des Vorsehens eines Raums, der erforderlich ist, wenn der Beinkrafterfassungsmechanismus unabhängig von der ersten Leerlaufwelle 102 vorgesehen ist, zu eliminieren, und somit einen Raum sicherzustellen, der zum Anordnen der Steuereinheit 8 im Gehäuse 10 der Hilfsantriebseinheit 1 benötigt wird, ohne das Gehäuse 10 der Hilfsantriebseinheit 1 zu vergrößern.
  • Da gemäß dieser Ausführungsform die zweite Antriebswelle 102b gewöhnlich mittels der Feder 102S zur Seite des rechten Gehäuses 10R (Seite des Lagers 184) vorbelastet ist, um positioniert zu werden, ist auch die Axialposition der vertieften Nockennut 922, die in der Stirnfläche der ersten Antriebs welle 102a ausgebildet ist, relativ zum rechten Gehäuse 10R positioniert, wobei ferner, da der Hubsensor 150 an dem am rechten Gehäuse 10r vorgesehenen Ansatz befestigt ist, er genau relativ zum rechten Gehäuse 10R positioniert ist.
  • Wie oben beschrieben worden ist, wird hier gemäß dieser Ausführungsform eine Verschiebung der ersten Antriebswelle 102a relativ zur zweiten Antriebswelle 102b als Beinkraft mittels des Hubsensors 150 erfasst, weshalb dann, wenn eine relative Positionsdifferenz zwischen der zweiten Antriebswelle 102b und dem Hubsensor 150 auftritt, es unmöglich wird, die Beinkraft genau zu erfassen. Da jedoch gemäß dieser Ausführungsform die zweite Antriebswelle 102b und der Hubsensor 150 relativ bezüglich des gleichen Elements (rechtes Gehäuse 10R) positioniert sind, wie oben beschrieben ist, kann die relative Positionsbeziehung zwischen der zweiten Antriebswelle 102b und dem Hubsensor 150 gewöhnlich konstant gehalten werden, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, die Beinkraft genau zu erfassen.
  • Eine zweite Ausführungsform der Hilfsantriebseinheit 1 ist in den 7 bis 9 gezeigt. In diesen Figuren sind Teile, die denjenigen entsprechen, die oben beschrieben worden sind, oder diesen ähnlich sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Gemäß der ersten Ausführungsform wird eine vom Antriebsmotor M erzeugte Hilfskraft über die zweite Leerlaufwelle 103 auf eine erste Leerlaufwelle 102 übertragen, mit einer Beinkraft auf der ersten Leerlaufwelle 102 zusammengeführt, und zur Abtriebswelle 105 übertragen; gemäß der zweiten Ausführungsform wird jedoch eine von einem Antriebsmotor M erzeugte Hilfskraft direkt über eine zweite Leerlaufwelle 103 auf eine Abtriebswelle 105 übertragen.
  • Genauer, eine von einer Welle 104 des Antriebsmotors M erzeugte Hilfskraft wird über ein Kunstharzzahnrad 115 auf die zweite Leerlaufwelle 103 übertragen. Ein Zahnradzahnabschnitt 103a, der mit einem Zahnrad 119 der Abtriebswelle 105 kämmt, ist auf der zweiten Leerlaufwelle 103 ausgebildet. Die Hilfskraft, die auf die zweite Leerlaufwelle 103 übertragen worden ist, wird über den Zahnradzahnabschnitt 103a und das Zahnrad 119 auf die Abtriebswelle 105 übertragen.
  • Andererseits wird eine in eine Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft über ein Beschleunigungszahnrad 111, die zweite Leerlaufwelle 103 und einen Zahnradzahnabschnitt 113 der ersten Antriebswelle 102a auf eine erste Leerlaufwelle 102 übertragen, und wird weiter über einen Zahnradzahnabschnitt einer zweiten Antriebswelle 102b und ein viertes Zahnrad 118 der Abtriebswelle 105 auf die Abtriebswelle 105 übertragen. Die Beinkraft wird auf der Abtriebswelle 105 mit der Hilfskraft zusammengeführt.
  • Da auf diese Weise gemäß dieser Ausführungsform eine vom Elektromotor M erzeugte Hilfskraft direkt auf die Abtriebswelle 105 übertragen wird, ist es möglich, die Anzahl der Zahnräder, die auf der ersten Leerlaufwelle vorgesehen sind, im Vergleich zur obigen Ausführungsform, in der die erste Leerlaufwelle als Zusammenführungswelle verwendet wird, zu reduzieren. Dies bewirkt eine Vergrößerung des beanspruchten Raumes eines Beinkrafterfassungsmechanismus auf der ersten Leerlaufwelle und somit eine Vergrößerung des Freiheitsgrades bei der Gestaltung.
  • Die Erfindung schafft eine Hilfsantriebseinheit, die mittels einer kostengünstigen Struktur die Drehrichtung einer Kurbelwelle an diejenige einer Abtriebswelle angleichen kann und ferner eine in die Kurbelwelle eingegebene Beinkraft genau erfassen kann.
  • Eine Hilfsantriebseinheit enthält einen Elektromotor zum Erzeugen einer Hilfskraft in Reaktion auf eine in eine Kurbelwelle eingegebene Beinkraft, wobei die Hilfskraft und die Beinkraft zusammengeführt werden und eine resultierende Kraft auf ein Antriebsrad übertragen wird. Die Hilfsantriebseinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Zahnrad 111 mit großem Durchmesser, das auf einer Kurbelwelle 101 vorgesehen ist; eine Abtriebswelle 105 mit dem Antriebsrad verbunden ist; eine Leerlaufwelle 102, die zwischen der Kurbelwelle 101 und der Abtriebswelle 105 angeordnet ist, derart, dass sie parallel hierzu verläuft, wobei die Leerlaufwelle 102 ein Zahnrad 113 mit kleinem Durchmesser enthält, das mit dem Zahnrad 111 mit großem Durchmesser der Kurbelwelle 101 kämmt, sowie ein zweites Zahnrad 102d, das mit der Abtriebswelle 105 kämmt; und einen Beinkrafterfas sungsmechanismus (102a, 102b, 102c usw.), der auf der Leerlaufwelle 102 vorgesehen ist, um eine in die Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft zu erfassen, enthält.

Claims (4)

  1. Hilfsantriebseinheit, die einen Elektromotor (M) zum Erzeugen einer Hilfskraft in Reaktion auf eine an einer Kurbelwelle (101) eingegebene Beinkraft erzeugt, wobei die Hilfskraft und die Beinkraft zusammengeführt werden und eine resultierende Kraft auf ein Antriebsrad (WR) übertragen wird, wobei die Hilfsantriebseinheit (1) umfaßt: ein Zahnrad (111) mit großem Durchmesser, das an der Kurbelwelle vorgesehen ist; eine Leerlaufwelle (102), die ein Zahnrad (113) mit kleinem Durchmesser und ein zweites Zahnrad (102d), das mit einer Abtriebswelle (105) kämmt, enthält; derart, daß sie parallel zur Abtriebswelle (105) ist, wodurch die Abtriebswelle mit dem Antriebsrad (WR) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebseinheit ferner umfaßt: eine Leerlaufwelle (102), die zwischen der Kurbelwelle (101) und der Abtriebswelle (105) angeordnet ist; und einen Beinkrafterfassungsmechanismus (102a, b, c, ...), der auf der Leerlaufwelle (102) vorgesehen ist, um eine an der Kurbelwelle (101) eingegebene Beinkraft zu erfassen.
  2. Hilfsantriebseinheit nach Anspruch 1, bei der eine vom Elektromotor (M) erzeugte Hilfskraft auf die Leerlaufwelle (102) übertragen wird.
  3. Hilfsantriebseinheit nach Anspruch 1, bei der eine vom Elektromotor (M) erzeugte Hilfskraft auf die Abtriebswelle (105) übertragen wird.
  4. Hilfsantriebseinheit nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Leerlaufwelle (102) hinter der Kurbelwelle (101) angeordnet ist, während sie auf einem Niveau nahezu gleich demjenigen der Kurbelwelle (101) in einer am Fahrzeug montierten Stellung gehalten wird; wobei die Abtriebswelle über der Leerlaufwelle (102) in einer am Fahrzeug montierten Stellung angeordnet ist; und wobei der Motor (M) unter der Leerlaufwelle (102) in einer am Fahrzeug montierten Stellung angeordnet ist.
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