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VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-143746 . Die
gesamte Offenbarung der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2004-143746 wird hiermit durch Bezugnahme
vollinhaltlich in das vorliegende Dokument aufgenommen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Fahrradantriebseinheit und eine Fahrradkettenstrebe,
die konfiguriert und angeordnet sind, um mit einem hinteren Laufrad verbunden
zu werden und an einem Fahrradrahmen montiert zu werden.
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Hintergrundinformation
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Ein
Fahrrad beinhaltet für
gewöhnlich
einen Rahmen, eine Antriebseinheit und vordere und hintere Laufräder, die
an den vorderen bzw. hinteren Enden des Rahmens montiert sind. Die
Antriebseinheit ist am Rahmen montiert, und linke und rechte Kurbeln
sind drehbar an der Antriebseinheit montiert. Die deutsche Patentoffenlegungsschrift
Nr.
DE 198 40 576 offenbart
ein Antriebsmodul als ein Beispiel einer derartigen Fahrradantriebseinheit,
wobei eine Antriebsvorrichtung mit dem hinteren Ende des Rahmens
integral ausgebildet ist und das Antriebsmodul in einem Fahrrad
installiert ist. Wenn dieser Typ von Fahrradantriebseinheit (Antriebsmodul)
verwendet wird, wird es einfacher, das Fahrrad zu montieren, und
die Kosten des Fahrrades können
gesenkt werden.
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Die
herkömmliche
Fahrradantriebseinheit, wie offenbart im oben erwähnten Referenzdokument, beinhaltet
ein Trägerelement
(ein Beispiel einer Rahmenhaupteinheit und einer Kettenstrebe),
welches das hintere Ende des Rahmens beinhaltet, ei ne Kurbelbefestigungsachse
und eine Hinterradachse, die an vorderen bzw. hinteren Endabschnitten
des Trägerelementes
montiert sind, rechte und linke Kurbeln, die an beiden axialen Enden
der Kurbelbefestigungsachse montiert sind, und eine innenliegende Gangschaltnabe,
die an der Hinterradachse montiert ist. Die innenliegende Gangschaltnabe
beinhaltet eine Bremse. Ein vorderes Kettenrad ist an der rechten
Kurbel montiert, und ein hinteres Kettenrad ist an der innenliegenden
Gangschaltnabe montiert. Eine Kette, die sowohl um die vorderen
als auch die hinteren Kettenräder
aufgehängt
ist, ist innerhalb des Trägerelementes
angeordnet. Das Trägerelement
ist beweglich oder schwenkbar am Rahmen montiert. Ein zylindrischer
Kurbelträgerabschnitt,
der die Kurbelbefestigungsachse mittels eines Paares von Lagern trägt, steht
aus dem vorderen Endabschnitt des Trägerelementes vor. Der zylindrische
Kurbelträgerabschnitt
ist durch den Rahmen in freitragender Weise gelagert.
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Bei
der zuvor beschriebenen herkömmlichen Fahrradantriebseinheit
ist es, da das Trägerelement einfach
durch den Rahmen in freitragender Weise mittels des Kurbelträgerabschnittes
gelagert ist, schwierig, die Steifigkeit der gesamten Antriebseinheit
auf einem hohen Niveau zu halten. Weiter ist es vom Stand der Technik
bekannt, beispielsweise aus
DE 202 07 140 U1 oder
DE 298 01 930 U1 , eine Fahrradkettenstrebe
bereitzustellen, die eine Rahmenhaupteinheit aufweist, die von einem
vorderen Endabschnitt zu ersten und zweiten hinteren Endabschnitten
divergiert, und eine hintere Nabe eines Hinterrades eines Fahrrades
zwischen den ersten und zweiten hinteren Endabschnitten zu positionieren.
US 6,189,908 offenbart eine
Fahrradkettenstrebe gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Ein derartiger technischer Aufbau einer Kettenstrebe
eines Fahrrades kann auch einen vorderen Endabschnitt offenbaren,
der ein bewegliches Elementteil aufweist, das so konfiguriert und
angeordnet ist, dass es an einem Rahmen eines Fahrrades beweglich
montiert ist. Es ist schwierig, eine Gangpositioniereinheit (ein Beispiel
eines elektrischen Antriebsmechanismus) zu montieren, die einen
Motor aufweist, um die Gangschaltoperationen der Gangschaltvorrichtung
elektrisch durchzuführen,
oder eine Stromversorgungsvorrichtung zu montieren, um der Gangpositioniereinheit
elektrischen Strom zu liefern. Somit ist es, unter Verwendung einer
derartigen herkömmlichen technischen
Gestaltung einer Fahrradkettenstrebe, schwierig, eine Motorisierung
der Gangschaltoperationen der im Fahrrad montierten Gangschaltvorrichtung
zu bewerkstelligen.
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Andererseits
hat eine Technik zur Motorisierung von Gangschaltoperationen einer
Gangschaltvorrichtung, wie beispielsweise einer innenliegenden Gangschaltnabe,
in den letzten Jahren verbreitet Verwendung gefunden. Beispielsweise
ist aus
US 2002/0094906 oder
EP 0 537 693 bekannt, einen elektrischen
Antriebsmechanismus in eine Gangschaltvorrichtung eines Fahrrades
einzubauen. Jedoch ist, wenn ein derartige Technik verwendet wird, da
beim herkömmlichen
Aufbau der zuvor beschriebenen Fahrradantriebseinheit das Trägerelement durch
den Rahmen in freitragender Weise gelagert ist, der Raum im Inneren
des freitragenden Trägerelementes
klein. Als Ergebnis ist es schwierig, eine Gangpositioniereinheit
(ein Beispiel eines elektrischen Antriebsmechanismus) zu montieren,
die einen Motor aufweist, um die Gangschaltoperationen der Gangschaltvorrichtung
elektrisch durchzuführen, oder
eine Stromversorgungsvorrichtung zu montieren, um der Gangpositioniereinheit
elektrischen Strom zu liefern. Demzufolge ist es, unter Verwendung
der zuvor beschriebenen herkömmlichen
Antriebseinheit, schwierig, eine Motorisierung der Gangschaltoperationen
der in das Fahrrad eingebauten Gangschaltvorrichtung zu bewerkstelligen.
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In
Anbetracht des zuvor Beschriebenen geht für Fachleute aus dieser Beschreibung
klar hervor, dass ein Bedarf nach einer verbesserten Fahrradantriebseinheit
und Fahrradkettenstrebe besteht. Die Erfindung zielt auf diesen
Mangel des Standes der Technik sowie weitere Mängel ab, wie für Fachleute aus
dieser Beschreibung klar hervorgeht.
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INHALT DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung besteht darin, eine Fahrradkettenstrebe bereitzustellen,
mittels der die Gesamtsteifigkeit auf einem hohen Niveau gehalten werden
kann und die eine Motorisierung der Gangschaltoperationen der Gangschaltvorrichtung
problemlos bewerkstelligen kann.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Fahrradantriebseinheit
bereitzustellen, mittels der die Gesamtsteifigkeit auf einem hohen
Niveau gehalten werden kann und die eine Motorisierung der Gangschaltoperationen
der Gangschaltvorrichtung problemlos bewerkstelligen kann.
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Um
die zuvor beschriebenen Ziele und weitere Ziele der Erfindung zu
erreichen, wird eine Fahrradkettenstrebe bereitgestellt, die eine
Rahmenhaupteinheit, erste und zweite Abdeckungselemente und einen
elektrischen Antriebsmechanismus aufweist. Die Rahmenhaupteinheit
divergiert von einem vorderen Endabschnitt zu ersten und zweiten
hinteren Endabschnitten, wobei der vordere Endabschnitt ein bewegliches
Befestigungsteil aufweist, das konfiguriert und angeordnet ist,
um an einem Rahmen des Fahrrades beweglich montiert zu sein. Die
ersten und zweiten hinteren Endabschnitte weisen erste bzw. zweite
Nabenbefestigungsteile auf, die konfiguriert und angeordnet sind,
um mit einem Hinterrad verbunden zu werden. Die ersten und zweiten
Abdeckungselemente sind mit quer verlaufenden Außenflächen der Hauptrahmeneinheit
verbunden, derart, dass ein erster Raum zwischen dem ersten Abdeckungselement
und der Rahmenhaupteinheit ausgebildet ist und ein zweiter Raum
zwischen dem zweiten Abdeckungselement und der Rahmenhaupteinheit
ausgebildet ist. Der elektrische Antriebsmechanismus ist an der
Rahmenhaupteinheit angebracht, um motorisierte Gangschaltoperationen
einer Fahrradgangschaltvorrichtung durchzuführen, wobei der elektrische
Antriebsmechanismus im ersten Raum angeordnet ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Fahrradantriebseinheit bereitgestellt, welche
die Fahrradkettenstrebe gemäß dem ersten Aspekt
der Erfindung und eine hintere Nabe, eine hintere Gangschaltvorrichtung,
eine Steuereinrichtung und eine Stromversorgungseinheit aufweist.
Die hintere Nabe ist dadurch zwischen den ersten und zweiten Nabenbefestigungsteilen
der Hauptrahmeneinheit angeordnet und weist eine Nabenachse, die zwischen
den ersten und zweiten Nabenbefesti gungsteilen der Rahmenhaupteinheit
befestigt ist, ein Nabengehäuse,
das mit der Nabenachse drehbar verbunden ist, einen Antriebszylinder,
der mit dem einem Querrichtungsende des Nabengehäuses verbunden ist, und ein
hinteres Kettenrad auf, das am Antriebszylinder befestigt ist. Die
hintere Gangschaltvorrichtung ist konfiguriert und angeordnet, um
die Drehzahl des Nabengehäuses
relativ zu einer zugeführten
Kraft zu ändern.
Die Steuereinrichtung ist in einem der ersten und zweiten Räume angeordnet und
ist konfiguriert, um den elektrischen Antriebsmechanismus zu steuern.
Die Stromversorgungseinheit befindet sich in einem der ersten und
zweiten Räume und
ist konfiguriert und angeordnet, um dem elektrischen Antriebsmechanismus
und der Steuereinrichtung elektrischen Strom zuzuführen. Der
elektrische Antriebsmechanismus der Fahrradkettenstrebe ist mit
der hinteren Gangschaltvorrichtung verbunden, um motorisierte Gangschaltoperationen
der hinteren Gangschaltvorrichtung durchzuführen.
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Diese
und weitere Ziele, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung
gehen für
Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung klar hervor, die
in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen eine bevorzugt Ausführungsformen
der Erfindung offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend
sei Bezug genommen auf die anliegenden Zeichnungen, welche einen
Teil dieser ursprünglichen
Offenbarung bilden, In diesen sind:
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1 eine
Gesamtansicht von der rechten Seite eines Fahrrades, das mit einer
Antriebseinheit gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ausgerüstet
ist;
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2 eine
Gesamtansicht von der linken Seite des in 1 dargestellten,
mit der Antriebseinheit versehenen Fahrrades gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
schematische Querschnittansicht zur Darstellung der strukturellen
Beziehungen zwischen verschiedenen Bauelementen der Antriebseinheit
des in 1 und 2 dargestellten Fahrrades gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 eine
Seitenansicht von der rechten Seite eines ersten Rahmenelementes
der Antriebseinheit bei entferntem ersten Abdeckungselement, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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5 eine
Seitenansicht von der linken Seite eines zweiten Rahmenelementes
der Antriebseinheit bei entferntem zweiten Abdeckungselement, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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6 eine
partielle Querschnittansicht einer innenliegenden Gangschaltnabe
der Antriebseinheit gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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7 eine
Draufsicht einer in der Antriebseinheit angeordneten Gangpositionierungseinheit, wobei
einige Bauelemente teilweise im Querschnitt dargestellt sind, gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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8 eine
Draufsicht der in 7 dargestellten Gangpositionierungseinheit,
bei geöffnetem zweiten
Gehäuseelement,
gemäß der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 eine
Querschnittansicht der in 7 und 8 dargestellten
Gangpositionierungseinheit entlang einer Schnittlinie IX-IX in 7,
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ein
Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration einer Schaltkreiseinheit,
die bei der Antriebseinheit gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird;
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11 eine
vergrößerte partielle
Querschnittschnittansicht von der rechten Seite eines ersten Rahmenelementes
einer Antriebseinheit bei entferntem ersten Abdeckungselement, gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung; und
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12 eine
schematische Querschnittansicht zur Darstellung struktureller Beziehungen
zwischen verschiedenen Bauelementen der in 11 dargestellten
Antriebseinheit gemäß der alternativen Ausführungsform
der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausgewählte Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Für Fachleute
geht aus der Beschreibung klar hervor, dass die folgende Beschreibung
der Ausführungsformen
der Erfindung lediglich zu Darstellungszwecken dient und nicht dem
Zweck einer Einschränkung
der Erfindung, die durch die anliegenden Ansprüche und deren Äquivalente
definiert ist.
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Zu
Anfang Bezug nehmend auf 1 und 2, wird
ein Fahrrad 10 mit einer Antriebseinheit 15 gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung erläutert.
Wie aus 1 und 2 zu ersehen, beinhaltet
das Fahrrad 10 einen Rahmen 11 mit einem Rahmenkörper 12 und
einer Vordergabel 13. Der Rahmenkörper 12 ist zu einer
im Wesentlichen V-Form gebogen. Das Fahrrad 10 beinhaltet
weiter die Antriebseinheit 15, ein Paar von vorderen und hinteren
Laufrädern 16f und 16r,
und eine Lenkstange 17. Die Antriebseinheit 15 ist
mit einem hinteren unteren Endabschnitt des Rahmenkörpers 12 beweglich
oder schwenkbar verbunden. Das Vorderrad 16f ist zwischen
vorderen Endabschnitten der Vordergabel 13 montiert, und
das Hinterrad 16r ist zwischen hinteren Endabschnitten
der Antriebseinheit 15 montiert. Die Lenkstange 17 ist
am oberen Abschnitt der Vordergabel 13 angebracht. Der
Rahmenkörper 12 weist
einen Hängeeinrichtungsteil 12a auf, der
von dessen gekrümmtem
Teil nach unten vorsteht. Wie am besten aus 3 zu ersehen,
ist ein Kurbelbefestigungsloch 12b im Hängeeinrichtungsteil 12a ausgebildet,
das durch den Hängeeinrichtungsteil 12a in
Querrichtung (Richtung von links nach rechts) verläuft (der
vertikalen Richtung in 3). Eine Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 20 ist
im Kurbelbefestigungsloch 12b montiert.
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Wie
aus 3 zu ersehen, weist die Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 20 eine
Buchse 21 (zylindrisches Schwenkträgerteil), das im Kurbelbefestigungsloch 12b nicht-drehbar
montiert ist, und eine Kurbelbefestigungsachse 22 auf,
die in der Hülse 21 mittels
Lagern 23a und 23b montiert ist. Ein Paar von
beweglichen Trä gerteilen 21a geringen Durchmessers
sind an beiden axialen Enden der Hülse 21 ausgebildet,
und ein Paar von Gewindebohrungsteilen 21b, die einen größeren Durchmesser
als die beweglichen Trägerteile 21a aufweisen,
sind benachbart zu den axial inneren Enden der beweglichen Trägerteile 21a ausgebildet.
Außerdem
ist ein Befestigungsteil 21c, das einen noch größeren Durchmesser
als die Innengewindeteile 21b aufweist, zwischen den Innengewindeteilen 21b ausgebildet.
Zwei Verriegelungsmuttern 24 sind an den Gewindeteilen 21b montiert,
wodurch die Hülse 21 am Hängeeinrichtungsteil 12a des
Rahmenkörpers 12 nicht-drehbar
befestigt ist. Es ist akzeptabel, eine Keilnut oder dergleichen
in der Außenumfangsfläche der
Hülse 21 vorzusehen,
um unter Verwendung eines Keils ein Rotieren der Hülse 21 zu
verhindern. Wie aus 3 zu ersehen, ist eine Zahnradkurbel 40 mit
einem vorderen Kettenrad 38 am rechten axialen Ende (dem
unteren Ende in 3) der Kurbelbefestigungsachse 22 nicht-drehbar
montiert. Eine linke Kurbel 41 ist am linken axialen Ende
(dem oberen Ende in 3) der Kurbelbefestigungsachse 22 nichtdrehbar
montiert. Ein Pedal 42a oder 42b ist am freien
Endabschnitt von einer der Kurbeln 40 bzw. 41 montiert,
wie in 1 und 2 dargestellt.
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Wie
aus 3 bis 5 zu ersehen, weist die Antriebseinheit 15 dieser
Ausführungsform
im Wesentlichen eine Rahmenhaupteinheit, erste und zweite Abdeckungselemente 31 und 32,
eine integrale Gangschaltnabe 33, eine Gangpositioniereinheit 35,
eine Schaltkreiseinheit 36 und ein Kondensatorelement 37 auf.
Der Rahmenhauptteil 30 ist am Hängeeinrichtungsteil 12a des
Rahmenkörpers 12 beweglich
montiert. Die ersten und zweiten Abdeckungselemente 31 und 32 sind
mit den transversalen Außenflächen der
Rahmenhaupteinheit 30 verbunden. Die innenliegende Gangschaltnabe 33 ist am
hinteren Endabschnitt der Rahmenhaupteinheit 30 montiert.
Die Gangpositioniereinheit 35 (ein Beispiel eines elektrischen
Antriebsmechanismus) ist konfiguriert und angeordnet, um die Gangschaltoperationen
der innenliegenden Gangschaltnabe 33 zu motorisieren. Die
Schaltkreiseinheit 36 (ein Beispiel einer Steuereinrichtung)
ist konfiguriert, um die Gangpositioniereinheit 35 zu steuern.
Das Kondensatorelement 37 fungiert als Stromversorgungsvorrichtung,
die konfiguriert und angeordnet ist, um der Gangpositioniereinheit 35 und
der Schaltkreiseinheit 36 Strom zuzuführen.
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Die
Rahmenhaupteinheit 30 der Antriebseinheit 15 beinhaltet
ein erstes Rahmenelement 45 und das zweite Rahmenelement 46,
die sich beide über die
gesamte Länge
in Längsrichtung
der Rahmenhaupteinheit erstrecken. Das zweite Rahmenelement 46 ist
am ersten Rahmenelement 45 mittels eines Paares von Befestigungsgewindebolzen 55 befestigt. Die
ersten und zweiten Rahmenelemente 45 und 46 sind
derart angeordnet, dass die Rahmenhaupteinheit 30 divergiert
oder sich in zwei separate Abschnitte (hintere Endabschnitte der
ersten und zweiten Rahmenelemente 45 und 46) verzweigt,
die sich vom vorderen Ende der Rahmenhaupteinheit 30 nach
hinten erstrecken, wenn die ersten und zweiten Rahmenelemente 45 und 46 aneinander
befestigt sind. Die ersten und zweiten Rahmenelemente 45 und 46 weisen
jeweils an ihren vorderen Endabschnitten erste und zweite bewegliche
Befestigungsteile 50a und 50b auf. Die ersten
und zweiten beweglichen Befestigungsteile 50a und 50b sind
an axialen Endabschnitten der Hülse 21 der
Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 20 beweglich oder schwenkbar montiert,
die am Hängeeinrichtungsteil 12a des
Rahmenkörpers 12 befestigt
ist. Außerdem
beinhalten die ersten und zweiten Rahmenelemente 45 bzw. 46 erste
und zweite Achsenbefestigungsteile 51a und 52b an
ihren hinteren Endabschnitten. Die ersten und zweiten Nabenbefestigungsteile 51a und 51b sind
so angeordnet, dass sie die innenliegende Gangschaltnabe 33 zwischen
sich sandwichartig umgeben, wobei diese so konfiguriert und angeordnet
ist, dass sie sich in der Mitte des Hinterrades 16r befindet.
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Wie
aus 4 zu ersehen, weist das erste Rahmenelement 45 ein
Hauptrahmenelement 45a, das in Querrichtung entgegengesetzt
zum zweiten Rahmenelement 46 angeordnet ist, und ein Hilfsrahmenelement 45b auf,
das so angeordnet ist, dass es einen ersten Hohlraum oder Raum 56 zwischen
dem Hilfsrahmenelement 45b und dem ersten Abdeckungselement 31 bildet.
Das erste bewegliche Befestigungsteil 50a ist am vorderen
Endabschnitt des Hauptrahmenelementes 45a angeordnet. Das Hauptrahmenelement 45a ist
so angeordnet, dass es sich vom ersten beweglichen Befestigungsteil 50a diagonal
nach oben und nach hinten erstreckt, und sich danach in einer Seitenansicht,
wie in 4 dargestellt, geringfügig diagonal nach unten und
nach hinten erstreckt. Der erste Nabenbefestigungsteil 51a ist am
hinteren End abschnitt des Hauptrahmenelementes 45a in Form
eines Schlitzes angeordnet, der sich vom hinteren Ende zur Vorderseite
hin erstreckt. Wie aus 3 zu ersehen, ist eine Buchse 53a mit
einem Flansch oder einer Anschlageinrichtung von der Innenseite
beispielsweise des ersten beweglichen Befestigungsteils 50a her
montiert. Die Buchse 53a mit einer Anschlageinrichtung
kommt in Kontakt mit dem beweglichen Trägerteil 21a der Hülse 21.
Das Hilfsrahmenelement 45b bildet den ersten Raum 56 zwischen
dem Hilfsrahmenelement 45b und dem ersten Abdeckungselement 31,
und das Hilfsrahmenelement 45b dient auch dazu, den ersten
Raum 56 abzuschließen.
Das Hilfsrahmenelement 45b weist ein Seitenfläche auf,
die größer als
die Seitenfläche
des Hauptrahmenelementes 45a am vorderen Endabschnitt ist,
so dass das erste Abdeckungselement 31 das vordere Kettenrad 38 am
vorderen Ende des Hilfsrahmenelementes 45b abdeckt.
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Das
zweite Rahmenelement 46 weist eine im Wesentlichen axial
symmetrische Konfiguration zum Hauptrahmenelement 45a des
ersten Rahmenelementes 45 bezüglich einer Transversalmittellinie
des Fahrrades 10 auf, wie dargestellt in 3 und 5. Die äußere Seitenfläche des
zweiten Rahmenelementes 46 ist ausgehöhlt, derart, dass ein zweiter Freiraum 57 zwischen
dem zweiten Rahmenelement 46 und dem zweiten Abdeckungselement 32 ausgebildet
ist. Alternativ kann der zweite Freiraum 57 dadurch ausgebildet
sein, dass das zweite Abdeckungselement 32 nach außen ausgebaucht
ist. Ein zweites bewegliches Befestigungsteil 50b ist am
vorderen Endabschnitt des zweiten Rahmenelementes 46 angeordnet.
Das zweite Rahmenelement 46 ist so angeordnet, dass es
sich vom zweiten beweglichen Befestigungsteil 50b diagonal
nach oben und nach hinten erstreckt, und sich danach geringfügig diagonal
nach unten und nach hinten erstreckt. Ein zweiter Nabenbefestigungsteil 51b ist
am hinteren Endabschnitt des zweiten Rahmenelements 46 in
Form eines Schlitzes angeordnet, der sich vom hinteren Ende nach
vorne hin erstreckt. Eine Buchse 53b mit einem Flansch
oder einer Anschlageinrichtung ist beispielsweise von der Innenseite
des zweiten beweglichen Befestigungsteils 50b her montiert,
wie aus 3 zu ersehen. Diese Buchse 53b mit
der Anschlageinrichtung ist am beweglichen Trägerteil 21b der Hülse 21 montiert.
Als Ergebnis ist die Antriebseinheit 15 am Rahmenkörper 12 beweglich
oder schwenkbar montiert. Eine äußere Halteeinrichtung 62 (ein
Bremskabel-Eingreifteil) ist an der vorderen Innenfläche des
zweiten Nabenbefestigungsteils 51b des zweiten Rahmenelementes 46 montiert.
Die äußere Halteeinrichtung 62 wird
verwendet, um eine Außenhülle eines
Bremskabels 61 zu montieren, das eine Rollenbremsvorrichtung 60 (Nabenbremsmechanismus)
betätigt.
Die Rollenbremsvorrichtung 60 beinhaltet eine Nabenbremse,
wie nachfolgend beschrieben wird, und ist an der innenliegenden
Gangschaltnabe 33 montiert. Das Bremskabel 61 ist
mit einem Paar von Bremshebeln 17a und 17b verbunden, die
an der Lenkstange 17 montiert sind.
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Das
erste Abdeckungselement 31 ist auf das Hilfsrahmenelement 45b des
ersten Rahmenelementes 45 aufgeschraubt, um den ersten
Freiraum 56 zwischen der ersten Abdeckung und dem Hilfsrahmenelement 45b zu
bilden, wie in 3 und 4 dargestellt.
Der erste Freiraum 56 ist angeordnet, um das vordere Kettenrad 38,
das an der innenliegenden Gangschaltnabe 33 montierte Kettenrad 39,
die Gangpositioniereinheit 35, die Schaltkreiseinheit 36, das
Kondensatorelement 37, eine Spannrollenscheibe 66,
eine Führungsrollenscheibe 67 und
die Kette 65 unterzubringen, die um die vorderen und hinteren Kettenräder 38 und 39 herum
gehängt
ist. Wie aus 4 zu ersehen, ist die Zugrollenscheibe 68 in
der Nähe
des vorderen Kettenrades 38 positioniert und führt der
Kette 95 eine Spannung zu. Die Führungsrollenscheibe 67 ist
in der Nähe
des hinteren Kettenrades 39 positioniert und führt die
Kette 65 im Inneren des ersten Hohlraums 56.
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Das
zweite Abdeckungselement 32 bildet den zweiten Freiraum 57 dadurch,
dass er das Gebiet abdeckt, das durch die Vertiefung oder Aussparung
im zweiten Rahmenelement 46 gebildet ist. Der zweite Freiraum 57 enthält vorzugsweise
zwei elektrische Drähte 69,
welche einen Generatormechanismus 76, der in der (später noch
beschriebenen) innenliegenden Gangschaltnabe 33 vorgesehen
ist, mit dem Kondensatorelement 37 elektrisch verbindet,
um den vom Generatormechanismus 76 ausgegebenen elektrischen
Strom dem Kondensatorelement 37 zuzuführen. Die elektrischen Drähte 69 sind mit
dem Kondensatorelement 37 mittels der Schaltkreiseinheit 36 verbunden,
die innerhalb des ersten Freiraums 56 angeordnet ist, nachdem
sie durch Durchgangslöcher 63 (5)
hindurchgeführt
sind, die angeordnet sind, um für
eine Verbindung zwischen dem zweiten Freiraum 57 und dem
ersten Freiraum 56 zu sorgen.
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Die
innenliegende Gangschaltnabe 33 ist konfiguriert und angeordnet,
um die Funktionen einer hinteren Nabe und einer hinteren Gangschaltvorrichtung
durchzuführen.
Wie aus 6 zu ersehen, weist die innenliegende
Gangschaltnabe 33 als hintere Nabe eine Nabenachse 71,
ein Nabengehäuse 72, einen
Antriebszylinder 73 und ein hinteres Kettenrad 39 auf.
Die Nabenachse ist nicht-drehbar zwischen den ersten und zweiten
Nabenbefestigungsteilen 51a und 51b der Hauptrahmeneinheit 30 montiert.
Das Nabengehäuse 72 ist
an der Nabenachse 71 drehbar montiert. Der Antriebszylinder 73 ist
mit dem einen axialen Ende des Nabengehäuses 72 verbunden, wie
aus 6 zu ersehen. Das hintere Kettenrad 39 ist
am Antriebszylinder 73 nicht-drehbar montiert. Das Nabengehäuse 72 ist
durch linke und rechte Hülsen 77a und 77b drehbar
montiert, die an axialen Endabschnitten der Nabenachse 71 montiert
sind. Die Rollenbremsvorrichtung 60 ist so konfiguriert
und angeordnet, dass sie am Außenumfang
der Hülse 77a zu
montieren ist.
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Außerdem beinhaltet
die innenliegende Gangschaltnabe 33 als hintere Gangschaltvorrichtung
einen Kraftübertragungsmechanismus 74 und einen
Schaltmechanismus 75. Der Kraftübertragungsmechanismus 74 ist
angeordnet, um über
einen von einer Mehrzahl von Kraftübertragungswegen eine Rotation
des Antriebszylinders 73 auf das Nabengehäuse 72 zu übertragen.
Der Schaltmechanismus 75 ist angeordnet, um zwischen der
Mehrzahl von Kraftübertragungswegen
wahlweise umzuschalten. Bei dieser Ausführungsform hat die innenliegende
Gangschaltnabe 33, die als hintere Gangschaltvorrichtung
fungiert, beispielsweise acht Kraftübertragungswege, derart, dass
die durch die Pedale 42a und 42b verursachte Rotation
der Kurbelbefestigungsachse 22 wahlweise in acht unterschiedliche Gänge umgewandelt
werden kann.
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Außerdem beinhaltet,
wie zuvor erwähnt,
die innenliegende Gangschaltnabe 33 auch den Generatormechanismus 76,
der mit dem Kraftübertragungsmechanismus 74 fluchtet,
wie aus 6 zu ersehen. Der Generatormechanismus 76 ist
so konfi guriert und angeordnet, dass er unter Verwendung der Relativdrehung
zwischen dem Nabengehäuse
und der Nabenachse 71 elektrischen Strom erzeugt und den erzeugten
Strom der Stromversorgungsvorrichtung, wie beispielsweise dem Kondensatorelement 37 zuführt. Der
Generatormechanismus 76 beinhaltet im Wesentlichen einen
innenliegenden Stator 78 und einen außenliegenden Rotor 79,
wie in 6 dargestellt. Der durch das Generatorelement 76 erzeugte elektrische
Strom kann aus einem Anschlussstück 80 gezogen
werden.
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Der
innenliegende Stator 78 beinhaltet im Wesentlichen zwei
Statorjoche 81 und 82, einen Spulenkörper 84 und
ein zylindrisches Kernjoch 85. Eine Wicklung 83 ist
um den Spulenkörper 84 herumgewunden.
Die Statorjoche 81 und 82, der Spulenkörper 84 und
das zylindrische Kernjoch 85 bilden vorzugsweise eine einzige
integrale Einheit, wenn sie zusammenmontiert sind, wobei diese den
innenliegenden Stator 78 bildet. Der innenliegende Stator 78 ist
an der Nabenachse 71 befestigt, wie aus 6 zu ersehen.
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Der
außenliegende
Rotor 79 beinhaltet im Wesentlichen ein Deckelelement 86 und
eine Permanentmagneteinheit 87. Das Deckelelement 86 ist
am Nabengehäuse 72 befestigt.
Das Deckelelement 86 und die Permanentmagneteinheit 87 sind
vorzugsweise als eine einzige integrale Einheit ausgebildet. Dieser
integral ausgebildete externe Rotor 79 ist an der Innenumfangsfläche des
Nabengehäuses 72 angebracht
und befestigt, wie aus 6 zu ersehen.
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Die
Permanentmagneteinheit 87 beinhaltet vorzugsweise vier
Magneten, die in gleichen Intervallen an der Innenumfangsfläche des
Nabengehäuses 72 angeordnet
sind, da die Magneten mit der Innenumfangsfläche des Deckelelementes 86 fest
verbunden sind. Die Permanentmagneteinheit 87 weist abwechseln
N- und S-Pole auf, die in gleichen Intervallen angeordnet sind,
beispielsweise insgesamt 28 Pole, die dem Statorjoch 81 oder 82 zugewandt
sind.
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Nachfolgend
wird die Funktionsweise zur Erzeugung von elektrischem Strom unter
Verwendung des Generatormechanismus 76 in der innenliegenden
Gangschaltnabe 33 erläutert.
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Wenn
das Nabengehäuse 72,
wenn das Fahrrad 10 gefahren wird, relativ zur Nabenachse 71 rotiert,
rotiert der externe Rotor 79, der an der Innenumfangsfläche des
Nabengehäuses 72 befestigt
ist, relativ zu dem in der Nabenachse 71 befestigten innenliegenden
Stator 78. Somit rotiert die Permanentmagneteinheit 87 um
die Außenseite
der Statorjoche 81 und 82. Als Ergebnis empfängt, wenn
das Statorjoch 81 einen magnetischen Fluss des N-Pols von der
Permanentmagneteinheit 87 empfängt, das Statorjoch 82 einen
magnetischen Fluss des S-Pols, und wenn das Statorjoch 81 einen
magnetischen Fluss des S-Pols von der Permanentmagneteinheit 87 empfängt, empfängt das
Statorjoch 82 einen magnetischen Fluss des N-Pols. Mit
anderen Worten werden, bedingt durch die Rotation der Permanentmagneteinheit
um die Außenseite
der Statorjoche 81 und 82, ein erster Zustand,
bei dem das Statorjoch 81 ein S-Pol ist und das Statorjoch 82 ein
N-Pol ist, und ein zweiter Zustand, bei dem das Statorjoch 81 in
N-Pol ist und das Statorjoch ein S-Pol ist, wiederum wiederholt.
Daher tritt ein wechselnder magnetischer Fluss, der in der Axialrichtung
der Nabe fließt,
im zylindrischen Kernjoch 85 auf, das die Statorjoche 81 und 82 magnetisch
verbindet. Bedingt durch diesen wechselnden magnetischen Fluss,
der im zylindrischen Kernjoch 85 auftritt, das im Inneren
der Spule 83 angeordnet ist, wird ein elektrischer Strom
in der Spule 83 erzeugt, wodurch elektrische Energie erzeugt wird.
Durch Zuführen
der erzeugten elektrischen Energie vom Anschlussstück 80 zur
Gangpositioniereinheit 35 mittels des Kondensatorelementes 37 und
der Schaltkreiseinheit 36 mittels der elektrischen Verdrahtung 69 kann
ein motorisiertes Gangschalten der innenliegenden Gangschaltnabe 33 erzielt
werden.
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Nachfolgend
Bezug nehmend auf die 7 bis 9, ist die
Gangpositioniereinheit 35 als eine Einheit angeordnet,
welche die innenliegende Gangschaltnabe 33 mittels eines
Gangschaltkabels 88 in Übereinstimmung
mit dem aktiven Gang positioniert. Die Gangpositioniereinheit 35 ist
mit der acht Gänge aufweisenden
innenliegenden Gangschaltnabe 33 mittels des Gangschaltkabels 88 verbunden.
Die Gangpositio niereinheit 35 beinhaltet im Wesentlichen
ein Gehäuse 90,
eine Spulenkörpereinheit 91, ein
Positionierelement, ein Klauenelement 93, ein ringförmiges Federelement 94,
ein Klauenfreigabeelement 95, einen (nicht dargestellten)
Gangpositionssensor und eine elektrische Antriebseinrichtung 97. Das
Gehäuse 70 ist
im Inneren des ersten Zwischenraums 56 montiert, der zwischen
dem ersten Rahmenelement 45 und dem ersten Abdeckungselement 31 ausgebildet
ist. Die Spuleneinheit 91 ist um eine erste Achse (9)
im Gehäuse 90 drehbar
montiert. Das Positionierungselement 92 ist am Gehäuse 90 befestigt.
Das Klauenelement 93 ist derart beweglich montiert, dass
das Klauenelement 93 mit der Spuleneinheit 91 in
Eingriff und außer
Eingriff gebracht werden kann. Das ringförmige Federelement 94 ist
so konfiguriert und angeordnet, dass es eine Kraft auf das Klauenelement 93 in
Richtung des Eingriffes mit der Spuleneinheit 91 aufbringt.
Das Klauenfreigabeelement 95 ist so konfiguriert und angeordnet,
dass es das Klauenelement 93 in die freigegebene Position
drückt.
Der Gangpositionssensor ist so konfiguriert und angeordnet, dass
er die Gangposition erfasst. Die elektrische Antriebseinrichtung 97 ist
so konfiguriert und angeordnet, dass sie das Klauenfreigabeelement 95 antreibt.
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Das
Gehäuse 90 weist
ein erstes Gehäuseelement 100,
ein zweites Gehäuseelement 101,
das auf das erste Gehäuseelement 100 aufgeschraubt ist,
und ein Abdeckungselement 102 auf, das auf das zweite Gehäuseelement 101 aufgeschraubt
ist.
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Das
erste Gehäuseelement 100 ist
ein kastenförmiges
Element, das einen rechteckigen ersten Gehäusehohlraum 100a aufweist,
da eine einzige Fläche
des ersten Gehäuseelementes 100 offen
ist. Ein Bossenabschnitt 100b ist am Boden des ersten Gehäuseelementes 100 ausgebildet,
wie aus 9 zu ersehen. Das Basisende
einer rotierenden Achse 98, welche die Spuleneinheit 91 und
das Klauenfreigabeelement 95 drehbar lagert, ist am Bossenabschnitt 100b nicht-drehbar
befestigt. Das proximale Ende der rotierenden Achse 98 ist
durch das Abdeckungselement 102 gelagert.
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Das
zweite Gehäuseelement 101 ist
derart ausgebildet, dass das zweite Gehäuseelement 101 den
ersten Hohlraum 100a des ersten Gehäuseelementes 100 absperrt,
und ein zylindrischer zweiter Gehäusehohlraum 101a,
der einen Teil der Spulenein heit 91 aufnimmt, ist auf der
Oberfläche
des zweiten Gehäuseelementes 101 ausgebildet.
Der Elektromotor 110 der elektrischen Antriebseinrichtung 97 ist auf
der Seite des zweiten Gehäuseelementes 101 montiert,
das dem ersten Gehäusehohlraum 100a zugewandt
ist. Eine runde Öffnung 101b,
die sich durch den ersten Gehäusehohlraum 100a erstreckt, ist
in der Mitte des zweiten Gehäusehohlraums 101a ausgebildet,
wie aus 9 zu ersehen. Außerdem ist ein äußeres Eingreifstück 101c,
das mit einem äußeren Gehäuse 98b des
Gangschaltkabels 98 in Eingriff ist, so ausgebildet, dass
es von der Seitenfläche
des zweiten Gehäuseelementes 101 vorsteht.
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Die
Spuleneinheit 91 weist eine Kabelspule 103 mit
einem Eingreifteil 103a auf, das mit dem proximalen Ende
einer Kabelseele 88a des Gangschaltkabels 88 in
Eingriff ist, und ein Klauenbefestigungsteil 104, das mit
der Kabelspule 103 nicht-drehbar verbunden ist. Die Kabelspule 103 ist
ein im Wesentlichen tropfenförmiges
zylindrisches Element, das beispielsweise aus Kunstharz besteht.
Die Kabelspule 103 ist mit dem Klauenbefestigungsteil 104 nicht-drehbar
verbunden und steht teilweise in radialer Richtung vor. Der vorstehende
Abschnitt des Kabeleingreifteils 103a weist ein rundes
Loch auf, das mit einer zylindrischen Trommel 88c in Eingriff
ist, die am proximalen Ende der Kabelseele 88a befestigt
ist. Eine Aufwickelnut 103b, um welche die Kabelseele 88a gewunden
ist, ist auf der Außenumfangsfläche der
Kabelspule 103 ausgebildet. Eine Mehrzahl von Keilzahnnuten 103c,
die mit dem Klauenbefestigungsteil 104 nicht-drehbar verbunden
sind, sind auf der Innenumfangsfläche der Kabelspule 103 ausgebildet.
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Die
rotierende Achse 98 verläuft durch die Mitte des Klauenbefestigungsteils 104 hindurch,
das ein zylindrisches Metallelement aufweist, welches im ersten
Gehäusehohlraum 100a untergebracht
ist. Der Klauenbefestigungsteil 104 weist einen Aussparungsabschnitt 104a,
einen Abschnitt 104b von großem Durchmesser und eine Achse 104c von
kleinem Durchmesser auf. Der Aussparungsabschnitt 104a ist
auf der Außenumfangsfläche des
einen großen Durchmesser
aufweisenden Abschnittes 104b ausgebildet. Der Aussparungsabschnitt 104a ist
so konfiguriert und angeordnet, dass er das Klauenelement 93 beweglich
aufnimmt. Die einen kleinen Durchmesser aufweisende Achse 104c erstreckt
sich von dem einen großen
Durchmesser aufweisenden Abschnitt 104b zur Kabelspule 103.
Eine ringförmige
Nut 94d, an der das ringförmige Federelement 94 montiert
ist, ist an der Außenumfangsfläche des
einen großen Durchmesser
aufweisenden Abschnittes 104b ausgebildet. Außerdem steht
ein Kopplungsstift 104h (siehe 9), der
für eine
Rotation in Kabelwickelrichtung, gekoppelt mit dem Klauenfreigabeelement 95,
verwendet wird, von dem Ende des einen großen Durchmesser aufweisenden
Abschnitt 104b zum Klauenfreigabeelement 95 vor.
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Die
Achse 104c verläuft
durch die im zweiten Gehäuseelement 101 ausgebildete Öffnung 101b hindurch
und erstreckt sich in den zweiten Gehäusehohlraum 101a.
Eine Mehrzahl von Keilzahnnuten 104e, die mit den Keilzahnnuten 103c des
Kabelspulenkörpers 103 in
Eingriff sind, sowie eine ringförmige Nut 104f,
an der ein gegen Wasser abdichtender O-Ring 99a montiert
ist, sind nebeneinander auf der Außenumfangsfläche des
proximalen Endes der Achse 104c ausgebildet. Außerdem ist
eine ringförmige
Aussparung 104g, die zur Befestigung eines O-Rings 39b verwendet
wird, auf der proximalen Stirnfläche
der Achse 104c ausgebildet. Der O-Ring 99a dichtet den Spalt
zwischen der Öffnung 101b des zweiten
Gehäuseelementes 101 und
des Klauenbefestigungsteils 104 ab und verhindert, dass
Feuchtigkeit vom zweiten Gehäusehohlraum 101a in
den ersten Gehäusehohlraum 100a eindringt.
Der O-Ring 99b dichtet den Spalt zwischen dem Klauenbefestigungsteil 104 und
der rotierenden Achse 98 ab und verhindert, dass Feuchtigkeit
von außen
her in den ersten Gehäusehohlraum 100a eindringt.
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Das
Positionierungselement 92 ist so konfiguriert und angeordnet,
dass es die Spuleneinheit 91 an der einen der acht Gangpositionen
mittels des Klauenelementes 93 positioniert. Dies sorgt
wiederum für
ein Positionieren des Gangschaltkabels 98 in einer der
acht Gangpositionen. Das Positionierungselement 92 ist
eine Metallplatte von im Wesentlichen rechteckiger Form, und sie
weist einen in ihrer Mitte ausgebildete runde Positionierungsöffnung 92a und acht
Vorsprünge 92b auf,
die so ausgebildet sind, dass sie vom Positionierungselement 92 in
die Positionierungsöffnung 92a vorstehen.
Die acht Vorsprünge 92b sind
in gleichen Intervallen entlang der Rotationsrichtung angeordnet,
und zwar gemäß den Gangpositionen
der acht Gänge
der innenliegenden Gangschaltnabe 33.
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Das
Klauenelement 93 ist vorzugsweise ein Metallelement, das
sich in eine Eingreifposition, bei der sich das proximale Ende 93b in
Richtung radial nach außen
bewegt und mit einem der acht Vorsprünge 92b in Eingriff
kommt, oder in eine Freigabeposition bewegt, bei der sich das proximale
Ende 93b radial nach innen bewegt und sich von einem der acht
Vorsprünge 92b löst. Das
Klauenelement 93 ist derart angeordnet, dass es, gemeinsam
mit dem Positionierungselement 92, eine Rotation der Spuleneinheit 91 in
der Kabelaufwickelrichtung A zulässt und
eine Rotation in der Kabelausgaberichtung B verhindert, wie in 8 dargestellt.
Mit anderen Worten ist, wenn das Klauenelement 93 an der
Vertiefung 104a, die im Klauenbefestigungsteil 104 der
Spuleneinheit 91 ausgebildet ist, beweglich montiert ist,
der Bewegungsdrehpunkt 103a in Bezug auf die Kabelwickelrichtung
A weiter hinten als das proximale Ende 103b des Klauenelementes 103.
Als Ergebnis wird, wenn sich das Klauenelement 103 in Kabelaufwickelrichtung
A dreht und in Kontakt mit einem Vorsprung 102b kommt,
das Klauenelement 103 in Freigaberichtung gedrückt. Im
Gegensatz dazu kommt, wenn sich das Klauenelement 103 in
der Kabelausgaberichtung B dreht, das Klauenelement 103 in
Eingriff mit einem Vorsprung 92b und eine weitere Rotation
der Spuleneinheit 91 wird verhindert.
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Ein
Nut 93c, die mit dem ringförmigen Federelement 94 in
Eingriff kommt, ist in Drehrichtung auf der Außenumfangsfläche des
Klauenelementes 93 ausgebildet. Das proximale Ende 93a des
Klauenelementes 93 kann in Kontakt mit dem Positionierungselement 92 und
dem Klauenfreigabeelement 95 an Punkten von diesem quer
zur Nut 93c kommen, wobei sich entlang der Richtung der
ersten Achse X ein Spalt dazwischen befindet.
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Das
ringförmige
Federelement 94 ist vorzugsweise ein Metallfederelement,
das in der ringförmigen
Nut 104d und der Nut 93c in unter Zug stehendem
Zustand montiert ist. Als Ergebnis tritt eine Zugkraft im ringförmigen Federelement 94 auf.
Unter Nutzung dieser Kraft wird das Klauenelement 93 in die
Eingreifposition ge drückt.
Wenn durch dieses ringförmige
Federelement 94 eine Kraft auf das Klauenelement 93 aufgebracht
wird, kann problemlos eine Kraft auf das Klauenelement 93 aufgebracht werden,
und der zur Unterbringung der Feder benötigte Platz in Richtung der
ersten Achse X ist minimal.
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Das
Klauenfreigabeelement 95 ist ein scheibenförmiges Metallelement,
auf dessen Außenumfang
Zahnradzähne 95a ausgebildet
sind, die mit der elektrischen Antriebseinrichtung 97 in
Eingriff sind. Das Klauenfreigabeelement 95 ist an der
rotierenden Achse 98 benachbart zur Spuleneinheit 91 drehbar montiert.
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Die
elektrische Antriebseinrichtung 97 weist einen Elektromotor 110,
der zum Antreiben verwendet wird, und einen Untersetzungsmechanismus 111 auf,
der so konfiguriert und angeordnet ist, dass er die Rotation des
Elektromotors 110 verlangsamt, wie in 8 dargestellt.
Der Elektromotor 110 ist beispielsweise ein Gleichstrommotor.
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Der Übersetzungsmechanismus 111 beinhaltet
eine erste Untersetzungsgetriebeeinheit 113, eine zweite
Untersetzungsgetriebeeinheit 114 und eine dritte Untersetzungsgetriebeeinheit 115.
Die erste Untersetzungsgetriebeeinheit 113 beinhaltet eine
Schnecke 112, die an der Abtriebswelle des Elektromotors 110 befestigt
ist, und ein Schneckenrad 113a, das mit der Schnecke 112 in
Eingriff ist. Die zweite Untersetzungsgetriebeeinheit 114 ist
mit der ersten Untersetzungsgetriebeeinheit 113 in Eingriff. Die
dritte Untersetzungsgetriebeeinheit 115 ist mit der zweiten
Untersetzungsgetriebeeinheit 114 in Eingriff. Jede der
Untersetzungsgetriebeeinheiten 113, 114 und 115 weist
ein Zahnrad großen
Durchmessers und ein Zahnrad kleinen Durchmessers auf, und eine
Getriebeuntersetzung wird dadurch bewerkstelligt, dass ein Zahnrad
von kleinem Durchmesser mit einem Zahnrad großen Durchmessers einer verschiedenen
Untersetzungsgetriebeeinheit in Eingriff ist. Das kleine Zahnrad
der dritten Untersetzungsgetriebeeinheit 115 ist mit der
Zahnradeinheit 95a in Eingriff, die auf dem Außenumfang
des Klauenfreigabeelementes 95 ausgebildet ist. Die Rotation
des Elektromotors 110 wird durch diesen Untersetzungsmechanismus 111 beispielsweise
auf 1/1500 reduziert.
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Die
Gangpositionierungseinheit 35, welche diesen Aufbau hat,
kann die Gangschaltoperationen der innenliegenden Gangschaltnabe 33 durch
Positionieren der Rotation der Spuleneinheit 91 mittels
des Elektromotors 110 motorisieren.
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Wie
aus 10 zu ersehen, weist die Schaltkreiseinheit 36 eine
Gangschaltsteuereinrichtung 125 auf, die einen Mikrocomputer
mit einer CPU, einem RAM, einem ROM und einer Ein-/Ausgabeschnittstelle
beinhaltet. Die fetten Linien in 10 bezeichnen
beispielsweise das Fließen
eines Stroms von 1 A, die durchgezogenen Linien bezeichnen nach
Fließen
eines Stroms von 5 mA, und die gestrichelten Linien bezeichnen Signalleitungen.
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Die
Gangschaltsteuereinrichtung 125 ist so konfiguriert, dass
sie eine automatische Gangschaltsteuerung der innenliegenden Gangschaltnabe 33 gemäß der Geschwindigkeit
ausführt,
und zwar basierend auf der Bedienung des Bedienschalter 126 einer
(nicht dargestellten) Gangschaltbedieneinheit, die an der Lenkstange 17 montiert
ist. Auch ist die Gangschaltsteuereinrichtung 125 konfiguriert,
um eine Anzeigesteuerung einer LCD-Anzeige 124 auszuführen, die
an der Gangschaltbedieneinheit angeordnet ist. Außerdem ist
die Gangschaltsteuereinrichtung 125 konfiguriert, um eine
Lampensteuerung durchzuführen,
um eine Lampe 118 zum Leuchten zu bringen, die am vorderen
Korb des Fahrrades 10 montiert ist, wenn die Helligkeit
der Umgebung bis auf ein vorbestimmtes Niveau oder niedriger abfällt, und
die Lampe 118 ausschaltet, wenn der vorbestimmte Helligkeitspegel überschritten
ist. Die Gangschaltsteuereinrichtung 125 ist mit dem Bedienschalter 126,
der an der Gangschaltbedieneinheit des Fahrrades 10 angeordnet
ist, der LCD-Anzeige 124, einem Lichtsensor 136,
der als Beleuchtungssensor für
die Steuerung der Lampe 116 dient, und einer Dynamowellenform-Erzeugungsschaltung 134 verbunden,
welche Geschwindigkeitssignale basierend auf der Ausgangsgröße eines
Wechselstromdynamos 119 erzeugt. Die Gangschaltsteuereinrichtung 125 ist weiter über eine
Stromsparschaltung 13 mit einer Ladesteuerschaltung 133,
dem Kondensatorelement 37 und einer automatischen Beleuchtungsschaltung 135 verbunden.
Außerdem
ist eine Motoransteuereinrichtung 128, ein Gangpositionssensor 156,
der an der Gangpositionierungseinheit 35 angeordnet ist,
und weitere Ein- /Ausgabeeinheiten
ebenfalls mit der Gangschaltsteuereinrichtung 125 verbunden.
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Die
aktuelle Geschwindigkeit des Fahrrades 10 sowie der gewählte Gang
während
des Gangschaltvorgangs werden auf der LCD-Anzeige 124 angezeigt.
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Die
Stromsparschaltung 131 ist so konfiguriert, dass sie den
Stromverbrauch minimiert, wenn das Fahrrad 10 gestoppt
ist. Im Kondensatorelement 37 gespeicherter Strom wird
der Stromsparschaltung 131 zugeführt. Die Stromsparschaltung 131 ist
mit der Gangschaltsteuereinrichtung 125, der Motoransteuereinrichtung 128,
der Ladesteuerschaltung 133 und der automatischen Beleuchtungsschaltung 135 verbunden.
Die Stromsparschaltung 131 ist so konfiguriert, dass sie
den im Kondensatorelement 37 gespeicherten Strom während des
Betriebs des Fahrrades diesen Bauelementen zuführt und diese Zuführung beendet,
wenn das Fahrrad 10 gestoppt ist. Signale vom Generatormechanismus 76 werden
der Stromsparschaltung 131 zugeführt, durch die bestimmt wird,
ob das Fahrrad 10 gestoppt ist oder nicht. Die Stromsparschaltung 131 ermöglicht,
dass ein verschwenderischer Verbrauch von im Kondensatorelement 37 gespeicherter
elektrischer Energie minimiert wird.
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Das
Kondensatorelement 37 beinhaltet vorzugsweise einen Kondensator
großer
Kapazität,
beispielsweise einen Kondensator mit elektrischer Doppelschicht,
und speichert Gleichstrom, der vom Generatormechanismus 76 ausgegeben
und durch die Ladesteuerschaltung 133 gleichgerichtet wird.
Der Strom von 1 mA, der im Kondensatorelement 37 gespeichert
wird, wird der Gangschaltsteuereinrichtung 125, der Motoransteuereinrichtung 128,
der Ladesteuerschaltung 133 und der automatischen Beleuchtungseinheit 135 über die
Stromsparschaltung 131 zugeführt. Der Strom von 1 A, der
im Kondensatorelement 37 gespeichert ist, wird ebenfalls
direkt zur Motoransteuereinrichtung 128 zugeführt. Das Kondensatorelement 37 kann
auch eine Sekundärbatterie,
wie beispielsweise eine Nickel-Kadmium-Batterie, eine Lithium-Ionen-Batterie
oder eine Nickel-Wasserstoff-Batterie anstelle eines Kondensators
beinhalten.
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Die
Motoransteuereinrichtung 128 ist konfiguriert, um die Positionierung
des Elektromotors 110 zu steuern. Die Motoransteuereinrichtung 128 wird mit
dem Strom von 1 mA betrieben, der von der Stromsparschaltung 131 zugeführt wird,
und der vom Kondensatorelement 37 zugeführte Strom von 1 A wird gesteuert
und zum Elektromotor 110 für die Positionierung von diesem
geschickt.
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Die
Ladesteuerschaltung 133 beinhaltet beispielsweise eine
Halbwellen-Gleichrichterschaltung, die
so konfiguriert ist, dass sie den vom Generatormechanismus 76 ausgegebenen
Wechselstrom beispielsweise auf einen Gleichstrom von 1 A und 5
mA gleichrichtet.
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Die
Dynamohalbwellen-Erzeugungsschaltung 134 ist so konfiguriert,
dass sie aus dem vom Generatormechanismus 76 ausgegebenen
Wechselstrom Geschwindigkeitssignale erzeugt. Mit anderen Worten
ist die Dynamohalbwellen-Erzeugungsschaltung 134 so
konfiguriert, dass sie Sinuskurven-Wechselstromsignale bei Halbzyklus-Perioden
extrahiert, diese durch eine geeignete Wellenformerzeugungsschaltung,
wie beispielsweise eine Schmitt-Schaltung hindurchschickt, und der
Geschwindigkeit entsprechende Impulssignale erzeugt. Somit ist die
Dynamohalbwellen-Erzeugungsschaltung 134 so konfiguriert
und angeordnet, dass sie als Geschwindigkeitssensor fungiert, der
die Drehzahl des Hinterrades 16r erfasst.
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Die
automatische Beleuchtungsschaltung 135 arbeitet gemäß AN-/AUS-Signalen,
die von der Gangschaltsteuereinrichtung 125 basierend auf
dem vom Lichtsensor 136 ausgegebenen Erfassungssignal ausgegeben
werden. Die automatische Beleuchtungsschaltung 135 ist
so konfiguriert, dass sie den vom Generatormechanismus 76 ausgegebenen Strom
von 1 A zuführt
oder nicht zuführt,
und zwar basierend auf den von der Gangschaltsteuervorrichtung 125 ausgegebenen
AN-/AUS-Signalen. Als Ergebnis wird die Lampe 118 automatisch
eingeschaltet, wenn die Umgebungshelligkeit auf einen vorbestimmten
Pegel oder darunter abfällt,
und wird ausgeschaltet, wenn die vorbestimmte Helligkeit überschritten
ist.
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Unter
Verwendung der Gangschaltsteuereinrichtung 125 des zuvor
beschriebenen Aufbaus wird die innenliegende Gangschaltnabe 33 einer
Gangschaltsteuerung im automatischen Gangschaltmodus oder einem
manuellen Gangschaltmodus unterzogen, und zwar in Abhängigkeit
von dem Modus, der unter Verwendung der Gangschaltbedieneinheit gewählt ist.
Speziell kann, wenn beispielsweise ein automatischer Gangschaltmodus
gewählt
ist, eine Gangschaltsteuerung für
acht Gänge
gemäß der Fahrradgeschwindigkeit
durchgeführt
werden. Außerdem
kann eine Gangschaltsteuerung auch basierend auf einer Bedienung
der Gangschaltbedieneinheit ausgeführt werden. Außerdem ist
ein Drahtanschluss zum Anschließen
der Gangschaltbedieneinheit in der Schaltkreiseinheit 36 angeordnet.
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Wenn
die Fahrradlaufräder 16f und 16r umlaufen,
wird die Laufradbewegung durch die Stromsparschaltung 131 erfasst,
und elektrischer Strom für
Steueroperationen wird der Gangschaltsteuereinrichtung 125,
der Ladesteuerschaltung 133 und dergleichen zugeführt. Als
Ergebnis beginnt der Betrieb der Gangschaltsteuereinrichtung 125,
und eine Steuerung wird über
die LCD-Anzeige 124, die Motoransteuereinrichtung 128,
die automatische Beleuchtungsschaltung 135 und die Ladesteuerschaltung 133 ausgeführt. Das
Kondensatorelement 37 wird dann mittels des Stromes geladen,
der durch den Generatormechanismus 76 erzeugt wird. Außerdem werden
der Gangschaltsteuereinrichtung 125 von der Wellenformerzeugungsschaltung 124 Fahrradgeschwindigkeitssignale
zugeführt.
Wenn die Bewegung der Fahradlaufräder 16f und 16r stoppt,
erfasst die Stromsparschaltung 131 das Stoppen und beendet
das Zuführen
eines Stroms für
eine Steuerung. Daher erfolgt kein nutzloser Verbrauch von Strom,
wenn das Fahrrad 10 gestoppt ist. Demzufolge erfolgt kein
Verbrauch des Kondensatorelementes 37, wenn das Fahrrad
gestoppt ist.
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Da
das Kondensatorelement 37 den durch den Kondensatormechanismus 76 erzeugten
Strom speichert und der gespeicherte Strom verwendet wird, um die
verschiedenen Bauelemente einschließlich der Gangschaltsteuereinrichtung 125 zu
betreiben, besteht keine Notwendigkeit, eine Batterie aufzuladen
oder auszutauschen. Außerdem
besteht keine Notwendigkeit, eine verbleibende Batteriekapazität zu überwachen
oder eine Ersatzbatterie mitzuführen,
so dass die Gangschaltsteuerung ausgeführt werden kann, ohne dass
es erforderlich ist, umständliche
Operationen in Bezug auf die Stromversorgung auszuführen.
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Außerdem wird
die Fahrradgeschwindigkeit basierend auf den vom Generatormechanismus 76 ausgegebenen
Wechselstromsignalen erfasst, und eine Gangschaltsteuerung wird
basierend auf der erfassten Fahrradgeschwindigkeit durchgeführt. Da
der den Generatormechanismus 76 beinhaltende Wechselstromgenerator
im Allgemeinen viele Pole aufweist, werden Wechselstromsignale deren
Wellenlängen
in Bezug zur Anzahl dieser Pole sowie der Fahrradgeschwindigkeit
stehen, vom Wechselstromgenerator ausgegeben. Als Ergebnis können eine größere Anzahl
von Impulssignalen pro Umdrehung aus den Wechselstromsignalen erzielt
werden, als dies bei einem Geschwindigkeitssensor der Fall ist, der
einen am Fahrradlaufrad montierten Magneten erfasst. Daher kann
die Fahrradgeschwindigkeit mit größerer Genauigkeit während einer
einzigen Umdrehung erfasst werden, wodurch eine Ausführung einer
genaueren Gangschaltsteuerung in Echtzeit ermöglicht wird. Da die Steuerung
basierend auf Wechselstromsignalen vom Generatormechanismus 76 durchgeführt wird,
kann eine Gangschaltsteuerung innerhalb der Antriebseinheit 15 ausgeführt werden.
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Außerdem kann
der elektrische Strom vom Generatormechanismus 76, der
beim Stand der Technik tagsüber
nicht genutzt wird, in effektiver Weise genutzt werden.
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Außerdem kann
die Gangpositioniereinheit 35, da sie geringere Dicke aufweist,
im ersten Hohlraum 56 benachbart zur Schaltkreiseinheit 36 und dem
Kondensatorelement 37 angeordnet sein. Als Ergebnis kann,
da der Strom vom Generatormechanismus 76 als Stromversorgung
für die
Schaltkreiseinheit 36 und den Elektromotor 70 verwendet
werden kann, und die Gangpositioniereinheit 35 verringerte
Dicke aufweist, ein automatischer Gangschaltvorgang des Fahrrades
unter Verwendung einer kompakten und geringes Gewicht aufweisenden Konstruktion
realisiert werden.
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Außerdem kann,
da die am Hinterrad 16r montierte innenliegende Gangschaltnabe 33 an
beiden Enden, und nicht freitragend gelagert ist, die Steifigkeit
der Rahmenhaupteinheit 30 auf einem hohen Niveau gehalten
werden. Außerdem
ist es, da die Gangpositioniereinheit 35, die eine Motorisierung der
Gangschaltoperationen der innenliegenden Gangschaltnabe 33 ermöglicht,
im ersten Hohlraum 56 angeordnet ist, und sowohl die Steuereinrichtung, welche
die Gangpositioniereinheit 35 steuert, als auch die Stromversorgung
für den
elektrischen Antriebsmechanismus und die Steuereinrichtung im ersten
Hohlraum 56 angeordnet sind, leicht, eine Motorisierung
der Gangschaltoperationen der innenliegenden Gangschaltnabe 33 zu
ermöglichen.
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Alternative
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend erläutert.
- (a)
Bei der zuvor erläuterten
Ausführungsform
der Erfindung handelt es sich bei der hinteren Gangschaltnabe 33 um
eine innenliegende Gangschaltnabe, jedoch kann die Erfindung in
gleicher Weise in Verbindung mit einer externen Gangschaltnabe,
die einen Umwerfer und eine Vielzahl von Kettenrädern aufweist, verwendet werden.
- (b) Bei der zuvor erläuterten
Ausführungsform
war die Rahmenhaupteinheit 30 mit dem Rahmenkörper 12 beweglich
verbunden, derart, dass sich die Rahmenhaupteinheit 30 in
dem Gebiet um die Kurbelbefestigungsachse 22 bewegen konnte.
Alternativ kann die Rahmenhaupteinheit 30 so angeordnet
sein, dass sie die Rahmenhaupteinheit 30 an einer anderen
Stelle als der Kurbelbefestigungsachse 22 bewegt.
- (c) Bei der zuvor erläuterten
Ausführungsform
war die Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 20 am Hängeeinrichtungsteil 12a angeordnet.
Alternativ können
die Funktionen der Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 20 stattdessen
in die Antriebseinheit 215 integriert sein, um eine Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 220 zu
bilden, wie in 11 und 12 dargestellt.
Als Ergebnis kann die Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 220 in der
Antriebseinheit 215 angeordnet sein.
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Bezug
nehmend auf 11, weist ein Hängeeinrichtungsteil 212a eines
Rahmenkörpers 212 einen
geteilten zylindrischen beweglichen Trägerteil 212b auf.
Der bewegliche Trägerteil 212b weist
einen oberen Halbzylinder oder Halbzylinder 213a, der am Hängeeinrichtungsteil 212a befestigt
ist, einen unteren Halbzylinder oder Halbzylinder 213b,
der am oberen Halbzylinder 213a mittels Befestigungsbolzen 214 befestigt
ist, und eine Buchse 216 auf. Die Buchse 216 weist
eine obere Halbbuchse 216a, die am oberen Halbzylinder 213a montiert
ist, und eine untere Halbbuchse 216b auf, die am unteren
Halbzylinder 213b montiert ist. Ein Paar von Hockern 217a und 217b,
die zum Zentrieren verwendet werden, ist jeweils auf den oberen
und unteren Halbzylindern 213a und 213b sowie
den oberen und unteren Halbbuchsen 216a und 216b ausgebildet.
Ein Paar von Schutzeinrichtungen oder Flanschen 218 ist
an beiden axialen Enden der oberen Halbbuchse 216a und der
unteren Halbbuchse 216b ausgebildet, wie aus 12 zu
ersehen.
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Bei
dieser in 11 und 12 dargestellten
alternativen Ausführungsform
der Erfindung weist eine Antriebseinheit 215 eine Rahmenhaupteinheit 230,
die am Hängeeinrichtungsteil 212a montiert
ist, erste und zweite Abdeckungselemente 231 und 232, die
an der äußeren Seitenfläche der
Rahmenhaupteinheit 230 montiert sind, die innenliegende
Gangschaltnabe 33, die an den hinteren Enden der Rahmenhaupteinheit 230 montiert
ist, die Gangpositioniereinheit 35 (ein Beispiel eines
elektrischen Antriebsmechanismus), die konfiguriert und angeordnet ist,
um die Gangschaltoperationen der innenliegenden Gangschaltnabe 33 zu
motorisieren, die Schaltkreiseinheit 36 (ein Beispiel einer
Steuereinrichtung), die konfiguriert ist, um die Gangpositionierungseinheit 35 zu
steuern, das Kondensatorelement 37, das als Stromversorgung
zum Zuführen
von Strom zur Gangpositioniereinheit 35 und der Schaltkreiseinheit 36 dient,
und die Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 220 auf, wie
in 12 dargestellt.
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Die
Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 220 ist am vorderen Ende
der Rahmenhaupteinheit 230 nicht drehbar montiert. Die
Kurbelbefestigungsachsenbaugruppe 220 weist eine Hülse 221 (zylindrisches
Schwenkträgerteil),
das an den oberen und unteren Halbhülsen 216a und 216b beweglich
montiert ist, eine Kurbelbefestigungsachse 222, die an
der Hülse 221 mittels
Lagern 223a und 223b drehbar montiert ist, und
ein Paar von Kurbeln 40 und 41 auf, die jeweils
an den axialen Enden der Kurbelbefestigungsachse 222 montiert
sind.
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Die
Rahmenhaupteinheit 230 weist ein erstes Rahmenelement 245,
das sich über
seine gesamte Länge
in Längsrichtung
erstreckt, und ein zweites Rahmenelement 246 auf, das am
ersten Rahmenelement 245 mittels Befestigungsgewindebolzen 255 befestigt
ist und sich über
seine gesamte Länge
in Längsrichtung
erstreckt. Das erste Rahmenelement 245 weist ein zylindrisches
bewegliches Befestigungsteil 250 auf, das an dessen vorderem
Ende befestigt ist. Der bewegliche Befestigungsteil 250 ist
in ein Loch 246a eingesetzt, das im zweiten Rahmenelement 246 ausgebildet
ist, um die Hülse 221 der
Kurbelachsen-Befestigungsbaugruppe 221 zu bilden, die sich
im vorderen Abschnitt der Rahmenhaupteinheit 230 in Transversalrichtung
erstreckt, wie aus 12 zu ersehen. Die Rahmenelemente 245 und 246 weisen
erste und zweite Nabenbefestigungsteile 251a bzw. 251b auf,
welche die innenliegende Gangschaltnabe 33 sandwichartig
umgeben, die in der Mitte des Hinterrades 16r an den hinteren
Enden der jeweiligen Rahmenelemente 245 und 246 angeordnet ist,
und zwar nachdem diese in zwei separate Teile divergieren, die sich
von deren vorderem Ende nach hinten erstrecken. Die Flansche 218 der
oberen und unteren Halbbuchsen 216a und 216b sind
in Kontakt mit den inneren Seitenflächen der ersten und zweiten Rahmenelemente 245 und 246,
welche den beweglichen Befestigungsteil 250 umgeben. Weitere
Aspekt des Aufbaus der Antriebseinheit 215 sind im Wesentlichen
identisch zu der zuvor erläuterten
vorhergehenden Ausführungsform,
und werden der Kürze
halber hier nicht weiter beschrieben.
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Unter
Verwendung der Antriebseinheit 215 des zuvor erläuterten
Aufbaus können,
dadurch dass der bewegliche Befestigungsteil 250 an den
Halbbuchsen 216a und 216b montiert wird und die
Antriebseinheit 215 unter Verwendung der Befestigungsbolzen 214 befestigt
wird, die Antriebseinheit 215, welche ein fertiggestelltes
Produkt beinhaltet, das die Kurbeln 40 und 41 beinhaltet,
das vordere Kettenrad 38 und die Kette 35 am Rahmen 212 montiert
werden.
- (d) Bei der zuvor erläuterten
Ausführungsform
war die Gangpositioniereinheit 35 mit der innenliegenden
Gangschaltnabe 33 mittels des Gangschaltkabels 88 verbunden.
Alternativ kann die Gangpositioniereinheit 35 direkt mit
der innenliegenden Gangschaltnabe 33 oder dem Schaltmechanismus
für eine
hintere Gangschaltvorrichtung, wie beispielsweise einem hinteren
Umwerfer, verbunden sein.
- (e) Bei der zuvor erläuterten
Ausführungsform
beinhaltet die Rahmenhaupteinheit 30 das erste Rahmenelement 45 und
das zweite Rahmenelement 46. Alternativ kann die Rahmenhaupteinheit 30 als
unitäres
einstückiges
Element ausgebildet sein.
- (f) Bei der zuvor erläuterten
Ausführungsform
erfolgte die Erfassung der Fahrradgeschwindigkeit aus der Ausgangsgröße des Generatormechanismus 76.
Alternativ kann beispielsweise ein Geschwindigkeitssensor auf der
Schaltkreiseinheit angeordnet sein. Speziell ist es, falls ein Magnet an
einer Speiche des Hinterrades montiert ist, akzeptabel, dass beispielsweise
ein Reed-Schalter im Inneren der Schaltkreiseinheit an einer Position
platziert ist, bei welcher der Magnet erfasst werden kann, und die
Fahrradgeschwindigkeit wird aus den vom Reed-Schalter ausgegebenen Impulsen
erfasst.
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Demgemäß ist bei
der Antriebseinheit gemäß der Erfindung
die Nabe des Hinterrades an ersten und zweiten Nabenbefestigungsteilen
angeordnet und ist an den hinteren Endabschnitten der Antriebseinheit
angeordnet, welche die Enden der Rahmenhaupteinheit beinhaltet,
die sich in divergierender Weise erstrecken. Als Ergebnis ist das
Hinterrad auf beiden Seiten gelagert. Außerdem ist die Rahmenhaupteinheit
durch erste und zweite Abdeckungselemente abgedeckt, und derart,
dass erste und zweite Freiräume
zwischen der Rahmenhaupteinheit und den ersten und zweiten Abdeckungselementen
ausgebildet sind. Ein elektrischer Antriebsmechanismus, welcher
die Gangschaltoperationen der hinteren Gangschaltvorrichtung motorisiert,
ist im ersten Freiraum angeordnet, und eine Steuereinrichtung, welche
den elektrischen Antriebsmechanismus steuert, und eine Stromversorgung
sind entweder im ersten oder im zweiten Freiraum angeordnet. Da
die Hinterradnabe nicht freitra gend gelagert ist, sondern vielmehr
an ihren beiden axialen Enden gelagert ist, kann die Steifigkeit
der Rahmeneinheit auf einem hohen Niveau gehalten werden. Außerdem kann,
da der elektrische Antriebsmechanismus, der die Gangschaltoperationen
der hinteren Gangschaltvorrichtung motorisieren kann, im ersten
Freiraum angeordnet ist, und die diesen Mechanismus steuernde Steuereinrichtung
und die Stromversorgung für
die Steuereinrichtung in einem der ersten und zweiten Freiräume angeordnet
sind, eine Motorisierung der Gangschaltoperationen der hinteren
Gangschaltvorrichtung ohne Weiteres bewerkstelligt werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist die hintere Nabe eine innenliegende
Gangschaltnabe, die einen Kraftübertragungsmechanismus,
der so konfiguriert und angeordnet ist, dass er die Rotation des
Antriebszylinders auf das Nabengehäuse über einen von einer Mehrzahl
von Kraftübertragungswegen überträgt, sowie
auch einen Schaltmechanismus beinhaltet, der so konfiguriert und
angeordnet ist, dass er zwischen den Kraftübertragungswegen wahlweise
umschaltet. Daher kann eine Motorisierung der Gangschaltoperationen
der innenliegenden Gangschaltnabe ohne Weiteres bewerkstelligt werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung beinhaltet die hintere Nabe weiter
einen Generatormechanismus, der mit dem Kraftübertragungsmechanismus fluchtet
und der so konfiguriert und angeordnet ist, dass er aus der Relativdrehung
zwischen dem Nabengehäuse
und der Nabenachse elektrischen Strom erzeugt. Der Generatormechanismus ist
so konfiguriert und angeordnet, dass er den erzeugten Strom der
Stromversorgungseinheit zuführt. Daher
ermöglicht
die Verwendung eines Kondensatorelementes, beispielsweise einer
Sekundärbatterie oder
einer Stromzuführung
als Stromversorgungseinheit, dass die Stromversorgungseinheit durch
vom Generatormechanismus erzeugten elektrischen Strom wieder aufgeladen
wird. Als Ergebnis wird der Stromverbrauch minimiert, und eine motorisierte Gangschaltoperation
kann über
einen langen Zeitraum durchgeführt
werden.
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Gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Verdrahtung, welche
den Generatormechanismus und die Stromversorgungseinheit elektrisch
verbindet, in dem ersten und/oder dem zweiten Hohlraum angeordnet.
Daher wird es durch das Vorhandensein der elektrischen Verdrahtung
unnötig,
eine elektrische Verdrahtung zwischen der Stromversorgungseinrichtung
und dem Generatormechanismus während
des Fahrradmontageprozesses anzubringen.
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Gemäß einem
fünften
Aspekt der Erfindung ist der elektrische Antriebsmechanismus mit
der hinteren Gangschaltvorrichtung über ein Gangschaltkabel verbunden.
Daher kann, da der elektrische Antriebsmechanismus mit der innenliegenden
Gangschaltnabe, anstelle einer direkten Verbindung, über ein
Gangschaltkabel verbunden ist, die vorhandene innenliegende Gangschaltnabe
in eine Einheit eingebaut werden.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung ist ein Geschwindigkeitssensor vorgesehen, der
mit der Steuereinrichtung verbunden ist, und ist konfiguriert, um
die Drehzahl des Hinterrades zu erfassen. Daher kann, da die Drehzahl
des Hinterrades erfasst werden kann, die Geschwindigkeit am Fahrrad
angezeigt werden, und es kann eine automatische Gangschaltsteuerung
basierend auf der Fahrradgeschwindigkeit durchgeführt werden.
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Gemäß einem
siebten Aspekt der Erfindung ist ein Nabenbremsmechanismus vorgesehen,
der an der hinteren Nabe und der Rahmenhaupteinheit angeordnet ist
und das Hinterrad brennst. Auch weist die Rahmenhaupteinheit ein
Kabeleingreifteil auf, das mit dem Bremskabel in Eingriff ist, welches
den Nabenbremsmechanismus mit einem Bremshebel verbindet. Daher
braucht, da das Kabeleingreifteil am Rahmen angeordnet ist, der
Kabeleingreifteil nicht an der Nabenbremsvorrichtung angeordnet
sein, und Einschränkungen
bezüglich
der Gestaltung der Nabenbremsvorrichtung können minimiert werden.
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Gemäß einem
achten Aspekt der Erfindung ist der bewegliche Befestigungsteil
am Rahmen um die Kurbelbefestigungsachse herum beweglich montiert.
Daher tritt, da sich die Antriebseinheit um die Kurbelbefestigungsachse
herum bewegt, keine Änderung
des Abstandes zwischen der Kurbelbefestigungsachse und der Nabenachse auf,
sogar wenn sich die Antriebseinheit bewegt, und eine durch Schwankungen
der Länge
der Kette bedingte Kettenvibration kann verhindert werden.
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Gemäß einem
neunten Aspekt der Erfindung lagert der bewegliche Trägerteil
in interner Weise rotierend die Kurbelbefestigungsachse des Fahrrades. Daher
kann, da die Kurbelbefestigungsachse durch ein bewegliches Trägerteil
gelagert ist, das zur Rahmenhaupteinheit gehört, der Fahrradrahmen einfach dadurch
fertiggestellt werden, dass die Antriebseinheit am Fahrradrahmen
montiert wird, wodurch der Fahrradmontageprozess vereinfacht wird.
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Gemäß einem
zehnten Aspekt der Erfindung beinhaltet die Antriebseinheit weiter
eine Zahnradkurbel mit einem vorderen Kettenrad, die an dem einen
Ende der Kurbelbefestigungsachse montiert ist, und eine linke Kurbel,
die am anderen Ende der Kurbelbefestigungsachse montiert ist. Daher
kann der Fahrradmontageprozess weiter dadurch vereinfacht werden,
dass die Zahnradkurbel und die linke Kurbel an der Kurbelbefestigungsachse
oder der Antriebseinheit vorab montiert wird.
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Gemäß einem
elften Aspekt der Erfindung beinhaltet die Antriebseinheit weiter
eine Kette, die über
das vordere Kettenrad und das hintere Kettenrad gehängt ist.
Außerdem
kann, dadurch, dass die Kette über
ein vorderes Kettenrad und ein hinteres Kettenrad gehängt wird,
der Versand der Antriebseinheit mit bereits montierten ersten und
zweiten Abdeckungselementen erfolgen, wodurch der Fahrradmontageprozess
weiter vereinfacht wird.
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Außerdem kann
die Erfindung als Fahrradkettenstrebe angepasst werden, die so konfiguriert ist,
dass sie mit dem Hinterrad 16r zu verbinden ist. Gemäß der Erfindung
beinhaltet die Kettenstrebe die Rahmenhaupteinheit 30,
welche das an ihrem vorderen Ende ausgebildete bewegliche Befestigungsteil (50a und 50b)
aufweist, und erste und zweite Nabenbefestigungsteile 51a und 51b,
die an hinteren Enden der Rahmenhaupteinheit 30 angeordnet
sind und die sich in divergierender Weise vom vorderen Ende zu den
hinteren Enden hin erstrecken, derart, dass die ersten und zweiten
Nabenbefestigungsteile 51a und 51b zu beiden Seiten
des hinteren Laufrades 16r angeordnet sind. Die Kettenstrebe
beinhaltet auch einen elektrischen Antriebsmechanismus (d. h. die Gangpositionierungseinheit 35),
die an der Hauptrahmeneinheit 30 montiert ist, und ermöglicht eine
Motorisierung der Gangschaltoperationen der Fahrradgangschaltvorrichtung.
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Bei
der Fahrradkettenstrebe gemäß der Erfindung
ist das vordere Ende der Rahmenhaupteinheit 30 am Fahrradrahmen 12 um
die Kurbelbefestigungsachse 22 herum beweglich montiert.
Außerdem
weist die Rahmenhaupteinheit 30 erste und zweite Nabenbefestigungsteile 51a und 51b am
hinteren Ende auf, das in zwei separate Teile divergiert. Der elektrische
Antriebsmechanismus ist an der Rahmenhaupteinheit 30 montiert.
Daher kann, da die Hinterradsnabe, anstatt dass sie freitragend
montiert ist, an beiden Enden gelagert ist, die Steifigkeit der Rahmenhaupteinheit 30 beibehalten
werden. Außerdem
können,
wenn die Hinterradnabe an den ersten und zweiten Nabenbefestigungsteilen 51a und 51b montiert
ist, die im zweiten Ende der Rahmenhaupteinheit 30 ausgebildet
sind, sogar wenn eine Mehrzahl von Zahnrädern in einem an der Hinterradnabe angeordneten
innenliegenden oder außenliegenden Gangschaltmechanismus
verwendet werden, Gangschaltoperationen, wie beispielsweise ein
Schalten von Zahnrädern,
motorisiert werden, und zwar dadurch, dass diese Gangschaltvorrichtung
mit einem elektrischen Antriebsmechanismus über ein Gangschaltkabel verbunden
wird, was ermöglicht,
dass eine Motorisierung der Gangschaltoperationen der hinteren Gangschaltvorrichtung
problemlos bewerkstelligt wird. Außerdem erfolgt, da sich die
Kettenstrebe um die Kurbelbefestigungsachse 22 bewegt,
keine Änderung
des Abstandes zwischen der Kurbelbefestigungsachse 22 und
der Nabenachse, sogar wenn sich die Kettenstrebe bewegt, und eine
Kettenvibration, die durch Schwankungen der Länge der Kette bedingt ist,
kann verhindert werden.
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Wie
hier verwendet, beziehen sich die folgenden Richtungsangaben "vorne, hinten, oben,
unten, vertikal, horizontal, unterhalb und in Querrichtung", sowie alle anderen ähnlichen
Richtungsangaben auf die Richtungen eines Fahrrades, das mit der Erfindung
ausgerüstet
ist. Demgemäß sind diese
Begriffe, wie hier zur Beschrei bung der Erfindung verwendet, als
bezogen auf ein Fahrrad, das mit der Erfindung ausgerüstet ist,
zu interpretieren.
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Zum
Verständnis
des Schutzumfangs der Erfindung sollen der Begriff "aufweisen" und davon abgeleitete
Begriffe, wie hier verwendet, nicht einschränkende Begriffe sein, die das
Vorhandensein von angeführten
Merkmalen, Elementen, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder
Schritten spezifizieren, jedoch das Vorhandensein von weiteren nicht
angeführten
Merkmalen, Elementen, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder
Stufen nicht ausschließen.
Das zuvor Gesagte gilt auch für
Wörter ähnlicher
Bedeutung, wie beispielsweise die Begriffe "einschließen", "haben" und davon abgeleitete
Begriffe. Auch die Begriffe "Glied" oder "Element", können bei
Verwendung im Singular die doppelte Bedeutung eines einzigen Teils
oder einer Mehrzahl von Teilen haben.
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Es
wurden hier zwar lediglich ausgewählte Ausführungsformen verwendet, um
diese Erfindung zu erläutern,
jedoch geht für
Fachleute aus dieser Beschreibung klar hervor, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen an diesen vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der in den anliegenden
Ansprüchen
definiert ist. Außerdem
dient die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung lediglich
zu Darstellungszwecken und nicht dem Zweck einer Einschränkung der
Erfindung, die durch die anliegenden Ansprüche definiert ist.