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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
im allgemeinen einen Motorantriebsmechanismus mit einem Untersetzungsgetriebe,
insbesondere ein Untersetzungsgetriebe zur Verwendung in einem Fahrzeug, das
von einer elektrischen Antriebsleistung (nachfolgend als „motorunterstütztes Fahrzeug" bezeichnet wird)
unterstützt
wird, mit einem Motorantriebsmechanismus, bei dem eine Motorleistung
eines elektrischen Motors entsprechend einer menschlichen Leistungsbelastung
verändert
wird, um eine menschliche Leistung innerhalb eines gegebenen Leistungsbereichs
im Wege eine Detektierens einer Reisegeschwindigkeit des motorunterstützten Fahrzeugs
zu unterstützen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Herkömmlicherweise wurden verschiedene Typen
von motorunterstützten
Fahrzeugen vorgeschlagen, wie zum Beispiel motorunterstützte Fahrräder. Ein
herkömmliches
motorunterstütztes
Fahrrad verwendet in Kombination eine Motorantriebsleistung zusammen
mit einer menschlichen Antriebsleistung durch Bereitstellen eines
Motorantriebsmechanismus sowie eines menschlichen Antriebsmechanismus
parallel zueinander, um dabei eine menschliche Leistung durch eine
elektrische Motorleistung innerhalb eines gegebenen Bereichs gemäß einem
Wert einer menschlichen Radfahrbelastung zu unterstützen. Bei
einem derartigen herkömmlichen motorunterstützten Fahrrad
muss jedoch der Unterstützungsbereich
der Motorleistung zu der menschlichen Leistung gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert
werden. Das heißt,
die Motorleistungsunterstützungsrate
wird beispielsweise auf 50% festgelegt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
in einem ersten niedrigen Bereich von 0 bis 15 km/h liegt, und wird
allmählich
von 50% auf 0% gemäß dem Anstieg der
Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
in einem zweiten Bereich von 15 km/h bis 24 km/h liegt, und wird
auf 0% festgelegt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem dritten
Bereich von 24 km/h oder höher
liegt.
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In dieser Konstruktion hat der Motorantriebsmechanismus
einen elektrischen Motor, ein Untersetzungsgetriebe, einen Pedalbelastungsdetektor
zum Detektieren einer menschlichen Radfahrbelastung, einen Geschwindigkeitssensor
zum Detektieren einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Steuereinheit.
Die Steuereinheit schließt
einen Mikrocomputer ein, welcher einen Antriebszustand des elektrischen Motors
festlegt basierend auf den Daten der menschlichen Radfahrbelastung,
die von dem Pedalbelastungsdetektor erhalten wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit,
die von dem Geschwindigkeitssensor erhalten wird, um dabei die Motorantriebsleistung
innerhalb des oben genannten Bereichs zu steuern.
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Überdies
ist es erwünscht,
dass ein Motorantriebsmechanismus zur Verwendung in einem motorunterstützten Fahrzeug
bezüglich
der Größe und des Gewichts
unter Berücksichtigung
eines Zwecks der Unterstützung
einer menschlichen Antriebsleistung durch eine Motorleistung so
klein wie möglich
sein sollte. Um diesem Erfordernis gerecht zu werden, wurden verschiedene
Typen von Untersetzungsgetrieben in Kombination mit elektrischen
Motoren für einen
Motorantriebsmechanismus entwickelt und vorgeschlagen.
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Zum Beispiel wird in JP 305478/1994
A ein zylindrischer Gleichstrommotor in Kombination mit einem Untersetzungsgetriebe
eines Dreiganggetriebes bzw. dreistufigen Zahnradgetriebes offenbart.
In dieser Konstruktion liegt jedoch inhärent ein Problem, dass eine
hohe Lärmerzeugung
infolge des Eingriffskontakts zwischen einem Zahnrad der Motorwelle
und einem Zahnrad einer ersten Stufe des Untersetzungsgetriebes
nicht vermieden werden kann, welche sich mit hoher Geschwindigkeit
drehen. Dies liegt daran, dass die Zahnräder zur Verwendung in dem Untersetzungsgetriebe
aus einem metallenen Material, wie zum Beispiel SCM415 und dergleichen, im
Hinblick auf die Sicherheitsverlässlichkeit
in Bezug auf die mechanische Festigkeit hergestellt sind. Um diese
Lärmerzeugung
infolge des metallenen Zahnrades zu unterdrücken, wurden eine verbesserte
Form des Zahnrades, eine Entgratung an einer Radzahnkante und die
Auswahl von Schmierfett in Erwägung
gezogen, jedoch sind diese Verbesserungen ungenügend, da es eine Begrenzung
wegen ökonomischer
und anderer Gründe
gibt.
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Als weiteres herkömmliches Beispiel wird in der
Veröffentlichung
JP 95744/1995A ein Walzentyp-Planetenuntersetzungsgetriebe für die Untersetzung
der ersten Stufe in Verbindung mit einem elektrischen Motor verwendet,
wobei eine Planetenwalze zwischen eine Motorwelle und ein äußeres Rad
zwischengeschaltet wird, während
der Motor auf das Untersetzungsgetriebe ausgerichtet ist, um dabei
die Passgenauigkeit durch Reduzieren der Anzahl von Halterungspunkten
zu verbessern. Gemäß diesem Verfahren
tritt, obwohl der Lärm
wirksam reduziert werden kann, ein anderes Problem auf, dass das
Gewicht und die Kosten des Untersetzungsgetriebes in unerwünschter
Weise erhöht
werden.
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EP 0 736 449 A2 , welche den nächstliegenden
Stand der Technik darstellt, von welchem die Erfindung ausgeht,
offenbart eine leistungsunterstützte Vorrichtung
eines leistungsunterstützten
Fahrrades, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Kurbelwelle, die zum
Drehen durch eine radfahrende Kraft angetrieben wird, einen elektrischen
Motor zum Erzeugen einer unterstützenden
Leistung, eine Kraftzusammenführungseinrichtung
zum Zusammenführen
der Pedalkraft und der unterstützenden
Leistung, um eine zusammengesetzte Kraft hieraus an eine Antriebsradseite
auszugeben und zum gleichzeitigen Erzeugen von zwei Schubkomponentenkräften, welche eine
Größe proportional
zur Pedalkraft und unterstützenden
Leistung haben, Mittel zum Detektieren einer Schubkomponentenkraftgrößendifferenz
zum Detektieren der Differenz der Größe zwischen den zwei Schubkomponentenkräften und
Steuermittel zum Steuern einer Ausgabe des elektrischen Motors,
um die Differenz der Größe zwischen
den zwei Schubkomponentenkräften
auf „0" und auf eine optionale Größendifferenz
zu bringen basierend auf einer Ausgabe der Mittel zum Detektieren
einer Schubkomponentenkraftgrößendifferenz.
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Ferner offenbart
EP 0 739 812 A2 eine leistungsunterstützte Vorrichtung
eines leistungsunterstützten
Fahrrades, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Kurbelwelle, die
sich in der querverlaufenden Richtung des Körpers des Fahrrades erstreckt
und drehend von einem Fußpedalantrieb
angetrieben wird, einen elektrischen Motor zum Erzeugen einer unterstützenden
Leistung, einer Leistungszusammenführungswelle, die drehbar gelagert
ist und sich parallel mit der Kurbelwelle erstreckt, ein Fußpedalantriebsleistungsübertragungsmechanismus
zum Übertragen
der Fußpedalantriebsleistung
auf die Leistungszusammenführungswelle
unter einem rechten Winkel zu der Achse der Leistungszusammenführungswelle,
einen Unterstützungsleistungsübertragungsmechanismus
zum Übertragen
der Unterstützungsleistung
der Leistungszusammenführungswelle
unter einem rechten Winkel zu der Achse der Leistungszusammenführungswelle
in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in welcher die
Fußpedalantriebsleistung übertragen
wird, einen Leistungszusammenführungsausgangsmechanismus zum
Ausgeben der rotierenden Leistung der Leistungszusammenführungswelle
an ein angetriebenes Rad, einen Momentensensor zum Sensieren einer Momentendifferenz
zwischen zwei Momenten, welche auf die Leistungszusammenführungswelle
von zwei entgegengesetzten Richtungen einwirken, wenn die Fußpedalantriebsleistung
und die unterstützende
Leistung übertragen
werden und eine Steuereinheit zum Berechnen des Unterstützungsverhältnisses
der Unterstützungsleistung
zu der Fußpedalantriebsleistung
basierend auf der Größe und Richtung
der Momentendifferenz, die von dem Momentensensor hereinkommt und
die Ausgabe des elektrischen Motors steuert, so dass das Unterstützungsverhältnis konstant
gehalten wird.
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Um ein angenehmes motorunterstütztes Fahrzeug
bereitzustellen, ist es unabdingbar erforderlich, ein kleines, leichtes
Untersetzungsgetriebe mit hoher Zuverlässigkeit in der mechanischen
Festigkeit zu haben, während
Lärm unterdrückt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Auf diese Weise liegt ein wesentliches
Ziel der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Motorantriebsmechanismus
bereitzustellen mit einem Untersetzungsgetriebe für ein motorunterstütztes Fahrzeug
mit einer Reduzierung des Gewichts und Unterdrückung des Lärms bei niedrigen Kosten, indem
eine oder mehrere Untersetzungsgänge (Zahnräder) aus
einem Kunstharzzusammensetzungsmaterial hergestellt werden, wobei
die Untersetzungsgänge
mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht werden.
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Um das obige und weitere Ziele zu
erreichen, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Motorantriebsmechanismus vorgesehen mit einem Untersetzungsgetriebe
im Kombination mit einem Motor zur Verwendung in einem Fahrzeug,
das von einer Motorantriebsleistung des Motors unterstützt wird,
wobei die Motorantriebsleistung einer menschlichen Antriebsleistung
hinzugefügt
wird, um eine menschliche Leis tung zu unterstützen, wobei der Motor eine
Motorleistungsabtriebswelle mit einem ersten Gang aufweist, der
daran integral gebildet ist, und das Untersetzungsgetriebe eine
erste gemeinsame Welle, die gemeinsam einen zweiten Gang und einen
dritten Gang aufweist, und eine zweite gemeinsame Welle aufweist,
die gemeinsam einen vierten Gang und einen fünften Gang aufweist, wobei
der zweite Gang mit dem fünften
Gang im Eingriff steht, während
der dritte Gang mit dem vierten Gang im Eingriff steht, dadurch
gekennzeichnet, dass wenigstens einer der zweiten und vierten Gänge aus
einem Kunstharzzusammensetzungsmaterial hergestellt ist, welches
mit einem Glasfasermaterial versetzt ist, wobei der Menge des Zusatzes
von Glasfaser in einem Bereich von 30 bis 55 Gewichts-% liegt.
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Durch diese Anordnung kann, da der
zweite und/oder vierte Gang aus einem Kunstharzzusammensetzungsmaterial
hergestellt ist, welches mit einem bestimmten Glasfasermaterial
versetzt ist, die Lärmerzeugung
in dem Motorantriebsmechanismus wirksam reduziert und eine Reduzierung
des Gewichts erzielt werden. Ferner wird die mechanische Festigkeit
des Kunstharzganges verbessert und der resultierend erzeugte Gang
aus dem Kunstharzzusammensetzungsmaterial weist eine gute Haltbarkeit zur
Verwendung unter einer großen
Belastung auf. Ferner kann eine ausreichende mechanische Festigkeit
zusammen mit guten Formpresseigenschaften erzielt werden, wenn ein
Spritzgießen
des Ganges durchgeführt
wird.
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FR 2 302 231 offenbart ein Untersetzungsgetriebe
mit Gängen,
die aus einem Kunstharzmaterial hergestellt sind. Jedoch schlägt dieser
Stand der Technik nicht vor, das Kunstharzzusammensetzungsmaterial
mit einem bestimmten Glasfasermaterial gemäß der Lehre der vorliegenden
Erfindung zu versetzen.
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Vorzugsweise werden die Glasfasern,
welche dem Kunstharzmaterial hinzugefügt werden, parallel zu jeder
Zahnoberfläche
des Ganges ausgerichtet. Durch diese Anordnung kann, da die Glasfasern
die Zahnoberfläche
bedeckend ausgerichtet verteilt sind, eine ausreichende Festigkeit
insbesondere gegen die Reibung infolge des Eingriffs mit dem ersten
Gang erhalten werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind
in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese und weitere Ziele und Merkmale
der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung
in Verbindung mit deren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen erläutert,
in denen:
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1 eine
schematische Ansicht eines motorunterstützten Fahrrades gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein
Blockdiagramm eines Antriebsmechanismus in einem motorunterstützten Fahrrad
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist,
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3 eine
Schnittansicht eines Motorantriebsmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung ist;
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4 eine
schematische Blockansicht ist, welche ein Gangeingriffsmodell eines
Untersetzungsgetriebes der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ein
Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen einer mechanischen Festigkeit
eines Kunstharzzusammensetzungsmaterials, das für einen Gang verwendet wird,
und einem Anteil eines Glasfaseradditivs daran zeigt;
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6 eine
schematische Ansicht ist, die eine Konfiguration eines Untersetzungsgetriebes
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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7 eine
schematische Ansicht ist, die ein Ausführungsbeispiel des Untersetzungsgetriebes
mit ausgerichteten längeren
Glasfaseradditiven zeigt; und
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8 eine
schematische Ansicht ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel des Untersetzungsgetriebes
mit ausgerichteten längeren
Glasfaseradditiven zeigt.
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DETALLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Das nachfolgende beschreibt ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 8.
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1 zeigt
eine schematische Konstruktion eines motorunterstützten Fahrrades
mit einem Rahmenkörper,
Hinterrad 5 und Vorderrad 6. Der Rahmenkörper schließt ein Hauptrahmenrohr 2 ein,
das sich von einem Kopfrohr 7 mit einer Neigung abwärts in Richtung
einer Kurbelwelle 17 erstreckt. Die Kurbelwelle 17 hat
ein Paar von Pedaleinheiten 15, die mittels Pedalarmkurbeln 16 an
deren Endabschnitte gekoppelt sind, um dabei einen Antriebsmechanismus 10 für menschliche
Leistung zu bilden (siehe 2).
Ein Sattelrohr 3, das als Sitzpfosten dient, erstreckt
sich von dem Kurbelwellenabschnitt 17 aufwärts. Ein
Teilrahmen 8 erstreckt sich von einem Hinterradwellenabschnitt
und ist mit einem oberen Zwischenabschnitt des Sattelrohres 3 gekoppelt,
wobei ein unterster Abschnitt des Rahmensrohres 2 und ein unterster
Abschnitt des Sattelrohres 3 miteinander gekoppelt sind
in der Nähe
des Kurbelwellenabschnitts.
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In dieser Konstruktion ist ein Motorantriebsmechanismus 1 an
den Rahmenkörperabschnitt
neben dem Kurbelwellenabschnitt unter dem Sattelrohr 3 montiert.
Eine Batterie 4 des aufladbaren Typs ist in einem Batteriegehäuse angeordnet,
das zwischen dem Sattelrohr 3 und dem Hinterrad 5 unter
dem Teilrahmen 8 angeordnet ist, wobei die Batterie 4 des aufladbaren
Typs elektrisch mit dem Motorantriebsmechanismus 1 mittels
eines Kabelbaumbauteils (nicht dargestellt) verbunden ist, um eine
elektrische Leistung an den Motorantriebsmechanismus 1 zu
liefern. Auf diese Weise bildet der Antriebsmechanismus 10 für menschliche
Antriebsleistung in Kombination mit dem Motorantriebsmechanismus 1 einen
Antriebsmechanismus des motorunterstützten Fahrrades. Durch diese
Anordnung wird, wenn eine menschliche Antriebsleistung auf die Kurbelwelle 17 mittels
der Pedaleinheit 15 eingeleitet wird, eine Motorleistung
in dem Motorantriebsmechanismus 1 zum Unterstützen der
menschlichen Antriebsleistung erzeugt.
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2 zeigt
eine Blockdiagramm des Antriebsmechanismus in dem motorunterstützten Fahrrad,
welches den Antriebsmechanismus 10 menschlicher Leistung
und den Motorantriebsmechanismus 1 aufweist.
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In dem Antriebsmechanismus 10 von menschlicher
Leistung wird die menschliche Antriebsleistung, die auf die Pedaleinheit 15 angewendet
wird, zu der Kurbelwelle 17 geleitet, wobei deren Ausgangsleistung
an einen internen Gang 26 über ein Planetengetriebe (oder
Umlaufgetriebe) 18 geleitet wird. Die drehende Leistung
des internen Ganges 26 wird dem Hinterrad 5 über ein
Kettenmittel 9 über einen
Freilauf (nicht dargestellt) übertragen,
welches als Einwegkupplung dient.
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Unterdessen schließt der Motorantriebsmechanismus 1 einen
elektrischen Motor 30, ein Untersetzungsgetriebe 40,
ein Pedalkraftdetektor 52, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 und
eine Steuereinheit 56 ein. In dieser Konstruktion ist der Ausgang
der Kurbelwelle 17 elektrisch mit der Steuereinheit 56 über den
Pedalkraftdetektor 52 und den parallelen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 verbunden,
um eine menschliche Radfahrkraft und eine Fahrzeugreisegeschwindigkeit
zu detektieren.
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Die Steuereinheit 56 schließt einen
Mikrocomputer (nicht dargestellt) ein, welcher einen Antriebszustand
des elektrischen Motors 30 basierend auf den Daten der
menschlichen Radfahrkraft entscheidet, die von dem Pedalkraftdetektor 52 erhalten wird,
und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 erhalten
wird, um die Motorantriebsleistung innerhalb eines gegebenen Bereichs
zu steuern. Die Motorantriebsleistung, die von dem elektrischen
Motor 30 erzeugt wird, wird dem Untersetzungsgetriebe 40 übertragen,
von dem die Ausgangsleistung, die in der Rotationsgeschwindigkeit
reduziert ist, dem inneren Gang 46 übertragen wird, auf dem die
Motorantriebsleistung mit der menschlichen Antriebsleistung kombiniert wird.
Die kombinierte Rotationsleistung wird zu dem Hinterrad 5 mittels
des Kettenmittels 9 übertragen.
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3 zeigt
ein Beispiel einer Konstruktion des Motorantriebsmechanismus 1 und 4 zeigt ein Gangeingriffsmodell
des Untersetzungsgetriebes 40.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt
ist der elektrische Motor 30 von einem flachen Gleichstromtyp mit
einer Ausgangswelle 31, während das Untersetzungsgetriebe 40 eine
erste gemeinsame Welle 20 aufweist, die gemeinsam einen
zweiten Gang 21 und einen dritten Gang 22 aufweist,
und ferner eine zweite gemeinsame Welle 24 aufweist, die
gemeinsam einen vierten Gang 23 und einen fünften Gang 25 auf weist.
Die Ausgangswelle 31 des Motors 30 hat einen ersten
Gang 32, der an deren Endabschnitt integral gebildet ist,
wobei der erste Gang 32 mit dem zweiten Gang 21 im
Eingriff steht, der an der ersten gemeinsamen Welle 20 des
Untersetzungsgetriebes 40 zum Durchführen einer Reduktion erster
Stufe gebildet ist. Der zweite Gang 21 wird von der ersten
gemeinsamen Welle 20 über
eine Walzenkupplung 33 getragen, welche zwischen dem zweiten
Gang 21 und der ersten Welle 20 zwischengeschaltet
ist, um ein Moment nur in einer Richtung zu übertragen.
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Die erste gemeinsame Welle 20 weist
den dritten Gang 22 auf, der integral auf deren peripheren Oberfläche ausgebildet
ist, wobei der dritte Gang 22 mit dem vierten Gang 23 im
Eingriff steht, der integral auf der zweiten gemeinsamen Welle 24 des
Untersetzungsgetriebes 40 gebildet ist, um dabei das Drehmoment
dem inneren Gang 26 über
den fünften Gang 25 zu übertragen.
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In einem Verfahren zum Herstellen
des Untersetzungsgetriebes gemäß der vorliegenden
Erfindung wird der zweite Gang 21 der ersten Welle 20 durch
Spritzgießen
hergestellt unter Verwendung eines Kunstharzmaterials, wie zum Beispiel
eines Polyamidharzzusammensetzungsmaterial mit einem Glasfasermaterial,
bei dem zum Beispiel 35 Gewichts-% davon hinzugefügt worden
sind.
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Bei dieser Anordnung wird das Ausgangsdrehmoment
des elektrischen Motors 30 von dem ersten Gang 32,
der auf der Ausgangswelle 31 gebildet ist, zu dem zweiten
Gang 21 übertragen,
das aus Kunstharzzusammensetzungsmaterial gebildet ist. Da der zweite
Gang 21 und der dritte Gang 22 auf der gemeinsamen
Welle 20 gebildet sind, während der vierte Gang 23 der
zweiten gemeinsamen Welle 24 mit dem dritten Gang 22 im
Eingriff ist, wird das Ausgangsdrehmoment von dem zweiten Gang 21 über den
dritten Gang 22 dem vierten Gang 23 zugeführt.
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In dieser Konstruktion kann, da der
zweite Gang 21 aus einem Kunstharzzusammensetzungsmaterial
gebildet ist, die Lärmerzeugung
in dem Motorantriebsmechanismus ausreichend unterdrückt und
das Gewicht reduziert werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann
der vierte Gang 23 der zweiten gemeinsamen Welle 24 ebenfalls
aus einem Kunstharzzusammensetzungsmaterial gebildet sein, so dass
der Effekt der Reduzierung des Lärms
und des Gewichts e benfalls erreicht werden kann. Die zweite gemeinsame
Welle 24, welche den vierten Gang 23 aufweist,
ist ebenfalls integral mit dem fünften
Gang 25 ausgebildet, der mit dem inneren Gang 26 im
Eingriff steht. Auf diese Weise wird das Ausgangsdrehmoment des
Motors 30 zu dem inneren Gang 26 übertragen.
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Unterdessen wird, wie in 2 gezeigt, die menschliche
Radfahrleistung zu dem inneren Gang 26 über die Kurbelwelle 17 und über das
Planetengetriebe 18 übertragen,
um auf diese Weise mit dem Drehmoment kombiniert zu werden, das
von dem Motor 30 übertragen
wird. Der innere Gang 26 ist integral auf einem Kettenzahnrad 29 gebildet
und das resultierende kombinierte Drehmoment der menschlichen Radfahrleistung
und der Motorantriebsleistung wird von dem inneren Gang 26 zu
dem Hinterrad 5 über
das Kettenzahnrad 29 und über die Kette 9 übertragen.
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Das Glasfasermaterial, das dem Kunstharzmaterial
zum Spritzgießen
des zweiten und/oder vierten Ganges 21 und 23 hinzugefügt wird,
hat üblicherweise
eine Länge
vom 2 bis 3 mm, wenn kurze Glasfasern verwendet werden, und hat
alternativ eine Länge
von im wesentlichen 8 mm oder mehr, wenn lange Glasfasern verwendet
werden.
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5 zeigt
eine Beziehung zwischen einer mechanischen Festigkeit des Kunstharzzusammensetzungsmaterials
und einem Additivanteil des Glasfasermaterials in Gewichts-%, wobei
die Bruchfestigkeit (MPa) als mechanische Festigkeit herangezogen wird,
und wobei Ts1 die kurzen Glasfasern darstellt, während Ts2 die längeren Glasfasern
darstellt.
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Wie in 5 gezeigt,
wird im Fall der Verwendung der kurzen Glasfaser Ts1 die Bruchfestigkeit
weiter verbessert, wenn der Additivanteil der Glasfaser erhöht wird,
und gesättigt,
wenn der Additivanteil 35 Gewichts-% oder mehr beträgt. Wenn
jedoch der Additivanteil der Glasfaser exzessiv erhöht wird,
verschlechtert sich die Formpresseigenschaft zum Zeitpunkt des Spritzgießens des
synthetischen Materials und daher reicht ein bevorzugter Additivanteil
der Glasfaser von 30 bis 35 Gewichts-% bei praktischer Anwendung.
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Währenddessen
wird in dem Fall der Verwendung der längeren Glasfaser Ts2 die Bruchfestigkeit
im wesentlichen proportional zu dem Additivanteil des Glasfaserma terials
ohne einen Sättigungspunkt
erhöht.
Daher ist es wünschenswert,
einen Additivanteil innerhalb eines Bereichs so hoch wie möglich zu
haben, der die Formpresseigenschaft sichert.
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In den Studien und Experimenten des
Erfinders wurde herausgefunden, dass für praktische Anwendungen eine
gute Produktivität
der längeren Glasfasern
Ts2 erhalten werden kann, so lange der Formpressprozess sicher durchgeführt wird,
durch Anwenden eines Kunstgriffs in dem Formpressprozess, zum Beispiel
durch Bereitstellen eines größeren Formpresstorbereichs
zum Erhalten einer guten Fließfähigkeit
des Musters. Es wurde auch herausgefunden, dass die mechanische
Festigkeit nach Unterziehung eines Formpressprozesses im Vergleich
zu demjenigen der kurzen Glasfasern Ts1 weiter verbessert werden
kann.
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Gemäß dem Experiment des Erfinders
kann eine ausreichende mechanische Festigkeit mit guten Formpresseigenschaften
erzielt werden, wenn der Additivanteil der längeren Glasfasern innerhalb
eines Bereichs von 30 bis 55 Gewichts-% liegt.
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Insbesondere kann, wenn das formgepresste
Gangprodukt aus Kunstharz, das mit dem Glasfasermaterial versetzt
wird, in Kombination mit einem metallenen Teil, wie zum Beispiel
einem Lager oder dergleichen verwendet wird, eine gute thermische Expansionseigenschaft
und andere mechanische Eigenschaften in einem Grad ungefähr gleich
demjenigen eines metallenen Materials erhalten werden.
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6 zeigt
ein Beispiel einer Konstruktion des zweiten Gangs 21, der
aus einem Kunstharzzusammensetzungsmaterial gebildet ist, das auf
der ersten gemeinsamen Welle 20 für die erste Untersetzungsstufe
gebildet ist.
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In einem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die längeren Glasfaseradditive 71 parallel zu
jeder Zahnoberfläche 72 des
Ganges ausgerichtet, um dabei die mechanische Festigkeit weiter
zu verbessern, insbesondere die Reibfestigkeitseigenschaft. Auf
diese Weise erhält
der resultierende, erzeugte Gang aus dem Kunstharzzusammensetzungsmaterial
eine gute Festigkeit zur Verwendung mit einer großen Kraft
bzw. Last und kann auf die Gänge
der zweiten Untersetzungsstufe oder deren abwärtigen Stufen angewendet werden,
welche ein hohes Drehmoment in der Geschwindigkeitsreduktion haben.
Ferner hat ein Grundabschnitt des Ganges eine gute mechanische Festigkeit
in einem ähnlichen Grad
zu demjenigen eines herkömmlichen
metallenen, was vorteilhaft ist.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind, wie in 8 gezeigt,
die längeren
Glasfaseradditive 71 parallel zu einer der Breite nach
orientierten Richtung von jeder Zahnoberfläche 72 des Gangzahnrades
ausgerichtet. In dieser Anordnung kann, da die Glasfasern ausgerichtet über die
Zahnoberfläche
verteilt sind, eine ausreichende Festigkeit gegen die Reibung infolge
des Eingriffs mit dem ersten Gang 32 der Motorausgangswelle
erreicht werden, während
die Lärmerzeugung
gleichzeitig unterdrückt
wird.
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Es ist anzumerken, dass, obgleich
ein Polyamidharzmaterial als Kunstharzzusammensetzungsmaterial in
diesem Ausführungsbeispiel
verwendet wird, es nicht auf dieses Material beschränkt ist
und ein anderes Kunstharzmaterial, wie zum Beispiel Polypropylenharz
oder dergleichen Materialien, die eine gute schmiermittelfeste Eigenschaft
haben, ebenfalls verwendet werden können.
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Wie oben beschrieben ist gemäß dem Untersetzungsgetriebe
der vorliegenden Erfindung ein Teil der Gänge, die mit hoher Geschwindigkeit
drehen, aus einem Kunstharzzusammensetzungsmaterial gebildet, das
mit einem Glasfasermaterial versetzt ist, um dabei die Reduktion
des Gewichts bei niedrigen Kosten mit einer Unterdrückung der
Lärmerzeugung
umzusetzen, und um auf diese Weise ein bequemes motorunterstütztes Fahrzeug
bereitzustellen. Diese Effekte der vorliegenden Erfindung können in
einem weiten Bereich von Maschinenmechanismen, die ein Ganguntersetzungsgetriebe
verwenden, verwendet werden.