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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrrad.
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Stand der Technik
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Patentdokument 1 offenbart eine Antriebseinheit für ein Fahrrad, die einen Unterstützungsmotor, eine Gangschaltungseinheit und einen Motor für die Gangschaltungseinheit umfasst. Allgemein wird der Unterstützungsmotor durch eine Antriebsschaltung für den Unterstützungsmotor angetrieben, und der Motor für die Gangschaltungseinheit wird durch eine Antriebsschaltung für den Motor für die Gangschaltungseinheit angetrieben.
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Liste der Literaturstellen
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Patentdokumente
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Patentdokument 1
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- Offengelegtes Japanisches Patent Nr. 2013-86562
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Eine Antriebseinheit für ein Fahrrad, die einen Unterstützungsmotor, ein Getriebe und einen Motor für das Getriebe umfasst, macht einen elektrischen Aufbau des Fahrrads kompliziert.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinheit für ein Fahrrad bereitzustellen, die die Vereinfachung des elektrischen Aufbaus erlaubt.
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Lösung des Problems
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- (1) Ein Aspekt einer Antriebseinheit für ein Fahrrad nach der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Unterstützungsmotor, der eine vom Menschen aufgebrachte Antriebskraft unterstützt; eine erste Motorantriebsschaltung, die den Unterstützungsmotor mit elektrischem Strom versorgt; ein Getriebe, auf das die Drehung einer Kurbelwelle übertragen wird; einen Schaltungsmotor, der ein Schaltverhältnis des Getriebes verändert; eine zweite Motorantriebsschaltung, die den Schaltungsmotor mit elektrischem Strom versorgt; und ein Gehäuse, in dem der Unterstützungsmotor, die erste Motorantriebsschaltung, das Getriebe, der Schaltungsmotor und die zweite Motorantriebsschaltung montiert sind.
- (2) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad umfasst die erste Motorantriebsschaltung eine Inverterschaltung.
- (3) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad ist des Weiteren eine Steuerplatine vorgesehen, auf der die erste Motorantriebsschaltung und die zweite Motorantriebsschaltung montiert sind.
- (4) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad ist eine planare Richtung der Steuerplatine entlang einer Axialrichtung einer Ausgangswelle des Getriebes.
- (5) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad sind des Weiteren eine erste Steuerplatine, auf der die erste Motorantriebsschaltung montiert ist, und eine zweite Steuerplatine vorgesehen, auf der die zweite Motorantriebsschaltung montiert ist.
- (6) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad sind eine Hauptfläche der ersten Steuerplatine und eine Hauptfläche der zweiten Steuerplatine einander zugewandt.
- (7) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad sind die erste Steuerplatine und die zweite Steuerplatine in der planaren Richtung angeordnet.
- (8) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad ist eine planare Richtung der ersten und der zweiten Steuerplatine entlang der Axialrichtung der Ausgangswelle des Getriebes.
- (9) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad nimmt das Gehäuse den Unterstützungsmotor, die erste Motorantriebsschaltung, das Getriebe, den Schaltungsmotor und die zweite Motorantriebsschaltung auf.
- (10) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad sind die erste Motorantriebsschaltung und die zweite Motorantriebsschaltung zwischen dem Gehäuse und dem Getriebe angeordnet.
- (11) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad ist das Gehäuse mit einem zurückgesetzten Abschnitt versehen, in dem die erste Motorantriebsschaltung und die zweite Motorantriebsschaltung angeordnet sind.
- (12) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad sind die erste Motorantriebsschaltung und die zweite Motorantriebsschaltung näher zum Schaltungsmotor als zum Unterstützungsmotor angeordnet.
- (13) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad werden der Unterstützungsmotor, die erste Motorantriebsschaltung, der Schaltungsmotor und die zweite Motorantriebsschaltung von einer gemeinsamen Batterie mit Strom versorgt.
- (14) Nach einem Aspekt der Antriebseinheit für ein Fahrrad ist ferner eine elektrische Stromsteuerschaltung vorgesehen, die die erste Motorantriebsschaltung und die zweite Motorantriebsschaltung jeweils mit elektrischem Strom versorgt, der von der Batterie geliefert wird.
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Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
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Die oben beschriebene Antriebseinheit für ein Fahrrad erlaubt die Vereinfachung eines elektrischen Aufbaus des Fahrrads.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Ansicht von der linken Seite eines Fahrrads, an dem eine Antriebseinheit für ein Fahrrad nach einer ersten Ausführungsform montiert ist.
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2 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Antriebseinheit entlang der Linie 2-2.
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3 ist eine Schnittansicht des in 2 gezeigten Getriebes entlang der Linie 3-3.
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4 ist ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau der in 1 gezeigten Antriebseinheit zeigt.
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5 ist ein Blockdiagramm, das einen elektrischen Aufbau einer Antriebseinheit einer zweiten Ausführungsform zeigt.
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6 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der in 5 gezeigten Antriebseinheit.
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7 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Antriebseinheit einer Abwandlung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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(Erste Ausführungsform)
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Struktur eines Fahrrads 10 beschrieben, das mit einer Antriebseinheit für ein Fahrrad versehen ist.
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Das Fahrrad 10 umfasst eine Antriebseinheit 30, einen rechten und linken Kurbelarm 12, die durch die Antriebseinheit 30 an einem Rahmen (nicht gezeigt) befestigt sind, ein rechtes und linkes Pedal 14, die drehbar an den jeweiligen Kurbelarmen 12 befestigt sind, ein vorderes Ritzel 16, ein hinteres Ritzel 18, eine Kette 20 und eine Batterie 24 (siehe 4).
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Das vordere Ritzel 16 ist mit einer Kurbelwelle 32 der Antriebseinheit 30 gekoppelt, und ist so vorgesehen, dass es konzentrisch mit der Kurbelwelle 32 ist. Das hintere Ritzel 18 ist so angebracht, dass es um eine Achswelle 22 eines Hinterrades (nicht gezeigt) drehbar ist. Die Kette 20 ist um das vordere Ritzel 16 und das hintere Ritzel 18 herumgeführt. Wenn die Kurbelarme 12 durch eine auf die Pedale 14 ausgeübte, vom Menschen aufgebrachte Antriebskraft gedreht wird, wird das Hinterrad (nicht gezeigt) durch das vordere Ritzel 16, die Kette 20 und das hintere Ritzel 18 gedreht.
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Die Batterie 24, die in 4 gezeigt wird, ist an dem Rahmen oder einem hinteren Träger fixiert (nicht gezeigt) und umfasst eine oder mehr Batteriezellen. Ferner ist die Batterie 24 aus einer Sekundärbatterie zusammengesetzt und mit der Antriebseinheit 30 elektrisch verbunden, die in 2 gezeigt wird, um die Antriebseinheit 30 mit elektrischem Strom zu versorgen.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst die Antriebseinheit 30 eine Ausgangswelle 36, an der die Kurbelwelle 32, das Gehäuse 34 und das vordere Ritzel 16 befestigt sind, eine Unterstützungsvorrichtung 38, ein Getriebe 40 und eine Steuerplatine 42. Das Getriebe 40 ist eine Gangschaltungsvorrichtung. Die Unterstützungsvorrichtung 38, das Getriebe 40 und die Steuerplatine 42 sind im Gehäuse 34 untergebracht, nämlich innerhalb des Gehäuses 34 angeordnet. Die Unterstützungsvorrichtung 38 ist um die Kurbelwelle 32 herum angeordnet. Das Getriebe 40 ist radial außerhalb der Unterstützungsvorrichtung 38 angeordnet.
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Die Unterstützungsvorrichtung 38 umfasst einen Unterstützungsmotor 44, der die vom Menschen aufgebrachte Antriebskraft unterstützt, und einen Drehzahlminderer 46, der mit dem Unterstützungsmotor 44 gekoppelt ist und die Drehung des Unterstützungsmotors 44 bremst.
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Der Unterstützungsmotor 44 umfasst einen Rotor 48, der um die Kurbelwelle 32 herum befestigt ist, um bezüglich der Kurbelwelle 32 drehbar zu sein, und einen Stator 50, der drehbar an einer äußeren Peripherie des Rotors 48 befestigt ist. Der Rotor 48 dreht sich konzentrisch um die Kurbelwelle 32, und der Stator 50 ist an dem Gehäuse 34 fixiert.
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Die Drehung des Rotors 48 wird an den Drehzahlminderer 46 übertragen, der axial benachbart zum Unterstützungsmotor 44 angeordnet ist. Der Drehzahlminderer 46 ist aus einem Planetenzahnradmechanismus zusammengesetzt. Die durch den Drehzahlminderer 46 gebremste Drehung wird durch eine Ausgangswelle 46A des Drehzahlminderers 46 an die Ausgangswelle 36 übertragen, die an einer äußeren Peripherie der Kurbelwelle 32 angeordnet ist. Der Drehzahlminderer 46 und die Ausgangswelle 36 sind durch eine Freilaufkupplung 54 verbunden. Die Freilaufkupplung 54 überträgt die Drehung von dem Drehzahlminderer 46 an die Ausgangswelle 36, wenn eine Drehzahl eines Ausgangsteils des Drehzahlminderers 46 gleich oder größer einer Drehzahl der Ausgangswelle 36 ist. Die Freilaufkupplung 54 ist aus einer Rollenkupplung oder einer Klauenkupplung zusammengesetzt.
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Das Getriebe 40 umfasst: einen Drehungsregelmechanismus 60, der selektiv die Drehung eines Übertragungsmechanismus 56 regelt, einen Planetenzahnradmechanismus 58 und Komponenten des Planetenzahnradmechanismus 58; und einen Schaltungsmotor 62, der den Drehungsregelmechanismus 60 antreibt. Das Getriebe 40 weist Schaltverhältnisse von acht Niveaus auf.
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Der Übertragungsmechanismus 56 umfasst: ein erstes Zahnrad 64, das um die Kurbelwelle 32 herum befestigt ist und sich einstückig mit der Kurbelwelle 32 dreht; und ein zweites Zahnrad 66, das mit dem ersten Zahnrad 64 im Eingriff ist, um die Drehung der Kurbelwelle 32 an den Planetenzahnradmechanismus 58 zu übertragen.
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Wie in 3 zu sehen, umfasst der Planetenzahnradmechanismus 58 ein erstes Sonnenzahnrad 68, ein zweites Sonnenzahnrad 70, ein drittes Sonnenzahnrad 72, ein viertes Sonnenzahnrad 74, eine Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 76, eine Mehrzahl von zweiten Planetenzahnrädern 78, einen Träger 80, ein erstes Ringzahnrad 82, ein zweites Ringzahnrad 84, einen ersten Planetenbolzen 86 und einen zweiten Planetenbolzen 88. Ferner umfasst der Planetenzahnradmechanismus 58 ein Eingangsteil 90, das mit dem zweiten Zahnrad 66 verbunden werden soll, und ein Ausgangsteil 92, das als Ausgangswelle zur Übertragung von Drehung, die durch den Planetenzahnradmechanismus 58 geschaltet wurde, an die Ausgangswelle 36 dient (siehe 2).
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Jedes der Sonnenzahnräder 68, 70, 72 und 74 ist in einer axialen Richtung einer Welle 100 angeordnet, in der Reihenfolge: das erste Sonnenzahnrad 68, das zweite Sonnenzahnrad 70, das dritte Sonnenzahnrad 72 und das vierte Sonnenzahnrad 74, vom Eingangsteil 90 zum Ausgangsteil 92 hin. Jedes der Sonnenzahnräder 70, 72 und 74 weist einen Außendurchmesser und die Anzahl der Zähne auf, die in der folgenden Reihenfolge abnehmen: zweites Sonnenzahnrad 70, drittes Sonnenzahnrad 72 und viertes Sonnenzahnrad 74. Das erste Sonnenzahnrad 68 ist an der Welle 100 fixiert, und jedes der Sonnenzahnräder 70, 72 und 74 ist um die Welle 100 des Drehungsregelmechanismus 60 so befestigt, dass es bezüglich der Welle 100 drehbar ist und sich konzentrisch um die Welle 100 dreht.
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Die Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 76 umfasst einen ersten Zahnradabschnitt 76A und einen zweiten Zahnradabschnitt 76B, die sich voneinander in einem Außendurchmesser und der Anzahl von Zähnen unterscheiden. Der Außendurchmesser des ersten Zahnradabschnitts 76A ist kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Zahnradabschnitts 76B. Die Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 76 ist um das erste Sonnenzahnrad 68 herum angeordnet. Der erste Zahnradabschnitt 76A ist mit dem ersten Sonnenzahnrad 68 im Eingriff, und der zweite Zahnradabschnitt 76B ist mit dem ersten Ringzahnrad 82 im Eingriff.
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Die Mehrzahl von zweiten Planetenzahnrädern 78 umfasst einen ersten Zahnradabschnitt 78A, einen zweiten Zahnradabschnitt 78B und einen dritten Zahnradabschnitt 78C, die sich voneinander in einem Außendurchmesser und der Anzahl von Zähnen unterscheiden. Der Außendurchmesser des ersten Zahnradabschnitts 78A ist kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Zahnradabschnitts 78B, und der Außendurchmesser des zweiten Zahnradabschnitts 78B ist kleiner als der Außendurchmesser des dritten Zahnradabschnitts 78C. Der erste Zahnradabschnitt 78A ist um das zweite Sonnenzahnrad 70 angeordnet, und ist mit dem zweiten Sonnenzahnrad 70 im Eingriff. Der zweite Zahnradabschnitt 78B ist um das dritte Sonnenzahnrad 72 angeordnet, und ist mit dem dritten Sonnenzahnrad 72 im Eingriff. Der dritte Zahnradabschnitt 78C ist um das vierte Sonnenzahnrad 74 angeordnet, und ist mit dem vierten Sonnenzahnrad 74 im Eingriff.
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Das erste Ringzahnrad 82 ist in einer äußeren Peripherie der Mehrzahl der ersten Planetenzahnräder 76 angeordnet, und ist mit der Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 76 im Eingriff. Das erste Ringzahnrad 82 ist mit dem zweiten Zahnradabschnitt 76B des ersten Planetenzahnrads 76 im Eingriff. Das zweite Ringzahnrad 84 ist in einer äußeren Peripherie der Mehrzahl der zweiten Planetenzahnräder 78 angeordnet, und ist mit der Mehrzahl von zweiten Planetenzahnrädern 78 im Eingriff.
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Der erste Planetenbolzen 86 ist in jedem der Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 76 vorgesehen, und durchdringt axial das erste Planetenzahnrad 76 und den Träger 80. Der erste Planetenbolzen 86 ist bezüglich der Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 76 und des Trägers 80 drehbar.
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Der zweite Planetenbolzen 88 ist in jedem der Mehrzahl von zweiten Planetenzahnrädern 78 vorgesehen, und durchdringt axial das zweite Planetenzahnrad 78 und den Träger 80. Der zweite Planetenbolzen 88 ist bezüglich der Mehrzahl von zweiten Planetenzahnrädern 78 und des Trägers 80 drehbar.
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Der Träger 80 dreht den ersten Planetenbolzen 86 und den zweiten Planetenbolzen 88 um die jeweiligen Sonnenzahnräder 68, 70, 72 und 74 einstückig mit den Sonnenzahnrädern. Der Träger 80 lagert die Mehrzahl von ersten Planetenzahnrädern 76 und die Mehrzahl von zweiten Planetenzahnrädern 78 durch den ersten Planetenbolzen 86 und den zweiten Planetenbolzen 88.
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Der Drehungsregelmechanismus 60 umfasst die Welle 100, eine Hülse 101, die drehbar durch die Welle 100 gelagert wird, ein erstes Kupplungselement 102, ein zweites Kupplungselement 104, ein drittes Kupplungselement 106, ein viertes Kupplungselement 108 und den Schaltungsmotor 62 (siehe 2).
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Die Welle 100 ist durch das Gehäuse 34 gelagert (siehe 2), um somit zur Kurbelwelle 32 nicht drehbar zu sein. Eine Achse der Welle 100 und die Achse der Kurbelwelle 32 sind parallel.
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Die Hülse 101 umfasst drei Arme, die entlang einer äußeren Peripherie der Welle 100 angeordnet sind, einen Hülsenkörper der sich axial erstreckt und die drei Arme koppelt. Die Arme sind so angeordnet, dass sie den jeweiligen Kupplungselementen 104, 106 und 108 entsprechen. Die Arme der Hülse 101 regeln die Drehung des zweiten Sonnenzahnrads 70, des dritten Sonnenzahnrads 72 oder des vierten Sonnenzahnrads 74 durch die Kupplungselemente 104, 106 und 108.
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Das erste Kupplungselement 102 umfasst einen Kupplungsring 102A und eine Feder 102B. Der Kupplungsring 102A ist axial benachbart zum Träger 80 angeordnet und mit dem Eingangsteil 90 gekoppelt, um sich einstückig mit dem Eingangsteil 90 zu drehen. Das Eingangsteil 90 ist mit dem Ringzahnrad 82 durch die Freilaufkupplung gekoppelt. Die Feder 102B übt eine Kraft auf den Kupplungsring 102A in einer axialen Richtung aus, durch die der Kupplungsring 102A näher an den Träger 80 kommt. Der Kupplungsring 102A dreht sich mit der Drehung des Schaltungsmotors 62 (siehe 2) und bewegt sich axial durch die Kraft der Feder 102B. Wie mit einer doppelt strichpunktierten Linie in 3 gezeigt, ist der Kupplungsring 102A mit einer Keilwelle 80A des Trägers 80 im Eingriff, um das Eingangsteil 90 und den Träger 80 zu koppeln, so dass eine Drehung des Eingangsteils 90 an den Träger 80 übertragen wird. Wenn sich das erste Kupplungselement 102 vom Träger 80 trennt, wird die Drehung des Eingangsteils 90 an das erste Ringzahnrad 82 übertragen.
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Das zweite Kupplungselement 104 ist zwischen der äußeren Peripherie der Welle 100 und einer inneren Peripherie des zweiten Sonnenzahnrads 70 angeordnet und wird durch einen Arm der Hülse 101 mit der Drehung der Hülse 101 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Klauenteil, das in einer äußeren Peripherie des zweiten Kupplungselements 104 ausgebildet ist, mit einem Sperrzahn im Eingriff, der in der inneren Peripherie des zweiten Sonnenzahnrads 70 ausgebildet ist, um die Drehung des zweiten Sonnenzahnrads 70 zu regeln, und ist von dem zweiten Sonnenzahnrad 70 getrennt, um die Drehung des zweiten Sonnenzahnrads 70 zu erlauben.
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Das dritte Kupplungselement 106 ist zwischen der äußeren Peripherie der Welle 100 und einer inneren Peripherie des dritten Sonnenzahnrads 72 angeordnet und wird durch den Arm der Hülse 101 mit der Drehung der Hülse 101 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Klauenteil, das in einer äußeren Peripherie des dritten Kupplungselements 106 ausgebildet ist, mit einem Sperrzahn im Eingriff, der in der inneren Peripherie des dritten Sonnenzahnrads 72 ausgebildet ist, um die Drehung des dritten Sonnenzahnrads 72 zu regeln, und ist von dem dritten Sonnenzahnrad 72 getrennt, um die Drehung des dritten Sonnenzahnrads 72 zu erlauben.
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Das vierte Kupplungselement 108 ist zwischen der äußeren Peripherie der Welle 100 und einer inneren Peripherie des vierten Sonnenzahnrads 74 angeordnet und wird durch einen Arm der Hülse 101 mit der Drehung der Hülse 101 gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt ist ein Klauenteil, das in einer äußeren Peripherie des vierten Kupplungselements 108 ausgebildet ist, mit einem Sperrzahn im Eingriff, der in der inneren Peripherie des vierten Sonnenzahnrads 74 ausgebildet ist, um die Drehung des vierten Sonnenzahnrads 74 zu regeln, und ist von dem vierten Sonnenzahnrad 74 getrennt, um die Drehung des vierten Sonnenzahnrads 74 zu erlauben.
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Wenn der Schaltungsmotor
62 (siehe
2) angetrieben wird, bewegt sich der Kupplungsring
102A, um es der Hülse
101 zu erlauben, sich zu drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kombination der Sonnenzahnräder
70,
72 und
74, deren Drehung geregelt werden soll, gemäß einer Drehphase der Hülse
101 verändert. Des Weiteren ist gemäß der Kombination der Sonnenzahnräder
70,
72 und
74, deren Drehung geregelt werden soll, ein Drehungszustand jedes Elements des Planetenzahnradmechanismus
58 unterschiedlich. Somit ändert der Betrieb des Drehungsregelmechanismus
60 ein Schaltverhältnis des Getriebes
40. Tabelle 1 zeigt eine Beziehung zwischen der Drehung jeder Komponente des Planetenzahnradmechanismus
58 und jedem der Schaltniveaus. Das erste Niveau ist das kleinste Schaltverhältnis, und ein achtes Niveau ist das höchste Schaltniveau. Die Drehung des Eingangsteils
90 wird von einer Komponente, die in einer oberen Zeile von Tabelle 1 beschrieben wird, auf eine Komponente übertragen, die in einer unteren Zeile der Tabelle 1 beschrieben wird. Tabelle 1
| | 1. Niveau | 2. Ni veau | 3. Niveau | 4. Niveau | 5. Niveau | 6. Niveau | 7. Niveau | 8. Ni veau |
| Erstes Ringzahnrad | O | O | O | O | | | | |
| Erstes Planetenzahnrad | O | O | O | O | | | | |
| Erstes Sonnenzahnrad | O | O | O | O | | | | |
| Erster Planetenbolzen | O | O | O | O | | | | |
| Träger | O | O | O | O | O | O | O | O |
| Zweiter Planetenbolzen | | O | O | O | | O | O | O |
| Viertes Sonnenzahnrad | | O | | | | O | | |
| Drittes Sonnenzahnrad | | | O | | | | O | |
| Zweites Sonnenzahnrad | | | | O | | | | O |
| Zweites Planetenzahnrad | | O | O | O | | O | O | O |
| Zweites Ringzahnrad | | O | O | O | | O | O | O |
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Wie in Tabelle 1 gezeigt, wird bei dem ersten bis vierten Niveau die Drehung des Eingangsteils 90 zunächst an das erste Ringzahnrad 82 übertragen. Bei dem fünften bis achten Niveau wird die Drehung des Eingangsteils 90 zunächst an den Träger 80 übertragen. Ferner erlaubt es bei dem ersten bis fünften Niveau die Drehung des Trägers 80 dem Ausgangsteil 92, sich zu drehen. Bei dem zweiten bis vierten Niveau und bei dem sechsten bis achten Niveau ermöglicht es die Drehung des zweiten Ringzahnrads 84 dem Ausgangsteil 92, sich zu drehen.
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Ein Zahnrad 92A, das in einer äußeren Peripherie des Ausgangsteils 92 ausgebildet ist, ist mit einem Zahnrad 36A (siehe 2) in Eingriff, das in einer äußeren Peripherie der Ausgangswelle 36 ausgebildet ist. Somit wird eine durch das Getriebe 40 geschaltete Drehung an die Ausgangswelle 36 durch das Ausgangsteil 92 übertragen. Die Ausgangswelle 36 ist auch mit der Unterstützungsvorrichtung 38 gekoppelt, so dass die Ausgangswelle 36 durch die Antriebskraft, die von dem Getriebe 40 übertragen wird, und die Antriebskraft, die von der Unterstützungsvorrichtung 38 übertragen wird, gedreht wird.
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Wie in 2 gezeigt, ist das Gehäuse 34 radial außerhalb des Getriebes 40 mit einem zurückgesetzten Abschnitt 34A versehen, der vom Inneren des Gehäuses zu dessen Außenseite hin zurückgenommen ist. Die Steuerplatine 42 ist in dem zurückgesetzten Abschnitt 34A so angeordnet, dass eine planare Richtung der Steuerplatine 42 entlang einer Axialrichtung des Ausgangsteils 92 des Getriebes 40 ist. Die Steuerplatine 42 ist zwischen dem Gehäuse 34 und dem Getriebe 40 so angeordnet, dass es näher zum Schaltungsmotor 62 als zum Unterstützungsmotor 44 ist, und ist an einem Innenrandabschnitt des Gehäuses 34 fixiert. Ein Übertragungselement zum Übertragen von Wärme, die in der Steuerplatine 42 auftritt, an das Gehäuse 34 kann zwischen der Steuerplatine 42 und dem Gehäuse 34 vorgesehen sein. Das Übertragungselement ist beispielsweise aus einem Isolierharz zusammengesetzt.
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Wie in 4 gezeigt, sind auf der Steuerplatine 42 eine erste Motorantriebsschaltung 110, die eine Inverterschaltung des Unterstützungsmotors 44 umfasst, eine zweite Motorantriebsschaltung 112, die als eine Antriebsschaltung des Schaltungsmotors 62 dient, und eine elektrische Stromsteuerschaltung 114 montiert.
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Die erste Motorantriebsschaltung 110 treibt den Unterstützungsmotor 44 auf der Basis der Ausgabe eines Sensors (nicht gezeigt) zum Detektieren von vom Menschen aufgebrachter Antriebskraft an. Die zweite Motorantriebsschaltung 112 treibt den Schaltungsmotor 62 auf der Basis eines Signals von einer Schaltvorrichtung (nicht gezeigt) an, die durch einen Bediener bedient wird.
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Die elektrische Stromsteuerschaltung 114 versorgt die erste Motorantriebsschaltung 110 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 jeweils mit elektrischem Strom, der von der Batterie 24 geliefert wird. Somit werden der Unterstützungsmotor 44, die erste Motorantriebsschaltung 110, der Schaltungsmotor 62 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 von der gemeinsamen Batterie 24 mit Strom versorgt. Die elektrische Stromsteuerschaltung 114 umfasst einen Spannungswandler, um die Spannung der Batterie 24 in eine Spannung umzuwandeln, die für zumindest eine von der ersten Motorantriebsschaltung 110 und der zweiten Motorantriebsschaltung 112 geeignet ist. Die erste Motorantriebsschaltung 110 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 umfassen jeweils einen Mikrocomputer. Der Mikrocomputer der ersten Motorantriebsschaltung 110 steuert die Inverterschaltung zum Antreiben des Unterstützungsmotors 44, und der Mikrocomputer der zweiten Motorantriebsschaltung 112 steuert eine Treiberschaltung zum Antreiben des Schaltungsmotors 62.
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Die Antriebseinheit 30 erreicht die unten beschriebenen Betriebsvorgänge und Wirkungen.
- (1) In einem Fall, in dem die zweite Motorantriebsschaltung 112 außerhalb der Antriebseinheit 30 angeordnet ist, sind die zweite Motorantriebsschaltung 112 und die Antriebseinheit 30 durch einen Elektrodraht mittels eines Verbinders und dergleichen verbunden. Dementsprechend ist ein elektrischer Aufbau der Antriebseinheit 30 und des Fahrrads 10 kompliziert. Da jedoch der Unterstützungsmotor 44, die erste Motorantriebsschaltung 110, das Getriebe 40, der Schaltungsmotor 62 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 im Gehäuse 34 vorgesehen sind, ist es möglich, den elektrischen Aufbau der Antriebseinheit 30 zu vereinfachen.
- (2) Die erste Motorantriebsschaltung 110 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 sind auf derselben Steuerplatine 42 montiert. Somit ist es möglich, die Verdrahtung mit Kabeln im Vergleich zu einem Aufbau zu vereinfachen, bei dem die erste Motorantriebsschaltung 110 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 auf jeweiligen verschiedenen Steuerplatinen montiert sind.
- (3) Bei dem Schaltungsmotor 62 ist die diesem gelieferte Menge an Strom kleiner, und dessen Ansprechzeit ist im Vergleich mit dem Unterstützungsmotor 44 kürzer. Daher weist der Schaltungsmotor 62 einen Wärmewert auf, der geringer ist als der, den der Unterstützungsmotor 44 aufweist. Ferner sind die erste Motorantriebsschaltung 110 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 näher zum Schaltungsmotor 62 als zum Unterstützungsmotor 44 angeordnet. Daher steigt die Temperatur der ersten Motorantriebsschaltung 110 und der zweiten Motorantriebsschaltung 112 nicht ohne weiteres an.
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(Zweite Ausführungsform)
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Wie in 5 gezeigt, umfasst die Antriebseinheit 30 der vorliegenden Ausführungsform eine erste Steuerplatine 116 und eine zweite Steuerplatine 118.
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Auf der ersten Steuerplatine 116 sind die erste Motorantriebsschaltung 110 und die elektrische Stromsteuerschaltung 114 montiert. Auf der zweiten Steuerplatine 118 ist die zweite Motorantriebsschaltung 112 montiert.
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Wie in 6 gezeigt, sind die erste Steuerplatine 116 und die zweite Steuerplatine 118 an einer Innenfläche des Gehäuses 34 befestigt, und sind zwischen dem Gehäuse 34 und dem Getriebe 40 angeordnet.
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Die erste Steuerplatine 116 und die zweite Steuerplatine 118 weisen jeweilige Hauptflächen auf, die einander zugewandt sind. Die planare Richtung der ersten Steuerplatine 116 und der zweiten Steuerplatine 118 ist entlang einer Axialrichtung des Ausgangsteils 92 des Getriebes 40. Nach der Antriebseinheit 30 der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, eine Wirkung zu erzielen, die der Wirkung (1) der ersten Ausführungsform entspricht.
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(Beispiel einer Abwandlung)
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Ein möglicher spezifischer Aspekt bei der vorliegenden Antriebseinheit ist nicht auf die Aspekte beschränkt, die in den obigen Ausführungsformen gezeigt werden, so dass einige, von den obigen Ausführungsformen verschiedene Aspekte bei der vorliegenden Antriebseinheit möglich sind. Unten wird ein Beispiel für eine Abwandlung der obigen Ausführungsformen beschrieben, wobei die Abwandlung ein Beispiel für verschiedene mögliche Aspekte bei der vorliegenden Antriebseinheit ist.
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Wie in 7 gezeigt, ist es auch möglich, die erste Steuerplatine 116 und die zweite Steuerplatine 118 der zweiten Ausführungsform in der planaren Richtung auszurichten.
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Es ist auch möglich, die erste Steuerplatine 116 und die zweite Steuerplatine 118 anzuordnen, indem sie in der planaren Richtung verschoben werden, so dass die Hauptfläche der ersten Steuerplatine 116 und die Hauptfläche der zweiten Steuerplatine 118 der zweiten Ausführungsform nicht einander zugewandt sind.
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Es ist auch möglich, die Steuerplatine 42 der ersten Ausführungsform und die erste Steuerplatine 116 und die zweite Steuerplatine 118 der zweiten Ausführungsform so anzuordnen, dass deren planare Richtungen entlang einer Richtung sind, die orthogonal zum Ausgangsteil 92 des Getriebes 40 sind.
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Es ist auch möglich, dass die Steuerplatine 42 der ersten Ausführungsform und die erste Steuerplatine 116 und die zweite Steuerplatine 118 der zweiten Ausführungsform aus einer Mehrzahl von Subtraten zusammengesetzt sind. In dem Fall kann jede von der Steuerplatine 42 der ersten Ausführungsform und der ersten Steuerplatine 116 und der zweiten Steuerplatine 118 der zweiten Ausführungsform beispielsweise auch in einer dreidimensionalen U-Form ausgebildet werden.
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Es ist auch möglich, die erste Motorantriebsschaltung 110 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 zwischen dem Gehäuse 34 und dem Unterstützungsmotor 44 anzuordnen.
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Ferner ist es möglich, zwei Batterien 24 im Fahrrad 10 vorzusehen. In diesem Fall können unterschiedliche Batterien die erste Motorantriebsschaltung 110 bzw. die zweite Motorantriebsschaltung 112 mit Strom versorgen.
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Es ist auch möglich, zumindest eines von dem Unterstützungsmotor 44, der ersten Motorantriebsschaltung 110, dem Getriebe 40, dem Schaltungsmotor 62 und der zweiten Motorantriebsschaltung 112 an der Außenseite des Gehäuses 34 zu befestigen. Da der Unterstützungsmotor 44, die erste Motorantriebsschaltung 110, das Getriebe 40, der Schaltungsmotor 62 und die zweite Motorantriebsschaltung 112 in einer Komponente integriert werden können, ist es möglich, eine Wirkung zu erreichen, die der Wirkung (1) der ersten Ausführungsform entspricht.
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Es ist auch möglich, das Getriebe 40 um die Kurbelwelle 32 herum anzuordnen, und die Unterstützungsvorrichtung 38 radial außerhalb der Kurbelwelle 32 anzuordnen. Ferner können das Getriebe 40 und die Unterstützungsvorrichtung 38 auch so angeordnet werden, dass sie um die Kurbelwelle 32 herum axial benachbart sind.
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Es ist auch möglich, das Getriebe 40 auf ein Getriebe 40 mit einer Mehrzahl von Schaltungen zu wechseln, die weniger als acht Niveaus oder mehr als acht Niveaus betragen. Ferner ist es auch möglich, das Getriebe 40 auf eine Gangschaltungseinheit zu wechseln, die stufenlos ein Schaltverhältnis variiert.
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Bezugszeichenliste
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- 24
- Batterie
- 30
- Antriebseinheit
- 32
- Kurbelwelle
- 34
- Gehäuse
- 34A
- Zurückgesetzter Abschnitt
- 36
- Ausgangswelle
- 44
- Unterstützungsmotor
- 46A
- Ausgangswelle
- 40
- Gangschaltungseinheit
- 62
- Gangschaltungseinheitsmotor
- 42
- Steuerplatine
- 110
- Erste Motorantriebsschaltung
- 112
- Zweite Motorantriebsschaltung
- 114
- Elektrische Stromsteuerschaltung
- 116
- Erste Steuerplatine
- 118
- Zweite Steuerplatine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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