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TECHNISCHES FELD
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradnabe und insbesondere eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe, die als eine Nabe eines Rads eines Fahrrads dient.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Ein unterstütztes Fahrrad ist bekannt, in dem eine durch Menschenkraft aufgebrachte Antriebskraft durch einen Motor unterstützt wird. Das unterstützte Fahrrad hat einen Motor, der an einem Rad angebracht wird (zum Beispiel Patentdokument 1).
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: Japanische veröffentlichte Patentveröffentlichung JP 2005-335536
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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In dem oben erwähnten, herkömmlich unterstützten Fahrrad wird dem Lärm des Motors selbst keine Beachtung geschenkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Lärm des Motors in einer mit einem Innenmotor ausgerüsteten Fahrradnabe zu reduzieren.
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LÖSUNG DER AUFGABE
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrradnabe für ein Rad eines Fahrrads, das mit einem Innenmotor ausgerüstet ist. Die mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe umfasst eine Nabenachse, einen Motor, einen Trennwandabschnitt und mindestens ein Schallschutzelement. Der Motor hat einen Stator. Der Trennwandabschnitt ist für den Stator konfiguriert, um auf dem Stator montiert zu sein, und hat mindestens eine Öffnung. Das mindestens eine Schallschutzelement ist an/in dem Trennwandabschnitt derart angeordnet, dass es die zumindest eine Öffnung versperrt/verschließt.
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Bei dieser, mit einem Innenmotor ausgerüsteten Fahrradnabe ist der Stator an/in dem Trennwandabschnitt befestigt und die Öffnung des Trennwandabschnitts ist durch das Schallschutzelement versperrt/verschlossen. Folglich verbreitet sich Lärm, der im Inneren des Trennwandabschnitts erzeugt wird, weniger leicht nach außen und der Lärm des Motors kann verringert werden.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei ein Bereich eines elektrischen Bauteils in die Öffnung eingefügt ist.
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Bei diesem Aspekt kann eine Länge der Nabe entlang einer axialen Richtung der Nabe verkürzt werden, da ein Bereich eines elektrischen Bauteils in der Öffnung angeordnet ist.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach dem zweiten Aspekt der Erfindung, die weiter eine Schaltplatte/Platine umfasst, die an dem Trennwandabschnitt vorgesehen ist und die das elektrische Bauteil darauf montiert hat.
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Bei diesem Aspekt kann der Motor und die Schaltplatte aufgrund des Trennwandabschnitts in unterschiedlichen Räumen angeordnet werden. Als Folge ist das elektrische Bauteil weniger wahrscheinlich durch von dem Motor ausgestrahlte Hitze betroffen.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem vierten Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach dem dritten Aspekt der Erfindung, die weiter ein Motorgehäuse umfasst, das den Trennwandabschnitt aufweist, und in dem der Trennwandabschnitt zwischen einem ersten Raum, in dem die Schaltplatte aufgenommen ist, und einem zweiten Raum, in dem der Motor aufgenommen ist, angeordnet ist.
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Bei diesem Aspekt kann der Motor und die Schaltplatte in einem ersten Raum und einem zweiten Raum angeordnet werden, durch den Trennwandabschnitt getrennt. Als Folge verbreiten sich Geräusche sogar noch weniger einfach nach außen.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem fünften Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach dem dritten oder vierten Aspekt der Erfindung, wobei die Schaltplatte dazu dient, den Motor anzutreiben.
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Bei diesem Aspekt kann eine Antriebsschaltung für den Motor in der Nähe des Motors angeordnet werden und die Aufgabe, die Verkabelung anzuordnen, kann leichter erfüllt werden.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem sechsten Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach dem vierten oder fünften Aspekt der Erfindung, wobei das Motorgehäuse ein erstes Gehäuseelement und ein zweites Gehäuseelement hat. Das erste Gehäuseelement weist den Trennwandabschnitt auf, ist nicht-drehbar mit der Nabenachse verbunden und beinhaltet den ersten Raum. Das zweite Gehäuseelement hat ein auf dem ersten Gehäuseelement drehbar gestütztes erstes Ende und ein auf der Nabenachse drehbar gestütztes zweites Ende, wobei das zweite Gehäuseelement den zweiten Raum beinhaltet.
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Bei diesem Aspekt wird der erste Raum in dem ersten Gehäuseelement gebildet, der einen Trennwandabschnitt hat, der nicht-drehbar relativ zu der Nabenachse ist, und der zweite Raum wird in einem zweiten Gehäuseelement gebildet, der drehbar relativ zu der Nabenachse ist. Folglich können die zwei Räume zuverlässig getrennt werden und Lärm verbreitet sich nach außen sogar noch weniger leicht.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem siebten Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach dem sechsten Aspekt der Erfindung, wobei das erste Gehäuseelement einen Gehäusekörper und ein Abdeckelement hat. Der Gehäusekörper ist nicht-drehbar an der Nabenachse angebracht und hat den Trennwandabschnitt. Das Abdeckelement ist an dem Gehäusekörper befestigt und bildet zwischen sich selbst und dem Trennwandabschnitt den ersten Raum.
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Bei diesem Aspekt ist es leichter, die Schaltplatte einzubauen, da der erste Raum durch ein Abdeckelement, das getrennt von dem Gehäusekörper ist, abgedeckt wird. Auch hier verbreitet sich Lärm nach außen hin sogar noch weniger leicht, da der erste Raum durch ein Abdeckelement bedeckt ist.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem achten Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem ersten bis siebten Aspekt der Erfindung, wobei es eine Mehrzahl von Öffnungen gibt, die in dem Trennwandabschnitt gebildet sind. Das Schallschutzelement ist entworfen, um alle Öffnungen als eine Gruppe zu versperren.
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Bei diesem Aspekt ist das Schallschutzelement leicht einzubauen, weil es alle Öffnungen als eine Gruppe versperrt.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem neunten Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem ersten bis achten Aspekt der Erfindung, wobei das Schallschutzelement eine ringförmige Form hat.
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Bei diesem Aspekt beeinflusst das Vorhandensein des Schallschutzelements nicht die Größe der mit dem Innenmotor ausgerüsteten Fahrradnabe, da das Schallschutzelement geformt ist, um mit der Form des Drehmotors überein zu stimmen.
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Eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem zehnten Aspekt der Erfindung ist eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Fahrradnabe nach einem ersten bis neunten Aspekt, wobei das Schallschutzelement ein elastisches Element ist.
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Bei diesem Aspekt verbreitet sich Lärm nach außen weniger leicht und Vibration kann unterdrückt werden, da das Schallschutzelement elastisch ist.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Bei dieser Erfindung ist der Stator an dem Trennwandabschnitt befestigt und die Öffnung des Trennwandabschnitts ist durch das Schallschutzelement versperrt. Folglich verbreitet sich Lärm, der im Inneren des Trennwandabschnitts erzeugt wird, nicht leicht nach außen und der Lärm des Motors kann verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer mit einem Innenmotor ausgerüsteten Nabe nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Querschnittsansicht der mit einem Innenmotor ausgerüsteten Nabe.
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3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer rechten Seite der mit einem Innenmotor ausgerüsteten Nabe.
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4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer rechten Seite eines Schallschutzelements, eines Motors und eines Gehäusekörpers.
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5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer rechten Seite eines Schallschutzelements, eines Motors und eines Gehäusekörpers.
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6 ist eine Draufsicht, die eine erste Befestigungsfläche einer Schaltplatte zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Allgemeine Bestandteilsmerkmale eines Fahrrads
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1 zeigt eine mit einem Innenmotor ausgerüstete Nabe 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die entworfen ist, um in einem unterstützen Fahrrad verwendet zu werden, bei dem eine durch Menschen aufgebrachte Antriebskraft durch einen Motor unterstützt wird.
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MIT EINEM INNENMOTOR AUSGERÜSTETE NABE
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Die mit einem Innenmotor ausgerüstete Nabe 10 stellt eine Nabe für ein Vorderrad eines Fahrrads dar. Die mit einem Innenmotor ausgerüstete Nabe 10 ist an Vordergabelenden 103a einer Vordergabel des Fahrrads angebracht und dient dazu, eine durch Menschenkraft aufgebrachte Antriebskraft zu unterstützen. Wie in 2 gezeigt, hat die mit einem Innenmotor ausgerüstete Nabe 10 eine Nabenachse 15, einen Trennwandabschnitt 36b, ein an der Nabenachse 15 befestigtes Motorgehäuse 17 und ein Schallschutzelement 18. Wie in 2 gezeigt, hat die mit dem Innenmotor ausgerüstete Nabe 10 auch einen Motor 11, eine Motorsteuerschaltung 19 und einen Rotationsübertragemechanismus 25, der im Inneren des Motorgehäuses 17 eingebracht ist. Der Motor 11 ist zum Beispiel ein bürstenloser Dreiphasengleichstrommotor. Die Motorsteuerschaltung 19 ist ein Beispiel eines Motorsteuerabschnitts.
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NABENACHSE
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Die Nabenachse 15 ist aus Stahl oder einem anderen, auf Eisen basierendem Metall hergestellt, das nicht abgeschreckt wurde, und ist derart entworfen, dass beide Enden an den Vordergabelenden 103a nicht-drehbar befestigt werden können. Ein erster Außengewindeabschnitt 15a und ein zweiter Außengewindeabschnitt 15b sind an Außenumfangsflächen des linken und rechten Endes der Nabenachse 15 vorgesehen und ausgebildet, mit Mutterelementen 50 ineinander zu greifen, um die Nabenachse 15 an den Vordergabelenden 103a zu befestigen. Der erste Außengewindeabschnitt 15a hat einen ersten Stoppabschnitt 15c, der an einer Außenumfangsfläche gebildet ist, und der zweite Außengewindeabschnitt 15b hat einen zweiten Stoppabschnitt 15d, der an einer Außenumfangsfläche gebildet ist. Jeder der Stoppabschnitte 15c und 15d hat zwei parallele Flächen. Ein Drehstoppabschnitt 15e, der nicht-drehbar ein erstes Gehäuseelement 32 (wird später erklärt) des Motorgehäuses 17 verbindet, ist an einer axial inneren Seite des zweiten Stoppabschnitts 15d gebildet. Ein erstes Mutterelement 50 und eine erste Kontermutter 51 sind auf den ersten Außengewindeabschnitt 15a aufgeschraubt. Ein Mutterelement 50 und eine zweite Kontermutter 52, die dazu dienen, das erste Gehäuseelement 32 an der Nabenachse 15 zu befestigen, sind auf den zweiten Außengewindeabschnitt 15b aufgeschraubt. Drehverhinderungsscheiben 54 sind auf der axial inneren Seite des Mutterelements 50 auf die Nabenachse 15 aufgebracht. Die Drehverhinderungsscheiben 54 sind ausgebildet, jeden des ersten Stoppabschnitts 15c und des zweiten Stoppabschnitts 15d sowie Montagenuten der Vordergabel nicht-drehbar zu erfassen, um ein Drehen der Nabenachse 15 zu verhindern.
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Ein dritter Außengewindeabschnitt 15f ist an einer axial inneren Seite des ersten Außengewindeabschnitts 15a gebildet und ist ausgebildet, mit einem zweiten Lager 31 in Eingriff zu stehen, das dazu dient, ein zweites Ende eines zweiten Gehäuseelements 34 (wird später erklärt) des Motorgehäuses 17 drehbar zu stützen. Ein Mittelbereich der Nabenachse 15 hat einen größeren Durchmesser als der erste Außengewindeabschnitt 15a und der zweite Außengewindeabschnitt 15b.
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MOTORGEHÄUSE
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, hat das Motorgehäuse 17 ein erstes Gehäuseelement 32, das nicht-drehbar mit der Nabenachse 15 verbunden ist, und ein zweites Gehäuseelement 34, das mit einem ersten Ende (rechtes Ende in 2) drehbar auf dem ersten Gehäuseelement 32 gestützt ist, und mit einem zweiten Ende (linkes Ende in 2) drehbar auf der Nabenachse 15 gestützt ist. Das zweite Gehäuseelement 34 ist zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung hergestellt. Ein vertiefter Abschnitt 32a, der einen Spitzenendbereich der Vordergabel aufnehmen kann, ist an einer nach außen weisenden Seite des ersten Gehäuseelements 32 gebildet. Das erste Gehäuseelement 32 hat auch einen gewölbten Abschnitt 32b, der sich axial nach außen wölbt und der den vertieften Abschnitt 32a bildet. Ein erster Raum 32c ist im Inneren des gewölbten Abschnitts 32b gebildet. Ein zweiter Raum 34a ist im Inneren des zweiten Gehäuseelements 34 und des ersten Gehäuseelements 32 gebildet.
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Das erste Gehäuseelement 32 hat einen Gehäusekörper 36, der nicht-drehbar an der Nabenachse 15 befestigt ist, und ein Abdeckelement 38, das an einer nach außen gewandten Seite des Gehäusekörpers 36 mit einer Mehrzahl von (zum Beispiel fünf) Montierbolzen 37 befestigt ist. Der erste Raum 32c ist zwischen dem Abdeckelement 38 und dem Gehäusekörper 36. Der Gehäusekörper 36 und das Abdeckelement 38 sind zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
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Der Gehäusekörper 36 hat einen ersten Ansatz 36a, der dazu ausgebildet t, mit der Nabenachse 15 nicht-drehbar verbunden zu sein, einen kreisförmigen Trennwandabschnitt 36b, der als eine integrale Einheit mit dem ersten Ansatzabschnitt 36a gebildet ist, und einen ersten zylindrischen Abschnitt 36c, der sich von einem Außenumfang des Trennwandabschnitts 36b zu dem zweiten Gehäuseelement 34 erstreckt. Ein nicht-kreisförmiges Verbindungsloch 36d, das dazu ausgebildet ist, den Drehstoppabschnitt 15e der Nabenachse 15 nicht-drehbar zu verbinden, ist durch eine Innenseite des ersten Ansatzes 36a gebildet.
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Eine nach außen gewandte Seite (linke Seite in 2) des Trennwandabschnitts 36 ist im Allgemeinen eine ebene Fläche. Wie in 3 gezeigt, sind eine Mehrzahl von Befestigungsnocken 36e an der nach außen gewandten Seite gebildet, so dass sie entlang eine axialen Richtung der Nabenachse 15 nach außen vorstehen. Die Motorsteuerschaltung 19 ist an den Befestigungsnocken 36e mit Befestigungsbolzen 53 befestigt.
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Wie in 4 gezeigt, hat der Trennwandabschnitt 36b eine Mehrzahl von (zum Beispiel vier) Öffnungen 43a, in die zumindest ein Bereich eines ersten elektrischen Elements (wird später erklärt), das auf die Motorsteuerschaltung 19 montiert wird, angeordnet werden kann, und eine Mehrzahl von (zum Beispiel zwei) Vertiefungen 43c. Die Öffnungen 43a verlaufen komplett durch den Trennwandabschnitt 36b. Die Vertiefungen 43c verlaufen nicht durch den Trennwandabschnitt 36b hindurch. Der Trennwandabschnitt 36b hat auch eine Mehrzahl von (zum Beispiel drei) Öffnungen 43b, durch welche Anschlussklemmen 26 des Motors 11 von dem ersten Raum 32c erreichbar sind. Die Öffnungen 43b verlaufen komplett durch den Trennwandabschnitt 36b hindurch.
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Ein Innenring 30a eines ersten Lagers 30, zum Beispiel eines Kugellagertyps, das dazu dient, das erste Ende des zweiten Gehäuseelements 34 drehbar zu stützen, ist an einer Außenumfangsfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 36c angebracht. Ein Dichtelement 30c, das dazu dient, einen Spalt zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 36c und einem Außenring 30b abzudichten, ist an einer Außenseite des ersten Lagers 30 angebracht. Ein O-Ring 60 ist als Dichtung zwischen dem Außenring 30b und dem zweiten Gehäuseelement 34 angeordnet. Ein weiterer O-Ring 61 ist als Dichtung zwischen der Nabenachse 15 und einem Innenumfangsbereich des ersten Ansatzes 36a angeordnet. Als Folge ist es für Verunreinigungen schwieriger, von der Außenseite des ersten Gehäuseelements 32 in den zweiten Raum 34a innerhalb des zweiten Gehäuseelements 34 vorzudringen. Es ist auch schwieriger für Geräusche, die von dem Motor 11 produziert werden, nach außen vorzudringen. Wie in 5 gezeigt, ist ein zylindrischer Abschnitt 43d zum Einstellen einer Position eines Stators 22 (wird später erklärt) des Motors 11 an einer nach innen gewandten Seite (rechte Seite in 2) des Trennwandabschnitts 36b gebildet. Eine Mehrzahl von (zum Beispiel drei) Gewindelöchern 43e zum Befestigen des Stators 22 des Motors 11 mittels Bolzenelementen 39 sind an einer nach innen gewandten Seite des Trennwandabschnitts 36b vorgesehen. Die Gewindelöcher 43e sind in Positionen angeordnet, die sich von dem zylindrischen Abschnitt 43d radial außen befinden und die entlang einer Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind. Eine Mehrzahl von (zum Beispiel drei) Montierabschnitten 43f sind zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 36c und dem zylindrischen Abschnitt 43d des Trennwandabschnitts 36b vorgesehen und sind voneinander beabstandet in einer Umfangsrichtung angeordnet.
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Ein zylindrischer Getriebemontierabschnitt 35 ist auf eine Außenumfangsfläche eines Spitzenendenbereichs des ersten zylindrischen Abschnitts 36c derart angepasst, dass er relativ zu dem Rotor 21 koaxial ist und nicht mit Bezug auf den ersten zylindrischen Abschnitt 36c drehen kann. Der Getriebemontierabschnitt 35 hat einen zylindrischen Bereich 35a und einen Montierbereich 35b, der an dem Ende vorgesehen ist, das auf die Außenumfangsfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 36c (rechtes Ende in 2) passt. Der Montierabschnitt 35b hat eine ringförmige Form und ist einstückig an einer Innenumfangsfläche des zylindrischen Bereichs 35a gebildet. Ein geriffelter Abschnitt 35c ist an einer Innenumfangsfläche des anderen Endes (linkes Ende in 2) des zylindrischen Abschnitts 35a vorgesehen und dient dazu, ein Innengetriebe 48b (wird später erklärt) nicht-drehbar zu erfassen. Der Getriebemontierabschnitt 35 ist an den Befestigungsabschnitten 43f mittels Bolzenelementen 45 befestigt.
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Wie in 1 und 3 gezeigt, hat das Abdeckelement 38 den zuvor genannten vertieften Abschnitt 32a und gewölbten Abschnitt 32b, die an einer nach außen gewandten Seite vorgesehen sind. An einer Innenseite des Abdeckelements 38 ist ein Dichtungselement 62 zwischen dem Abdeckelement 38 und dem Gehäusekörper 36 angeordnet, um Flüssigkeiten daran zu hindern, in einen Raum zu gelangen, in dem die Motorsteuerschaltung 19 angeordnet ist. Das Dichtungselement 62 ist an einer nach innen gewandten Seite des Abdeckelements 38 entlang eines Außenumfangs des gewölbten Abschnitts 32b und außerhalb des vertieften Abschnitts 32a angeordnet. Das Dichtungselement 62 ist aus Gummi oder einem anderen Material mit Wasser-abdichtender und abdämpfender Eigenschaft hergestellt. Wie in 3 gezeigt, ist das Dichtungselement 62 in eine Dichtungsnut 36f eingebaut, die in einer nach außen gewandten Seite des Trennwandabschnitts 36b des Gehäusekörpers 36 gebildet ist. Das Dichtungselement 62 fungiert auch dazu, dass es ein Geräusch des Motors schwieriger hat, nach außen vorzudringen.
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Wie in 2 und 4 gezeigt, ist der vertiefte Abschnitt 32a ein wenig weiter als die Form des Spitzenendenbereichs einer typischen Vordergabel, um eine Vielzahl von Vordergabelformen aufzunehmen.
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Der erste Raum 32c, der an der Außenseite des Trennwandabschnitts 36b durch das Gehäuseelement 36 und das Abdeckelement 38 gebildet wird, ist im Allgemeinen U-förmig. Die Motorsteuerschaltung 19 ist an dem Trennwandabschnitt 36b befestigt und in dem ersten Raum 32c angeordnet.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Kabelverbindungsabschnitt 38a an einem Kantenbereich des vertieften Abschnitts 32a gebildet und steht in einer radial nach außen weisenden Richtung vor. Der Kabelverbindungsabschnitt 38a ist vorgesehen, um eine elektrische Stromleitung 70 zu der Außenseite der Nabe verlegen zu können. Die elektrische Stromleitung 70 dient dazu, die Motorsteuerschaltung mit einer externen Vorrichtung zu verbinden. Der Kabelverbindungsabschnitt 38a hat einen Verbinder 41, mit dem die elektrische Stromleitung 70 verbunden werden kann. In dieser Ausführungsform ist die elektrische Stromleitung 70 derart entworfen, dass sie sowohl elektrische Energie liefern als auch Kommunikationssignale mittels PLC (Power Line Communications) übertragen kann. Der Verbinder 41 ist an einem Spitzenende des Kabelverbindungsabschnitts 38a vorgesehen. Die elektrische Stromleitung 70 hat zum Beispiel zwei Drähte und der Verbinder 41 hat zum Beispiel zwei Buchsen für die Drähte.
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Das zweite Gehäuseelement 34 hat im Allgemeinen eine Form wie ein flacher Zylinder und hat einen ähnlichen Aufbau wie ein Nabenkörper einer typischen Fahrradnabe. Das zweite Gehäuseelement 34 weist einen zweiten Ansatzabschnitt 34b, der auf dem zweiten Lager 31 gestützt wird, einen kreisförmigen, plattenartigen Abschnitt 34c, der eine integrale Einheit mit dem zweiten Ansatzabschnitt 34b bildet, und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 34d auf, der sich von einem Außenumfang des zylindrischen, plattenartigen Abschnitts 34c in Richtung des ersten Gehäuseelements 32 erstreckt.
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Ein zweites Lager 31 ist zwischen der Nabenachse 15 und einer Innenumfangsfläche des zweiten Ansatzabschnitts 34b eingebaut. Das zweite Lager 31 hat einen Innenring 31a, der auf den dritten Außengewindeabschnitt 15f der Nabenachse 15 derart aufgeschraubt wird, dass seine Position in einer axialen Richtung angepasst werden kann. Nachdem die axiale Position des Innenrings 31a angepasst wurde, wird eine erste Kontermutter 51 eingebaut, um den Innenring 31a daran zu hindern, sich zu drehen. Ein Außenring 31b ist an einer Innenumfangsfläche des zweiten Ansatzabschnitts 34b eingebaut. Ein Dichtungselement 31c, das dazu dient, einen Spalt zwischen dem zweiten Ansatzabschnitt 34b und dem Innenring 31a abzudichten, ist an einer Außenseite des zweiten Lagers 31 angeordnet. Ein O-Ring 65 ist zwischen einer Innenumfangsfläche des Innenrings 31a und einer Außenumfangsfläche der Nabenachse 15 angeordnet. Als Folge können Verunreinigungen in den zweiten Raum 34a schwer von der zweiten Endseite des zweiten Gehäuseelements 34 vordringen.
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Der zweite zylindrische Abschnitt 34d ist an einer Außenseite des ersten zylindrischen Abschnitts 36c angeordnet. Der Außenring 30b des ersten Lagers 30 ist an einer Innenumfangsfläche der ersten Endseite des zweiten zylindrischen Elements 34d eingebaut. Ein erster Nabenflansch 40a und ein zweiter Nabenflansch 40b, die zur Verbindung der Speichen zwischen einer Felge des Vorderrads und der mit einem Innenmotor ausgerüsteten Nabe 10 dienen, sind an beiden Enden einer Außenumfangsfläche des zweiten zylindrischen Abschnitts 34d gebildet, so dass sie entlang der axialen Richtung der Nabe beabstandet voneinander angeordnet sind.
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Da der Trennwandabschnitt 36b zwischen dem ersten Raum 32c und dem zweiten Raum 34a vorgesehen ist, kann Hitze von einem in dem Statur 22 eingebauten Spulenabschnitt an den Trennwandabschnitt 36b übertragen werden und die Menge an Wärme, die auf die Schaltplatte übertragen wird, kann reduziert werden, so dass eine stabile Steuerung des Motors durch den Steuerabschnitt möglich ist.
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SCHALLSCHUTZELEMENT
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Das Schallschutzelement 18 ist ein ringförmiges Element, wie in den 2, 4 und 5 gezeigt. Das Schallschutzelement 18 ist zum Beispiel aus einem elastischen Material hergestellt. Das Schallschutzelement 18 ist zwischen einer Innenumfangsfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 36c des Trennwandabschnitts 36 und einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Befestigungsabschnitts 49 des Stators 22 angeordnet. Das Schallschutzelement 18 ist zum Beispiel aus einem Nitril-Butadien-Gummi hergestellt. Das Schallschutzelement 18 ist derart angeordnet, dass ein Bereich eine nach innen zugewandte Seite des Trennwandabschnitts 36b berührt, und das Schallschutzelement 18 versperrt die Öffnungen 43a. Das Schallschutzelement 18 berührt zumindest einen Bereich der nach innen zugewandten Seite des Trennwandabschnitts 36b, der die Öffnungen 43a umgibt. Das Schallschutzelement 18 ist zwischen dem ersten zylindrischen Abschnitt 36c und dem zylindrischen Abschnitt 43d in einer den Öffnungen 43a entsprechenden Position angeordnet. Das Schallschutzelement 18 ist vorgesehen, um ein von der Innenseite des zweiten Raums 34a emittiertes Geräusch, das heißt, die Betriebsgeräusche des Motors und die Betriebsgeräusche des Drehübertragungsmechanismus 25, von einem Ausbreiten auf die Außenseite des Trennwandabschnitts 36b durch die Öffnungen 43a zu verhindern.
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Vertiefte Bereiche 18a sind in dem Schallschutzelement 18 an Positionen, die den Montierabschnitten 43f entsprechen, derart gebildet, dass die Montierabschnitte 43f ausgenommen sind. Die Montierabschnitte 43f sind in den vertieften Abschnitten 18a derart angeordnet, dass sie die vertieften Abschnitte 18a berühren. Die vertieften Abschnitte 18b sind in dem Schallschutzmaterial 18 gebildet, dass die Kopfbereiche 39a der Bolzenelemente 39, die den Motor befestigen, ausgenommen sind. Die vertieften Abschnitte 18b sind angeordnet und ausgebildet, so dass die Bolzenköpfe 39a darin hineinpassen. Das Schallschutzelement 18 wird durch den Montierbereich 35b des Montierabschnitts 35 an Ort und Stelle gehalten.
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Eine radiale Abmessung des Schallschutzelements 18 ist vor dem Einbau größer als ein Abstand zwischen einer Innenumfangsfläche des ersten zylindrischen Abschnitts 36c und einer Außenumfangsfläche des Montierabschnitts 49 des Stators 22. Als Folge ist das Schallschutzelement 18 leicht in einer radialen Richtung zusammengedrückt, wenn es in dem Trennwandabschnitt 36b eingebaut ist und wenn die Öffnungen 43a des Trennwandabschnitts 36b durch das Schallschutzelement 18 versperrt sind. Folglich verbreitet sich Lärm, der im Inneren des Trennwandabschnitts 36b erzeugt wird, schwer nach außen und das Geräusch des Motors 11 kann verringert werden.
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MOTORSTEUERSCHALTUNG
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Wie in 3 und 6 gezeigt, hat die Motorsteuerschaltung 19 eine Schaltplatte/Platine 42. Die Schaltplatte 42 ist an einem Montieransatz 36e befestigt. Wie in 2 gezeigt, ist die Schaltplatte 42 entlang des Motors 11 in einer axialen Richtung der Nabenachse 15 angeordnet. Daher ist die Schaltplatte 42 zu dem Motor entlang einer Richtung parallel zu der Nabenachse 15 benachbart. Die Schaltplatte 42 hat eine erste Montierfläche 42a (6), die dem Trennwandabschnitt 36b zugewandt angeordnet ist, und eine zweite Montierfläche 42b (3), die dem Abdeckelement 38 zugewandt angeordnet ist. Eine Mehrzahl von ersten elektrischen Bauteilen 47 sind auf der ersten Montierfläche 42a montiert. Die ersten elektrischen Bauteile 47 weisen zum Beispiel eine Mehrzahl von (zum Beispiel fünf) Kondensatoren 47a (als Beispiele eines elektrischen Bauteils) zum Glätten und zur Lärmelimination sowie einen Transformator 47b auf. Es ist annehmbar, dass andere elektrische Bauteile auf der ersten Montierfläche 42a zusätzlich zu den ersten elektrischen Bauteilen 47 montiert sind. Wie in 3 gezeigt, sind die ersten elektrischen Bauteile 47 derart angeordnet, dass Bereiche davon in die Öffnungen 43a und die vertieften Bereiche 43c hineinragen, und sie sind derart angeordnet, dass eine Lücke mit Bezug auf den Trennwandabschnitt 36b existiert. Die ersten elektrischen Bauteile 47 sind zum Beispiel Kondensatoren.
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Da ein Bereich jedes der elektrischen Bauteile in einer der Öffnungen 43a oder der vertieften Abschnitte 43c angeordnet ist, kann die Länge der mit einem Innenmotor ausgerüsteten Nabe 10 in einer axialen Richtung der Nabe verkürzt werden. Auch sind die elektrischen Bauteile weniger wahrscheinlich von durch den Motor 11 abgestrahlter Wärme betroffen, da der Motor 11 und die Schaltplatte 42 aufgrund des Trennwandabschnitts 36b in unterschiedlichen Räumen angeordnet werden können.
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Eine Mehrzahl von zweiten elektrischen Bauteilen 44 sind an der zweiten Montierfläche 42b befestigt. Wie in 3 gezeigt, stellen die zweiten elektrischen Bauteile 44 eine Inverterschaltung 19a und eine Stromleitungskommunikationsschaltung 19b dar. Die Inverterschaltung 19a ist entworfen, um einen Gleichstrom, der von einer elektrischen Stromquelle geliefert wird, mittels Schalten in einen Wechselstrom zu konvertieren. Die Inverterschaltung 19a wird sowohl verwendet, um eine Antriebskraft der mit dem Innenmotor ausgerüsteten Nabe 10 durch Variation der Einschaltdauer zu verändern, als auch eine regenerative Bremskraft zu variieren, die erzeugt wird, wenn die mit dem Innenmotor ausgerüstete Nabe 10 als ein elektrischer Generator verwendet wird. Die Inverterschaltung 19a ist mit zwei Ausgängen 26 (wird später erklärt) des Motors 11 verbunden. Als Folge kann die Schaltplatte 42 näher an dem Motor 11 angeordnet werden und die Aufgabe, die Drähte anzuordnen, kann leichter erreicht werden.
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Die Inverterschaltung 19a weist eine Mehrzahl von (zum Beispiel sechs) Feldeffekttransistoren (FET) 44a und andere elektrische Bauteile auf.
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MOTOR
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Wie in 3 gezeigt, hat der Motor 11 einen Rotor 21, einen Stator 22, der um die Außenseite des Rotors 21 derart angeordnet ist, dass er einen radialen Spalt mit Bezug auf den Rotor 21 hat, und eine Mehrzahl von (zu Beispiel drei) Anschlüssen 26.
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Der Rotor 21 ist im Inneren des zweiten Raums 34a angeordnet und ist drehbar auf der Nabenachse 15 gestützt. Der Rotor 21 umfasst einen Magnet 21a mit einer Vielzahl von Magnetpolen, die entlang einer Umfangsrichtung angeordnet sind, und einen Magnethalteabschnitt 21b, der entworfen wurde, den Magneten 21a zu halten. Der Magnethalteabschnitt 21b ist auf der Nabenachse 15 durch ein erstes Lager 66a und ein zweites Lager 66b, die entlang einer axialen Richtung der Nabe beabstandet voneinander angeordnet sind, drehbar gestützt.
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Der Stator 22 ist innerhalb des zweiten Raums 34 radial außerhalb des Rotors 21 angeordnet. Der Stator 22 ist an dem Trennwandabschnitt 36b des Gehäusekörpers 36 befestigt und hat eine Mehrzahl von (zum Beispiel zwölf) Spulenabschnitten 46, die in einer Umfangsrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind. Der Stator 22 hat einen Montierabschnitt 49 zum Sichern der Spulenabschnitte 46. Der Montierabschnitt 49 dient als ein Joch. Der Montierabschnitt 49 ist ein zylindrisches Element, das aus Metall gemacht ist, und Montiervorsprünge 49a sind an einer Außenumfangsfläche des Montierabschnitts 49 an einem Ende des Montierabschnitts 49 entlang der axialen Richtung der Nabenachse 15 vorgesehen. Der Montierabschnitt 49 ist an einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 43d eingebaut und eine Innenumfangsfläche des Montierabschnitts 49 ist durch den zylindrischen Abschnitt 43d positioniert. In dieser Ausführungsform ist der Montierabschnitt 49 an dem Trennwandabschnitt 36b durch das Einfügen der drei Bolzenelemente 39 durch die Vorsprünge 49a und durch Schrauben dieser in die Gewindelöcher 43a befestigt. Die Spulenabschnitte 46 werden nacheinander mit Wechselstrom angeregt, der durch die Schaltaktion der Feldeffekttransistoren 44a in der Inverterschaltung 19a der Motorsteuerschaltung 19 produziert wird, und lassen den Rotor 21 in einer Bewegungsrichtung des Fahrrads drehen.
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Die Spulenabschnitte 46 des Stators 22 sind in ein elektrisch isolierendes Harzelement zusammen mit Basisendbereichen der Anschlüsse 26 geformt. Die Anschlüsse 26 sind mit den Spulenabschnitten 46 verbunden und sind in den Öffnungen 43b vorgesehen. Die Öffnungen 43b sind im Wesentlichen durch das Harzelement versperrt. Die Anschlüsse 26 verlaufen parallel zu der Nabenachse 15. Spitzenendenbereiche der Anschlüsse 26 sind innerhalb des ersten Raums 32c angeordnet. Die Spitzenendenbereiche der Anschlüsse 26 werden durch Anschlussverbindungslöcher 42c eingeführt, die in der Schaltplatte 42 vorgesehen sind und die mit Leitern, die in der Schaltplatte 42 gebildet sind, durch Löten oder andere angemessene Verbindungsmittel direkt elektrisch verbunden werden.
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DREHÜBERTRAGUNGSMECHANISMUS
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Der Drehübertragungsmechanismus 25 dient dazu, die Drehung des Rotors 21 auf das zweite Gehäuseelement 34 und die Drehung des zweiten Gehäuseelements 34 auf den Rotor 21 zu übertragen. Der Drehübertragungsmechanismus 25 hat einen Planetengetriebemechanismus 48. Der Planetengetriebemechanismus 48 weist ein Sonnenrad 48a, ein Hohlrad 48b, das um einen äußeren Umfang des Sonnenrads angeordnet ist, und eine Mehrzahl von (zum Beispiel drei) Planetenrädern 48c, die angeordnet sind, mit sowohl dem Sonnenrad 48a als auch mit dem Hohlrad 48b ineinanderzugreifen, auf. Das Sonnenrad 48a ist an dem Rotor 21 befestigt. Das Hohlrad 48b ist an dem Gehäusekörper 36 vorgesehen. Die Planetenräder 48c sind drehbar durch einen Träger 48d gestützt. Jedes der Planetenräder 48c hat einen ersten Radabschnitt und einen zweiten Radabschnitt mit unterschiedlicher Anzahl von Zähnen. Der erste Radabschnitt greift in das Sonnenrad 48a und der zweite Radabschnitt greift in das Hohlrad 48b. Der Träger 48d ist an einer nach innen zugewandten Seite des kreisförmigen, plattenartigen Abschnitts 34c des zweiten Gehäuseelements 34 befestigt. Bei diesem Planetengetriebemechanismus 48 wird die Drehung des Sonnenrads 48a (das mit dem Rotor verbunden ist) zu einer niedrigeren Drehzahl reduziert und wird auf das zweite Gehäuseelement 34 übertragen, da das Gehäuseelement 34, in dem das Hohlrad 48b vorgesehen ist, nicht drehbar an der Nabenachse 15 befestigt ist.
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EINBAUVERFAHREN DES SCHALLSCHUTZELEMENTS
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Wenn das Schallschutzelement 18 in den Trennwandabschnitt 36b eingebaut wird, wird zuerst der Stator 22 des Motors 11 mit einem Bolzenelement 39 an dem Trennwandabschnitt 36b befestigt. Dann wird das Schallschutzelement 18 an einem äußeren Umfang des zylindrischen Abschnitts 43d angebracht. Wenn dies gemacht ist, wird die Vertiefung 18 an den Montierabschnitten 43f ausgerichtet. Als Folge sind die Öffnungen 43 versperrt, die es dem ersten Raum 32c und dem zweiten Raum 34a ermöglichen, durch den Trennwandabschnitt 36b zu kommunizieren. Nachdem das Schallschutzmaterial 18a eingebaut wurde, wird der Getriebemontierabschnitt 35 an den Montierabschnitten 43f mit Bolzenelementen 45 befestigt. Als Folge wird das Schallschutzelement 18 durch den ringförmigen Montierbereich 35b des Montierabschnitts 35 an Ort und Stelle gehalten.
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ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Verschiedene Veränderungen können vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen dargestellt ist, abzuweichen.
- (a) Obwohl in der vorher erklärten Ausführungsform das Schallschutzelement aus einem Nitril-Butadien-Gummi hergestellt ist, kann das Schallschutzelement aus jedem Material gemacht werden, solange das Material elastisch ist.
- (b) Obwohl in der vorher erklärten Ausführungsform alle angeordneten Öffnungen zusammen durch das Schallschutzelement versperrt werden, ist es auch akzeptabel, dass die Öffnungen einzeln versperrt werden.
- (c) Obwohl in der vorher erklärten Ausführungsform das Schallschutzelement nicht in die Öffnungen 43a eingeführt wird, ist es auch akzeptabel, einen Bereich des Schallschutzelements in die Öffnungen 43a einzuführen. In diesem Fall können die Bereiche des Schallschutzelements, die in die Öffnungen 43a eingeführt werden, leicht größer als die Öffnungen 43a sein, so dass sie die Öffnungen 43a voll versperren, wenn sie in die Öffnungen 43a gedrückt worden sind.
- (d) In einer anderen Ausführungsform ist es auch akzeptabel, dass das Schallschutzelement an dem Trennwandabschnitt 36 mit einem Klebstoff oder mit einem Schraubenelement gesichert wird. Falls ein Klebstoff verwendet wird, ist es bevorzugt, dass der Klebstoff hitzeresistent ist.
- (e) Die mechanischen Merkmale des Motors 11 sind nicht begrenzt auf die zuvor erklärten Ausführungsformen. Zum Beispiel ist es auch akzeptabel, einen Motor mit einem Außenrotor zu verwenden, obwohl der Motor der zuvor beschriebenen Ausführungsform einen Innenrotor hat.
- (f) Es ist auch akzeptabel, dass das Schallschutzelement 18 in einer axialen Richtung der Nabenachse anstelle einer radialen Richtung eingedrückt ist. Zum Beispiel ist es akzeptabel, falls eine axiale Abmessung des Schallschutzelements 18, bevor es eingebaut wird, länger als eine Strecke zwischen dem Montierbereich 35b des Getriebemontierabschnitts 35 und der nach innen zugewandten Seite des Trennwandabschnitts 36b ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- mit Innenmotor ausgerüstete Nabe
- 11
- Motor
- 15
- Nabenachse
- 17
- Motorgehäuse
- 18
- Schallschutzelement
- 19
- Motorsteuerschaltung
- 19a
- Inverterschaltung
- 22
- Stator
- 32
- erstes Gehäuseelement
- 32c
- erster Raum
- 34a
- zweiter Raum
- 36b
- Trennwandabschnitt
- 47a
- Kondensator
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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