DE102017201325A1

DE102017201325A1 - Fahrrad-Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017201325A1
Application number: DE102017201325.7A
Authority: DE
Inventors: Takashi Yamamoto
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20170217537A1; TW201726482A; JP2017132440A; CN107021178A

Abstract

Eine Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 ermöglicht eine Steuerung entsprechend den Fahrbedingungen. Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 weist einen Planetenmechanismus 36, einen ersten Motor 38, einen zweiten Motor 40 und einen Abtrieb 34 auf. Der Planetenmechanismus 36 weist einen Antriebskörper 56, dem die Drehung einer Kurbelwelle 32 zugeführt wird, einen Abtriebskörper 58, der sich dreht, wenn sich der Antriebskörper 56 dreht, und einen Getriebekörper 60, der die Drehung des Antriebskörpers 56 auf den Abtriebskörper 58 überträgt, auf. Der erste Motor 38 kann den Antriebskörper 56 oder den Abtriebskörper 58 drehen. Der zweite Motor 40 kann den Getriebekörper 60 drehen. Der Abtrieb 34 weist eine Bohrung auf, durch die die Kurbelwelle 32 verläuft. Der Abtrieb 34 ist um eine Achse der Kurbelwelle 32 drehbar, und die Drehung des Abtriebskörpers 58 wird auf den Abtrieb 34 übertragen.

Description

Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Fahrrad-Antriebsvorrichtung.
Ein Beispiel für eine Fahrrad-Antriebsvorrichtung, die einen Planetenmechanismus, der die Geschwindigkeit der von einer Kurbelwelle zugeführten Drehung verändert, und einen Motor, der die Drehung eines Getriebekörpers des Planetenmechanismus steuert, aufweist, ist in JP 10-203466 beschrieben. Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung steuert die Drehung des Getriebekörpers des Planetenmechanismus mit dem Motor so, dass ein Drehmoment auf den Planetenmechanismus übertragen und das Übersetzungsverhältnis des Planetenmechanismus stufenlos geändert wird.
Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung nutzt zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Planetenmechanismus und Übertragen des Drehmoments auf den Planetenmechanismus denselben Motor. So können das Übersetzungsverhältnis und das Drehmoment nicht separat geändert werden. Wünschenswert ist, dass die Fahrrad-Antriebsvorrichtung in der Lage ist, die Steuerung entsprechend den Fahrbedingungen und dergleichen auszuführen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung einer Fahrrad-Antriebsvorrichtung, die eine Steuerung entsprechend den Fahrbedingungen ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Fahrrad-Antriebsvorrichtung einen Planetenmechanismus, einen ersten Motor, einen zweiten Motor und einen Abtrieb auf. Der Planetenmechanismus weist einen Antriebskörper, dem die Drehung einer Kurbelwelle zugeführt wird, einen Abtriebskörper, der sich dreht, wenn sich der Antriebskörper dreht, und einen Getriebekörper, der die Drehung des Antriebskörpers auf den Abtriebskörper überträgt, auf. Der erste Motor kann den Antriebskörper oder den Abtriebskörper drehen. Der zweite Motor kann den Getriebekörper drehen. Der Abtrieb weist eine Bohrung auf, durch die die Kurbelwelle verläuft. Der Abtrieb ist um eine Achse der Kurbelwelle drehbar, und die Drehung des Abtriebskörpers wird auf den Abtrieb übertragen.
Bevorzugt weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung ferner ein Erhöhungsgetriebe auf, das die Geschwindigkeit der Drehung der Kurbelwelle erhöht und die Drehung auf den Antriebskörper überträgt.
Bevorzugt weist das Erhöhungsgetriebe ein erstes Getrieberad, das an der Kurbelwelle angeordnet ist und sich integral mit der Kurbelwelle dreht, und ein zweites Getrieberad, das an dem Antriebskörper angeordnet ist, sich integral mit dem Antriebskörper dreht und mit dem ersten Getrieberad in Eingriff steht, auf.
Bevorzugt weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung ferner ein Untersetzungsgetriebe auf, das die Geschwindigkeit der Drehung des Abtriebskörpers reduziert und die Drehung auf den Abtrieb überträgt.
Bevorzugt weist das Untersetzungsgetriebe ein drittes Getrieberad, das an dem Abtriebskörper angeordnet ist, und ein viertes Getrieberad, das am Abtrieb angeordnet ist und mit dem dritten Getrieberad in Eingriff steht, auf.
Bevorzugt werden das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes und das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes so gewählt, dass sich die Kurbelwelle und der Abtrieb mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wenn der zweite Motor nicht in Betrieb ist.
Bevorzugt weist der zweite Motor eine Abtriebswelle auf, die koaxial mit dem Antriebskörper ist.
Bevorzugt befinden sich der zweite Motor und der Abtrieb auf gegenüberliegenden Seiten des Planetenmechanismus in der axialen Richtung der Kurbelwelle.
Bevorzugt weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung ferner einen Schaltmechanismus auf, der eine relative Drehung der Kurbelwelle und des Abtriebs ermöglicht, wenn sich die Kurbelwelle in einer ersten Richtung dreht, und der die Kurbelwelle und den Abtrieb integral dreht, wenn sich die Kurbelwelle in einer zweiten Richtung dreht.
Bevorzugt befindet sich wenigstens ein Abschnitt des Schaltmechanismus zwischen der Kurbelwelle und dem Abtrieb.
Bevorzugt weist der Schaltmechanismus eine Rolle, die sich zwischen einem Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle und einem Innenumfangsabschnitt des Abtriebs befindet, und eine Nut, die in einem von dem Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle und dem Innenumfangsabschnitt des Abtriebs gebildet ist, auf. Die Nut wird in der zweiten Richtung tiefer.
Bevorzugt weist die Kurbelwelle einen Kurbelwellenkörper und einen Träger, der an dem Kurbelwellenkörper angeordnet ist und sich integral mit dem Kurbelwellenkörper dreht, auf. Der Träger hat einen größeren Durchmesser als der Kurbelwellenkörper, der Träger kann die Rolle kontaktieren, und die Rolle ist an einem Außenumfangsabschnitt des Trägers angeordnet.
Bevorzugt weist der Außenumfangsabschnitt des Trägers die Nut auf.
Bevorzugt weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung ferner ein Gehäuse auf, in dem der Planetenmechanismus, der erste Motor, der zweite Motor und der Abtrieb untergebracht sind.
Bevorzugt weist der Schaltmechanismus ferner ein erstes Vorspannbauteil, ein zweites Vorspannbauteil und eine Halterung, die die Rolle hält, auf. Das erste Vorspannbauteil spannt die Rolle in der zweiten Richtung mit der Halterung vor. Das zweite Vorspannbauteil ist verschiebbar am Gehäuse gelagert, und das zweite Vorspannbauteil bewegt die Rolle bezogen auf die Kurbelwelle in der ersten Richtung mit der Halterung, wenn sich die Kurbelwelle in der zweiten Richtung dreht.
Bevorzugt weist der Antriebskörper ein Hohlrad auf. Der Abtriebskörper weist ein Planetenrad und einen Träger auf, und der Getriebekörper weist ein Sonnenrad auf.
Bevorzugt weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung ferner eine erste Freilaufkupplung auf, die sich zwischen dem Hohlrad und dem Träger befindet. Die erste Freilaufkupplung stoppt die Übertragung der Drehung des Hohlrades auf den Träger, wenn sich die Kurbelwelle in der zweiten Richtung dreht.
Bevorzugt weist der Antriebskörper ein Planetenrad und einen Träger auf. Der Abtriebskörper weist ein Hohlrad auf, und der Getriebekörper weist ein Sonnenrad auf.
Bevorzugt weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung ferner eine zweite Freilaufkupplung auf, die eine Drehung der Abtriebswelle des zweiten Motors in eine Richtung ermöglicht und eine Drehung der Abtriebswelle in eine andere Richtung einschränkt.
Bevorzugt weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung ferner die Kurbelwelle auf.
Bevorzugt weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung ferner eine Steuerung auf, die den ersten Motor und den zweiten Motor steuert.
Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt es, die Steuerung entsprechend den Fahrbedingungen auszuführen.
Nunmehr werden ausgewählte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei
1 eine Seitenansicht eines Fahrrads ist, das eine erste Ausführungsform eines Fahrrad-Gangwechselsystems aufweist;
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 in 1 ist;
3 eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten Schaltmechanismus ist, wenn sich die Kurbelwelle in einer ersten Richtung dreht;
4 eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten Schaltmechanismus ist, wenn sich die Kurbelwelle in einer zweiten Richtung dreht;
5 eine Querschnittsansicht ist, die eine zweite Ausführungsform einer Fahrrad-Antriebsvorrichtung zeigt;
6 eine Querschnittsansicht ist, die eine dritte Ausführungsform einer Fahrrad-Antriebsvorrichtung zeigt;
7 eine Draufsicht eines Schaltmechanismus in einer vierten Ausführungsform ist;
8 eine vergrößerte Draufsicht des in 7 gezeigten Abschnitts ist;
9 eine Draufsicht des in 8 gezeigten Schaltmechanismus ist, wenn sich die Kurbelwelle in der ersten Richtung dreht; und
10 eine Draufsicht des in 8 gezeigten Schaltmechanismus ist, wenn sich die Kurbelwelle in der zweiten Richtung dreht.
In den verschiedenen Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugsziffern entsprechende oder identische Elemente.
1 ist eine Seitenansicht eines Pedelec (nachstehend als das „Fahrrad 10” bezeichnet), an dem eine Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 montiert ist. In einem Beispiel weist das Fahrrad 10 eine Kurbel 12, zwei Pedale 14, ein vorderes Kettenrad 16, ein hinteres Kettenrad 18 und eine Kette 20 auf. Die Kurbel 12 weist zwei Kurbelarme 22 und eine Kurbelwelle 32 der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 auf.
Die beiden Kurbelarme 22 sind jeweils so an die beiden Enden der Kurbelwelle 32 gekoppelt, dass sie sich integral mit der Kurbelwelle 32 drehen können. Jedes Pedal 14 weist einen Pedalkörper 14A und eine Pedalwelle 14B auf. Die Pedalwelle 14B ist so an den entsprechenden Kurbelarm 22 gekoppelt, dass sie sich integral mit dem Kurbelarm 22 drehen kann. Der Pedalkörper 14A wird von der Pedalwelle 14B so getragen, dass er sich bezogen auf die Pedalwelle 14B drehen kann.
Das vordere Kettenrad 16 ist an den Abtrieb 34 der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 gekoppelt (siehe 2). Das hintere Kettenrad 18 ist an das Antriebsrad (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Kette 20 läuft um das vordere Kettenrad 16 und das hintere Kettenrad 18. In einem Beispiel ist das Antriebsrad das Hinterrad. Das hintere Kettenrad 18 ist an die Nabe gekoppelt, die eine Rücktrittbremse aufweist.
Wie in 2 gezeigt, weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 einen Planetenmechanismus 36, einen ersten Motor 38, einen zweiten Motor 40 und einen Abtrieb 34 auf. In einem Beispiel weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 ferner die Kurbelwelle 32, ein Gehäuse 42, ein Erhöhungsgetriebe 44, ein Untersetzungsgetriebe 46, eine erste Freilaufkupplung 48, einen Schaltmechanismus 52 und eine Steuerung 54 auf. Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 unterstützt die der Kurbel 12 zugeführte Muskelkraft. Die Kurbelwelle 32 wird von dem Gehäuse 42 so getragen, dass sie bezogen auf das Gehäuse 42 drehbar ist. Die Kurbelwelle 32 ist bezogen auf das Gehäuse 42 in einer Vorwärtsdrehrichtung, in der sich das Fahrrad 10 vorwärts bewegt (nachstehend als die „erste Richtung RA” bezeichnet), und einer der Vorwärtsdrehrichtung entgegengesetzten Richtung (nachstehend als die „zweite Richtung RB” bezeichnet) drehbar. Die Kurbelwelle 32 kann voll oder hohl sein.
Der Planetenmechanismus 36, der erste Motor 38, der zweite Motor 40, der Abtrieb 34, die Kurbelwelle 32, das Erhöhungsgetriebe 44, das Untersetzungsgetriebe 46, die erste Freilaufkupplung 48, der Schaltmechanismus 52 und die Steuerung 54 sind in dem Gehäuse 42 untergebracht. Bevorzugt ist die Steuerung 54 in dem Gehäuse 42 angeordnet. Die Steuerung 54 kann jedoch auch außerhalb des Gehäuses 42 angeordnet sein, beispielsweise am Rahmen des Fahrrads 10.
Die Kurbelwelle 32 weist den Kurbelwellenkörper 32A und den Träger 32C auf. Die beiden Enden der Kurbelwelle 32 ragen aus dem Gehäuse 42 heraus. Der Träger 32C befindet sich in dem Gehäuse 42. Der Träger 32C ist am Kurbelwellenkörper 32A angeordnet und dreht sich integral mit dem Kurbelwellenkörper 32A. Der Träger 32C kann integral mit dem Kurbelwellenkörper 32A ausgebildet sein. Alternativ kann der Träger 32C separat vom Kurbelwellenkörper 32A ausgebildet und nicht drehbar am Kurbelwellenkörper 32A fixiert sein. Der Träger 32C hat einen größeren Außendurchmesser als der Kurbelwellenkörper 32A.
Der Abtrieb 34 weist eine Bohrung 34A auf. Die Kurbelwelle 32 verläuft durch die Bohrung 34A. Der Abtrieb 34 ist um die Achse der Kurbelwelle 32 drehbar. Die Drehung des Abtriebskörpers 58 des Planetenmechanismus 36 wird auf den Abtrieb 34 übertragen. Ein Ende des Abtriebs 34 ragt aus dem Gehäuse 42 heraus. Der Abtrieb 34 wird mit einem Lager 33C drehbar von dem Gehäuse 42 getragen. Der Abschnitt des Abtriebs 34, der aus dem Gehäuse 42 herausragt, ist mit einer Schraube B an das vordere Kettenrad 16 gekoppelt. Die Schraube B ist so an der Bohrung 34A befestigt, dass das vordere Kettenrad 16 zwischen dem Abtrieb 34 und der Schraube B fixiert ist. Es können Keilnuten im Außenumfangsabschnitt des Abtriebs 34 ausgebildet sein. Beispielsweise kann das vordere Kettenrad 16 so mit den Keilnuten in Eingriff stehen, dass die Drehung des vorderen Kettenrades 16 bezogen auf die Kurbelwelle 32 eingeschränkt wird. Ferner kann eine Stufe im Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle 32 ausgebildet sein, die mit der Schraube B kooperiert und die axiale Bewegung des vordere Kettenrades 16 einschränkt. Das vordere Kettenrad 16 und die Schraube B können an den Außenumfangsabschnitt des Abtriebs 34 gekoppelt sein. Das vordere Kettenrad 16 kann ein Laufrädchen sein.
Der Planetenmechanismus 36 ist ein Planetenradmechanismus. Der Planetenmechanismus 36 weist einen Antriebskörper 56, einen Getriebekörper 60 und den Abtriebskörper 58 auf. Der Planetenmechanismus 36 befindet sich an einer radial äußeren Seite der Kurbelwelle 32. Die Achse des Planetenmechanismus 36 ist parallel zur Achse der Kurbelwelle 32. Wie in 1 gezeigt, ist der Planetenmechanismus 36 bevorzugt weiter entfernt vom hinteren Kettenrad 18 und dem Antriebsrad (nicht gezeigt) als die Kurbelwelle 32.
Die Drehung der Kurbelwelle 32 wird von dem Erhöhungsgetriebe 44 auf den Planetenmechanismus 36 übertragen. Das Erhöhungsgetriebe 44 weist ein erstes Getrieberad 32B und ein zweites Getrieberad 56B auf. Das zweite Getrieberad 56B ist im Eingriff mit dem ersten Getrieberad 32B. Das erste Getrieberad 32B ist am Kurbelwellenkörper 32A angeordnet und dreht sich integral mit dem Kurbelwellenkörper 32A. Das erste Getrieberad 32B und das zweite Getrieberad 568 befinden sich im Gehäuse 42. Das erste Getrieberad 32B hat einen größeren Außendurchmesser als der Kurbelwellenkörper 32A. Das erste Getrieberad 32B und der Träger 32C befinden sich nebeneinander in der axialen Richtung der Kurbelwelle 32. Der Träger 32C liegt näher am vorderen Kettenrad 16 als das erste Getrieberad 32B. Das erste Getrieberad 32B hat einen größeren Außendurchmesser als der Träger 32C. Das erste Getrieberad 32B und der Träger 32C können integral miteinander ausgebildet sein. Alternativ können das erste Getrieberad 32B und der Träger 32C auch separat voneinander sein und separat an die Kurbelwelle 32 gekoppelt sein. Die der Kurbelwelle 32 von den Pedalen 14 zugeführte Drehung (siehe 1) wird von dem ersten Getrieberad 32B auf den Antriebskörper 56 des Planetenmechanismus 36 übertragen. Das zweite Getrieberad 568 hat weniger Zähne als das erste Getrieberad 32B.
Bezogen auf 2 wird die Drehung der Kurbelwelle 32 dem Antriebskörper 56 zugeführt. Der Antriebskörper 56 weist ein Hohlrad 56A auf. Der Antriebskörper 56 ist ringförmig. Bevorzugt weist der Antriebskörper 56 das zweite Getrieberad 56B des Erhöhungsgetriebes 44 und ein erstes Motor-Getrieberad 56C auf. Das Hohlrad 56A wird vom Innenumfangsabschnitt des Antriebskörpers 56 gebildet. Bevorzugt ist das Hohlrad 56A integral mit dem Antriebskörper 56 ausgebildet. Das zweite Getrieberad 56B wird vom Außenumfangsabschnitt des Antriebskörpers 56 gebildet. Das zweite Getrieberad 56B dreht sich integral mit dem Antriebskörper 56 und ist im Eingriff mit dem ersten Getrieberad 32B. Bevorzugt ist das zweite Getrieberad 56B integral mit dem Antriebskörper 56 ausgebildet. Das erste Motor-Getrieberad 56C wird vom Außenumfangsabschnitt des Antriebskörpers 56 an einer anderen Stelle als das zweite Getrieberad 56B gebildet. Bevorzugt ist das erste Motor-Getrieberad 56C integral mit dem Antriebskörper 56 ausgebildet. Der Antriebskörper 56 hat an dem Abschnitt, an dem sich das zweite Getrieberad 56B befindet, einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt, an dem sich das erste Motor-Getrieberad 56C befindet.
Der Getriebekörper 60 überträgt die Drehung des Antriebskörpers 56 auf den Abtriebskörper 58. Der Getriebekörper 60 weist ein Sonnenrad 60A auf. Das Sonnenrad 60A kann integral mit der Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 ausgebildet sein. In einem weiteren Beispiel kann das Sonnenrad 60A separat von der Abtriebswelle 40A ausgebildet und an die Abtriebswelle 40A gekoppelt sein.
Der Abtriebskörper 58 dreht sich, wenn sich der Antriebskörper 56 dreht. Der Abtriebskörper 58 weist Planetenräder 62, Planetenbolzen 64 und den Träger 66 auf. Die Planetenräder 62 sind zwischen dem Sonnenrad 60A des Getriebekörpers 60 und dem Hohlrad 56A angeordnet. Jedes Planetenrad 62 weist einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 62A und einen Abschnitt mit großem Durchmesser 62B auf. Das Planetenrad 62 ist ein gestuftes Planetenrad. Die Zähne des Abschnitts mit kleinem Durchmesser greifen in die Zähne des Hohlrades 56A. Die Zähne des Abschnitts mit großem Durchmesser 62B greifen in die Zähne des Sonnenrades 60A.
Die Planetenbolzen 64 verlaufen jeweils durch die Planetenräder 62 in der axialen Richtung. Die beiden axialen Enden jedes Planetenbolzens 64 werden von dem Träger 66 getragen. Die Planetenbolzen 64 drehen sich integral mit dem Träger 66. Jedes Planetenrad 62 wird von dem entsprechenden Planetenbolzen 64 drehbar bezogen auf den Planetenbolzen 64 getragen. Ferner ist jedes Planetenrad 62 koaxial mit dem entsprechenden Planetenbolzen 64. Der Planetenbolzen 64 kann drehbar von dem Träger 66 getragen werden und an dem entsprechenden Planetenrad 62 fixiert sein.
Das Untersetzungsgetriebe 46 verringert die Drehzahl des Abtriebskörpers 58 und überträgt die Drehung auf den Abtrieb 34. Das Untersetzungsgetriebe 46 weist ein drittes Getrieberad 66A und ein viertes Getrieberad 34B auf. Das dritte Getrieberad 66A ist am Träger 66 angeordnet. Das dritte Getrieberad 66A ist am Außenrandabschnitt des Trägers 66 auf der dem vorderen Kettenrad 16 näher liegenden Seite angeordnet. Das dritte Getrieberad 66A steht in Eingriff mit dem vierten Getrieberad 34B, das von dem Außenumfangsabschnitt des Abtriebs 34 gebildet wird. Die Drehung des Trägers 66 wird von dem Untersetzungsgetriebe 46 an den Abtrieb 34 ausgegeben. Das vierte Getrieberad 34B am Abtrieb 34 greift in das dritte Getrieberad 66A. Das vierte Getrieberad 34B hat mehr Zähne als das dritte Getrieberad 66A.
Das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes 44 und das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 46 werden so gewählt, dass sich die Drehzahl der Kurbelwelle 32 von der Drehzahl des Abtriebs 34 unterscheidet, wenn der zweite Motor 40 nicht in Betrieb ist. Im Speziellen unterscheidet sich die Anzahl der Zähne des ersten Getrieberades 32B von der Anzahl der Zähne des vierten Getrieberades 34B. Das erste Getrieberad 32B kann mehr Zähne haben als das vierte Getrieberad 34B oder weniger Zähne als das vierte Getrieberad 34B. Bevorzugt ist die Differenz der Anzahl der Zähne zwischen dem ersten Getrieberad 32B und dem vierten Getrieberad 34B kleiner. Das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes 44 entspricht der Anzahl der Zähne des ersten Getrieberades 32B bezogen auf die Anzahl der Zähne des zweiten Getrieberades 56B. Das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 46 entspricht der Anzahl der Zähne des dritten Getrieberades 66A bezogen auf die Anzahl der Zähne des vierten Getrieberades 34B.
Der erste Motor 38 wird von dem Gehäuse 42 getragen. Der erste Motor 38 befindet sich an der Außenseite der Kurbelwelle 32 in der radialen Richtung der Kurbelwelle 32. Der erste Motor 38 kann den Antriebskörper 56 drehen. Der erste Motor 38 weist eine Abtriebswelle 38A auf, die ein Getrieberad 38B aufweist, das in Eingriff steht mit dem ersten Motor-Getrieberad 56C des Antriebskörpers 56. Das Getrieberad 38B hat weniger Zähne als das erste Motor-Getrieberad 56C. So wird die Geschwindigkeit der von dem ersten Motor 38 erzeugten Drehung verringert und ihr Drehmoment erhöht, wenn sie auf den Antriebskörper 56 übertragen wird.
Die erste Freilaufkupplung 48 befindet sich zwischen dem Hohlrad 56A und dem Träger 66. In einem Beispiel wird die erste Freilaufkupplung 48 von einer Rollensperrkupplung oder einer Klauenkupplung gebildet. Die erste Freilaufkupplung 48 überträgt die Drehung des Hohlrades 56A nicht auf den Träger 66, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB dreht. Die erste Freilaufkupplung 48 ermöglicht eine relative Drehung des Trägers 66 und des Hohlrades 56A, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht, wenn die Drehzahl des Träger 66 höher ist als die Drehzahl des Hohlrades 56A. Die erste Freilaufkupplung 48 dreht den Träger 66 und das Hohlrad 56A integral miteinander, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht, wenn die Drehzahl des Trägers 66 geringer als oder gleich der Drehzahl des Hohlrades 56A ist.
Der zweite Motor 40 wird von dem Gehäuse 42 getragen. Der zweite Motor 40 und der Abtrieb 34 sind an gegenüberliegenden Seiten des Planetenmechanismus 36 in der axialen Richtung der Kurbelwelle 32 angeordnet. Der zweite Motor 40 weist eine Abtriebswelle 40A auf, die koaxial mit dem Antriebskörper 56 ist. Der zweite Motor 40 kann den Getriebekörper 60 drehen.
Dreht sich die Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 bezogen auf das Gehäuse 42 in eine Richtung, dreht sich der Abtriebskörper 58 mit einer höheren Geschwindigkeit als die Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 und das Sonnenrad 60A. Überschreitet die Drehzahl des Abtriebskörpers 58 die Drehzahl des Antriebskörpers 56 nicht, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht, wird die Drehung des Antriebskörpers 56 von der ersten Freilaufkupplung 48 auf den Abtriebskörper 58 übertragen. Ferner verändert der Planetenmechanismus 36 Geschwindigkeiten nicht. Überschreitet die Drehzahl des Abtriebskörpers 58 die Drehzahl des Antriebskörpers 56, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht, wird die Drehung des Antriebskörpers 56 von dem Getriebekörper 60 auf den Abtriebskörper 58 übertragen. Ferner verändert sich die Drehzahl des Getriebekörpers 60 entsprechend der Drehzahl des zweiten Motors 40.
Nunmehr wird der Aufbau des Schaltmechanismus 52 unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben. Die 3 und 4 sind schematische Ansichten, bei denen einige der Bauteile des Schaltmechanismus 52 auf dieselbe Eben, die orthogonal zur Kurbelwelle 32 ist, projiziert sind.
Wie in 2 gezeigt, befindet sich wenigstens ein Abschnitt des Schaltmechanismus 52 zwischen der Kurbelwelle 32 und dem Abtrieb 34. Der Schaltmechanismus 52 befindet sich näher am vorderen Kettenrad 16 als das erste Getrieberad 32B des Erhöhungsgetriebes 44. Der Schaltmechanismus 52 ermöglicht eine relative Drehung der Kurbelwelle 32 und des Abtriebs 34, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht. Der Schaltmechanismus 52 dreht die Kurbelwelle 32 und den Abtrieb 34 integral miteinander, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB dreht.
Wie in 3 gezeigt, weist der Schaltmechanismus 52 Rollen 68, eine Halterung 70, ein erstes Vorspannbauteil 72, ein zweites Vorspannbauteil 74 und Nuten 32D auf. Die Nuten 32D sind im Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle 32 ausgebildet. 3 zeigt nur zwei Rollen 68. Bevorzugt sind jedoch drei oder mehr Rollen 68 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung der Kurbelwelle 32 angeordnet. Die Nuten 32D sind im Außenumfangsabschnitt des Trägers 32C an der Kurbelwelle 32 ausgebildet. Jede Nut 32D wird in der zweiten Richtung RB tiefer.
Die Rollen 68 sind am Außenumfangsabschnitt des Trägers 32C angeordnet. Genauer gesagt, befinden sich die Rollen 68 zwischen dem Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle 32 und dem Innenumfangsabschnitt des Abtriebs 34. Die Rollen 68 sind jeweils in den Nuten 32D aufgenommen. Der Träger 32C der Kurbelwelle 32 kann mit den Rollen 68 in Kontakt kommen.
Die Halterung 70 halt die Rollen 68. Die Rollen 68 werden drehbar von der Halterung 70 gehalten. Das erste Vorspannbauteil 72 spannt die Rollen 68 mit der Halterung 70 in der zweiten Richtung RB vor. Das zweite Vorspannbauteil 74 ist verschiebbar am Gehäuse 42 gelagert. Dreht sich die Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB, bewegt das zweite Vorspannbauteil 74 die Rollen 68 mit der Halterung 70 in der ersten Richtung RA bezogen auf die Kurbelwelle 32. Das erste Vorspannbauteil 72 wird von einer Feder wie einer Wickelfeder gebildet. Das zweite Vorspannbauteil 74 wird beispielsweise von einer Gleitfeder gebildet. Das zweite Vorspannbauteil 74 weist einen ringförmigen Abschnitt 74A und ein Ende 74B auf, das aus dem ringförmigen Abschnitt 74A nach innen in der radialen Richtung herausragt. Der ringförmige Abschnitt 74A des zweiten Vorspannbauteils 74 wird von dem Gehäuse 42 so getragen, dass er in der Umfangsrichtung der Kurbelwelle 32 drehbar ist. Das Ende 74B des zweiten Vorspannbauteils 74 kann mit der Halterung 70 in Kontakt kommen.
Die Steuerung 54 weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und einen Speicher auf. Die Steuerung 54 weist ferner eine Leiterplatte auf, auf der die CPU und der Speicher montiert sind. In einem Beispiel weist der Speicher einen nicht flüchtigen Speicher auf und speichert Steuerprogramme, die von der CPU ausgeführt werden, und verschiedene Arten von Einstellinformationen. Die Steuerung 54 ist elektrisch mit dem ersten Motor 38 und dem zweite Motor 40 verbunden. Die Steuerung 54 empfängt Signale von verschiedenen Arten von Sensoren. Bevorzugt weisen die Sensoren einen Fahrgeschwindigkeitssensor auf, der die Fahrgeschwindigkeit detektiert. Die Steuerung 54 und die Motoren 38 und 40 werden mit Energie aus einer Batterie (nicht gezeigt) versorgt, die am Fahrrad 10 montiert ist.
Die Steuerung 54 steuert den ersten Motor 38 und den zweiten Motor 40. Im Speziellen steuert die Steuerung 54 die von dem ersten Motor 38 erzeugte Drehung und die von dem zweiten Motor 40 erzeugte Drehung entsprechend wenigstens einem von Muskelkraft, der Drehzahl der Kurbelwelle 32 und der Fahrgeschwindigkeit. Die Steuerung 54 steuert das Abtriebsdrehmoment des ersten Motors 38 entsprechend der Muskelkraft basierend auf einem im Voraus festgelegten Hilfsverhältnis. Die Muskelkraft wird beispielsweise aus dem Drehmoment des zweiten Motors 40 berechnet. Das Drehmoment des zweiten Motors 40 kann zur Bewertung der Muskelkraft detektiert werden. Die Steuerung 54 kann den ersten Motor 38 und den zweiten Motor 40 in einem von einem ersten Modus, einem zweiten Modus, einem dritten Modus und einem vierten Modus steuern. Die Steuerung 54 treibt im ersten Modus nur den ersten Motor 38 an, im zweiten Modus den ersten Motor 38 und den zweiten Motor 40, im dritten Modus nur den zweiten Motor 40 und im vierten Modus weder den ersten Motor 38 noch den zweiten Motor 40. Es kann eine Bedieneinheit zum Auswählen des Modus genutzt werden. Im ersten Modus und zweiten Modus, in denen die Muskelkraft unterstützt werden kann, wird der zweite Motor 40 bevorzugt so angetrieben, dass der Abtriebskörper 58 mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben wird als der Antriebskörper 56. Das Drehmoment des zweiten Motors 40 ist proportional zum Drehmoment des Antriebskörpers 56. So kann die Steuerung 54 zum Erhalt der Muskelkraft das Drehmoment des zweiten Motors 40 detektieren. Selbst wenn das Drehmoment des Antriebskörpers 56 von dem ersten Motor 38 und der Muskelkraft erzeugt wird, steuert die Steuerung 54 das Drehmoment des ersten Motors 38. So kann nur die Muskelkraft erhalten werden. Das Drehmoment des zweiten Motors 40 kann durch Detektieren der Stromstärke des zweiten Motors 40 erhalten werden. Alternativ kann das Drehmoment des zweiten Motors 40 aus der an den zweiten Motor 40 angelegten Stromstärke oder Steuerparametern der Steuerung 54 für den zweiten Motor 40 erhalten werden. Die Drehzahl der Kurbelwelle 32 wird beispielsweise aus der Drehzahl des ersten Motors 38 berechnet. Das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes 44 und das Untersetzungsverhältnis des Getrieberades 38B und des ersten Motor-Getrieberades 56C werden im Voraus festgelegt. So kann die Steuerung 54 die Drehzahl der Kurbelwelle 32 aus der Drehzahl des ersten Motors 38 berechnen. Die Steuerung 54 bestimmt die Drehzahl des ersten Motors 38 aus der Stromstärke des ersten Motors 38 oder dem Detektionssignal eines für den ersten Motor 38 vorgesehenen Codierers.
Die Sensoren können wenigstens einen von einem Drehmomentsensor, der die Muskelkraft detektiert, und einem Drehzahlsensor, der die Drehzahl der Kurbelwelle 32 detektiert, aufweisen. Der Drehmomentsensor ist beispielsweise ein Dehnungsmesser, ein Halbleiter-Dehnungsmesser oder ein magnetostriktiver Sensor. Der Drehmomentsensor ist an die Kurbelwelle 32 oder das erste Getrieberad 32B gekoppelt und detektiert das auf die Kurbelwelle 32 ausgeübte Drehmoment. In einem anderen Beispiel ist der Drehmomentsensor an den Abtrieb 34 gekoppelt und detektiert das auf den Abtrieb 34 ausgeübte Drehmoment. Der Drehzahlsensor ist in dem Gehäuse 42 angeordnet und weist einen Magnetsensor auf, der einen an der Kurbelwelle 32 angeordneten Magneten detektiert. Die Fahrgeschwindigkeit wird beispielsweise aus der Ausgabe des Fahrgeschwindigkeitssensors berechnet. Bevorzugt wird die Versorgung des ersten Motors 38 und des zweiten Motors 40 gestoppt, wenn die Drehung der Kurbelwelle 32 gestoppt wird, und wenn sich die Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB dreht. Die Steuerung 54 kann die Drehung des zweiten Motors 40 entsprechend einer Anweisung einer Gangwechsel-Befehlsvorrichtung, die der Radfahrer bedienen kann, steuern.
Die Steuerung 54 erzeugt eine Drehung des ersten Motors 38 zum Drehen des Antriebskörpers 56 in der Vorwärtsrichtung. Wenn sich der Antriebskörper 56 in der Vorwärtsdrehrichtung dreht, wird die Drehung auf den Abtrieb 34 in der Vorwärtsbewegungsrichtung des Fahrrads 10 übertragen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Vorwärtsdrehrichtung des Antriebskörpers 56 entgegengesetzt zur ersten Richtung RA der Kurbelwelle 32.
Die Steuerung 54 erzeugt eine Drehung des zweiten Motors 40 zum Drehen des Getriebekörpers 60 in der Vorwärtsdrehrichtung. Wenn die auf den Getriebekörper 60 übertragene Drehzahl aus dem zweiten Motor 40 in der Vorwärtsdrehrichtung steigt, steigt auch das Übersetzungsverhältnis r des Planetenmechanismus 36. Die Steuerung 54 kann die Drehzahl des zweiten Motors 40 so steuern, dass das Übersetzungsverhältnis r kontinuierlich variiert wird. Das Übersetzungsverhältnis r des Planetenmechanismus 36 ist das Verhältnis der Geschwindigkeit der aus dem Abtriebskörper 58 ausgegebenen Drehung bezogen auf die Geschwindigkeit der dem Antriebskörper 56 zugeführten Drehung. Auch wenn die Geschwindigkeit des Planetenmechanismus 36 stufenlos variabel ist, steuert die Steuerung 54 die von dem zweiten Motor 40 erzeugte Drehung bevorzugt so, dass eines von vorbestimmten Übersetzungsverhältnissen erhalten wird.
Wird der zweite Motor 40 mit Energie versorgt, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht, dreht die erste Freilaufkupplung 48 den Antriebskörper 56 und den Abtriebskörper 58 integral miteinander. In diesem Fall ist das Übersetzungsverhältnis r des Planetenmechanismus 36 „1”. Wenn der zweite Motor 40 mit Energie versorgt wird, die von dem zweiten Motor 40 erzeugte Drehung den Abtriebskörper 58 jedoch nicht mit einer höheren Geschwindigkeit drehen kann als den Antriebskörper 56, ist das Übersetzungsverhältnis r des Planetenmechanismus 36 „1”. Wenn die von dem zweiten Motor 40 erzeugte Drehung den Abtriebskörper 58 mit einer höheren Geschwindigkeit dreht als den Antriebskörper 56, ist das Übersetzungsverhältnis r des Planetenmechanismus 36 größer als „1”.
Nunmehr wird die Betriebsweise des Schaltmechanismus 52 beschrieben.
Dreht sich die in 2 gezeigte Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA, hält die Freilaufkupplung 48 das Übersetzungsverhältnis r des Planetenmechanismus 36 bei „1” oder größer. Hat das vierte Getrieberad 34B mehr Zähne als das erste Getrieberad 32B, ist die Drehzahl der Kurbelwelle 32 niedriger als die Drehzahl des Abtriebs 34, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht. Hat das vierte Getrieberad 34B weniger Zähne als das erste Getrieberad 32B, ist die Drehzahl der Kurbelwelle 32 höher als die Drehzahl des Abtriebs 34, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht.
Wenn sich bezogen auf 3 die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht, üben das erste Vorspannbauteil 72 und das zweite Vorspannbauteil 74 mit der Halterung 70 eine Kraft auf die Rollen 68 in der zweiten Richtung RB aus. Dreht sich die Halterung 70 in der ersten Richtung RA, wenn sich die Kurbelwelle 32 dreht, schränkt das zweite Vorspannbauteil 74 die Bewegung der Rollen 68 bezogen auf die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA ein. Daher befinden sich die Rollen 68 in den tiefen Abschnitten der Nuten 32D. So werden die Rollen 68 vom Abtrieb 34 getrennt und eine relative Drehung der Kurbelwelle 32 und des Abtriebs 34 ermöglicht.
Wenn sich bezogen auf 4 die Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB dreht, übt das zweite Vorspannbauteil 74 mit der Halterung 70 eine Kraft auf die Rollen 68 in der ersten Richtung RA aus und bewegt die Rollen 68 bezogen auf die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA. Wird die von dem zweiten Vorspannbauteil 74 auf die Rollen 68 in der ersten Richtung RA ausgeübte Kraft größer als die von dem ersten Vorspannbauteil 72 auf die Rollen 68 in der zweiten Richtung RB ausgeübte Kraft, befinden sich die Rollen 68 in den flachen Abschnitten der Nuten 32D. So kommen die Rollen 68 sowohl mit dem Abtrieb 34 als auch dem Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle 32 in Kontakt und schränken die relative Drehung der Kurbelwelle 32 und des Abtriebs 34 ein. So werden der Abtrieb 34 und die Kurbelwelle 32 integral miteinander gedreht.
Dreht sich die in 2 gezeigte Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB, stoppt die Steuerung 54 den zweiten Motor 40. Stoppt die Steuerung 54 die Erzeugung einer Drehung des zweiten Motors 40 und fixiert sie die Drehwelle des zweiten Motors 40, ist das Übersetzungsverhältnis r des Planetenmechanismus 36 kleiner als „1”. Wird die Versorgung der Steuerung 54 mit Energie gestoppt, wenn der zweite Motor 40 gestoppt wird, löst sich die Drehwelle des zweiten Motors 40 und ändert der Planetenmechanismus 36 die Geschwindigkeiten nicht. So wird die Drehkraft der Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB von den Rollen 68 auf den Abtrieb 34 übertragen, bevor die Drehkraft der Kurbelwelle 32 vom Planetenmechanismus 36 auf den Abtrieb 34 übertragen wird. Dreht sich die Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB, dreht sich auch der Abtrieb 34 in der zweiten Richtung RB. So werden die Drehung des hinteren Kettenrades 18 mit dem vorderen Kettenrad 16 und der Kette 20 umgekehrt und die Rücktrittbremse aktiviert.
Nunmehr werden die Betriebsweise und die Vorteile der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 beschrieben.
Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 weist den ersten Motor 38 und den zweiten Motor 40 auf. So können Veränderungen des Übersetzungsverhältnisses r durch den zweiten Motor 40 getrennt sein von Veränderungen der Hilfskraft durch den ersten Motor 38. So kann eine Steuerung erfolgen, die für die Fahrbedingungen oder dergleichen noch geeigneter ist.
Bei einer herkömmlichen Fahrrad-Antriebsvorrichtung ist der Planetenmechanismus so angeordnet, dass er die gesamte Kurbelwelle umgibt. Dies hat zur Folge, dass der Abstand zwischen der Kurbelwelle und dem Antriebsrad länger ist als bei einem normalen Fahrrad. Bei der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 der vorliegenden Ausführungsform befindet sich der Planetenmechanismus 36 auf der radial äußeren Seite der Kurbelwelle 32. So umgibt der Planetenmechanismus 36 die Kurbelwelle 32 nicht wie bei einer herkömmlichen Fahrrad-Antriebsvorrichtung. Daher muss der Abstand zwischen der Kurbelwelle 32 und dem Antriebsrad vergrößert werden. Ferner wird bei der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 die Kurbelwelle 32 nicht in die Drehwelle des zweiten Motors 40 eingeführt. So kann der Aufbau des zweiten Motors 40 einfach bleiben.
Soll die Achse des Abtriebs 34 von der Achse der Kurbelwelle getrennt werden, indem der Abtrieb an der radial äußeren Seite der Kurbelwelle angeordnet wird, um so eine Wechselwirkung zwischen dem vorderen Kettenrad und der Kurbelwelle zu vermeiden, müsste der Abstand zwischen dem Abtrieb und der Kurbelwelle vergrößert und die Anzahl der Zähne am vorderen Kettenrad begrenzt werden. Dies kann die Fahrrad-Antriebsvorrichtung vergrößern oder dazu führen, dass kein vorderes Kettenrad mit der geforderten Anzahl an Zähnen genutzt werden kann. Diesbezüglich ist der Abtrieb 34 der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 drehbar um die Achse der Kurbelwelle 32 angeordnet. So wird eine Vergrößerung der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 bei der Verwendung eines vorderen Kettenrades mit der geforderten Anzahl an Zähnen begrenzt. Ferner gibt es keine Einschränkung für die Anzahl der Zähne am vorderen Kettenrad.
Erhöht sich das dem Planetenmechanismus zugeführte Drehmoment, erhöht sich auch das von dem zweiten Motor auszugebende Drehmoment. Bei der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 erhöht das Erhöhungsgetriebe 44 die von der Kurbelwelle 32 erzeugte Drehzahl und überträgt die Drehung auf den Planetenmechanismus 36. So wird das dem Planetenmechanismus 36 zugeführte Drehmoment verringert. So kann die Größe des zweiten Motors 40 verringert werden.
Bei der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 verringert das Untersetzungsgetriebe 46 die Geschwindigkeit der Drehung des Abtriebskörpers 58 und überträgt die Drehung auf den Abtrieb 34. So wird das Drehmoment des Abtriebs 34 so erhöht, dass das auf das vordere Kettenrad 16 und das Antriebsrad übertragene Drehmoment nicht zu klein ist.
Bei der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 werden das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes 44 und das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 46 so gewählt, dass sich die Drehzahl der Kurbelwelle 32 von der Drehzahl des Abtriebs 34 unterscheidet, wenn der zweite Motor 40 nicht in Betrieb ist. Daher unterscheidet sich die Phase des Getrieberadeingriffs in das Erhöhungsgetriebe 44 von der Phase des Getrieberadeingriffs in das Untersetzungsgetriebe 46. So werden mechanische Geräusche reduziert.
Die Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 ist koaxial mit dem Antriebskörper 56. Dies vereinfacht den Aufbau der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 im Vergleich zu einer Situation, in der die Achse der Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 von der Achse des Antriebskörpers 56 getrennt ist.
Der Schaltmechanismus 52 der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 dreht die Kurbelwelle 32 und den Abtrieb 34 integral miteinander, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB dreht. So kann der Fahrer des Fahrrads 10 die Rücktrittbremse aktivieren, die durch die Drehung der Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB auf das Antriebsrad angewandt wird.
Der Träger 32C der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 hat einen größeren Durchmesser als der Kurbelwellenkörper 32A. So wird das auf den Schaltmechanismus 52 ausgeübte Drehmoment vom Abtrieb 34 verringert. Daher muss der Schaltmechanismus 52 für Verstärkungszwecke nicht vergrößert werden.
Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 weist die erste Freilaufkupplung 48 zwischen dem Antriebskörper 56 und dem Abtriebskörper 58 auf. Wenn sich daher selbst beim Stoppen der Versorgung des zweiten Motors 40 mit Energie die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht, wird die Drehung der Kurbelwelle 32 auf den Abtrieb 34 übertragen.
Nunmehr wird eine zweite Ausführungsform einer Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30A unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Den Komponenten, die dieselben sind, wie die entsprechenden Komponenten der ersten Ausführungsform, wurden dieselben Bezugsziffern gegeben. Diese Komponenten werden nicht im Detail beschrieben. Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30A unterscheidet sich von der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30 der ersten Ausführungsform dahingehen, dass die erste Freilaufkupplung 48 weggelassen wurde und stattdessen eine zweite Freilaufkupplung 50 verwendet wurde.
Die zweite Freilaufkupplung 50 befindet sich zwischen der Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 und dem Gehäuse 42. Die zweite Freilaufkupplung 50 ermöglicht die Drehung der Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 in eine Richtung und schränkt die Drehung der Abtriebswelle 40A in der andere Richtung ein. In einem Beispiel kann die zweite Freilaufkupplung 50 eine Rollensperrkupplung oder eine Klauenkupplung sein. Dreht sich die Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 in einer Richtung bezogen auf das Gehäuse 42, dreht sich der Abtriebskörper 58 mit einer höheren Geschwindigkeit als der Antriebskörper 56. Dreht sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA, dreht das Drehmoment von den Planetenrädern 62 das Sonnenrad 60A und die Abtriebswelle 40A in der anderen Richtung. Die zweite Freilaufkupplung 50 schränkt die Drehung der Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 und des Sonnenrades 60A in der anderen Richtung bezogen auf das Gehäuse 42 ein, wenn die Versorgung des zweiten Motors 40 mit Energie gestoppt wird, und wenn das Abtriebsdrehmoment des zweiten Motors 40 kleiner ist als das auf die Planetenräder 62 ausgeübte Drehmoment. So wird die Geschwindigkeit der dem Planetenmechanismus 36 zugeführten Drehung beim Stoppen des zweiten Motors 40 entsprechend dem Untersetzungsverhältnis, das der Anzahl der Zähne des Sonnenrades 60A, der Anzahl der Zähne der Planetenräder 62 und der Anzahl der Zähne des Hohlrades 56A entspricht, verringert, bevor sie an den Abtriebskörper 58 ausgegeben wird. Die zweite Ausführungsform hat dieselben Vorteile wie die erste Ausführungsform.
Nunmehr wird eine dritte Ausführungsform einer Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30B unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Den Komponenten, die dieselben sind, wie die entsprechenden Komponenten der ersten und zweiten Ausführungsform, wurden dieselben Bezugsziffern gegeben. Diese Komponenten werden nicht im Detail beschrieben. Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30B unterscheidet sich von den Fahrrad-Antriebsvorrichtungen 30 und 30A im Aufbau des Planetenmechanismus, des Erhöhungsgetriebes und des Untersetzungsgetriebes. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30A.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30B einen Planetenmechanismus 80, den ersten Motor 38, den zweiten Motor 40 und den Abtrieb 34 auf. In einem Beispiel weist die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30B ferner die Kurbelwelle 32, das Gehäuse 42, das Erhöhungsgetriebe 44, das Untersetzungsgetriebe 46, die zweite Freilaufkupplung 50, den Schaltmechanismus 52 und die Steuerung 54 auf.
Der Planetenmechanismus 80, der ein Planetenradmechanismus ist, weist einen Antriebskörper 82, einen Getriebekörper 84 und einen Abtriebskörper 86 auf. Die Drehung der Kurbelwelle 32 wird dem Antriebskörper 82 zugeführt.
Der Antriebskörper 82 weist die Planetenräder 88, die Planetenbolzen 90 und einen Träger 92 auf. Jedes Planetenrad 88 weist einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 88A und einen Abschnitt mit großem Durchmesser 88B auf. Das Planetenrad 88 ist ein gestuftes Planetenrad. Die Zähne des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 88A greifen in die Zähne eines Hohlrades 86A des Abtriebskörpers 86. Die Zähne des Abschnitts mit großem Durchmesser 88B greifen in die Zähne eines Sonnenrades 84A des Getriebekörpers 84. Ein zweites Getrieberad 92A wird vom Außenumfangsabschnitt des Trägers 92 gebildet. Das Erhöhungsgetriebe 44 weist das erste Getrieberad 32B und das zweite Getrieberad 92A auf. Ein Abschnitt des zweiten Getrieberades 92A greift in das erste Getrieberad 32B, und ein anderer Abschnitt des zweiten Getrieberades 92A greift in das Getrieberad 38B des ersten Motors 38.
Der Getriebekörper 84 überträgt die Drehung des Antriebskörpers 82 auf den Abtriebskörper 86. Der Getriebekörper 84 weist ein Sonnenrad 84A auf.
Der Abtriebskörper 86 dreht sich, wenn sich der Antriebskörper 82 dreht. Der Abtriebskörper 86 weist das Hohlrad 86A auf. Das Hohlrad 86A wird von dem Innenumfangsabschnitt des Abtriebskörpers 86 gebildet. Das Untersetzungsgetriebe 46 weist ein drittes Getrieberad 86B und ein viertes Getrieberad 34B auf. Das dritte Getrieberad 86B wird von dem Außenumfangsabschnitt des Abtriebskörpers 86 gebildet. Das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes 44 und das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 46 werden so festgelegt, dass die Drehzahl der Kurbelwelle 32 nahe der Drehzahl des Abtriebs 34 liegt, wenn sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA dreht, wenn der zweite Motor 40 gestoppt wird.
Der erste Motor 38 kann den Antriebskörper 82 drehen. Das Getrieberad 38B hat weniger Zähne als das zweite Getrieberad 92A. So wird die Geschwindigkeit der von dem ersten Motor 38 erzeugten Drehung verringert und ihr Drehmoment erhöht, wenn sie auf den Antriebskörper 82 übertragen wird.
Die zweite Freilaufkupplung 50 ermöglicht die Drehung der Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 in einer Richtung und schränkt die Drehung der Abtriebswelle 40A in der anderen Richtung ein. Dreht sich die Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 in einer Richtung bezogen auf das Gehäuse 42, dreht sich der Abtriebskörper 86 bei einer höheren Geschwindigkeit als der Antriebskörper 82. Dreht sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA, dreht das Drehmoment von den Planetenrädern 88 das Sonnenrad 84A und die Abtriebswelle 40A in der anderen Richtung. Die zweite Freilaufkupplung 50 schränkt die Drehung der Abtriebswelle 40A des zweiten Motors 40 und des Sonnenrades 84A in der anderen Richtung bezogen auf das Gehäuse 42 ein, wenn die Versorgung des zweiten Motors 40 mit Energie gestoppt wird, und wenn das Abtriebsdrehmoment des zweiten Motors 40 kleiner ist als das von den Planetenrädern 88 ausgeübte Drehmoment. So wird die Geschwindigkeit der dem Planetenmechanismus 80 zugeführten Drehung entsprechend dem Erhöhungsverhältnis, das der Anzahl der Zähne des Sonnenrades 84A, der Anzahl der Zähne der Planetenräder 88 und der Anzahl der Zähne des Hohlrades 86A entspricht, erhöht, wenn der zweite Motor 40 stoppt, bevor sie an den Abtriebskörper 86 ausgegeben wird. Das Übersetzungsverhältnis r des Planetenmechanismus 80 ist immer größer als „1”. Die dritte Ausführungsform hat dieselben Vorteile wie die erste Ausführungsform.
Nunmehr wird eine vierte Ausführungsform einer Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30C unter Bezugnahme auf die 7 bis 10 beschrieben. Den Komponenten, die dieselben sind, wie die entsprechenden Komponenten der ersten und zweiten Ausführungsform, wurden dieselben Bezugsziffern gegeben. Diese Komponenten werden nicht im Detail beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform nutzt die Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30C einen Schaltmechanismus 94, der in 7 gezeigt ist, an Stelle des Schaltmechanismus 52. Ansonsten ist der Aufbau derselbe wie bei der Fahrrad-Antriebsvorrichtung 30.
Wenigstens ein Abschnitt des Schaltmechanismus 94 befindet sich zwischen dem Außenumfang der Kurbelwelle 32 und dem Innenumfang des Abtriebs 34. Der Schaltmechanismus 94 weist Klauen 96, einen Ring 98 und ein drittes Vorspannbauteil 100 auf. Jede Klaue 96 weist einen basalen Abschnitt 96A und einen distalen Abschnitt 96B auf. Der basale Abschnitt 96A ist in einer Aussparung 32E angeordnet, die sich im Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle 32 befindet. Der distale Abschnitt 96B kann aus der Aussparung 32E herausragen. Ein Vorspannbauteil (nicht gezeigt) übt eine Kraft auf die Klaue 96 aus, die aus dem distalen Abschnitt 96B der Aussparung 32E herausragt. Die Klaue 96 liegt dem Innenumfangsabschnitt des Ringes 98 gegenüber.
Der Ring 98 ist am Innenumfangsabschnitt des Abtriebs 34 angeordnet. Der Ring 98 ist integral mit dem vorderen Kettenrad 16 ausgebildet. In einem weiteren Beispiel ist der Ring 98 getrennt von dem vorderen Kettenrad 16 ausgebildet und nicht drehbar an das vordere Kettenrad 16 gekoppelt. Der Außenumfangsabschnitt des Ringes 98 weist mehrere Auskragungen 98A auf. Die Auskragungen 98A sind in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. Die Auskragungen 98A sind jeweils in die Aussparungen 34C im Innenumfangsabschnitt des Abtriebs 34 eingepasst. Jede Aussparung 34C ist in der Umfangsrichtung länger als jede Auskragung 98A. So ist jede Auskragung 98A in der entsprechenden Aussparung 34C beweglich. So kann der Ring 98 bezogen auf den Abtrieb 34 um einen vorbestimmten Winkel gedreht werden.
Der Innenumfangsabschnitt des Ringes 98 weist die Aussparungen 98B auf. Die Aussparungen 98B sind in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. In jeder Aussparung 98B ist eine Endfläche in der ersten Richtung RA so geneigt, dass die Klaue 96 nicht eingeklinkt wird, und eine Endfläche 98D verläuft in der zweiten Richtung RB in der radialen Richtung des Ringes 98.
Das dritte Vorspannbauteil 100 ist am Außenumfangsabschnitt des Abtriebs 34 angeordnet. Das dritte Vorspannbauteil 100 ist mit dem Abtrieb 34 und dem Ring 98 verbunden. Ferner übt das dritte Vorspannbauteil 100 eine Kraft in der zweiten Richtung RB auf den Ring 98 bezogen auf den Abtrieb 34 aus.
Dreht sich die Kurbelwelle 32 in der ersten Richtung RA, dreht sich der Abtrieb 34 in der ersten Richtung RA. So kontaktiert die Endfläche jeder Aussparung 34C in der ersten Richtung RA die Endfläche der entsprechenden Auskragung 98A des Ringes 98 in der zweiten Richtung RB. So drehen sich der Abtrieb 34 und der Ring 98 mit derselben Geschwindigkeit in der ersten Richtung RA. Bezogen auf 8 steht in jeder Aussparung 98B des Ringes 98 ein Vorsprung 34D des Abtriebs 34 von der Endfläche 98D in der ersten Richtung RA ab. Der Vorsprung 34D weist eine geneigte Fläche auf, die so geneigt ist, dass die Klaue 96 nicht eingeklinkt wird. Dreht sich der Abtrieb 34 in der ersten Richtung RA mit einer höheren Geschwindigkeit als die Kurbelwelle 32 und sind die distalen Abschnitte 96B der Klauen 96 in den entsprechenden Aussparungen 98B aufgenommen, dreht sich der Abtrieb 34 in der ersten Richtung RA, während die geneigten Flächen der Vorsprünge 34D die distalen Abschnitte 96B der Klauen zur Kurbelwelle 32 hin in der ersten Richtung RA absenken, wie in 9 gezeigt.
Dreht sich die in 2 gezeigte Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB, wird, solange sich die Drehwelle des zweiten Motors 40 nicht unter der Steuerung der Steuerung 54 dreht, die aus der Kurbelwelle 32 zugeführte Drehkraft von dem Planetenmechanismus 36 auf den Abtrieb 34 übertragen. So dreht sich der Abtrieb 34 in der zweiten Richtung RB. Bezogen auf 8 sind, wenn sich die distalen Abschnitte 96B der Klauen 96 an Positionen gegenüber den entsprechenden Aussparungen 98B befinden, die distalen Abschnitte 96B der Klauen 96 in den Aussparungen 98B aufgenommen. Dreht sich nun die Kurbelwelle 32 bezogen auf den Ring 98 in der zweiten Richtung RB weiter, und überschreitet die Kraft, die den in 7 gezeigten Abtrieb 34 in der zweiten Richtung RB dreht, die auf den Abtrieb 34 von dem dritten Vorspannbauteil 100 ausgeübte Kraft, bewegt sich der Abtrieb 34 bezogen auf den Ring 98 in der zweiten Richtung RB. Ferner kontaktieren die Endfläche in der ersten Richtung RA jeder Auskragung 98A des Ringes 98 die Endfläche in der zweiten Richtung RB der entsprechenden Aussparung 34C. Da sich die Vorsprünge 34D von den Endflächen 98D der Aussparungen 98B in der zweiten Richtung RB weg erstrecken, greifen die distalen Abschnitte 96B der Klauen 96 in die Endflächen 98D der Aussparungen, wie in 10 gezeigt. Dreht sich nun die Kurbelwelle 32 weiter in der zweiten Richtung RB, dreht die Kurbelwelle 32 den Ring 98 in der zweiten Richtung mit den Klauen 96 weiter. Dreht sich die Kurbelwelle 32 in der zweiten Richtung RB, drehen sich der Ring 98 und der Abtrieb 34 mit derselben Geschwindigkeit wie die Kurbelwelle 32. Die vierte Ausführungsform hat dieselben Vorteile wie die erste Ausführungsform.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und es können verschiedene Veränderungen und Modifikationen an ihren Komponenten vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Ebenso können die in den Ausführungsformen offenbarten Komponenten zur Ausführung der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner Kombination zusammengesetzt werden. Beispielsweise können einige Komponenten von allen in den Ausführungsformen offenbarten Komponenten weggelassen werden. Ferner können Komponenten aus anderen Ausführungsformen entsprechend kombiniert werden.
Der Schaltmechanismus 52 der ersten Ausführungsform kann Nuten aufweisen, die die Rollen 68 im Innenumfangsabschnitt des Abtriebs 34 an Stelle des Außenumfangsabschnitts des Trägers 32C aufnehmen.
Der erste Motor 38 jeder Ausführungsform kann so ausgebildet sein, dass er die Abtriebskörper 58 und 86 anstelle der Antriebskörper 56 und 82 dreht. Beispielsweise können Getrieberäder von den Außenumfangsabschnitten der Abtriebskörper 58 und 86 gebildet und mit dem Getrieberad 38B der Abtriebswelle 38A des ersten Motors 38 in Eingriff gebracht werden.
Die Fahrrad-Antriebsvorrichtung jeder Ausführungsform kann ferner ein Untersetzungsgetriebe aufweisen, das die vom ersten Motor 38 erzeugte Drehzahl verringert und die Drehung auf den Antriebskörper 56 überträgt.
Das Erhöhungsgetriebe 44 jeder Ausführungsform kann ferner ein Getrieberad aufweisen, das sich zwischen dem ersten Getrieberad 32B und dem zweiten Getrieberad 56B oder 92A befindet und die Geschwindigkeit der Drehung des ersten Getrieberades 32B erhöht und die Drehung auf das zweite Getrieberad 56B oder 92A überträgt. Ferner kann ein Band oder eine Kette, das/die um die Kurbelwelle 32 und den Antriebskörper 56 oder 82 läuft, als das Erhöhungsgetriebe 44 genutzt werden. Es kann ein Erhöhungsgetriebe mit irgendeinem Aufbau eingesetzt werden, solange die Geschwindigkeit der Drehung der Kurbelwelle 32 erhöht und sie auf den Antriebskörper 56 oder 82 übertragen wird.
In jeder der obigen Ausführungsformen kann das Erhöhungsgetriebe 44 ein Untersetzungsgetriebe oder ein Getriebe mit gleichmäßiger Geschwindigkeit sein. In diesem Fall hat das erste Getrieberad 32B beispielsweise weniger Zähne als die Getrieberäder 56B und 92A.
In jeder der obigen Ausführungsformen kann das Untersetzungsgetriebe 46 ferner ein Getrieberad zwischen dem dritten Getrieberad 66A oder 86B und dem vierten Getrieberad 34B zum Erhöhen der Geschwindigkeit der Drehung des dritten Getrieberades 66A oder 86B und Übertragen der Drehung auf das weitere Getrieberad aufweisen. Ferner kann ein Riemen oder eine Kette, der/die um den Abtriebskörper 58 oder 86 und den Abtrieb 34 läuft, als das Untersetzungsgetriebe 46 eingesetzt werden. Es kann ein Untersetzungsgetriebe mit irgendeinem Aufbau eingesetzt werden, solange die Geschwindigkeit der Drehung des Abtriebskörpers 58 oder 86 verringert und sie auf den Abtrieb 34 übertragen werden kann. Bei der Verwendung eines Riemens oder einer Kette als das Erhöhungsgetriebe 44 und das Untersetzungsgetriebe 46 wird in jeder der obigen Ausführungsformen die Beziehung zwischen der Drehrichtung der Komponenten in den Planetenmechanismen 36 und 80 und der Drehrichtung der Kurbelwelle 32 und des Abtriebs 34 umgekehrt. So muss in den obigen Ausführungsformen die Richtung, in der die Freilaufkupplungen 48 und 50 gruppiert sind, umgekehrt werden, und die Richtung, in der der erste Motor und der zweite Motor betrieben werden, muss in den obigen Ausführungsformen umgekehrt werden.
In jeder der obigen Ausführungsformen kann das Untersetzungsgetriebe 46 ein Erhöhungsgetriebe oder ein Getriebe mit gleichmäßiger Geschwindigkeit sein. In diesem Fall ist beispielsweise die Anzahl der Zähne des dritten Getrieberades 66A oder 86B größer als oder gleich der Anzahl der Zähne des vierten Getrieberades 34B. Das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes 44 und das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 46 werden so gewählt, dass sich die Drehzahl der Kurbelwelle 32 von der Drehzahl des Abtriebs 34 unterscheidet, wenn der zweite Motor 40 nicht in Betrieb ist.
In den obigen Ausführungsformen können die Schaltmechanismen 52 und 94 weggelassen werden.
In jeder der obigen Ausführungsform können die Planetenmechanismen 36 und 80 Planetenrollenmechanismen sein. In diesem Fall sind die Sonnenräder 60A und 84A Sonnenrollen, die Planetenräder 62 und 88 sind Planetenrollen, und die Hohlräder 56A und 86A sind Ringräder.
Bei den Planetenmechanismen jeder der obigen Ausführungsform kann, solange der Antriebskörper, der Abtriebskörper und der Getriebekörper jeweils eines der folgenden Bauteile (A) bis (C) aufweisen, und solange die Kombination des Antriebskörpers, des Abtriebskörpers und des Getriebekörper alle der folgenden Bauteile (A) bis (C) aufweist, irgendeiner dieser Aufbauten zum Einsatz kommen. Bauteil (A) ist ein Sonnenrad. Bauteil (B) ist ein Hohlrad. Bauteil (C) ist ein Planetenrad und ein Träger.
In den obigen Ausführungsformen kann jedes Getrieberad ein Stirnrad oder ein Schrägzahnrad sein. In den obigen Ausführungsformen kann jedes Getrieberad aus Metall oder Harz gebildet sein.
Das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes 44 und das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 46 können so gewählt werden, dass die Drehzahl der Kurbelwelle 32 dieselbe ist wie die Drehzahl des Abtriebs 34, wenn der zweite Motor 40 nicht in Betrieb ist.
Bezugszeichenliste

10: Fahrrad
12: Kurbel
14: Pedal
14A: Pedalkörper
14B: Pedalwelle
16: vorderes Kettenrad
18: hinteres Kettenrad
20: Kette
22: Kurbelarm
30, 30A, 30B, 30C: Fahrrad-Antriebsvorrichtung
32: Kurbelwelle
32A: Kurbelwellenkörper
32B: erstes Getrieberad
32C: Nut
32D: Träger
32E: Aussparung
34: Abtrieb
34A: Bohrung
34B: viertes Getrieberad
34C: Aussparung
34D: Vorsprung
36: Planetenmechanismus
38: erster Motor
38A: Abtriebswelle
38B: Getrieberad
40: zweiter Motor
40A: Abtriebswelle
42: Gehäuse
44: Erhöhungsgetriebe
46: Untersetzungsgetriebe
48: erste Freilaufkupplung
50: zweite Freilaufkupplung
52: Schaltmechanismus
54: Steuerung
56: Antriebskörper
56A: Hohlrad
56B: zweites Getrieberad
56C: erstes Motor-Getrieberad
58: Abtriebskörper
60: Getriebekörper
60A: Sonnenrad
62: Planetenrad
62A: Abschnitt mit kleinem Durchmesser
62B: Abschnitt mit großem Durchmesser
64: Planetenbolzen
66: Träger
66A: drittes Getrieberad
68: Rolle
70: Halterung
72: erstes Vorspannbauteil
74: zweites Vorspannbauteil
74A: ringförmiger Abschnitt
74B: Ende
80: Planetenmechanismus
84: Getriebekörper
84A: Sonnenrad
86: Abtriebskörper
86A: Hohlrad
86B: drittes Getrieberad
88: Planetenrad
88A: Abschnitt mit kleinem Durchmesser
88B: Abschnitt mit großem Durchmesser
90: Planetenbolzen
92: Träger
92A: zweites Getrieberad
94: Schaltmechanismus
96: Klaue
96A: basaler Abschnitt
96B: distaler Abschnitt
98: Ring
98A: Auskragung
98B: Aussparung
98D: Endfläche
100: drittes Vorspannbauteil
B: Schraube
RA: erste Richtung
RB: zweite Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 10-203466 [0002]

Claims

Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30), aufweisend: einen Planetenmechanismus (36), der einen Antriebskörper (56), dem die Drehung einer Kurbelwelle (32) zugeführt wird, einen Abtriebskörper (58), der sich dreht, wenn sich der Antriebskörper (56) dreht, und einen Getriebekörper (60), der die Drehung des Antriebskörpers (56) auf den Abtriebskörper (58) überträgt; einen ersten Motor (38), der den Antriebskörper (56) oder den Abtriebskörper (58) drehen kann; einen zweiten Motor (40), der den Getriebekörper (60) drehen kann; und einen Abtrieb (34), der eine Bohrung aufweist, durch die die Kurbelwelle (32) verläuft, wobei der Abtrieb (34) um eine Achse der Kurbelwelle (32) drehbar ist und die Drehung des Abtriebskörpers (58) auf den Abtrieb (34) übertragen wird.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 1, die ferner ein Erhöhungsgetriebe (44) aufweist, das die Geschwindigkeit der Drehung der Kurbelwelle (32) erhöht und die Drehung auf den Antriebskörper (56) überträgt.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 2, wobei das Erhöhungsgetriebe (44) aufweist: ein erstes Getrieberad (32B), das an der Kurbelwelle (32) angeordnet ist und sich integral mit der Kurbelwelle (32) dreht; und ein zweites Getrieberad (56B), das am Antriebskörper (56) angeordnet ist, sich integral mit dem Antriebskörper (56) dreht und mit dem ersten Getrieberad (32B) in Eingriff steht.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein Untersetzungsgetriebe (46) aufweist, das die Geschwindigkeit der Drehung des Abtriebskörpers (58) verringert und die Drehung auf den Abtrieb (34) überträgt.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 4, wobei das Untersetzungsgetriebe (46) aufweist: ein drittes Getrieberad (66A), das am Abtriebskörper (58) angeordnet ist; und ein viertes Getrieberad (34B), das am Abtrieb (34) angeordnet ist und mit dem dritten Getrieberad (66A) in Eingriff steht.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das Erhöhungsverhältnis des Erhöhungsgetriebes (44) und das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes (46) so gewählt werden, dass sich die Kurbelwelle (32) und der Abtrieb (34) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wenn der zweite Motor (40) nicht in Betrieb ist.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Motor (40) eine Abtriebswelle (40A) aufweist, die koaxial mit dem Antriebskörper (56) ist.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der zweite Motor (40) und der Abtrieb (34) an gegenüberliegenden Seiten des Planetenmechanismus (36) in der axialen Richtung der Kurbelwelle (32) befinden.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner einen Schaltmechanismus (52) aufweist, der eine relative Drehung der Kurbelwelle (32) und des Abtriebs (34) ermöglicht, wenn sich die Kurbelwelle (32) in einer ersten Richtung (RA) dreht, und der die Kurbelwelle (32) und den Abtrieb (34) integral dreht, wenn sich die Kurbelwelle (32) in einer zweiten Richtung (RB) dreht.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 9, wobei sich wenigstens ein Abschnitt des Schaltmechanismus (52) zwischen der Kurbelwelle (32) und dem Abtrieb (34) befindet.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Schaltmechanismus (52) aufweist: eine Rolle (68), die sich zwischen einem Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle (32) und einem Innenumfangsabschnitt des Abtriebs (34) befindet, und eine Nut (32D), die in einem von dem Außenumfangsabschnitt der Kurbelwelle (32) und dem Innenumfangsabschnitt des Abtriebs (34) ausgebildet ist, wobei die Nut (32D) in der zweiten Richtung (RB) tiefer wird.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 11, wobei die Kurbelwelle (32) aufweist: einen Kurbelwellenkörper (32A) und einen Träger (32C), der am Kurbelwellenkörper (32A) angeordnet ist und sich integral mit dem Kurbelwellenkörper (32A) dreht, wobei der Träger (32C) einen größeren Durchmesser hat als der Kurbelwellenkörper (32A), der Träger (32C) die Rolle (68) kontaktieren kann und die Rolle (68) am Außenumfangsabschnitt des Trägers (32C) angeordnet ist.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 12, wobei der Außenumfangsabschnitt des Trägers (32C) die Nut (32D) aufweist.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner ein Gehäuse (42) aufweist, in dem der Planetenmechanismus (36), der erste Motor (38), der zweite Motor (40) und der Abtrieb (34) untergebracht sind.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 14, wobei der Schaltmechanismus (52) ferner ein erstes Vorspannbauteil (72), ein zweites Vorspannbauteil (74) und eine Halterung (70), die die Rolle (68) hält, aufweist, wobei: das erste Vorspannbauteil (72) die Rolle (68) in der zweiten Richtung (RB) mit der Halterung (70) vorspannt; und das zweite Vorspannbauteil (74) verschiebbar am Gehäuse (42) gelagert ist, und das zweite Vorspannbauteil (74) die Rolle (68) bezogen auf die Kurbelwelle (32) in der ersten Richtung (RA) mit der Halterung (70) bewegt, wenn sich die Kurbelwelle (32) in der zweiten Richtung (RB) dreht.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der Antriebskörper (56) ein Hohlrad (56A) aufweist; der Abtriebskörper (58) ein Planetenrad (62) und einen Träger (66) aufweist und der Getriebekörper (60) ein Sonnenrad (60A) aufweist.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß Anspruch 16, die ferner eine erste Freilaufkupplung (48) aufweist, die sich zwischen dem Hohlrad (56A) und dem Träger (66) befindet, wobei die erste Freilaufkupplung (48) die Übertragung der Drehung des Hohlrades (56A) auf den Träger (66) stoppt, wenn sich die Kurbelwelle (32) in der zweiten Richtung (RB) dreht.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30B) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei: der Antriebskörper (82) ein Planetenrad (88) und einen Träger (92) aufweist; der Abtriebskörper (86) ein Hohlrad (86A) aufweist und der Getriebekörper (84) ein Sonnenrad (84A) aufweist.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30B) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine zweite Freilaufkupplung (50) aufweist, die eine Drehung der Abtriebswelle (40A) des zweiten Motors (40) in eine Richtung ermöglicht und eine Drehung der Abtriebswelle (40A) in eine andere Richtung einschränkt.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 19, die ferner die Kurbelwelle aufweist.
Fahrrad-Antriebsvorrichtung (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine Steuerung (54) aufweist, die den ersten Motor (38) und den zweiten Motor (40) steuert.