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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rotationszustandserfassungseinrichtung und genauer auf eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung, um den Rotationszustand einer Fahrradnabe zu erfassen.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In einigen Fällen wird ein Fahrradtacho bzw. eine Messeinrichtung an das Fahrrad montiert, um den Rotationszustand eines Rades, wie zum Beispiel die Umdrehungsanzahl oder Geschwindigkeit anzuzeigen. Um es dem Fahrradtacho zu ermöglichen, den Rotationszustand anzuzeigen, muss ein informationsbehaftetes Signal, wie zum Beispiel die Anzahl der Umdrehungen eines Rades, erfasst werden. Um ein solches Signal zu erfassen, wurde die Umdrehungsanzahl eines Nabengehäuses in Bezug auf eine Nabenwelle vorgeschlagen. Zum Beispiel offenbart die
japanische Anmeldung 2002-281691 eine Schaltung zur Erfassung der Geschwindigkeit vermittels der Erfassung der Anzahl der Umdrehungen eines Nabengehäuses vor.
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Der in der
japanische Anmeldung Nr. 2002-281691 offenbarte Schaltung empfängt elektrische Energie, welche durch einen in eine Fahrradnabe eingebetteten Dynamo generiert wird, zur Ausgabe eines Signals zur Geschwindigkeitserfassung. Insbesondere wird eine Halbwelle (halber Zyklus auf einer Seite) des Ausgangs des Dynamos durch eine Diode extrahiert, und der Ausgang der Diode wird als Eingang an eine Schmitt-Schaltung angelegt Sodann wird ein Geschwindigkeitserfassungspulssignal von der Schmitt-Schaltung ausgegeben.
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Zusätzlich wird ein Fahrradgeschwindigkeitsmesser in der
japanischen Anmeldung Nr. H6-18537 offenbart. Der Fahrradgeschwindigkeitsmesser verwendet den Ausgang eines in die Nabe eingebetteten Dynamos als Energieversorgung und weist einen Erfassungsmechanismus zur Erfassung der Geschwindigkeit gemäß der ausgegebenen Wellenform des Dynamos auf.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Wie oben ausgeführt, verwenden die Strukturen zur Erfassung einer Anzahl von Umdrehungen einer Nabenhülle in Bezug auf eine Nabenwelle, welche bisher vorgeschlagen wurden in der
japanischen Anmeldung Nr. 2002-281691 und in der
japanischen Anmeldung Nr. H6-18537 , beide den Ausgang eines Dynamos zur Erfassung. Zusätzlich wird das aufgenommene Geschwindigkeitserfassungssignal in einen Mikrocomputer vermittels eines Kabels eingegeben bzw. eingespeist, wobei der Mikrocomputer zum Beispiel in einem Geschwindigkeitsmesser angeordnet ist.
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Jedoch ist ein in die Nabe eingebetteter Dynamo ein sich drehendes Bauteil, und um ein Kabel von dem sich drehenden Bauteil wegzuführen und das Kabel mit dem Computer zu verbinden, verkompliziert den Aufbau. Darüber hinaus kann das Kabel abgeschnitten bzw. abgerissen werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrradnabe mit eingebettetem Dynamo bereitzustellen, welche eine einfache Struktur hat, die die Risiken des Kabelabrisses ausschließt und in der Lage ist, die Anzahl von Umdrehungen eines Nabengehäuses zu erfassen.
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Technische Lösung der Probleme
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung bereitgestellt zur Erfassung eines Rotationszustands einer Fahrradnabe, welche einen Generatorpart und einen Schaltungspart aufweist, der dazu geeignet ist, an die Nabe montiert zu werden. Der Schaltungspart weist einen Erfassungspart und einen Übermittlungspart auf. Der Erfassungspart arbeitet unter Verwendung von elektrischer Energie, welche durch den Generatorpart generiert wird und erfasst den Rotationszustand eines Nabenkörpers. Der Übermittlungspart überträgt kabellos die den Rotationszustand angebende Information, welche durch den Erfassungspart erfasst wird.
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Bei einer Fahrradfahrt wird der Rotationszustand des Nabenkörpers durch den Erfassungspart erfasst und der Erfassungspart arbeitet unter Verwendung elektrischer Energie, welche durch den Generatorpart generiert bzw. bereit gestellt wird. Die Information, welche den erfassten Rotationszustand angibt, wird drahtlos an einen Mikrocomputer vermittels des Übermittlungsparts übertragen, wobei der Mikrocomputer zum Beispiel in einem Fahrradtacho angeordnet ist.
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Bei der Einrichtung wird die Information, welche den Rotationszustand angibt, drahtlos übertragen, so dass Kabel zwischen dem Schaltungspart und einer Anzeigeeinrichtung nicht länger benötigt werden. Demzufolge wird der Aufbau einfach, und das Problem eines Kabelabbruchs bzw. -abrisses wie bei konventionellen Einrichtungen wird vermieden. Darüber hinaus arbeitet der Erfassungspart unter Verwendung der elektrischen Energie, welche durch den Generatorpart generiert wird, so dass die Energieversorgung gleich bleibend ist und der Rotationszustand auf eine kontinuierliche Art und Weise genau erfasst werden kann. Zusätzlich können der Generatorpart und der Schaltungspart an die Nabe montiert werden, wodurch die Verkabelung verkürzt wird und die Einrichtung kompakter gestaltet werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung des ersten Aspekts bereit gestellt, wobei der Schaltungspart an die Nabenwelle fixiert ist.
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Gemäß dem zweiten Aspekt ist der Schaltungspart an die Nabenwelle befestigt, wodurch die Einrichtung kompakt gestaltet wird.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung des zweiten Aspekts bereit gestellt, wobei der Schaltungspart an der Nabenwelle an einem Ende in der axialen Richtung der Nabenwelle befestigt wird.
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Gemäß diesem Aspekt kann der Schaltungspart einfacher montiert werden.
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Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung eines der vorrangegangenen Aspekte bereit gestellt, wobei der Schaltungspart einen Schaltungskörper umfasst, welcher den Erfassungspart und den Übermittlungspart aufweist; eine Befestigungskomponente zur Befestigung des Schaltungskörpers an der Nabenwelle; und eine Abdeckungskomponente, zur Abdeckung des Schaltungskörpers.
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Gemäß diesem Aspekt kann der Schaltungskörper einfach in Bezug auf die Nabenwelle montiert und demontiert werden. Darüber hinaus kann die Abdeckungskomponente dazu verwendet werden, den Schaltungskörper von Staub und Ähnlichem zu schützen.
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Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung des vierten Aspekt bereit gestellt, wobei die Befestigungskomponente aus Metall gefertigt wird und die Abdeckungskomponente aus einem Kunstharz gefertigt ist.
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Gemäß diesem Aspekt wird die Befestigungskomponente aus Metall gefertigt, so dass der Schaltungskörper fest an die Nabenwelle befestigt werden kann und die Stabilität der Befestigungskomponente erhöht ist. Zusätzlich ist die Abdeckungskomponente aus einem Kunstharz gefertigt, so dass Funkinterferenzen in Bezug auf den Schaltungskörper unterdrückt werden können.
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Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung des vierten oder fünften Aspekts bereit gestellt, wobei der äußere Durchmesser der Abdeckungskomponente in einer Richtung senkrecht zur Drehachse nicht größer ist als der maximale Außendurchmesser des Nabenkörpers und der Schaltungskörper zwischen der Befestigungskomponente und der Abdeckungskomponente konfiguriert ist.
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Gemäß diesem Aspekt kann die Einrichtung so geformt werden, als dass sie mit der Nabe integriert ist, und dabei der Aufbau kompakt gestaltet wird.
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Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung eines der vorrangegangenen Aspekte bereit gestellt, wobei der Erfassungspart einen Rotationszustand gemäß einem Ausgangssignal des Generatorparts erfasst.
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Gemäß diesem Aspekt wird der Rotationszustand unter Verwendung des Ausgangssignals des Generatorparts erfasst, so dass der Rotationszustand ohne Verwendung spezieller Elemente wie zum Beispiel einem Magneten erfasst werden kann.
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Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung eines der vorrangegangen Aspekte bereit gestellt, wobei der Erfassungspart aufweist: zumindest einen Magneten, welcher entweder an der Nabenwelle oder dem Nabenkörper montiert ist; ein Hall-Element, welches als magnetischer Sensor dient, das an dem anderen Nabenwelle oder dem Nabenkörper montiert ist. Der Rotationszustand wird gemäß dem Ausgangssignal des magnetischen Sensors erfasst.
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Gemäß diesem Aspekt wird der Rotationszustand unter Verwendung des Magneten und des Hall-Elements erfasst, welche an der Nabenwelle und dem Nabenkörper montiert sind.
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Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung eines der vorrangegangen Aspekte bereit gestellt, wobei der Generatorpart und der Schaltungspart lösbar an der Nabe angeordnet sind.
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Gemäß diesem Aspekt kann die Einrichtung zusätzlich bzw. nachträglich an ein Fahrrad montiert werden.
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Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Einrichtung des neunten Aspekts bereit gestellt, wobei der Generatorpart und der Schaltungspart an ein Ende in der axialen Richtung der Nabenwelle montiert werden können.
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Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fahrradnabe bereitgestellt, welche eine Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung basierend auf der Fahrradrotationszustandserfassungsvorrichtung eines der ersten bis zehnten Aspekte aufweist.
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Nutzen der vorliegenden Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die den Rotationszustand angebende Information drahtlos übertragen, so dass Kabel zwischen einem Schaltungspart und einer Anzeigeeinrichtung etc. nicht länger benötigt werden. Zusätzlich arbeitet der Erfassungspart unter Verwendung elektrischer Energie, welche durch den Generatorpart generiert wird, so dass die Energieversorgung gleichbleibend ist und der Rotationszustand auf eine kontinuierliche Art und Weise genau erfasst werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Teilschnittansicht einer Fahrradnabe, aufweisend eine Rotationszustandserfassungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Teilschnittansicht einer Nabenwelle der Nabe;
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3 ist eine gesamtperspektivische Ansicht eines Dynamos;
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4 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer intern befestigten Einheit, welche einen Dynamo bildet;
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5 ist eine perspektivische Gesamtansicht einer intern befestigten Einheit;
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6 ist ein Teil einer perspektivischen Explosionsansicht einer intern befestigten Einheit;
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7 ist eine schematische Ansicht eines Montagabschnitts eines Schaltungsparts an einem Ende der Nabenwelle;
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8 ist eine schematische Ansicht einer Montagefläche einer Leiterplatte, welche ein Halbkreisteil bildet;
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9 ist eine schematische Ansicht einer Basis und eines Schaltungsparts;
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10 ist ein Blockdiagramm, welches den Schaltkreisaufbau eines Generatorparts und eines Schaltungsparts darstellt;
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11 ist eine Ansicht einer Rotationszustandserfassungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend der in 1 gezeigten Ausführungsform;
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12 ist eine Ansicht einer Rotationszustandserfassungseinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend der in 9 gezeigten Ausführungsform; und
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13 ist eine Ansicht einer Rotationszustandserfassungseinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend der in 1 gezeigten Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt den Aufbau einer Fahrradnabe 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Nabe 1, ein Reifen, eine Felge und Speiche bilden zusammen ein Vorderrad eines Fahrrades, welches an das vordere Ende einer Vordergabel (nicht gezeigt) montiert ist.
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Die Nabe 1 weist eine Nabenwelle 2 und ein Nabengehäuse (Nabenkörper) 3 auf. Die beiden Enden der Nabenwelle 2 können mit der Vordergabel verbunden werden. Das Nabengehäuse 3 ist an der äußeren Umfangsseite der Nabenwelle 2 konfiguriert und ist vermittels eines Paares von Lager 4 und 5 an der Nabenwelle 2 montiert. Darüber hinaus ist eine Rotationszustandserfassungseinrichtung 6 zur Erfassung des Rotationszustandes der Nabenhülle 3 an der Nabe 1 angeordnet.
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Die Nabenwelle 2 ist zylindrisch konfiguriert. In 1 ist neben einem ersten Ende und einem zweiten Ende an linker und rechter Seite (hierin wird das Ende auf der linken Seite der axialen Richtung der Nabenwelle 2 weiter mit „erstes Ende” benannt und das Ende auf der rechten Seite der axialen Richtung der Nabenwelle 2 mit „zweites Ende” benannt), weiterhin ein erster äußerer Gewindeabschnitt 2a an einer Außenumfangsfläche ausgeformt. Zusätzlich ist in 1 ein zweiter Außengewindeabschnitt 2b mit einem Durchmesser kleiner dem des ersten Außengewindeabschnittes 2a an einer äußeren Umfangsfläche des ersten Endes ausgeformt. Eine Mutterkomponente 8 ist an dem zweiten Außengewindeabschnitt 2b geschraubt und ein Lager 4 ist an die Außenumfangsfläche der Mutterkomponente 8 montiert. An einer Außenseite (in 1, linke Seite) des Lagers 4 in der Nabenwellenrichtung, ist ein erster Stufenabschnitt an der Mutterkomponente 8 ausgeformt. Der erste Stufenabschnitt wird dazu verwandt, einen Innenring des Lagers 4 zu berühren, um das Lager 4 davon abzuhalten, sich hin zu der Außenseite in der Nabenwellenrichtung zu bewegen.
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Darüber hinaus ist ein Innengewindeabschnitt 2c an der Innenumfangsfläche des zweiten Endes der Nabenwelle 2 ausgeformt. Eine Schraubenkomponente 9 ist in dem Innengewindeabschnitt 2c geschraubt. Das andere Lager 5 ist an die äußere Umfangsfläche des zweiten Endes der Nabenwelle 2 montiert. An einer Außenseite (rechte Seite in 1) des Lagers 5 in der Nabenwellenrichtung ist ein zweiter Stufenabschnitt an dem zweiten Ende der Nabenwelle 2 ausgeformt. Der zweite Stufenabschnitt wird verwandt, um einen Innenring des Lagers 5 zu berühren, so dass das Lager 5 daran gehindert werden kann, sich hin zu der Außenseite in der Nabenwellenrichtung zu bewegen.
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2 zeigt einen Teil der Nabenwelle 2 entfernt von dem Nabengehäuse 3. Wie in 2 gezeigt, ist ein Verkabelungsloch 2d an der Innenseite in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 (der ersten Endseite) des zweiten Endes der Nabenwelle 2 ausgeformt und verläuft von einem Raum in dem inneren Umfangsabschnitt hin zu der Außenumfangsseite. Ein Schlitz 2e zur Aufnahme eines Kabels ist an einem Abschnitt an der Innenumfangsfläche des zweiten Endes der Nabenwelle 2, wo die Schraubenkomponente 9 eingeschraubt wird, ausgeformt. Der Schlitz 2e ist entlang der Axialen Richtung der Nabenwelle 2 ausgeformt, mit einer nach innen weisenden Öffnung und hat eine Länge, welche von der Endfläche des zweiten Endes der Nabenwelle 2 entspringt und bis zu dem Innengewindeabschnitt 2c entlang der Axialen Richtung der Nabenwelle 2 reicht. Das Ende auf der rechten Seite des Schlitzes 2e formt eine Öffnung, welche der Außenumfangsseite gegenüberliegt.
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Das Nabengehäuse 3, wie in 1 gezeigt, ist eine zylindrische Komponente und verbreitet sich in solch einer Art und Weise, dass der äußere Durchmesser graduell von einem Mittelabschnitt zu einem ersten Ende 3a und einem zweiten Ende 3b auf der rechten und linken Seite graduell größer wird. Zusätzlich sind die Enden der Speichen 10 an die beiden Enden 3a und 3b (1 stellt nur die Speichen auf der Seite des zweiten Endes 3b dar) montiert. Wie zuvor erwähnt, verläuft die Nabenwelle durch das Innere des Nabengehäuses 3 und das Nabengehäuse 3 ist drehbar an der Nabenwelle durch das Paar von Lager 4 und 5 gestützt. Ein dritter Stufenabschnitt, welcher einen Außenring des Lagers 4 an der Innenseite in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 des Lagers 4 berührt, und ein vierter Stufenabschnitt, welcher einen Außenring des Lagers 5 an der Innenseite in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 des Lagers 5 berührt, sind an dem Nabengehäuse 3 ausgeformt. Durch Montieren der Mutterkomponente 8 an der Nabenwelle 2 wird das Lager 4 zwischen dem ersten Stufenabschnitt der Nabenwelle 2 und dem dritten Stufenabschnitt des Nabengehäuses 3 gehalten und das Lager 5 wird zwischen dem zweiten Stufenabschnitt der Nabenwelle 2 und dem vierten Stufenabschnitt des Nabengehäuses 3 gehalten, so dass eine Bewegung der Lager 4 und 5 in der Nabenwellenrichtung verhindert wird, um das Nabengehäuse 3 stabil und drehbar an der Nabenwelle 2 durch die Lager 4 und 5 zu stützen. Weiterhin ist eine Abdeckkomponente 11 an eine Endfläche des ersten Endes 3a des Nabengehäuses 3 montiert.
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Die Rotationszustandserfassungseinrichtung 6 weist einen Dynamo 15 auf, welcher als ein Generatorpart dient, und einen Schaltungspart 16 auf. Der Dynamo 15 ist zwischen der Nabenwelle 2 und dem Nabengehäuse 3 konfiguriert. Der Schaltungspart 16 ist an das zweite Ende der Nabenwelle 2 befestigt.
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3 ist eine perspektivische Gesamtansicht von außen des Dynamos 15. Der Dynamo 15 ist an der Innenseite in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 des Lagers 5 und angrenzend zu dem Lager 5 konfiguriert und weist einen zylindrischen Magneten 18, welcher an die Innenumfangsfläche des Nabengehäuses 3 befestigt ist, und eine zylindrische, intern befestigte Einheit 19 auf, welche in dem inneren Umfangsabschnitt des Magneten 18 und gegenüberliegend zu dem Magneten 18 konfiguriert ist.
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Der Magnetkörper 18 weist ein hinteres Joch 22 und mehrere Magneten 23 auf. Das hintere Joch 22 ist zylindrisch konfiguriert und an die Innenumfangsfläche des Nabengehäuses 3 befestigt. Die mehreren (zum Beispiel 4) Magneten 23 sind bogenförmig konfiguriert und sind an die Innenumfangsfläche des hinteren Jochs 22 befestigt. N-Pole und S-Pole sind an jedem der mehreren Magneten 23 abwechselnd in demselben Intervall magnetisiert.
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4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der intern befestigten Einheit 19. Wie in 4 gezeigt, weist die intern befestigte Einheit 19 eine zylindrische Spulenanordnung 24 (Spule ist in 4 weggelassen) und Statorjoche 25 und 26 auf jeweils rechter und linker Seite auf.
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Die Spulenanordnung 24 weist eine Wicklung 28 und eine Spule 29 auf, welche um die Wicklung 28 gewunden ist (Bezug nehmend auf 1). Die Wicklung 28 weist einen zylindrischen Körper 28a auf, um dessen Äußeres die Spule gewunden wird und ein erster Bund 28b und ein zweiter Bund 28c sind an zwei Enden in der Nabenwellenrichtung des Körpers 28a ausgeformt. Mehrere Vorsprünge 28d und 28e springen hin zu den Außenseiten in der Nabenwellenrichtung vor und sind an jeweils vorderen Enden von Umfangsabschnitten der Bunde 28b und 28c ausgeformt. Die Vorsprünge 28d und 28e sind angeordnet, um die Spulenanordnung 24 daran zu hindern, sich in einer Drehungsrichtung in Bezug auf die linken und rechten Statorjoche 25 und 26 zu verschieben bzw. zu verdrehen.
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Die linken und rechten Statorjoche 25 und 26 sind auf einer solche Art und Weise angeordnet, dass sie die Spulenanordnung 24 umgeben und sind gegenüberliegend einander angeordnet. Zusätzlich ist jedes der Statorjoche 25 und 26 zwischen den Magneten 23 und der Spulenanordnung 24 konfiguriert. Jedes der Statorjoche 25 und 26 weist Scheibenabschnitte 25a und 26a und multiple Polteile 25b und 26b auf. Mehrere ausgesparte Abschnitte sind an Umfangsenden der Scheibenabschnitte 25a und 26a ausgeformt. Die mehreren Vorsprünge 28d und 28e der Wicklung 28 stehen in Eingriff mit einigen der mehreren ausgesparten Abschnitten. Die mehreren Polteile 25b und 26b erstrecken sich von den Abschnitten, ohne die ausgesparten Abschnitte der Scheibenabschnitte 25a und 26a zu bilden, hin zu den anderen Scheibenabschnitten 25a und 26a entlang der axialen Richtung der Nabenwelle 2. Darüber hinaus sind die Polteile 25b und 26b der linken und rechten Statorjoche 25 und 26, wie in 5 gezeigt, um die Spulenanordnung 24 alternierend in Umfangsrichtungen konfiguriert.
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Zusätzlich öffnet sich, wie in 6 gezeigt, ein Loch 28f in dem Bund 28b der Wicklung 28 und ein Loch 25c ist in dem Scheibenabschnitt 25a des linken Statorjochs 25 ausgefüht. Die Löcher 28f und 25c sind zur Durchführung eines Kabels, welches elektrisch mit der Spule 29 verbunden ist.
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Die intern befestigte Einheit 19, wie in 1 gezeigt, ist nicht drehbar an der Nabenwelle 2 dadurch befestigt, dass sie zwischen einem Paar von Montageeinheiten 30a und 30b durch das Paar von Montagemuttern 30a und 30b, welche an dem ersten Außengewindeabschnitt 2a der Nabenwelle 2 geschraubt sind, gehalten wird.
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Der Schaltungspart 16 in 1 ist an das zweite Ende der Nabenwelle 2 befestigt. Der Schaltungspart 16, wie in 1 gezeigt, weist eine Basis (Befestigungskomponente) 32, welche an dem zweiten Ende der Nabenwelle 2 befestigt ist, einen Schaltungskörper 33, welcher an der Basis 32 gestützt ist und ein Abdeckelement 34, welches den Schaltungskörper 33 abdeckt, auf.
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Unten stehend wird der Aufbau zur Montage der Basis 32 und der Nabenwelle 2 beschrieben.
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7 ist eine Ansicht des zweiten Endes der Nabenwelle 2 entlang der Nabenwellenrichtung. Wie in 7 gezeigt, sind drei Kanten 36b, 36c und 36d des zweiten Endes der Nabenwelle 2 in Flächen geschnitten und nur eine Kante 36a verbleibt. Das bedeutet, das zweite Ende der Nabenwelle 2 ist im Wesentlichen quadratisch und nur die Kante 36a ist bogenförmig.
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8 ist eine Ansicht der Basis 32 von einer Montageseite an der Nabenwelle 2 (die linke Seite in 1). Die Basis 32 ist im Wesentlichen eine rechteckige Parallelflachform, welche eine spezifische Dicke in der Nabenwellenrichtung hat. Die Basis 32 ist aus einem Metall wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung gefertigt. Darüber hinaus ist eine Öffnung 32a, welche eine spezifische Tiefe in der Nabenwellenrichtung an der Endfläche der Innenseite (die linke Seite in 1) der Basis 32 in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 hat. Die Öffnung 32a hat die gleiche Form wie ein Montageabschnitt, welcher an dem zweiten Ende der Nabenwelle 2 ausgeformt ist. Das zweite Ende der Nabenwelle 2 kann in Eingriff mit der Öffnung 32a gebracht werden. Zusätzlich ist ein rundes Loch 32b an der Endfläche der äußeren Seite in der Nabenwellenrichtung (zur Rechten in 1) der Basis 32 ausgeformt. Das runde Loch 32b steht in Verbindung mit der Öffnung 32a und hat eine spezifische Tiefe in der axialen Richtung der Nabenwelle 2. Der Außengewindeabschnitt der Schraubenkomponente 9 kann durch das Loch 32b verlaufen. Die Schraubenkomponente 9, welche durch das Loch 32b verläuft, ist an der Nabenwelle 2 montiert. Die Basis 32 wird von einem Teil der Schraubenkomponente 9 und dem zweiten Ende der Nabenwelle 2 in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 eingerahmt bzw. eingefasst und dort dazwischen fixiert.
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Zusätzlich sind an der Basis 32, wie in 9 gezeigt, rechteckige Aussparungsabschnitte 32c und 32d, welche das Loch 32b einfassen, ausgeformt, und ein Paar von Schlitzen 32e und 32f, welche die ausgesparten Abschnitte 32c und 32e verbinden, sind ausgeformt. Darüber hinaus fasst ein Paar von Innengewindeabschnitten 32g und 32h das Loch 32b ein und sind symmetrisch an den Außenseiten der radialen Richtung des Paares von Schlitzen 32e und 32f konfiguriert. 9 ist eine Ansicht der an die Nabenwelle 2 montierten Basis 32 von der Außenseite in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 (zur rechten in 1), nachdem die Abdeckungskomponente 34 entfernt ist.
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Der Schaltungskörper 33, wie in 9 gezeigt, weist einen Ladekondensator 35, eine Leiterplatte 36, und ein Paar von Kabeln 37a und 37b auf, welche den Ladekondensator 35 und die Leiterplatte 36 verbinden. Der Ladekondensator 35 wird in dem ausgesparten Abschnitt 32c der Basis 32 aufgenommen. Die Leiterplatte 36 ist in dem anderen ausgesparten Abschnitt 32d der Basis 32 aufgenommen. Das Paar von Kabeln 37a und 37b sind in dem Paar von Schlitzen 32e und 32j jeweils angeordnet.
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An der Leiterplatte 36 sind, wie in 10 gezeigt, ein Betriebsspannungsversorgungsteil 40, ein Erfassungspart 41 zur Erfassung der Anzahl von Umdrehungen des Nabengehäuses 3 in Bezug auf die Nabenwelle 2, und ein Übertragungspart 42 zur drahtlosen Übertragung des Erfassungsergebnisses des Erfassungsparts 41 ausgeformt. Der Erfassungspart 41 und der Übertragungspart 42 arbeiten unter Verwendung einer Spannung, welche von dem Betriebsspannungsversorgungsteil 40 stammt. Darüber hinaus erfasst der Erfassungspart 41 die Anzahl von Umdrehungen des Nabengehäuses 3, gemäß einem Ausgangssignal des Dynamos 15. Der Übertragungspart 42 überträgt die Information, welche die Anzahl von Umdrehungen angibt, die durch den Erfassungspart 41 erfasst wurde, an einen Mikrocomputer, welcher in einem Fahrradtacho (nicht gezeigt) angeordnet ist.
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Die Abdeckkomponente 34, wie in 1 gezeigt, ist eine Komponente, welche dazu verwandt wird, die Basis 32 und den Schaltungskörper 33 abzudecken und weist einen Scheibenabschnitt 34a und einen umfänglichen zylindrischen Abschnitt 34b auf. Der Scheibenabschnitt 34a deckt eine Seite des Schaltungskörpers 33 in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 ab. Der Scheibenabschnitt 34a berührt die Fläche der Basis 32 in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 und blockt die ausgesparten Abschnitte 32b und 32c der Basis 32 und eine Seitenöffnung der Schlitze 32e und 32f in der axialen Richtung der Nabe. Darüber hinaus deckt der umfängliche zylindrische Abschnitt 34b umfängliche Abschnitte der Basis 32 und des Schaltungskörpers 33 ab. Die Abdeckkomponente 34 ist aus einem Kunstharz hergestellt, um jegliche Funkinterferenz bzw. -beeinflussung in Bezug auf den Übertragungspart 42, welcher in dem Schaltungskörper 33 ausgeformt ist, zu verhindern und ist an die Innengewindeabschnitte 32g und 32h der Basis 32 unter Verwendung von nicht gezeigten Schraubenkomponenten befestigt. Zusätzlich ist der äußere Durchmesser der Abdeckkomponente 34 nicht größer als der maximale äußere Durchmesser des Nabengehäuses 3, welcher in einer Richtung senkrecht zu einer Drehachse der Nabe 1 ausgeformt ist. Hier hat die äußere Umfangsfläche an dem Ende des Nabengehäuses 3 einen Außendurchmesser, welcher annähernd der gleiche ist als der der äußeren Umfangsfläche der Abdeckkomponente 34.
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10 ist ein Blockschaltdiagramm der Rotationszustandserfassungseinrichtung gemäß dieser Ausführungsforms. Das heißt, das Blockschaltdiagramm stellt den Dynamo 15 und den Schaltungskörper 33 spezifisch dar.
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Der Betriebsspannungsversorgungsteil 140 weist eine Vollwellengleichrichterschaltung 45, eine Überspannungsschutzschaltung 46, einen ersten Regulator 47, den Ladungskondensator 35 und einen zweiten Regulator 49 auf.
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Der Vollwellengleichrichterschaltung 45 weist eine Brückenschaltung auf, welche vier Dioden verwendet. Das Ausgangsende der Vollwellengleichrichterschaltung 45 ist mit der Überspannungsschutzschaltung 46 und dem ersten Regulator 47 verbunden. Die Überspannungsschutzschaltung 46 weist eine Zener-Diode auf. Die Spannung des Dynamos ist innerhalb eines bestimmten Wertes durch die Überspannungsschutzschaltung begrenzt. Folglich kann die Vollwellengleichrichterschaltung 45 unter Verwendung von Niedrigspannungs- oder Niedrigspannungs-dauerfesten Dioden gebildet werden, wodurch die Ladeeffizienz bei niedriger Geschwindigkeit verbessert werden kann. Der erste Regulator 47 ist eine Schaltung, welche den Ausgang der Vollwellengleichrichterschaltung 45 auf eine bestimmte Spannung einstellt, zum Beispiel 3,3 V.
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Zusätzlich steuert der erste Regulator 47 den AN- und AUS-Zustand durch einen AN/AUS-Regulatorschaltkreis 50. Der AN/AUS-Regulatorschaltkreis 50 ist ein Schaltkreis, aufweisend eine Diode D1, einen Kondensator C1 und einen Widerstand R1. Wenn das Fahrrad stoppt, wird der erste Regulator abgeschnitten bzw. getrennt, um eine Spannungsaufnahme in dem ersten Regulator 47 zu unterbinden. Genauer wird, wenn sich das Fahrrad bewegt, eine Wellenform des Dynamos 15 durch die Diode D1 erfasst und deren Ausgang wird verwendet, um den Kondensator C1 zu laden, was den ersten Regulator 47 in die Lage versetzt, zu arbeiten. Wenn das Fahrrad stoppt, wird die Ladung des Kondensators C1 graduell durch den Widerstand R1 freigesetzt und nach einer spezifischen Zeit schaltet der erste Regulator 47 in den AUS-Zustand bzw. wird AUS.
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Der Ladekondensator 35 und der zweite Regulator 49 sind mit der Ausgangsseite des ersten Regulators 47 verbunden. Um die Leiterplatte so klein zu gestalten, wird ein Kondensator mit einer so klein wie möglichen Kapazität als der Ladekondensator 35 verwendet. Hier wird, wenn ein Ladekondensator mit einer kleinen Kapazität verwendet wird, die Versorgungsspannungsschwankung (abnehmend) im Moment der Übermittlung des Signals durch den Übermittlungsteil 42 ein Problem. Demzufolge wird ein Spannungsschwankungsreduzierungsschaltkreis 52 an der Ausgangsseite des Ladekondensators 35 angeordnet. Der Schwankungsreduzierungsschaltkreis 52 ist aus zwei Kondensatoren gefertigt.
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Es wird eine Ladespannung des Ladekondensators 35 auf zum Beispiel 3,3 V gesetzt und der zweite Regulator 49 stabilisiert die Spannung, welche dann als eine Versorgungsspannung für den Erfassungspart 41 und den Übertragungspart 42 verwendet wird, so dass wenn der Ladekondensator 35 komplett durch 3,3 V geladen ist, eine stabile Spannung immer noch gewonnen und als die Versorgungsspannung verwendet werden kann, selbst wenn ein kurzzeitiger Spannungsabfall von 1 V auftritt.
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Der Erfassungspart 41 umfasst einen Geschwindigkeitspulserzeugungsschaltkreis 54 und einen internen Geschwindigkeitsberechnungsschaltkreis (IC) 55. Der Geschwindigkeitspulserzeugungsschaltkreis 54 weist eine Diode D2, welche mit dem Ausgang des Dynamos 15 verbunden ist, und einen Transistor Q auf, und die Diode D2 steuert den AN- und AUS-Zustand des Transistors Q. Der Ausgang der Diode D2 ist verbunden mit der Basis des Transistors Q und ein Geschwindigkeitspulssignal wird vom Kollektor des Transistors Q ausgegeben. Der integrierte Geschwindigkeitsberechnungsschaltkreis 55 berechnet die Umdrehungsanzahl des Nabengehäuses 3 gemäß dem eingegebenen Geschwindigkeitspulssignal.
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Der Übertragungspart 42 weist einen integrierten Schaltkreis für Funkausstattung 56 und eine Chipantenne für Funkausstattung 57 auf. Der integrierte Schaltkreis für Funkausstattung 56 überlagert Daten der Anzahl von Umdrehungen des integrierten Geschwindigkeitsberechnungsschaltkreises 55 mit einem Träger und übermittelt dies der Chipantenne 57. Die Chipantenne 57 übermittelt kabellos die Daten der Umdrehungsanzahl an den Fahrradtacho.
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Wenn sich ein Vorderrad, gleichbedeutend mit der Nabenhülle 3, in Bezug auf die Nabenwelle 2 dreht, wenn sich das Fahrrad bewegt, dreht sich der Magnet 18 in Bezug auf die intern befestigte Einheit 19, welche an die Nabenwelle 2 befestigt ist, so dass ein Strom in der Spulenanordnung 24 zur Energieerzeugung generiert wird.
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Hier wird eine Wechselspannung (AC) von dem Dynamo 15 ausgegeben und durch den Vollwellengleichrichterschaltung 45 gleichgerichtet und weiter durch den ersten Regulator 47 zu einer gleichbleibenden Spannung eingestellt. Darüber hinaus wird, wenn sich das Fahrrad bei hoher Geschwindigkeit bewegt, obwohl der Ausgang des Dynamos 15 ansteigt, die Spannung auf einem spezifischen Wert vermittels des Überspannungsschutzschaltkreises 46 gesteuert, so dass alle Elemente vor Schaden bewahrt werden. Zusätzlich wird der erste Regulator 47 durch den AN/AUS-Regulatorschaltkreis 50 ausgeschaltet, um Spannungsaufnahme in dem ersten Regulator 47 zu verhindern, wenn das Rad stoppt und sich das Fahrrad nicht bewegt.
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Weiter wird eine Ausgangsspannung des ersten Regulators 47 dazu verwandt, den Ladekondensator 35 zu laden. Der Ausgang des ersten Regulators 47 oder der Ausgang des Ladekondensators 35 wird in dem zweiten Regulator 49 eingespeist und eine gleich bleibende Versorgungsspannung, zum Beispiel eine Versorgungsspannung von 2,2 V wird von dem zweiten Regulator 49 an dem integrierten Geschwindigkeitsberechnungsschaltkreis 55 und dem integrierten Schaltkreis für Funkausstattung 56 bereitgestellt.
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Zusätzlich wird in dem Geschwindigkeitspulserzeugungsschaltkreis 54 die Diode D2 dazu verwendet, eine Halbwellenform im Ausgang des Dynamos 15 zu erfassen. Dann wird der Ausgang der Diode D2 in die Basis des Transistors Q eingegeben. Demzufolge wird die Kollektorspannung des Transistors Q klein während der Wellenerfassung und wird groß, wenn die Wellenerfassung entfernt wird. Die Kollektorspannung des Transistors Q wird verwendet als ein Geschwindigkeitspulssignal und wird an den integrierten Geschwindigkeitsberechnungsschaltkreis 55 ausgegeben. In dem integrierten Geschwindigkeitsberechnungsschaltkreis 55 wird die Umdrehungsanzahl des Rades gemäß dem Geschwindigkeitspulssignal berechnet und ein Berechnungsergebnis wird an den integrierten Schaltkreis für Funkausstattung 56 übermittelt. In dem integrierten Schaltkreis für Funkausstattung 56 werden die Daten der Umdrehungsanzahlen, nämlich das Berechnungsergebnis des integrierten Geschwindigkeitsberechnungsschaltkreises 55, durch einen Träger getragen und an die Chipantenne 57 übermittelt. Dann werden die Daten der Umdrehungsanzahlen drahtlos von der Chipantenne 57 an den Fahrradtacho übermittelt.
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Die Daten der Umdrehungsanzahl des Fahrrades werden drahtlos an den Fahrradtacho übermittelt, so dass Kabel zwischen dem Schaltungskörper 33 und dem Fahrradtacho nicht benötigt werden.
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Die durch den Dynamo 15 erzeugte elektrische Energie wird dazu verwendet, den Schaltungskörper 33 zu betreiben, so dass eine gleichbleibende Energieversorgung erreicht wird.
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Der Schaltungspart 16 ist an die Nabenwelle 2 befestigt, was die Einrichtung kompakt macht. Zusätzlich ist der Schaltungspart 16 an dem Ende in der Nabenwellenrichtung der Nabenwelle 2 montiert, so dass der Schaltungspart 16 einfach montiert werden kann.
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Die Abdeckkomponente 34 zur Abdeckung des Schaltungskörpers 33 kann den Schaltungskörper 33 vor Staub schützen.
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Die Basis 32 ist aus einem Metall gefertigt, so dass die Stabilität der Basis 32 erhöht ist. Die Abdeckkomponente 34 ist aus einem Kunstharz hergestellt, und verhindert so Funkinterferenz bzw. -störung in Bezug auf den Schaltungskörper 33.
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Der äußere Durchmesser der Abdeckkomponente 34 ist nicht größer als der maximale äußere Durchmesser des Nabengehäuses 3, so dass die Einrichtung und die Nabe integral geformt werden können, um den Aufbau kompakt zu gestalten.
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Die Anzahl der Umdrehungen wird gemäß dem Ausgangssignal des Dynamos 15 erfasst, so dass die Anzahl der Umdrehungen ohne Verwendung von speziellen Elementen wie zum Beispiel Magneten erfasst werden kann.
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Wenn das Fahrrad stehen bleibt, wird der erste Regulator 47 ausgeschaltet, so dass Spannungsaufnahme unterbunden werden kann.
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Die Ladespannung des Ladekondensators 35 wird auf eine spezifische Spannung festgesetzt, zum Beispiel 3,3 V. und der zweite Regulator 49 wird verwendet, um die Spannung zu stabilisieren, so dass eine Schnellladung durchgeführt werden kann, und wenn der Ladekondensator 35 voll geladen ist, wird die Versorgungsspannung nicht beeinträchtigt, selbst wenn ein vorübergehender Spannungsabfall von 1 V auftritt.
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11 und 12 stellen eine Rotationszustands Erfassungseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform dar. Bei der Einheit gemäß der zweiten Ausführungsform sind ein Dynamo und ein Schaltungspart abnehmbar an einem Ende in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 angeordnet. 12 stellt eine weitere Darstellung bereit, nachdem eine Abdeckkomponente entfernt worden ist.
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Bei der Einheit ist eine Basis 60 an die Nabenwelle 2 mit einer Schraube befestigt. Die Basis 60 ist ringförmig konfiguriert und ein ringförmiger Schlitz mit einer Öffnung, welche an der Außenseite in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 ausgeformt ist, ist an der Basis 60 ausgeformt. Eine ringförmige Leiterplatte 61 ist in dem Schlitz der Basis 60 befestigt und multiple Ladekondensatoren 62 und Antennen 63 sind an die Leiterplatte 61 montiert. Der konkrete Aufbau eines Schaltkreises, welcher an der Leiterplatte 61 angeordnet ist, ist der gleiche wie in der ersten Ausführungsform. Zusätzlich sind bei der zweiten Ausführungsform die multiplen Ladekondensatoren 62 parallel in spezifischen Intervallen entlang einer umfänglichen Richtung an der ringförmigen Leiterplatte 61 angeordnet. Hier können als eine Befestigungsmethode zur Befestigung der Basis an der Nabenwelle 2, Innengewinde an der inneren Umfangsfläche der Basis 60 ausgeformt werden und Außengewinde können an der äußeren Umfangsfläche des zweiten Endes der Nabenwelle 2 ausgeformt werden; Eine durch die Basis 60 verlaufende Schraubenkomponente kann in einem Schraubenloch, welches in der Nabenwelle 2 geöffnet ist, montiert werden; Alternativ kann die Basis zwischen dem zweiten Ende der Nabenwelle 2 und der Schraubenkomponente 9 in der Axialen Richtung der Nabenwelle 2 eingefasst werden.
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Bei dieser Ausführungsform ist ein Dynamo 64 zwischen der inneren Umfangsfläche einer Abdeckkomponente 65 und der Basis 60 angeordnet. Der Dynamo 64 ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform und weist einen Magneten 66 und eine intern befestigte Einheit 67 auf. Die Abdeckkomponente 65 ist an die äußere Endfläche des Endes in der axialen Richtung der Nabenwelle 2 des Nabengehäuses 3 gepasst. Folglich dreht sich hier die Abdeckkomponente 65 zusammen mit dem Nabengehäuse 3.
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Der Magnet 66 weist ein hinteres Joch, welches an eine Innenumfangsfläche eines Umfangszylinderabschnitts 65a der Abdeckkomponente 65 befestigt ist, und multiple Magneten auf. Der Aufbau aller Abschnitte ist der gleiche wie der in der ersten Ausführungsform. Zusätzlich ist die intern befestigte Einheit 67 an der Innenumfangsseite des Magneten 66 und gegenüberliegend dem Magneten 66 angeordnet und ist an dem Umfang der Basis 60 befestigt. Die intern befestigte Einheit 67 weist eine Spulenanordnung und linke und rechte Statorjoche auf, wobei der Aufbau von selbigen der gleiche ist, wie bei der ersten Ausführungsform.
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Neben der Charakteristika der ersten Ausführungsform hat die zweite Ausführungsform folgende Charakteristika: Für ein Fahrrad ohne die Einrichtung kann ein Dynamo und ein Schaltungspart zusätzlich montiert werden, um die Einrichtung hinzuzufügen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die zuvor genannten Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Variationen und Modifikationen können ausgeführt werden, ohne von dem Geiste und dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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In den zuvor genannten Ausführungsformen wird der Ausgang des Dynamos verwendet, um die Anzahl von Umdrehungen zu erfassen; jedoch ist der Aufbau zur Erfassung der Anzahl von Umdrehungen nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann wie in 13 gezeigt, ein Magnet 70 und ein Hall-Element 71 ebenso dazu verwendet werden, die Anzahl von Umdrehungen zu erfassen. Bei dem in 13 gezeigten Beispiel ist eine Abdeckkomponente 72 an das Nabengehäuse 3 wie bei der zweiten Ausführungsform befestigt und dreht zusammen mit dem Nabengehäuse 3. Der Magnet 70 ist an die Abdeckkomponente 72 befestigt, welche zusammen mit dem Nabengehäuse 3 dreht. Zusätzlich dient das Hall-Element 71 als ein magnetischer Sensor und ist an die äußere Umfangsfläche der Basis 60 und gegenüberliegend dem Magneten 70 befestigt. Ein durch das Hall-Element 71 gewonnenes Signal wird einen Schaltungspart eingespeist, so dass die Anzahl von Umdrehungen des Nabengehäuses 3 erfasst werden können.
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Zusätzlich ist der Dynamo an der gleichen Stelle wie bei der ersten Ausführungsform angeordnet, obwohl nicht in 13 dargestellt, und Schaltkreise werden durch die elektrische Energie betrieben, welche durch den Dynamo erzeugt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrradnabe
- 2
- Nabenwelle
- 3
- Nabengehäuse (Nabenkörper)
- 6
- Rotationszustandserfassungseinrichtung
- 15, 64
- Dynamo (Generatorpart)
- 16
- Schaltungspart
- 32, 60
- Basis (Befestigungskomponente)
- 33
- Schaltungskörper
- 34, 65, 72
- Abdeckkomponente
- 41
- Erfassungspart
- 42
- Übertragungspart
- 70
- Magnet
- 71
- Hall-Element (magnetischer Sensor)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2002-281691 [0002, 0003, 0005]
- JP 6-18537 [0004, 0005]
