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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine motorgetriebene Hilfseinheit zum Erfassen von Beinkraft (Muskelkraft),
die auf Pedale eines Fahrrads ausgeübt wird, und zum elektrischen
Erzeugen einer Hilfskraft in Antwort auf die erfasste Beinkraft,
und insbesondere eine motorgetriebene Hilfseinheit, bei der die
Einfachheit ihrer Wartung verbessert ist.
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Ein Fahrrad mit Hilfsmotor, das ein
Antriebssystem unter Verwendung von Beinkraft in Kombination mit
einem Antriebssystem unter Verwendung einer Kraft eines Elektromotors
enthält,
d. h. ein sogenanntes Fahrrad mit Hilfsmotor, ist mit verschiedenen Sensoren
versehen, wie etwa einem Beinkraftsensor zum Erfassen einer auf
die Pedale ausgeübten
Beinkraft sowie einem Drehzahlsensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit
auf der Basis einer Drehzahl einer Kurbelwelle oder dgl., worin
ein Antriebsdrehmoment des Elektromotors auf der Basis von Erfassungsergebnissen
von den Sensoren gesteuert/geregelt wird. Das Antriebsmoment des
Elektromotors wird z. B. dadurch gesteuert/geregelt, dass Leistungstransistoren,
die zwischen einer Batterie und dem Elektromotor angeschlossen sind,
einer Zerhackersteuerung unterzogen werden, um hierdurch den Betrag
eines Antriebsstroms, der von der Batterie dem Elektromotor zuzuführen ist,
zu erhöhen/zu
senken.
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Der oben beschriebene Beinkraftsensor,
der Drehzahlsensor, der Elektromotor und dgl. sind in einer motorgetriebenen
Hilfseinheit aufgenommen, und die motorgetriebene Hilfseinheit ist
an dem unteren Abschnitt eines Rumpfrahmens angebracht. Wie z. B.
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 10-59259 beschrieben,
hat eine Gehäuseeinheit zur
Aufnahme der motorgetriebenen Hilfseinheit eine vierteilige Struktur,
mit linken und rechten Gehäusehälften, die
in der Querrichtung aneinander befestigt sind, einem Getriebedeckel
(Motordeckel) zum Abdecken eines seitlichen Öffnungsabschnitts der linken
Gehäusehälfte, sowie
einem Motordeckel (oder Getriebedeckel) zum Abdecken eines seitlichen Öffnungsabschnitts
der rechten Gehäusehälfte.
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Da in dem oben beschriebenen Stand
der Technik Aufhängungsabschnitte
zum Befestigen der Gehäuseeinheit
an einem Rumpfrahmen als Ansätze dienen,
um die linken und rechten Gehäusehälften aneinander
zu befestigen, können
die linken und rechten Gehäusehälften nicht
voneinander getrennt werden, sofern die motorgetriebene Hilfseinheit
an dem Rumpfrahmen montiert bleibt. Und, gemäß dem Stand der Technik, sind
die Deckel (der Getriebedeckel und der Motordeckel) zusätzlich an
den Seitenflächen
der Gehäusehälften vorgesehen,
wobei bei der Inspektion und Reparatur der motorgetriebenen Hilfseinheit,
nur die Deckel entfernt zu werden brauchen, ohne die linken und
rechten Gehäusehälften voneinander
zu trennen.
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Da auf diese Weise gemäß dem Stand
der Technik die linken und rechten Gehäusehälften nicht voneinander getrennt
werden können,
sofern die motorgetriebene Hilfseinheit an dem Rumpfrahmen montiert
bleibt, besteht ein Problem darin, dass die Arbeitseigenschaften
bei der Inspektion und Reparatur der motorgetriebenen Hilfseinheit
schlecht sind.
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Ein anderes Problem vom Stand der
Technik ist, dass, weil der Getriebedeckel und der Motordeckel zusätzlich vorgesehen
sein müssen,
die Anzahl der Komponenten (linke und rechte Gehäusehälften, Getriebedeckel und Motordeckel)
der Gehäuseeinheit
groß wird.
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Die
EP 0 736 449 A2 offenbart eine motorgetriebene
Hilfseinheit gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Dort wird die Beinkraft mit der Hilfsmotorkraft
durch entgegenwirkende Federn verglichen, welche die Kurbelwelle
umgeben. Der axiale Versatz zwischen den Federn wird durch einen
Sensor erfasst.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die oben beschriebenen Probleme vom Stand der Technik zu
lösen,
und eine motorgetriebene Hilfseinheit anzu geben, die in der Lage
ist, die Wartungseigenschaften, wie etwa Inspektion und Reparatur,
der motorgetriebenen Hilfseinheit zu verbessern und die Anzahl der
Komponenten einer Gehäuseeinheit
zur Aufnahme der motorgetriebenen Hilfseinheit zu reduzieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine motorgetriebene Hilfseinheit angegeben, die einen
Elektromotor zum Erzeugen einer Hilfskraft in Antwort auf eine in
eine Kurbelwelle eingegebene Beinkraft enthält, worin die Hilfskraft und
die Beinkraft vereinigt werden und die resultierende Kraft auf ein
Antriebsrad übertragen wird,
worin die motorgetriebene Hilfseinheit umfasst: eine Gehäuseeinheit,
die durch Befestigen einer linken Gehäusehälfte zum drehbaren Lagern eines
linken Endes der Kurbelwelle an einer rechten Gehäusehälfte zum
drehbaren Lagern eines rechten Endes der Kurbelwelle gebildet ist;
und einen Einheitsdeckel, der an einem in einer der Gehäusehälften gebildeten
Seitenöffnungsabschnitt
derart angebracht ist, dass er die von dem Seitenöffnungsabschnitt
freiliegende Innenseite der motorgetriebenen Hilfseinheit abdeckt;
worin Aufhängungsabschnitte
zum Befestigen der Gehäuseeinheit
an einem Fahrzeug nur an der einen der Gehäusehälften ausgebildet sind, worin
ein Beinkraft-Erfassungsmechanismus zum Umwandeln der Beinkraft
in eine mechanische Verlagerung und ein Sensor zum Erfassen der
mechanischen Verlagerung in der Gehäuseeinheit aufgenommen sind,
dadurch gekennzeichnet, dass der Beinkraft-Erfassungsmechanismus an einer Welle,
deren beide Enden an der linken Gehäusehälfte und der rechten Gehäusehälfte drehbar
gelagert sind, derart angebracht ist, dass er integral mit der Welle
in Eingriff steht, damit Komponenten des Beinkraft-Erfassungsmechanismus
auch dann nicht von der Welle abfallen, wenn die Welle von der linken
Gehäusehälfte und
der rechten Gehäusehälfte entfernt
wird.
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Da bei dieser Konfiguration die andere
der Gehäusehälften entfernt
werden kann, während
die motorgetriebene Hilfseinheit an dem Rumpfrahmen montiert bleibt,
braucht die andere der Gehäusehälften nicht
mit einem seitlichen Öffnungsabschnitt
mit einem Deckel versehen werden, um den seitlichen Öffnungsabschnitt
abzudecken. In anderen Worten, die Gehäuseeinheit kann eine dreiteilige
Struktur haben. Da ferner im Vergleich zu der Konfiguration vom Stand
der Technik, in der nur der Deckel zur Wartung entfernt wird, gemäß der vorliegenden
Erfindung die andere der Gehäusehälften entfernt
werden kann, wird ein freiliegender Abschnitt der Innenseite der motorgetriebenen
Hilfseinheit größer, mit
dem Ergebnis, dass es möglich
ist, die Wartungseigenschaften, wie etwa Inspektion und Reparatur,
der motorgetriebenen Hilfseinheit signifikant zu verbessern.
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Da der Beinkraft-Erfassungsmechanismus und
der Sensor dafür
in dem Gehäuse
der motorgetriebenen Hilfseinheit aufgenommen sind, ist es möglich, die
Zusammenbaueigenschaften der motorgetriebenen Hilfseinheit zu verbessern.
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Da der Beinkraft-Erfassungsmechanismus an
einer Welle angebracht ist, deren beide Enden an der linken Gehäusehälfte und
der rechten Gehäusehälfte drehbar
gelagert sind, derart, dass er integral mit der Welle in Eingriff
steht, damit Komponenten des Beinkraft-Erfassungsmechanismus auch
dann nicht von der Welle abfallen, wenn die Welle von der linken
Gehäusehälfte und
der rechten Gehäusehälfte entfernt
wird, wird der Beinkraft-Erfassungsmechanismus nicht demontiert,
auch wenn die andere der Gehäusehälften entfernt
wird.
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Wenn die Drehwelle des Elektromotors
nur durch eine der Gehäusehälften drehbar
gelagert ist, kann die andere der Gehäusehälften einfach entfernt werden.
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Wenn die Steuerplatine in dem Gehäuse der motorgetriebenen
Hilfseinheit aufgenommen ist, ist es möglich, eine Verdrahtung zur
Verbindung des Elektromotors mit der Steuerplatine in der motorgetriebenen
Hilfseinheit zu verkürzen.
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Wenn der Beinkraft-Erfassungsmechanismus
eine Torsionsstange; ein Paar von in beide Seiten der Torsionsstange
eingesetzten Rotoren, welche Rotoren in Antwort auf eine zwischen
den Rotoren auftretende Phasendifferenz axial voneinander getrennt
werden; sowie Mittel, die an beiden Enden der Torsionsstange vorgesehen
sind, um zu verhindern, dass die Rotoren von den beiden Enden der
Torsionsstange abfallen, enthält,
ist es möglich,
die Zusammenbaueigenschaften des Beinkraft-Erfassungsmechanismus
zu verbessern und die Handhabung des Beinkraft-Erfassungsmechanismus
zu erleichtern.
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Nachfolgend wird die vorliegende
Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
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1 ist
eine Seitenansicht eines Fahrrads mit Hilfsmotor, an den eine motorgetriebene
Hilfseinheit der vorliegenden Erfindung angewendet ist.
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2 ist
eine rechte Seitenansicht, die einen wesentlichen Teil des in 1 gezeigten Fahrrads zeigt.
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines in 1 gezeigten
wesentlichen Teils;
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4 ist
eine Seitenansicht einer ersten Ausführung der motorgetriebenen
Hilfseinheit der vorliegenden Erfindung, wobei Teile partiell weggeschnitten
sind.
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5 ist
eine Schnittansicht entlang Linie A-A von 2, die Getriebezüge zeigt.
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6 ist
eine Schnittansicht entlang Linie B-B von 2, die Getriebezüge zeigt.
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7 ist
eine Seitenansicht einer zweiten Ausführung der motorgetriebenen
Hilfseinheit der vorliegenden Erfindung, wobei Teile partiell weggeschnitten
sind.
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8 ist
eine Schnittansicht entlang Linie A-A von 7, die Getriebezüge zeigt.
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9 ist
eine Schnittansicht entlang Linie B-B von 7, die Getriebezüge zeigt.
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10a bis 10c sind Ansichten, die die Funktion
einer ersten Zwischenwelle darstellen.
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In Bezug auf 1 enthält ein Rumpfrahmen 2 eines
Fahrrads mit Hilfsmotor gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Kopfrohr 21, das an der Vorderseite des Rumpfs
des Fahrrads angeordnet ist; ein Schrägrohr (Hauptrahmen) 22,
das sich von dem Kopfrohr 21 nach hinten abwärts erstreckt
und das an seinem unteren Abschnitt in einer nach unten vorstehenden
Form gekrümmt
ist; sowie eine Sitzsäule 23, die
von einem Abschnitt nahe dem Unterende des Schrägrohrs 22 aufwärts nach
hinten ansteigt.
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Die Sitzsäule 23 ist integral
mit dem Schrägrohr 22 verbunden,
und dementsprechend ist der Rumpfrahmen 2 insgesamt in
einer nach unten stehenden U-Form ausgebildet. Da sich die Sitzsäule 23 von
den Verbindungsabschnitt mit dem Schrägrohr 22 aufwärts nach
hinten erstreckt und sich das Schrägrohr 22 von dem Verbindungsabschnitt
mit der Sitzsäule 23 nach
vorne aufwärts
erstreckt, wird eine Lücke
zwischen der Sitzsäule 23 und
dem Schrägrohr 22 von
dem Verbindungsabschnitt dazwischen zur Oberseite hin größer. Im
Ergebnis ist es für
einen Fahrer einfach, den U-förmigen
Rumpfrahmen 2 zu übersteigen,
wenn er auf das Fahrrad auf- und von diesem absteigt.
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Der Verbindungsabschnitt zwischen
dem Schrägrohr 22 und
der Sitzsäule 23 und
deren Umgebung sind mit einer Kunststoffabdeckung 33 abgedeckt.
Die Kunststoffabdeckung 33, die in obere und untere Teile
unterteilt ist, ist abnehmbar angebracht. Eine Lenksäule 27A ist
in das Kopfrohr 21 drehbar eingesetzt. Eine Lenkstange 27 ist
mit einem Oberende der Lenksäule 27A verbunden,
und eine vordere Gabel 26 ist mit einem Unterende der Lenksäule 27A verbunden.
Die mit der Lenksäule 27A verbundene
vordere Gabel 26 ist durch die Lenkstange 27 lenkbar.
Ein Vorderrad WF ist an Unterenden der vorderen Gabel 26 drehbar
gelagert.
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Eine motorgetriebene Hilfseinheit 1,
die einen Elektromotor zur Unterstützung einer Beinkraft enthält, ist
an einem unteren Abschnitt des Rumpfrahmens 2 vorgesehen.
Ein Stromversorgungsschalter 29 für die motorgetriebene Hilfseinheit 1 ist
an einem dem Kopfrohr 21 benachbarten Abschnitt des Schrägrohrs 22 vorgesehen.
Angemerkt werden sollte, dass der Stromversorgungsschalter 29 auch an der
Lenkstange 27 vor der Lenksäule 27A vorgesehen
sein kann.
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Eine Kurbelwelle 101 ist
an der motorgetriebenen Hilfseinheit 1 drehbar gelagert,
und Pedale 12 sind über
Kurbeln 11 an rechten und linken Enden der Kurbelwelle 101 drehbar
gelagert. Ein Paar rechter und linker unterer Arme 25 erstreckt
sich von der motorgetriebenen Hilfseinheit 1 nach hinten,
und ein Hinterrad WR als Antriebsrad ist zwischen den Hinterenden
der hinteren unteren Arme 25 drehbar gelagert. Ein Paar
rechter und linker hinterer unterer Arme 24 ist zwischen
einem oberen Abschnitt der Sitzsäule 23 und
Unterenden der hinteren unteren Arme 25 vorgesehen. Ein
Sitzrohr 31, an dessen Oberende ein Sitz 23 vorgesehen
ist, ist in die Sitzsäule 23 verschiebbar
eingesetzt, so dass die vertikale Position des Sitzes 30 durch
Verschieben des Sitzes 31 in der Sitzsäule 23 eingestellt
werden kann.
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Ein Batterieaufnahmegehäuse 5 (nachfolgend
als "Aufnahmegehäuse" bezeichnet) zur
Aufnahme einer Batterie 4 ist an der Rückseite der Sitzsäule 23 in
einer Position unter dem Sitz 30 angebracht. Die Batterie 4,
die eine Mehrzahl von Batteriezellen enthält, die jeweils eine Größe haben,
welche die Aufnahme in einem angenähert rechteckig parallelipedförmig ausgebildeten
Batteriegehäuse
gestattet, ist entlang der Sitzsäule 23 angeordnet,
wobei ihre Längsrichtung
nahezu in der vertikalen Richtung liegt.
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Ein Griff 41, dessen Griffabschnitt
an der rechten Seite des Fahrzeugrumpfs angeordnet ist, ist an einem
Endabschnitt (Oberende in 1)
der Batterie 4 in der Längsrichtung
angebracht. Der Griff 41 ist an der Batterie 4 drehbar
gelagert und ist normalerweise in einer an einer Ecke der Batterie 4 vorgesehenen
Vertiefung eingezogen. Da ein Fahrer allgemein an der linken Seite
des Fahrzeugrumpfs steht, ist der Griffabschnitt des Griffs 41 an
der rechten Seite des Fahrzeugrumpfs angeordnet, wobei dessen Drehwelle
(nicht gezeigt) an einem Mittelabschnitt des Fahrzeugrumpfs angeordnet
ist. Mit dieser Anordnung ist es für den Fahrer leicht, den Griff 41 anzuheben.
Um es ferner dem Fahrer zu erlauben, die Restleistung der Batterie 4 aus
der Fahrstellung leicht zu prüfen,
ist an einer von dem Sitz 30 nach links versetzten Position
der Batterie 4 ein Batterierestladungsmesser 42 vorgesehen.
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In Bezug auf 3 sind ein Bedienungshebel 45 zum
Sperren/Entsperren der Batterie 4 und eine Radsperrvorrichtung 100 hinter
der Batterie 4 angeordnet. Der Bedienungshebel 45 ist
in eine Seitenkammer 50 eingesetzt, die hinter dem Batterieaufnahmegehäuse vorgesehen
ist. Die Seitenkammer 50 hat eine Größe, die in der vertikalen Richtung
länger
ist und eine angenähert
rechteckige Form hat. Ein Eingriffshaken 52, der durch
eine Torsionsfeder 51 im Uhrzeigersinn zur rechten Seite
hin vorgespannt ist, ist an einem unteren Abschnitt der Seitenkammer 50 vorgesehen.
Wenn die Batterie 4 in das Aufnahmegehäuse 5 eingesetzt wird,
greift der Eingriffshaken 52 in eine Vertiefung 47,
die in einem unteren Abschnitt der Batterie 4 vorgesehen
ist, wodurch die Batterie 4 in dem Aufnahmegehäuse 5 fixiert
wird. Die Vertiefung 47 ist angenähert V-förmig ausgebildet. Da der untere
Abschnitt der Batterie 4 durch den Eingriffshaken 52 fixiert
wird, wird der Aufnahmezustand der Batterie 4 stabil gehalten.
Das heißt,
auch wenn der Fahrzeugrumpf vibriert, wird die Batterie 4 nicht
in die vertikale Richtung als auch Querrichtung bewegt.
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Der an dem oberen Abschnitt der Sitzsäule 23 vorgesehene
Sitz 30 kann durch eine Entsperrbedienung eines Hebels 65 bis
zu einer Position gedreht werden, an der der Sitz 30 sich
nicht mit dem Herausziehen der Batterie 4 stört. Jedoch
kann in dem Zustand, in dem der Eingriffshaken 52 in die
Vertiefung 47 eingreift, die Batterie 4 nicht
aufwärts
herausgezogen werden, auch wenn der Sitz 30 nach vorne
gedreht ist.
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Der Bedienungshebel 45 ist
durch eine Feder (nicht gezeigt), die zwischen dem Bedienungshebel 45 und
einer Wand der Seitenkammer 50 eingehängt ist, gewöhnlich nach
oben vorgespannt. Falls die geladene Batterie 4 an dem
Fahrrad montiert wird, wird der Sitz 30 nach vorne gedreht,
und die Batterie 4 wird von oben in das Aufnahmegehäuse 5 eingesetzt.
Wenn die Batterie 4 fast ganz in das Aufnahmegehäuse 5 eingesetzt
ist, wird das Unterende der Batterie 4 in Kontakt mit einem
Seitenabschnitt des Eingriffshakens 52 gebracht, um den
Eingriffshaken 52 im Gegenuhrzeigersinn zu drehen. Wenn dann
die Batterie 4 weiter in das Aufnahmegehäuse 5 eingesetzt
wird, greift der Eingriffshaken 52 elastisch in die V-förmige Vertiefung 47 ein,
die in der Batterie 4 ausgebildet ist, wodurch die Batterie 4 in
dem Aufnahmegehäuse 5 fixiert
wird. Gleichzeitig werden die Plus(+)- und Minus(–)-Ausgangsanschlüsse (Entladekontakte);
die am Boden der Batterie 4 vorgesehen sind, mit einer
Kontakteinheit 60 elektrisch und mechanisch verbunden,
die in einen Batterieträger 49 geschraubt
ist, der, typischerweise durch Schweißen, an der Sitzsäule 23 befestigt
ist. Wegen des Eigengewichts der Batterie 4 und dem Druck
durch den Eingriffshaken 52 ist diese Verbindung stabil.
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Falls die Batterie 4 entfernt
wird, wird der Bedienungshebel 45 niedergedrückt, so
dass der Eingriffshaken 52 durch die Spitze des Bedienungshebels 45 nach
unten gedrückt
wird, Der Eingriffshaken 52, der somit durch die Spitze
des Bedienungshebels 45 nach unten gedrückt ist, wird in der Figur
entgegen der Vorspannkraft der Feder 51 im Gegenuhrzeigersinn verdreht.
Im Ergebnis entweicht der Eingriffshaken 52 aus der Vertiefung 47.
Auf diese Weise wird der Eingriff des Eingriffshakens 52 in
der Vertiefung 47 gelöst.
Nachdem der Eingriff des Eingriffshakens 52 in der Vertiefung 47 gelöst ist,
kann die Batterie 4 aufwärts herausgezogen werden. Zum
Herausziehen der Batterie 4 kann der Griff 41 benutzt
werden.
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Ein oberer Abschnitt des Batterieaufnahmegehäuses 5 ist
mittels einer Schraube an einem Träger 40 befestigt,
der typischerweise durch Schweißen
an dem hinteren oberen Arm 24 befestigt ist. Die Radsperrvorrichtung 100 und
das hintere Schutzblech 34 sind ebenso an dem Träger 40 mittels
jeweiliger Schrauben 44a und 44b befestigt.
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Ein Vorderende des Batterieträgers 49 ist
an die Sitzsäule 23 geschweißt, und
ein Hinterende des Batterieträgers 49 ist
an sowohl ein Vorderende des hinteren unteren Arms 25 als
auch an einen Aufhängungsabschnitt 90 der
motorgetriebenen Hilfseinheit 1 gebolzt. Die motorgetriebene
Hilfseinheit 1 hat, zusätzlich
zu dem obigen Aufhängungsabschnitt 90, zwei
Aufhängungsabschnitte 91 und 92.
Diese Aufhängungsabschnitte 92, 91 und 90 der
motorgetriebenen Hilfseinheit 1 sind an ein Hinterende
des Schrägrohrs 22,
einen Abschnitt nahe dem Vorderende des Batterieträgers 49 und
dem hinteren unteren Arm 25 nahe dem Hinterende des Batterieträgers 49 jeweils
gebolzt. Auf diese Weise ist die motorgetriebene Hilfseinheit 1 von
dem Hauptrahmen 2 fest abgehängt. Angemerkt werden sollte,
dass, da der Aufhängungsabschnitt 92 unter
der Kurbelwelle 101 der motorgetriebenen Hilfseinheit 1 angeordnet
ist, die Unterseite, d. h. das unterste Ende des U-förmigen Rumpfrahmens 2,
unter der Kurbelwelle 101 angeordnet werden kann.
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Da die Unterseite des U-förmigen Rumpfrahmens 2,
wie oben beschrieben, an dem tiefen Niveau angeordnet ist, lässt sich
die Leichtigkeit der Aufsteigebewegung des Fahrers quer über den
Rumpfrahmen 2 verbessern. Da ferner die motorgetriebene Hilfseinheit 1 an
ihrem unten liegenden Aufhängungsabschnitt 92 durch
das Unterende des Schrägrohrs 22 gestützt ist,
d. h. insgesamt an einem tiefen Niveau angeordnet ist, ist es möglich, den
Schwerpunkt der motorgetriebenen Hilfseinheit 1 abzusenken.
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Die motorgetriebene Hilfseinheit 1 enthält eine
Kurbelwelle 101, eine erste Zwischenwelle 102, eine
zweite Zwischenwelle 103, eine Ausgangswelle 105,
mit der das Antriebsritzel 13 verbunden ist, sowie Zahnräder 111, 102d, 102e und 115 zur Übertragung
einer Kraft zwischen den Wellen 101, 102, 103 und 105.
Der Elektromotor M, dessen Drehwelle 104 parallel zu der
Kurbelwelle 101 angeordnet ist, ist an der motorgetriebenen
Hilfseinheit 1 angebracht. Der Grund dafür, warum
die Drehwelle 104 des Elektromotors M parallel zu der Kurbelwelle 101 ist,
liegt darin, einen Abschnitt zu reduzieren, der von der motorgetriebenen
Hilfseinheit 1 des Elektromotors M nach hinten vorsteht.
Dies macht es möglich,
eine Lücke zwischen
der Kurbelwelle 101 und dem Hinterrad WR zu reduzieren
und daher zu vermeiden, dass der Radstand größer wird.
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Eine von der Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft
wird auf die erste Zwischenwelle 102 beschleunigt übertragen
und wird von der ersten Zwischenwelle 102 auf die Ausgangswelle 105 übertragen,
um das Antriebsritzel 13 zu drehen. Die Drehung des Antriebsritzels 13 wird
auf ein Radritzel 14 des Hinterrads WR (siehe 1) über eine Kette 6 übertragen.
Die Struktur der motorgetriebenen Hilfseinheit 1 wird im
näheren
Detail in Bezug auf die 4, 5 und 6 beschrieben.
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Die Batterie 4, die an dem
hinter der Sitzsäule 23 befindlichen
Batterieträger 49 angebracht
ist, liefert Strom zu dem Motor M, und der Motor M erzeugt eine
Hilfskraft in Antwort auf eine Beinkraft, die von einem an der ersten
Zwischenwelle 102 vorgesehenen Beinkraft-Erfassungsmechanismus
(später
zu beschreiben) erfasst wird. Die Drehung des Motors M wird auf
die erste Zwischenwelle 102 über die zweite Zwischenwelle 103 übertragen
und wird mit Muskelkraft (Beinkraft) an der ersten Zwischenwelle 102 vereinigt.
Die resultierende Kraft wird dann auf die Ausgangswelle 105 übertragen.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt,
sind die Gesamtheit des Antriebsritzels 13 und eine obere
Hälfte der
Kette 6 mit einer Kettenabdeckung 32 abgedeckt. Da
in diesem Fahrrad das Antriebsritzel 13 nicht mit der Kurbelwelle 101 konzentrisch
ist, ist es nicht wesentlich, dass die Kettenabdeckung 32 einen
Kreisbogenabschnitt aufweist, der an der Kurbelwelle 101 zentriert
ist; um jedoch ein gutes äußeres Erscheinungsbild
zu erhalten, zu verhindern, dass sich das Bein des Fahrers verfängt, die
motorgetriebene Hilfseinheit 1 zu schützen und um ein konventionelles übliches
Erscheinungsbild eines Fahrrads sicherzustellen, erstreckt sich
die Kettenabdeckung 32 in einer auf der Kurbelwelle 101 zentrierten
Kreisform bis zu einer Position zur Abdeckung des gesamten Antriebsritzels 13.
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Eine erste Ausführung der motorgetriebenenHilfseinheit 1 ist
in den 4 bis 6 gezeigt. In diesen Figuren
sind Teile, die gleich oder ähnlich
den oben beschriebenen sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In Bezug auf die 4 und 5 ist
ein Gehäuse 10 der
motorgetriebenen Hilfseinheit 1 gebildet, indem eine linke
Hälfte
(linkes Gehäuse) 10L und
eine rechte Hälfte
(rechtes Gehäuse) 10R,
die jeweils aus Aluminium hergestellt sind, mittels einer Mehrzahl von
Bolzen 781 miteinander verbunden werden.
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Da gemäß dieser Ausführung jeder
der Aufhängungsabschnitte 90, 91 und 92 keine
Trennebene aufweist, können
die linken und rechten Gehäuse 10L und 10R voneinander
getrennt werden, indem die Bolzen 781 entfernt werden,
während
die motorgetriebene Hilfseinheit 1 an dem Rumpfrahmen 2 montiert
bleibt. Genauer gesagt, da die Aufhängungsabschnitte 90, 91 und 92 nur
an dem linken Gehäuse 10L vorgesehen
sind, kann das rechte Gehäuse 10R entfernt
werden, während
das linke Gehäuse 10L an
dem Rumpfrahmen 2 montiert bleibt. Im Ergebnis ist es möglich, die
Wartung einer Steuereinheit 8 und des Motors M, die in
dem Gehäuse 10 der motorgetriebenen
Hilfseinheit 1 aufgenommen sind, leicht durchzuführen. Zusätzlich kann,
um die Wartung eines Teils seitens des linken Gehäuses 10L des
Motors M und dessen Antriebssystems durchzuführen, die Innenseite der motorgetriebenen
Hilfseinheit 1 freigelegt werden, indem ein später beschriebener
Kunststoffdeckel 10A entfernt wird.
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Die Kurbelwelle 101 als
Beinkraft-Eingabewelle ist an dem Gehäuse 10 über Lager 181 und 182 drehbar
gelagert. Ein durchmessergroßes
Beschleunigerzahnrad 111 ist an der Kurbelwelle 101 über eine
Einwegkupplung 161 drehbar gelagert, und dementsprechend
wird, auch wenn die Kurbelwelle 101 rückwärts gedreht wird, das Beschleunigerzahnrad 111 nicht
rückwärts gedreht.
Die erste Zwischenwelle 101 zur Anpassung der Drehrichtung
der Kurbelwelle 101 an die Drehrichtung des Antriebsritzels 13 ist
an dem Gehäuse 10 an
einer Position drehbar gelagert, die von der Kurbelwelle 101 nach
hinten abwärts
versetzt ist. In dieser Ausführung
enthält
die erste Zwischenwelle 101 den Beinkraft(drehmoment)-Erfassungsmechanismus.
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Die erste Zwischenwelle 102 enthält hohl
geformte erste und zweite Antriebswellen 102a und 102b,
die an den linken und rechten Seiten voneinander getrennt sind und
in der Querrichtung koaxial angeordnet sind; eine Torsionsstange 102c,
welche die Antriebswellen 102a und 102b durchsetzt
und deren beide Enden mit dem linken Ende der ersten Antriebswelle 102a und
dem rechten Ende der zweiten Antriebswelle 102b keilvernutet
sind; sowie eine Feder 102S zur elastischen Vorspannung
der ersten und zweiten Antriebswellen 102a und 102b in
der Achsrichtung zueinander. Ein durchmesserkleiner Verzahnungsabschnitt 113,
der an einem durchmesserkleinen Abschnitt des Außenumfangs der ersten Antriebswelle 102a ausgebildet
ist, steht mit dem Beschleunigerzahnrad 111 der Kurbelwelle 101 in
Eingriff. Die erste Antrebswelle 102a ist an dem linken Gehäuse 10L über Lager 183a und 183b drehbar
gelagert, und die zweite Antriebswelle 102b ist an dem rechten
Gehäuse 10R über ein
Lager 184 drehbar gelagert.
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Da mit dieser Konfiguration eine
in die Kurbelwelle 101 eingegebene Beinkraft durch das
Beschleunigerzahnrad 111 und den Verzahnungsabschnitt 113 beschleunigt,
wird das Drehmoment der Beinkraft reduziert, mit dem Ergebnis, dass
das auf die Torsionsstange 102c ausgeübte Drehmoment reduziert wird.
Dies macht es möglich,
die Torsionsstange 102c zu miniaturisieren, und daher den
Beinkraft-Erfassungsmechanismus insgesamt kompakt zu machen.
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Um in dieser Ausführung die erste Zwischenwelle 102 als
einzelnen Körper
durch Untergruppierung der zwei Antriebswellen 102a und 102b und
der Torsionsstange 102c in die erste Zwischenwelle 102 leicht
zu handhaben, ist auf das linke Ende der Torsionsstange 102c eine
Klemme 771 aufgesetzt, um zu verhindern, dass die Antriebswellen 102a und 102b und
die damit zugeordneten Komponenten von der Torsionsstange 102c in
einem Zustand abfallen, in dem die erste Zwischenwelle 102 nicht
an dem Gehäuse 10 drehbar
gelagert ist. Genauer gesagt, die zweite Antrtebswelle 102b ist
in einen rechten Endabschnitt der Torsionsstange 102c fest
eingepresst, und die erste Antriebswelle 102a ist in den
linken Endabschnitt der Torsionsstange 102c entfernbar
eingesetzt und wird daran durch die Klemme 771 gehalten.
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Ein erstes Zahnrad 102d ist
an einem durchmesserkleinen Abschnitt des Außenumfangs der zweiten Antriebswelle 102b befestigt,
und ein zweites Zahnrad 102e ist mit einem durchmessergroßen Abschnitt
des Außenumfangs
der zweiten Antriebswelle 102b über eine Einwegklinke 162 verbunden. Wenn
dementsprechend das Fahrrad durch Muskelkraft in einem Zustand fährt, in
dem der Motor M gestoppt ist, werden das Zahnrad 102e und
an der Seite des Motors M angeordnete Komponenten von dem Zahnrad 102e nicht
in Drehung versetzt.
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Ein Gleitelement 921, das
an seiner einen Endfläche
zwei vorstehende Nockenabschnitte 921a aufweist, ist mit
einem durchmessergroßen
Abschnitt des Außenumfangs
der ersten Antriebswelle 102a derart keilvernutet, das
er in der axialen Richtung verschiebbar ist. Eine Kugelpfanne 924 steht
mit einem Verlagerungs erfassungshebel 152 (siehe 6) in Eingriff und ist durch
eine Schraubenfeder 923 normalerweise zur Seite der zweiten
Antriebswelle 102b hin vorgespannt. Die Kugelpfanne 924 drückt normalerweise
das Gleitelement 921 zu der zweiten Antriebswelle 102 hin,
während
sie die Drehung des Gleitelements 921 aufnimmt.
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Die 10(a) bis 10(c) sind Ansichten, die die
Funktion der zweiten Antriebswelle 102b darstellen, worin 10(a) eine Schnittansicht
ist; 10(b) eine Schnittansicht
entlang Linie C-C von 10(a) ist;
und 10(c) eine schematische
Ansicht ist, wobei die Seitenflächen
des Endabschnitts der zweiten Antriebswelle und das Gleitelement
abgewickelt dargestellt sind. In diesen Figuren sind Teile, die
gleich oder ähnlich
den oben beschriebenen sind, mit den gleichen Zeichen benannt.
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In dieser Ausführung sind zwei vertiefte Nockennuten 922,
die sich in der Umfangsrichtung erstrecken und zum Eingriff mit
den zwei vorstehenden Nockenabschnitten 921a dienen, die
an der der zweiten Antriebswelle 102b gegenüberliegenden
Endfläche
des Gleitelements 921 vorgesehen sind, in einer dem Gleitelement 921 gegenüberliegenden
Endfläche
der zweiten Antriebswelle 102b ausgebildet.
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Wenn eine Torsion (Phasendifferenz)
in der Drehrichtung zwischen den ersten und zweiten Antriebswellen 102a und 102b in
Antwort auf eine an die Kurbelwelle 101 angelegte Beinkraft
auftritt, kommt es auch zu einer Phasendifferenz zwischen der zweiten
Antriebswelle 102b und dem Gleitelement 921. Im
Ergebnis verändert
sich eine Position des vorstehenden Nockens 921a relativ
zu der vertieften Nockenut 922 von der Beziehung, die an
der linken Seite von 10(c) gezeigt
ist, zu der Beziehung, die an der rechten Seite von 10(c) gezeigt ist, so dass das Gleitelement 921 axial
zu der linken Seite des Fahrzeugrumpfs gleitet und dementsprechend
der Verlagerungserfassungshebel 152, gegen die Vorspannkraft
der Schraubenfeder 923, axial zu der linken Seite des Fahrzeugrumpfs
verlagert wird.
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In dieser Ausführung repräsentiert eine axiale Verlagerung
des Verlagerungser fassungshebels 152 eine in die Kurbelwelle 101 eingegebene
Beinkraft. Die Beinkraft, die so durch den Beinkraft-Erfassungsmechanismus
als axiale Verlagerung erfasst ist, wird durch einen Hubsensor 150 (siehe 6) in ein elektrisches Signal
umgewandelt, der im Detail später
beschrieben wird, und wird zu der Steuereinheit 8 übertragen.
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Ein Anschlagvorsprung 921b ist
an einer Endfläche
der ersten Antriebswelle 102a vorgesehen, und ein Anschlagloch 922a zum
Sitz mit dem Anschlagvorsprung 921b ist in einer Endfläche der zweiten
Antriebswelle 102b vorgesehen, um das Auftreten einer zu
starken Torsion zwischen den Antriebswellen 102a und 102b zu
verhindern. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die miniaturisierte
Torsionsstange 102c effizient zu schützen und daher die Torsionsstange 102c noch
weiter zu miniaturisieren.
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In den 5 und 6 zeigt die rechte Seite
von der Torsionsstange 102c den Zustand, in dem der Vorsprungsnocken 921a gerade
in den vertieften Nocken 922 eingesetzt ist, das heißt durch
Beinkraft ein Drehmoment nicht anliegt (entsprechend dem Zustand,
der an der linken Seite von 10(c) gezeigt ist),
und die linke Seite von der Torsionsstange 102e zeigt den
Zustand, in dem der Schieber 921 durch die Positionsänderung
des Vorsprungsnockens 921a relativ zu dem vertieften Nocken 922 zur
linken Seite des Fahrzeugrumpfs bewegt ist, d. h. dass durch die Beinkraft
ein Drehmoment anliegt (entsprechend dem Zustand, der an der rechten
Seite von 10(c) gezeigt
ist).
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Die zweite Zwischenwelle 103 ist
an dem Gehäuse 10 über Lager 185 und 186 an
einer Position drehbar gelagert, die von der ersten Zwischenwelle 102 nach
hinten abwärts
versetzt ist. Ein Verzahnungsabschnitt 114 zum Eingriff
mit dem zweiten Zahnrad 102e der zweiten Antriebswelle 102b ist
an dem Außenumfang
der zweiten Zwischenwelle 103 ausgebildet, und ein Kunststoffzahnrad 115 ist
in einen Endabschnitt der zweiten Zwischenwelle 103 geschraubt.
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Der Elektromotor M ist an einer Position
angeordnet, die von der zweiten Zwischenwelle 103 nach
hinten abwärts
versetzt ist, und dessen Drehwelle 104 ist an dem Gehäuse 10 über Lager 187 und 188 drehbar
gelagert. Zusätzlich
sind das Lager 188 und ein Motorgehäuse 10M nur an dem
linken Gehäuse 10L gehalten
(nicht an dem rechten Gehäuse 10R gehalten).
Dementsprechend ist es im Fall der Entfernung des rechten Gehäuses 10R nicht
erforderlich, den Elektromotor M zu entfernen. Dies macht es möglich, das
rechte Gehäuse 10R leicht
zu entfernen.
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Das Motorgehäuse 10M ist an dem
linken Gehäuse 10L über einen
O-Ring 10S mittels eines Bolzens 782 befestigt.
Ein eine Motorwicklung 130 enthaltender Statorrotor 131 ist
an der Drehwelle 104 des Motors M befestigt, und um den
Statorrotor 131 herum ist ein Magnet 132 vorgesehen.
Ein Verzahnungsabschnitt 116 zum Eingriff mit dem Kunststoffzahnrad 115 der
zweiten Zwischenwelle 103 ist am einen Ende der Drehwelle 104 befestigt.
Dementsprechend kann ein Zahngeräusch
zwischen den Zahnrädern 115 und 116,
die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen, unterdrückt werden.
Da der Kunststoffdeckel 10A an dem linken Gehäuse 10L an den
linken Seiten der Zahnräder 115 und 116 mittels eines
Bolzens 783 befestigt ist, kann der Geräuschminderungseffekt weiter
verbessert werden.
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Eine Wasserabdichtung 10B ist über eine gesamte
Verbindungsebene zwischen dem Kunstharzdeckel 10A und dem
linken Gehäuse 10L vorgesehen.
Um die Wasserdichtheit zu verbessern, ist eine Wasserabdichtrippe 10C entlang
dem Außenumfang
der Verbindungsebene zwischen dem Kunststoffdeckel 10A und
dem linken Gehäuse 10L vorgesehen.
Dementsprechend kann die Wasserdichtheit zwischen dem Kunststoffdeckel 10A und
dem linken Gehäuse 10L auch
dann ausreichend sichergestellt werden, wenn der Kunststoffdeckel 10A verformt wird,
wenn der Kunststoffdeckel 10A durch den Bolzen 783 an
dem linken Gehäuse 10L befestigt
wird.
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In Bezug auf 6 ist die Ausgangswelle 105 an
einer Position angeordnet, die von der ersten Zwischenwelle 102 nach
hinten aufwärts
versetzt ist, und ist an der Gehäuseeinheit 10 über Lager 191 und 192 drehbar
gelagert. Ein viertes Zahnrad 118, das mit dem ersten Zahnrad 102d der
zweiten Antriebswelle 102b in Eingriff steht, ist an der
Ausgangswelle 105 vorgesehen, und das Antriebsritzel 13 ist
an einem von dem Gehäuse 10 freiliegenden
Endabschnitt der Ausgangswelle 105 befestigt.
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In einem vorderen Raum des Gehäuses 10 ist,
wie in den 3 bis 5 gezeigt, eine flache, plattenförmige Steuereinheit 8 zum
Steuern/Regeln der motorgetriebenen Hilfseinheit 1 an einer
Position angebracht, die von der Kurbelwelle 101 nach vorne
abwärts
versetzt ist. Die Steuereinheit 8 ist derart konfiguriert,
dass eine Steuerplatine 82 in einem schalenartigen Kunststoffgehäuse 81 mit
einem Spalt dazwischen aufgenommen ist, und die Platinenoberfläche mit
einem Isolierharz 83 vergossen ist. Verschiedene Steuerschaltungen 820,
eine Mehrzahl von Leistungstransistoren (FETs) 821a, eine
Mehrzahl von Dioden 821b und ein Rotationssensor 822 sind
auf der Steuerplatine 82 angebracht. Die Vorrichtungen 821a und 821b,
die bei ihrem Betrieb Wärme
erzeugen, sind in Flächenkontakt
mit einer aus Aluminium hergestellten Kühlerplatte 829 befestigt.
Die Kühlerplatte 829 ist
in Flächenkontakt
mit dem aus Aluminium hergestellten rechten Gehäuse 10R befestigt.
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Die Steuereinheit 8 ist
von der Vorder- zur Rückseite
des Fahrzeugrumpfs nach unten geneigt, wobei die Komponentenmontageebene
der Steuerplatine 82 einwärts weist. Der Rotationssensor 822 ist
in der Nähe
eines Endes der Steuerplatine 82 derart befestigt, dass
er zu dem Verzahnungsabschnitt des Beschleunigerzahnrads 111 der
Kurbelwelle 101 weist. Dementsprechend wird von den wärmeerzeugenden
Vorrichtungen 821a und 821 erzeugte Wärme zum
rechten Gehäuse 10R abgestrahlt,
und der Rotationssensor 822, der in der Nähe des linken
Gehäuses 10L angeordnet
ist, wird durch die von den Vorrichtungen 821a und 821b erzeugte
Wärme nicht beeinträchtigt.
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Da auf diese Weise gemäß dieser
Ausführung
der Rotationssensor 822 an der Steuereinheit 8 vorgesehen
ist und die Steuereinheit 8 derart angeordnet ist, dass
der Rotationssensor 822 in der Nähe des Rotors (durchmessergroßen Zahnrads 111)
angeordnet ist, der sich synchron mit der Kurbelwelle 101 dreht,
ist es möglich,
den Bedarf nach zusätzlichem
Bereitstellen eines Raums für
den Rotations sensor 822 zu eliminieren und daher die motorgetriebene
Hilfseinheit insgesamt kompakt zu machen. Da ferner ein Abstand
zwischen dem Rotationssensor 822 und der Steuereinheit 8 auf
null reduziert werden kann, ist es nicht nur möglich, den Bedarf nach dem Vorsehen
eines Kabels dazwischen zu eliminieren, sondern auch, den Einschluss
von Rauschen in einem Ausgangssignal von dem Rotationssensor 822 zu
unterdrücken.
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Da die Steuereinheit 8 an
der Position, die von der Kurbelwelle 101 nach vorne abwärts versetzt ist,
in der Lage angeordnet ist, in der die motorgetriebene Hilfseinheit 1 an
dem Rumpfrahmen 2 montiert ist, ist es möglich, den
Luftkühleffekt
der Steuereinheit 8 während
der Fahrt des Fahrrads zu verbessern und daher den Kühleffekt
der Steuereinheit 8 zu verbessern.
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Da gemäß dieser Ausführung die
Steuerplatine 82 von der Vorder- zur Rückseite des Rumpfrahmens 2 nach
unten in der Lage geneigt ist, in der die motorgetriebene Hilfseinheit 1 an
dem Rumpfrahmen 2 angebracht wird, kann die Steuerplatine 82 in
der motorgetriebenen Hilfseinheit 1 aufgenommen werden,
indem der existierende Innenraum effizient ausgenutzt wird, ohne
das Erscheinungsbild des vorderen Abschnitts der motorgetriebenen
Hilfseinheit 1 zu verändern.
In diesem Fall ist es durch Anbringen der Steuerplatine 82 derart,
dass ihre Schaltungskomponentenmontageebene einwärts weist, möglich, die Wartung
der Steuerplatine 82 zu verbessern.
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Ein Positionierungsstift 811,
der sich parallel zu einer Bodenfläche des schalenartigen Gehäuses 81 erstreckt,
steht von der Bodenfläche
des schalenartigen Gehäuses 81 in
einer Position auswärts
vor, die einer Montageposition des Rotationssensors 822 an
der Steuerplatine 82 entspricht, und ein Positionierungsloch 911,
in das der Positionierungsstift 811 einzusetzen ist, ist
in einem zum Positionierungsstift 811 weisenden Abschnitt
des Gehäuses 10 ausgebildet. Ähnlich steht
ein Positionierungsstift 812, der sich parallel zu einer
Seitenfläche
des schalenartigen Gehäuses 81 erstreckt,
von der Seitenfläche
des schalenartigen Gehäuses 81 auswärts vor
(siehe 4), und ein Positionierungsloch 912,
in das der Positionierungsstift 812 einzusetzen ist, ist
in einem zum Positionierungsstift 812 weisenden Abschnitt des
Gehäuses 10 ausgebildet.
Dementsprechend können
zwei Ebenen der Steuereinheit 8 so positioniert werden,
dass ein Abstand zwischen dem Rotationssensor 822 und dem
durchmessergroßen
Zahnrad 111 auf einem bestimmten Wert gehalten wird.
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Die Steuereinheit 8, d.
h. das schalenartige Gehäuse 81,
ist relativ zu dem Gehäuse 10 derart
positioniert, dass dann, wenn die Positionierungsstifte 811 und 812 zuerst
in Kontakt mit den Eintritten der Positionierungslöcher 911 und 912 kommen,
der Rotationssensor 822 nicht zu dem durchmessergroßen Beschleunigerzahnrad 111 weist,
und wenn danach die Stifte 811 und 812 anfänglich in
die Löcher 911 und 912 eingesetzt
werden, wird die relative Positionsbeziehung (relative Gegenüberstellung)
zwischen dem Verzahnungsabschnitt des Beschleunigerzahnrads 111 und
dem Rotationssensor 822 eine vorbestimmte Beziehung. Falls
die Steuereinheit 8 an dem Gehäuse 10 befestigt ist,
stört sich dementsprechend
das Beschleunigerzahnrad 111 nicht mit dem Rotationssensor 822,
der in der Nähe des
Beschleunigerzahnrads 111 angeordnet ist, so dass es möglich ist,
die Steuereinheit 8 in dem Gehäuse 10 leicht zu montieren.
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Wie in 5 gezeigt,
wird die Steuereinheit 8 an dem Gehäuse 10 befestigt,
indem beide Seitenabschnitte eines Endabschnitts des schalenartigen Gehäuses 81,
der dem Endabschnitt gegenüberliegt, an
dem der Rotationssensor 822 und der Positionierungsstift 811 vorgesehen
sind, an dem Gehäuse 10 mittels
Schrauben 831 (831a und 831b, siehe 4) befestigt werden.
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Da auf diese Weise gemäß dieser
Ausführung
die Positionierungsstifte 811 und 812 als die
Positionierungsmittel an der Steuereinheit 8 vorgesehen
sind und die Steuereinheit 8 an der bestimmten Stelle in
der motorgetriebenen Hilfseinheit 1 unter Einhaltung seiner
bestimmten Lage befestigt wird, ist es möglich, die relative Positionsbeziehung
zwischen dem Rotationssensor 822 und dem Rotor (Beschleunigerzahnrad 111)
in der vorbestimmten Relation zu halten und daher die Erfassungsgenauigkeit
der Drehzahl des Rotors sicherzustellen.
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Da ferner gemäß dieser Ausführung ein
Seitenabschnitt der Steuereinheit 8 mit dem Gehäuse 10 der
motorgetriebenen Hilfseinheit 1 durch das Positionierungsmittel
in Eingriff steht, das an dem einen Seitenabschnitt der Steuereinheit 8 vorgesehen
ist, und der andere Seitenabschnitt der Steuereinheit 8 an
dem Gehäuse 10 durch
das Befestigungsmittel befestigt ist, ist es möglich, die Befestigungsstruktur zu
vereinfachen und die Teilezahl zu reduzieren.
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Da, wie in 6 gezeigt, ein Stromversorgungsanschluss 752 an
einer ausgangsseitigen Endfläche
des Elektromotors M angeordnet ist, ist ein Stromversorgungskabel 751 erforderlich,
das sich von der Ausgangsseite des Elektromotors M zu der Steuereinheit 8 erstreckt.
Da, was den Verlauf des Stromversorgungskabels 751 betrifft,
die vielen Getriebezüge
an der Ausgangsseite des Elektromotors M in dem Gehäuse 10 angeordnet
sind, kann sich das Stromversorgungskabel 751 gewünschtenfalls entlang
der Innenendfläche
des rechten Gehäuses 10R erstrecken,
anstatt sich entlang der Innenendfläche des linken Gehäuses 10L zu
erstrecken.
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Gemäß dieser Ausführung ist
zusätzlich
eine zweite Innenwand 754 derart vorgesehen, dass sie zu
einer benachbart dem Motorgehäuse 10M angeordneten
Innenwand 756 des linken Gehäuses 10L parallel
ist, um einen Raum (Kabeldurchgang) 753 zu bilden, der
von den Innenwänden 754 und 756 umgeben
ist. Das Stromversorgungskabel 751, das von der ausgangsseitigen
Endfläche
des Elektromotors M wegführt,
erstreckt sich zu der Innenendfläche
des rechten Gehäuses 10R durch
den Kabeldurchgang 753 und erstreckt sich weiter zu der
Steuereinheit 8 entlang der Innenendfläche des rechten Gehäuses 10R.
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Da mit dieser Konfiguration sich
das Stromversorgungskabel 751 in der Gehäuseeinheit 10 von Seiten
der Innenendfläche
des linken Gehäuses 10L zu
der Innenendfläche
des rechten Gehäuses 10R durch
den Kabeldurchgang 753 erstreckt, stört sich das Stromversorgungskabel 751 nicht
mit den Getriebezügen
und den anderen Komponenten.
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Um ferner gemäß dieser Ausführung das Stromversorgungskabel 751 auf
die Innenendfläche des
rechten Gehäuses 10R zu
beschränken,
ist eine Klemme 755 derart vorgesehen, dass sie Lageransätze 749 und 748 überquert,
die an der Innenendfläche
des rechten Gehäuses 10R vorstehen,
um die Lager 184 und 185 zu tragen. Das Stromversorgungskabel 751 ist
so ausgebildet, dass es durch einen von den Ansätzen 749 und 748 und
der Klemme 755 umgebenen Durchgang durchsetzt und somit festgeklemmt
wird. Durch Vorsehen der Klemme 755 derart, dass sie die
existierenden Ansätze 749 und 748 überquert,
ist es auf diese Weise möglich,
das Stromversorgungskabel 751 mit einer einfachen Struktur
sicher festzuklemmen.
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Gemäß der motorgetriebenen Hilfseinheit, die
wie oben beschrieben konfiguriert ist, wird Beinkraft als Muskelkraft über die
Pedale 12 und die Kurbeln 11 in die Kurbelwelle 101 eingegeben
und wird von der ersten Antriebswelle 102a auf die zweite
Antriebswelle 102b der ersten Zwischenwelle 102 über das
Beschleunigerzahnrad 111 übertragen. Andererseits wird
ein Drehmoment des Elektromotors M auf die zweite Antriebswelle 102 über das
Zahnrad 115, die zweite Zwischenwelle 103, den
Verzahnungsabschnitt 114 und das zweite Zahnrad 102e übertragen und
wird mit der Beinkraft auf der zweiten Antriebswelle 102b vereinigt.
Die resultierende Kraft an der zweiten Antriebswelle 102b wird
auf die Ausgangswelle 105 über das erste Zahnrad 102d und
das vierte Zahnrad 118 übertragen,
und wird weiter auf das Hinterrad WR über das Antriebsritzel 13 und
die Kette 6 übertragen.
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Wie in 6 gezeigt,
steht hier ein angenähert
mittlerer Abschnitt eines Verlagerungserfassungshebels 152 mit
seinem an einem Stift 153 schwenkbar gelagerten einen Ende
mit der Kugelpfanne 924 der ersten Zwischenwelle 102 in
Eingriff, und eine Huberfassungswelle 151 des an dem rechten
Gehäuse 10R befestigten
Hubsensors 150 ist mit dem anderen Ende des Verlagerungserfassungshebels 152 verbunden.
Wenn dementsprechend eine Phasendifferenz zwischen den ersten und
zweiten Antriebswellen 102a und 102b und der ersten
Zwischenwelle 102 in Antwort auf eine auf die Kurbelwelle 101 eingegebene
Beinkraft auftritt, wird die Kugelpfanne 924 entsprechend
der Phasendifferenz axial verlagert. Der Verlagerungserfassungshebel 152 wird
durch die axiale Verlagerung der Kugelpfanne 924 verschwenkt,
und die Schwenkbewegung des Hebels 152 wird auf den Hubsensor
150 übertragen. Auf
diese Weise wird die in die Kurbelwelle 101 eingegebene
Beinkraft durch den Hubsensor 150 erfasst.
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Die erfasste Beinkraft wird in ein
elektrisches Signal umgewandelt, das dann der Steuereinheit 8 zugeführt wird.
Die Steuereinheit 8 bestimmt ein am besten geeignetes Unterstützungsdrehmoment
auf der Basis einer durch den Rotationssensor 822 erfassten
Drehzahl der Kurbelwelle (des Beschleunigerzahnrads 111)
und der oben beschriebenen Beinkraft und steuert/regelt durch die
Leistungstransistoren 821a einen dem Elektromotor M zuzuführenden
Treiberstrom auf einen solchen Wert, der die Erzeugung des obigen
Unterstützungsdrehmoments durch
den Elektromotor M gestattet.
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Da gemäß dieser Ausführung der
Beinkraft-Erfassungsmechanismus zum Umwandeln der in die Kurbelwelle 101 eingegebenen
Beinkraft in eine mechanische Verlagerung an der ersten Zwischenwelle 102 benachbart
der Kurbelwelle 101 vorgesehen ist, ist es möglich, den
Bedaf nach dem Bereitstellen eines Raums zu eliminieren, der erforderlich
ist, wenn der Beinkraft-Erfassungsmechanismus unabhängig von
der ersten Zwischenwelle 102 vorgesehen ist, und daher
einen Raum sicherzustellen, der erforderlich ist, um die Steuereinheit 8 in
dem Gehäuse 10 der
motorgetriebenen Hilfseinheit 1 anzuordnen, ohne das Gehäuse 10 der
motorgetriebenen Hilfseinheit 1 zu vergrößern.
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Da gemäß dieser Ausführung die
zweite Antriebswelle 102b zur Positionierung durch die
Feder 102s normalerweise zur Seite des rechten Gehäuses 10R (Seite
des Lagers 184) hin vorgespannt ist, ist auch die axiale
Position der vertieften Nockennut 922, die in der Endfläche der
ersten Antriebswelle 102a ausgebildet ist, relativ zu dem
rechten Gehäuse 10R positioniert,
und da ferner der Hubsensor 150 an dem an dem rechten Gehäuse 10R vorgesehenen Ansatz
befestigt ist, ist er relativ zu dem rechten Gehäuse 10R akkurat positioniert.
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Hier wird, wie oben beschrieben,
gemäß dieser
Ausführung
eine Verlagerung der ersten Antriebswelle 102 relativ zu
der zweiten Antriebswelle 102b durch den Hubsensor 150 als
Beinkraft erfasst, und wenn daher eine relative Positionsdifferenz zwischen
der zweiten Antriebswelle 102b und dem Hubsensor 150 auftritt,
wird es unmöglich,
die Beinkraft akkurat zu erfassen. Da jedoch gemäß dieser Ausführung die
zweite Antriebswelle 102b und der Hubsensor 150 relativ
zu demselben Element (rechten Gehäuse 10R) positioniert
sind, wie oben beschrieben, kann die relative Positionsbeziehung
zwischen der zweiten Antriebswelle 102b und dem Hubsensor 150 normalerweise
konstant gehalten werden, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist,
die Beinkraft akkurat zu erfassen.
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Eine zweite Ausführung der motorgetriebenen
Hilfseinheit 1 ist in den 7 bis 9 gezeigt. In diesen Figuren
sind Teile, die gleich oder ähnlich
den oben beschriebenen sind, mit den gleichen Zeichen benannt.
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Gemäß der ersten Ausführung wird
eine von dem Antriebsmotor M erzeugte Hilfskraft auf die erste Zwischenwelle 102 über die
zweite Zwischenwelle 103 übertragen, wobei sie mit einer
Beinkraft auf der ersten Zwischenwelle 102 vereinigt und
auf die Ausgangswelle 105 übertragen wird; jedoch wird
gemäß der zweiten
Ausführung
eine von einem Antriebsmotor M erzeugte Hilfskraft über eine
zweite Zwischenwelle 103 direkt auf eine Ausgangswelle 105 übertragen.
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Genauer gesagt, wird eine von einer
Drehwelle 104 des Antriebsmotors M erzeugte Hilfskraft über ein
Kunststoffzahnrad 115 auf die zweite Zwischenwelle 103 übertragen.
Ein mit einem Zahnrad 119 der Ausgangswelle 105 in
Eingriff stehender Verzahnungsabschnitt 103a ist an der
zweiten Zwischenwelle 103 ausgebildet. Die Hilfskraft,
die auf die zweite Zwischenwelle 103 übertragen worden ist, wird über den
Verzahnungsabschnitt 103a und das Zahnrad 119 auf
die Ausgangswelle 105 übertragen.
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Andererseits wird eine in eine Kurbelwelle 101 eingegebene
Beinkraft auf eine erste Zwischenwelle 102 über ein
Beschleunigerzahnrad 111, die zweite Zwischenwelle 103 und
einen Verzahnungsabschnitt 113 der ersten Antriebswelle 102a übertragen
und wird weiter auf die Ausgangswelle 105 über einen
Verzahnungsabschnitt der zweiten Antriebswelle 102b und
ein viertes Zahnrad 118 der Ausgangswelle 105 übertragen.
Die Beinkraft wird mit der Hilfskraft auf der Ausgangswelle 105 vereinigt.
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Da auf diese Weise gemäß dieser
Ausführung
die von dem Elektromotor M erzeugte Hilfskraft direkt auf die Ausgangswelle 105 übertragen
wird, ist es möglich,
die Anzahl der Zahnräder
zu reduzieren, die an der ersten Zwischenwelle vorgesehen sind,
im Vergleich zu der obigen Ausführung,
worin die erste Zwischenwelle als Vereinigungswelle verwendet wird.
Dies hat die Wirkung, den belegten Raum eines Beinkraft-Erfassungsmechanismus
an der ersten Zwischenwelle zu vergrößern und daher den konstruktiven
Freiheitsgrad zu vergrößern.