電動自転車に対する電源配置
電気モータ(18)によって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車(10)のための駆動ユニット(20)が開示される。駆動ユニット(20)は、電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセル(22)を含むバッテリーパック(84)と、バッテリーパックをフレーム(12)に接続するためのバッテリーパックサポート(70,72)とを備え、ここで、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、電動自転車の第1のスプロケット(64)と第2のスプロケット(66)との間に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は一般に、電気モータによって動力供給される電動自転車に関する。より特に、本発明は電気モータに対するバッテリーパックに関し、特にバッテリーパックのバッテリーセルの位置決めに関する。
【背景技術】
【0002】
電動自転車は、車両に動力供給するためのモータ、もしくはペダリングをアシストするためのモータを有する自転車である。そのモータは、自転車を組み立てる間に自転車に取り付けられるか、もしくは自転車を組み立てた後のアフターマーケット(補修部品市場)の交換物として自転車を取り付けられるかのいずれかである。その電動自転車は、ペダル単独によって動力供給されるオートバイと区別される。電動自転車のいくつかは、推進力の主要な形態としてペダルを有し、例えば上り坂を登るときなどに、余分な動力を与えるためのモータを用いる一方で、他の電動自転車はそれらのそれぞれのモータ単独によって駆動される。
【0003】
多くの電動自転車は、標準の自転車フレームに基づいており、例えばそれらはシートチューブ、ダウンチューブ、ヘッドチューブ、シートステイ、及びチェーンステイを有する標準のフレームを有する。例えばブレーキやギアなどの標準の自転車技術がまた、普通に使用される。例えばペダリングのアシストを制御するためのトルクセンサや動力制御などの電動自転車のための特定の技術がまた存在する。
【0004】
電動自転車は、異なる複数のタイプのエンジンによって動力供給されてもよい。最も一般的なエンジンは、例えばクランクに位置決めされるか又は前輪もしくは後輪のいずれかの中央に位置決めされた電気モータであって、自転車のフレームによって支持されたバッテリーもしくはバッテリーパックによって電力供給される。そのバッテリーパックは一般に、シートチューブと後輪との間、シートチューブ、トップチューブ、及びダウンチューブ間の三角形の中、荷台と後輪との間、後輪のそばに荷台から吊り下げる、又はシートチューブ、トップチューブ及びダウンチューブ内もしくは一部として設けられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】“BATTERY PROTECTION IC FOR 3−SERIAL OR 4−SERIAL−CELL PACK”, S−8254, Rev.2.3_00
【非特許文献2】“BATTERY PROTECTION IC FOR SERIES CONNECTION OF 1 TO 4 CELLS (SECONDARY PROTECTION)”, S−8244, Rev.0.8
【非特許文献3】“USER’S MANUAL, S3F84A5, 8−Bit CMOS Microcontrollers”, May, 2009, REV1.00
【非特許文献4】“S3F84A5 APPLICATION NOTE REV1.0 E−BIKE CONTROLLER”, By Samsung Electronics Co., Ltd.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
バッテリーパックは特定の重量を持ち、電動自転車に対するその配置が自転車のバランスに影響を与える。例えばサドルチューブと後輪との間、もしくは荷台と後輪との間などの高い位置に位置決めされたバッテリーパックは、結果として高い重心の電動自転車をもたらす。このことは、電動自転車が運転のときにより安定しないという不利益を有する。さらに、それはまた、電動自転車がその側面が接した状態から直立した位置に起き上がらせることがより困難となるという不利益を有する。もしそのバッテリーパックが、アフターマーケットの交換物の一部であるならば、例えば荷台から側面に接した状態で吊り下げるなどしてバッテリーを搭載することは、非交換型自転車と比較すると、重心をさらに上方にシフトすることができる。
【0007】
アフターマーケットの交換物のバッテリーパックは、電動自転車の全体の一部ではなく、フレームもしくは荷台のどこかに設けられ、それは自転車を例えばその側面からフレームに嵌合するアームを有するトウバーに引っ掛けるときなどに普通の自転車として持ち上げたりもしくは運んだりすることができない、ということを意味する。さらに、アフターマーケットの交換物は、フレームもしくは荷台に取り付けられることを可能とするために、フレームもしくは荷台に対する特定の必要要件を持つ。例えば、荷台を欠く自転車は、荷台上に装着されるように適合化されたバッテリーパックか、もしくは後輪の1つの側面に接した状態で吊り下げられるように適合化されたバッテリーパックを有するアフターマーケットの交換物を取り付けることができない。さらに、電気的な後輪ハブモータに対して、サドルチューブと後輪との間のバッテリーパッケージの位置決め、荷台と後輪との間のバッテリーパッケージの位置決め、又は荷台の全体の一部としてのバッテリーパッケージの位置決めは、バッテリーパックとハブモータとを接続するために、後輪の半径よりも大きい電気的な導管を必要とする。当然のことながら、後輪の1つの側面に接した状態で荷台から下に吊り下げられるように適合化されたバッテリーパックは、それが後輪ハブモータのハブに対してより近接するので、より短い電気的な導管を必要とする。電動自転車の内蔵のバッテリーパックは通常、普通の自転車のそれと比較すると、自転車の重要な適合性と、自転車プロファイルの変更とを必要とする。例えば、ダウンチューブの内部にバッテリーパックを設置する場合、これは普通の自転車の必要とされる直径よりも著しく大きい直径を有するダウンチューブを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る目的は、例えば自転車を運転するときもしくは運ぶとき、又はバッテリーパックを再充電もしくは取り替えるときなどに持ち上げられることがより容易となる電動自転車を提供することである。本発明の特定の特徴は、バッテリーパックの低い位置決めにあり、それは電動自転車を直立した位置に置いてバランスをとることをより容易とするという利点を有する。本発明のもう1つの特徴は、非電動自転車の対応するプロファイルもしくはシルエットと比較すると、任意の方向から見ると、電動自転車のプロファイルもしくはシルエットに対する影響がほとんどないバッテリーの位置決めにあって、それが電動自転車を普通の自転車として持ち運びすることを可能とする。本発明のもう1つの特徴は回転センサ及び制御ユニットの特定の位置決めにある。
【0009】
上記目的、上記利点及び上記特徴に加えて、多数の他の目的、利点及び特徴が、本発明に係る以下の好ましい実施形態が与えられた詳細な説明から明らかとなろう。本発明の第1の態様に係る目的、利点及び特徴は、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された、電動自転車に対する駆動ユニットによって取得され、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに対して接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットから間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪と接続され、当該電動自転車は、動力をクランクアームから後輪に伝達するための、第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続するループ状のエンドレスチェーンもしくはベルトを備え、駆動ユニットは、電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、当該バッテリーパックをフレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、バッテリーパックサポートとバッテリーパックとは、第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化される。
【0010】
フレーム並びに第1のスプロケット及び第2のスプロケットは、普通の自転車のものであってもよく、駆動ユニットは、アフターマーケットの交換物として装着されるように適合化されてもよい。代わりに、フレーム並びに第1のスプロケット及び第2のスプロケットは、特に市場に届く前に装着された駆動ユニットを有する電動自転車のために適合化されてもよい。運転手の筋パワーが後輪に伝達されて、運転手の足の往復運動を後輪の回転運動に変換する。電子モータは後輪に接続される必要はなく、例えばそれは前輪に装着されるハブモータとすることができる。さらに、モータは、第1のスプロケットに位置してそれに接続されてもよく、もしくは遊星ギアを有するサドルチューブ内や第1のスプロケットに接続する駆動アクスル内に位置してもよい。
【0011】
「第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間」という表現は、第1のスプロケット上のある点から第2のスプロケット上のある点を結ぶ線分上の空間におけるある点として、もしくは第1のスプロケット上のある点から第2のスプロケット上のある点を結ぶ線分上のある点から第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向に移動された空間におけるある点として理解されるべきである。これが、電動自転車に低い重心をもたらすという利点を有する。さらに、第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間の空間は、自転車に乗るとき、自転車を運ぶとき、もしくは自転車を支持するときにはめったに使用されないので、特定化された位置決めはまた、普通の自転車のそれと比較すると、電動自転車の取扱いに対する影響はほとんどない。
【0012】
さらに、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、クランクアームと後輪との間に置かれた1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化されてもよい。「クランクアームと後輪との間に置かれた」という表現は、クランクアーム上のある点から後輪上のある点を結ぶ線分上の空間におけるある点として理解されるべきである。これが、バッテリーセルが自転車フレームの垂直中心に接近して位置決めされるという効果を奏し、それは自転車のバランスに対する影響が小さいという利点を有する。代わりに又は追加的に、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間に直接的に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化されてもよい。「第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間に直接的に」という表現は、第1のスプロケット上のある点から第2のスプロケット上のある点を結ぶ線分上の空間におけるある点として理解されるべきである。これはまた、バッテリーセルが自転車フレームの垂直中心に接近して位置決めされるという効果を奏するが、自転車のバランスに対してわずかにより大きな影響を及ぼす。
【0013】
バッテリーパックサポート及びバッテリーパックはさらに、エンドレスチェーンもしくはベルトのループ内に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化される。「エンドレスチェーンもしくはベルトのループ内」という表現は、エンドレスチェーンもしくはベルト上の第1の点から第2の点を結ぶ線分上の空間におけるある点、又はエンドレスチェーンもしくはベルト上の第1の点から第2の点を結ぶ線分上のある点から第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向において移動された空間におけるある点として理解されるべきである。エンドレスチェーンもしくはベルト内の空間は自転車に乗るとき、自転車を運ぶとき、もしくは自転車を支持するときにはめったに使用されないので、特定化された位置決めは、普通の自転車のそれと比較すると、電動自転車の取扱いに対する影響はほとんどない。さらに、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックはさらに、エンドレスチェーンもしくはベルトのループ内に直接的に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化されてもよい。エンドレスチェーンもしくはベルト上の第1の点から第2の点を結ぶ線分上の空間におけるある点として理解されるべきである。この特定の位置決めは、普通の自転車のそれと比較すると、電動自転車の取扱いに対する影響はなおさら少ない。
【0014】
バッテリーパックサポート及びバッテリーパックはさらに、第1のスプロケットと近接した1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めし、同時にクランクアームがフル回転を達成できるように適合化されてもよい。この位置決めは、バッテリーセルが電動自転車の重心を前方に移動させるという効果を奏し、特に電気モータが後輪ハブモータであれば、それがバランスに対してポジティブな効果を有するかもしれない。さらに、この特定の位置決めは、普通の自転車の任意の他の構成要素によってめったに使用されない。それはバッテリーセルがほとんどの自転車のアフターマーケットの交換物において容易に位置決めされる、ということを意味する。この特定の位置決めはまた、アフターマーケットの交換物と市場導入前との両方に対して、バッテリーセルが地面により接近して位置決めされることを可能とさせる。
【0015】
本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、後輪において位置決めされるように適合化された電気モータを備える。これが、バッテリーパックと電気モータとの間の距離をより小さくするという効果を奏する。さらに、それがバッテリーパックサポート及びモータを同じハウジングの中に装着することを可能とする。本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、バッテリーパックと電気モータとを接続するための電気接続部を備える。例えば、電気接続部は絶縁型電気ケーブルであってもよい。代わりに、本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、電気モータを備え、当該電気モータは、第1のスプロケットにおいて、もしくは電動自転車の前輪において位置決めされるように適合化される。
【0016】
本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気通信状態であって電気エネルギーの外部ソースから電気エネルギーを受信するように適合化された第1の電気コネクタと、当該電気コネクタからの電気エネルギーによって1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの充電を制御するためのバッテリー管理ユニットとを備える。第1の電気コネクタ及びバッテリー管理ユニットは、バッテリーパック及び1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルに近接して位置されてもよく、それはこれらの構成要素の追加された重量が電動自転車の重心をより低くするのに寄与する、ということを意味する。
【0017】
第1の電気コネクタ及びバッテリー管理ユニットは、バッテリーパックの内部要素であってもよく、そのことがバッテリーパックを電動自転車から取り外した後でさえバッテリーパックを再充電することが可能であるという効果を奏する。次に、第1の電気コネクタ及びバッテリー管理ユニットは、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルに近接して位置されてもよく、そのことはこれらの構成要素の追加された重量が電動自転車の重心をより低くするのに寄与し、例えば横に倒した位置から直立した位置に電動自転車を起き上がらせるときなどの電動自転車の取扱いを改善するかもしれない、ということを意味する。
【0018】
バッテリー管理ユニットはさらに、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから電気モータに対する電気エネルギーの放電を制御するように適合化されてもよい。例えば、バッテリーパックが個々のバッテリーセルの充電から独立した一定の電力を供給するようにバッテリー管理ユニットは放電を制御してもよい。このことは電動自転車の安定した電力供給が可能となるという利点を有する。
【0019】
本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、第1のスプロケットの回転もしくは非回転を決定し、第1のスプロケットにおいて、及びクランクアームからスプロケットの対向する側面に位置決めされるように適合化された回転センサを備える。このことが回転センサを低い点に位置決めし、直立した電動自転車の垂直中心線に接近するという効果を奏し、それ故に車両のバランスに対して少し影響を及ぼすであろう。従って、回転センサのこの特定の位置決めは、電動自転車の取扱いをより容易にするという利点を持つ。回転センサは、第1のスプロケットのそばに直接的に位置決めされてもよい。回転センサは、上記第1のスプロケットのハブにおいて位置決めされてもよい。
【0020】
回転センサは、第1のスプロケットに対して固定された位置において磁石を装着するための磁石サポートと、フレームに対して固定された位置において装着され、フレームに対して1つもしくはそれ以上の位置における変化を検出するための磁石検出器とを備えてもよい。これが回転センサの幅が狭い組み立てを可能とし、そのことがその重心を直立した電動自転車の垂直中心線に対してより接近させることを可能とし、それ故にバランスに対するその影響をより小さくさせる。それはまた、回転センサが第1のスプロケットとフレームとの間の普通に狭い空間に位置決めされることを可能とする。磁石サポートは、第1のスプロケット上に直接的に装着されるように適合化され、そのことは回転をさらにいっそうより狭めることができるという利点を有する。回転センサは、光学センサ、電気センサ、及び/又は第1のスプロケットもしくは当該第1のスプロケットに取り付けられた回転アクスルの回転もしくは非回転を検出するための技術において知られた機械センサを備えてもよい。
【0021】
電動自転車は、第1のスプロケットに固定された回転アクスル(回転車軸)と、第1のスプロケットをフレームに回転可能に接続するための、回転アクスルとフレームとを相互接続するベアリングと、磁石サポートとを備えてもよく、当該磁石サポートは回転アクスル上に直接的に硬く装着されるように適合化されてもよい。これは同一の磁石サポートが第1のスプロケットの設計手法に依存せず、そのことは異なった第1のスプロケットを有する異なった電動自転車に対して取り付けられるという利点を持つ。磁石サポートはフラットであってもよく、回転アクスルが磁石サポートを通過することができるための第1の開口を定義してもよい。これが、横断寸法及び断面形状を変化させる回転アクスルの広い範囲に安全かつ正確に装着される磁石サポートを可能とする。磁石サポートは円板形状であってもよいし、もしくはその幾何学的形状の中心に位置する第1の開口を有する円板を定義してもよく、磁石は円板の外周に位置する。このことは、磁石によって定義された空間分解能と比較すると、磁石サポートの半径寸法を小さくできるという利点を有する。
【0022】
磁石のサポートは、回転アクスル上に嵌合して係止(ロック)するための、第1の開口の幾何学的形状中心に向かって方向付けされた多数の歯を備えてもよい。歯は柔軟性があってもよく、歯の先がそれらの間の最小領域を定義してもよく、その最小領域は、第1のスプロケットとフレームとの間の回転アクスルの断面積よりも小さくてもよい。このことは、磁石サポートの回転アクスルに対する固定が回転アクスルの軸方向において小さい空間だけを必要とし、それ故に概して幅が狭い回転センサを可能とする、という利点を有する。回転センサは、磁石サポートに対して直接的に法線である点に磁石検出器を位置決めするように適合化されてもよい。ここで、「直接的に法線」とは、第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向で磁石サポートから分離された点においてとして理解される。このことが、回転センサの検出の空間分解能が維持されたままもしくは改善されて、回転センサを回転アクスルの半径方向においてよりコンパクトにすることができる。
【0023】
駆動ユニットはさらに、バッテリーパックに接続されるように適合化された制御ユニットと、電動自転車の動作を制御するための電気モータとを備え、当該制御ユニットは、バッテリーパック及び電気モータに接続されるように適合化されたモータ管理ユニットを備え、電気モータは、バッテリーパックから電気モータに対する電気的な電力供給を制御するためであって、当該制御ユニットは、モータ管理ユニットを収容し、第1のスプロケットと並列して位置決めされ、及び/もしくは第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びにクランクアームからスプロケットの対向する側面に位置決めされるための制御ユニットハウジングを備える。これが制御ユニットが低い点で位置決めされ、直立した電動自転車の垂直中心線に接近するという効果を奏し、従って車両のバランスに対する影響だけが小さくなるであろう。さらに、それは運転手の邪魔にならない場所に位置決めされる制御ユニットを可能とする。従って、制御ユニットのこの特定の位置決めは、電動自転車の取扱いがより容易となるという利点を持つ。制御ユニットはさらに、バッテリー管理ユニットを備え、バッテリー管理ユニットは制御ユニットハウジングに収容されるか、もしくは好ましくはバッテリー管理ユニットはバッテリーパックに収容される。制御ユニットはさらに、回転センサと、制御ユニットハウジングに収容され、及び/又は制御ユニットハウジングに取り付けられてもよい磁石検出器とを備える。これらの特徴は、制御ユニットの特定の位置の利点をさらに改善する。
【0024】
制御ユニットは、回転センサからモータ管理ユニットに信号を転送するための、磁石検出器とモータ管理ユニットとの間の接続部を備え、回転センサは、第1のスプロケットの回転もしくは非回転を表す制御信号を発生してもよく、モータ管理ユニットは、その制御信号に基づいて、バッテリーパックから電気モータに対する電気的な電力供給を制御するように適合化されてもよい。
【0025】
バッテリーパックのサポートは、バッテリーパックを解放可能なように支持するように適合化されてもよい。「解放可能なように支持する」という表現は、バッテリーパックが全く道具を使用することなしに装着されかつ取り外しが可能である、ということを意味すると理解される。このことは、それが放電されたバッテリーパックを十分に充電されたバッテリーパックとの早い交換を可能とするという利点と、放電されたバッテリーパックが電動自転車のバッテリーパックの場所とは異なった場所で再充電することができるという利点とを有する。それはまた、バッテリーパックが電動自転車よりも異なった場所で蓄えられて(充電されて)、それ故にバッテリーパックもしくは電動自転車の盗難を回避することができる、という利点を有する。代わりに、バッテリーパックサポートは、電動自転車の集積パーツとしてバッテリーパックを支持するように適合化されてもよい。
【0026】
制御ユニットは、バッテリーパックと解放可能な電気的な接続を確立するための第1の電気端子を備える。バッテリーパックは、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから制御ユニットに対して電気エネルギーを運ぶための、第1の電気端子と協働し、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気的な通信状態にある第2の電気端子を備えてもよい。制御ユニットは、バッテリーパックに収容されたバッテリー管理ユニット、もしくはバッテリーパック内の任意の他の回路とのコンタクト(接続)を確立するための1つもしくはそれ以上の予備端子を備えてもよい。
【0027】
電動自転車は、第1のスプロケットに固定された回転アクスルと、第1のスプロケットをフレームに回転可能に接続するための、回転アクスルとフレームとを相互接続するベアリングと、ベアリングを収容するベアリングハウスとを備えてもよく、制御ユニットハウジングは、ベアリングハウスの部分を受け入れるための第2の開口を定義してもよい。これが制御ユニットが電動自転車のフレームに接近して装着されることを可能とする。制御ユニットのハウジングは、第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向において最大拡張部を有してもよく、それは5ミリから50ミリ、10ミリから45ミリ、15ミリから40ミリ、20ミリから35ミリ、及び25ミリから30ミリのうちの1つもしくはそれ以上の範囲内、並びに/又は5ミリから10ミリ、10ミリから15ミリ、15ミリから20ミリ、20ミリから25ミリ、25ミリから30ミリ、30ミリから35ミリ、35ミリから40ミリ、40ミリから45ミリ、及び45ミリから50ミリのうちの1つもしくはそれ以上の範囲内である。
【0028】
本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むように適合化されたガードを備える。このことは、それが特にそのバッテリーセルの1つが第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間に直接的に位置決めされるので、バッテリーパックを替えるときにエンドレスチェーンもしくはベルトと接触するというリスクを軽減させるという利点を有する。ガードはエンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むように適合化されてもよい。このことは、それがバッテリーパックを替えるときにエンドレスチェーンもしくはベルトと接触するというリスクを取り除くという利点を有する。
【0029】
本発明の第2の態様に係る目的、利点及び特徴が、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車によって得られ、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットから間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪と接続され、当該電動自転車は、クランクアームから後輪に動力を伝達するための、ループ状に第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、駆動ユニットとを備え、当該駆動ユニットは、電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、バッテリーパックをフレームに接続するバッテリーパックサポートとを備え、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間でかつエンドレスチェーンもしくはベルトのループ内に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めする。
【0030】
バッテリーパックサポート及びバッテリーパックはさらに、エンドレスチェーンもしくはベルトのループ内に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めしてもよい。バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、第1のスプロケットに近接した1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めしてもよく、同時にクランクアームがフル回転を達成することが可能となる。
【0031】
本発明の第2の態様に係る電動自転車のフレームは、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上にチェーンステイを持たなくてもよく、駆動ユニットは、第1のスプロケットと第2のスプロケットとにおいてフレームに接続してもよく、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上のチェーンステイのサポートに対応して、フレームにおいてサポートを提供するように適合化されてもよい。このことは、複数のバッテリーセルを置くことができるスペースがより広くなるという利点を有する。本発明の第2の態様に係る電動自転車はさらに、本発明の第1の態様に係る任意のさらなる特徴を備えてもよい。さらに、駆動ユニットは、当該ドライブユニットの構造的な強度を増強するために、そして第1のスプロケットと同一側面のフレーム上のチェーンステイのサポートに対応して、フレームにおいて少なくともいくつかのサポートを提供するための、第1のスプロケットと第2のスプロケットとにおいてフレームに接続するバーなどを備えてもよい。
【0032】
本発明の第3の態様に係る目的、利点及び特徴が、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のエンドレスチェーンもしくはベルトを少なくとも部分的に保護するためのガードシステムによって得られることができ、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットと間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪に接続され、エンドレスチェーンもしくはベルトは、クランクアームから後輪に動力を伝達するための、ループ状に第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続し、ガードシステムは、エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むガードと、本発明の第1の態様に係る駆動ユニットとを備える。さらに、ガードシステムは、エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲んでもよい。
【0033】
本発明の第4の態様に係る目的、利点及び特徴が、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のための回転センサによって得られ、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットと間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪に接続され、当該電動自転車は、クランクアームから後輪に動力を伝達するための、ループ状に第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトとを備え、回転センサは、第1のスプロケットの回転もしくは非回転を決定するために位置決めされ、そして第1のスプロケットに対して並列して位置決めされ、及び/もしくは第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びにクランクアームから対向する側面のスプロケット上に位置決めされるように適合化される。本発明の第4の態様に係る回転センサはさらに、本発明の第1の態様に係る回転センサのいくつかの特徴を備えてもよい。
【0034】
本発明の第5の態様に係る目的、利点及び特徴は、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車の動作を制御するための制御ユニットによって得られ、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットと間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪に接続され、当該電動自転車は、クランクアームから後輪に動力を伝達するための、ループ状に第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、駆動ユニットとを備え、当該駆動ユニットは、電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、バッテリーパックをフレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、制御ユニットはバッテリーパック及び電気モータに接続され、制御ユニットは、バッテリーパックから電気モータに対する電気的な電力供給を制御するための、バッテリーパック及び電気モータに接続されるように適合化されたモータ管理ユニットと、モータ管理ユニットを収容するための、そして第1のスプロケットに対して並列して位置決めされ、及び/もしくは第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びにクランクアームから対向する側面のスプロケット上に位置決めされるための制御ユニットハウジングとを備える。本発明の第5の態様に係る制御ユニットはさらに、本発明の第1の態様に係る制御ユニットのいくつかの特徴を備えてもよい。
【0035】
本発明の第1、第2、第3、第4及び第5の態様は、明確さのために駆動車輪として後輪を意味するように特定化された。しかしながら、駆動車輪として前輪を有する自転車に対して、第2のスプロケットが前輪に接続されるという条件で、特定化された駆動ユニット、電動自転車、及びガードシステムがそのような自転車に対して適合化されることが理解される。
【0036】
本発明の異なる態様の多くの実施形態が以下に図示される。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の好ましい実施形態に係る電動自転車を例示する。
【図2A】図1に図示された電動自転車であるが、分解図で図示された駆動ユニットとともに例示する。
【図2B】図2Aにおける電動自転車の代替の実施形態を例示する。
【図3A(1)】バッテリー管理システムの概略的な回路図を例示する。
【図3A(2)】バッテリー管理システムの概略的な回路図を例示する。
【図3A(3)】バッテリー管理システムの概略的な回路図を例示する。
【図3A(4)】バッテリー管理システムの概略的な回路図を例示する。
【図3B(1)】バッテリー管理システムもしくはユニットの予備の充電保護の概略的な回路図を例示する。
【図3B(2)】バッテリー管理システムもしくはユニットの予備の充電保護の概略的な回路図を例示する。
【図4A(1)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(2)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(3)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(4)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(5)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(6)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4B(1)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(2)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(3)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(4)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(5)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(6)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図5A】図2Aに図示された電動自転車であるが、制御ユニット及び異なるバッテリー管理ユニットが取り付けられたものが例示される。
【図5B】図2Bにおいて図示された電動自転車であるが、制御ユニット及び異なるバッテリー管理ユニットが取り付けられたものが例示される。
【図6A】図5A及び図5Bに図示された制御ユニットの側面図である。
【図6B】図5A及び図5Bに図示された制御ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
図1は、本発明の好ましい実施形態に係る電動自転車10を例示する。電動自転車10は、後輪14及び前輪16に回転可能に接続されたフレーム12を有する。後輪は、自転車を漕ぐときに駆動車輪として機能する。ブラシレス直流電流電気ハブモータ18は、後輪14のハブに位置決めされ、後輪14のハブに対する中心にある。電気ハブモータ18の駆動は駆動ユニット20によって動力供給されて制御される。駆動ユニット20は、再充電可能なリチウムイオンセルである複数のバッテリーセル22が見えるようにいくつかのそのパーツの一部が透明で図示される。複数のバッテリーセル22は、電気ハブモータ18に電力供給する。
【0039】
フレーム12は、シートチューブ24と、ダウンチューブ26と、ヘッドチューブ30と、トップチューブ28を有し、提示された順番で閉じられたループで接続される。シートチューブ24、ライトシートステイ32、及びライトチェーンステイ36は、提示された順番で閉じられたループで接続される。同様に、シートチューブ24、レフトシートステイ34、及びレフトチェーンステイは、提示された順番で閉じられたループで接続される。後輪14のアクスルは、シートステイとチェーンステイとが接触する点で、ライトシートステイ32及びチェーンステイを、レフトシートステイ34及びチェーンステイに接続する。ライトチェーンステイ36が、次の図2Aで図示される。レフトチェーンステイは図示されないが、ライトチェーンステイ36から対向する側面の後輪に直接的に位置する。
【0040】
電動自転車はさらに、車両を操縦するためのフロントセット40を有する。フロントセット40は、ヘッドチューブ30の内部でフォーク46に堅く接続しているステム44を中心とするハンドルバー42を有する。フォーク46は、ヘッドチューブ30に対して回転可能に接続される。前輪16のアクスルは、フォーク46のライトアーム48とレフトアーム50とを接続する。
【0041】
電動自転車10は、シートチューブ24から順番にはめ込んでいるシートポスト54上に支持されるシート52を有する。
【0042】
右ペダル56は、フレーム12の右側面上に位置決めされた第1のスプロケット64に右クランクアーム60を介して接続され、シートチューブ24の下端でそれに回転可能に接続される。同様に、左ペダル58は、第1のブラケットベアリングアクスルもしくは回転アクスルにより、シートチューブ24の下端で第1のスプロケット64に左クランクアーム62を介して接続される。第1のスプロケット64は、ローラーチェーンの形態で、エンドレスチェーン68を介して第2のスプロケット66に接続される。第2のスプロケット66は、後輪14に順番に接続されて、それ故に右ペダル56及び左ペダル58に加えられた筋パワーが後輪14に伝達される。
【0043】
複数のバッテリーセル22の各バッテリーセルは、第1のスプロケット64及び第2のスプロケット66の最も接近した点間の線上のある点において位置決めされる。このことは、複数のバッテリーセル22が第1のスプロケット64と第2のスプロケット66との間でかつエンドレスチェーン68のループ内に位置決めされる、ということを意味する。複数のバッテリーセル22のこの位置決めは、シートチューブ24、ダウンチューブ26、及びトップチューブ28での位置決めに比較すると、より重心が低くなるという効果を有する。複数のバッテリーセル22がフレーム12の1つの側面上に位置決めされるが、それらはフレーム12及び後輪14に接近して位置決めされ、それ故に電動自転車のバランスに対して重要でないマイナスの効果を有するであろう。このマイナスの効果は、その位置決めによって低くなった重心によって大いに克服される。さらに、普通の自転車に比較すると、その位置決めだけが、電動自転車10の横からのプロファイル(側面)に小さい影響を及ぼす。右クランクアーム60が後方を指示するときに複数のバッテリーセル22のいくつかのバッテリーセルが右クランクアーム60と右チェーンステイ36との間に位置決めされるように、複数のバッテリーセル22が位置決めされ、ここで後者が図2Aで図示される。
【0044】
図2Aは、図1と同一の電動自転車10であるが、その異なる複数の構成要素を示す分解図が図示された駆動ユニット20とともに例示される。駆動ユニットは、右チェーンステイ36に沿って間隔が離れた第1のU字型ボルト74及び第2のU字型ボルト76によって、右チェーンステイ36上に堅く装着された内側パーツ70を有する。内側パーツ70は、右チェーンステイ36と後輪14との間に部分的に位置決めされる。さらに、駆動ユニット20は、複数のホルダーのいくつかのサポートによって内側パーツ70に堅く取り付けられた外側パーツ72を有する。外側パーツ72が内側パーツ70に取り付けられるとき、それらはエンドレスチェーン68を完全に囲むガードを形成する。外側パーツ72は、右クランクアーム60を引き伸ばすための開口80と、囲むハウジング86内に複数のバッテリーセル22を支持するバッテリーパック84を受け入れるための凹部82とを有する。囲むバッテリーパック84は、凹部82内に解放可能なように支持される。ハウジングは、複数のバッテリーセル22を置き換えるために開けることができる。凹部82とハウジング86との寸法及び形状は、バッテリーパック84が凹部82内で接近して取り付けられるようにであって、それによって内側パーツ70及び外側パーツ72は、バッテリーパックサポートの機能を有する。代替の実施形態では、複数のバッテリーセル22は、電動自転車10の集積パーツである。
【0045】
バッテリーパック84は、バッテリー管理システム88をカバーする突起部を有し、電気エネルギーが電気エネルギーの外部ソースから受信することができるための雌端子の形態で電気コネクタ90が取り付けられている。代替の実施形態では、電気コネクタ90は雄端子である。バッテリー管理システム88は、電気コネクタ90及び複数のバッテリーセル22と電気的な通信状態にある。バッテリー管理システム88は、複数のバッテリーセル22の充電を制御する。このことは、バッテリーパック84がバッテリーパックサポートによって支持される場合と、それがバッテリーパックサポートから取り除かれる場合との両方で、複数のバッテリーセル22が再充電される、ということを意味する。バッテリーパック84は、外側パーツ72に解放可能なように接続され、そのことは、それが取り除かれて、まったく道具を使用することなしにもう1つのバッテリーパックによって置き換えられる、ということを意味する。
【0046】
バッテリー管理システム88はさらに、複数のバッテリーセル22から電気ハブモータ18に対する電気エネルギーの放電を制御する。バッテリー管理システム88は、電気ケーブルを介して電気ハブモータ18と電気的な通信状態にあって、電気モータ18によって電動自転車の駆動を制御する。
【0047】
外側パーツ72はさらに、電動自転車10の運転手からの、例えばペダリングなどの命令もしくはフィードバックに対するハブモータの駆動を制御するモータ管理ユニット92をカバーする突起部を有する。
【0048】
図2Bは、図2Aの電動自転車10に対する代替の実施形態が例示され、駆動ユニット20’がその異なる構成要素を示す分解図で図示される。駆動ユニットは、第1のスプロケット64における第1のホルダー74’と第2のスプロケット66における第2のホルダー76’とによってフレーム12上に堅く装着された内側パーツ70’を有する。内側パーツ70’は、第1のホルダー74’と第2のホルダー76’とを相互接続し、サポートを右チェーンステイのそれに対応するフレーム12’に提供する。さらに、駆動ユニット20’は、複数のネジ77’によって内側パーツ70’に堅く取り付けられた外側パーツ72’を有する。ネジ77’のいくつかは、第2のホルダー76’を嵌合する一方で、残りのネジ77’は内側パーツ70’を直接的に嵌合する。駆動ユニット20’は好ましくは、市場に届く前にフレーム12’に装着される。
【0049】
外側パーツ72’が内側パーツ70’に取り付けられる場合、それらはエンドレスチェーン68を完全に囲むガードを形成する。外側パーツ72’は、右クランクアーム60を引き伸ばすための開口80’と、フロントセクション87’とバックセクション87’ ’とからなるハウジング86’内に複数のバッテリーセル22’を支持するバッテリーパック84’を受け入れるための凹部82’とを有する。バッテリーパック84’は、凹部82’内に解放可能なように支持される。バッテリーパック84’は、複数のバッテリーセル22’を置き換えるために開けることができる。凹部82’及びハウジング86’の寸法及び形状は、バッテリーパック84’が凹部82内に接近して取り付けられるようにであって、それによって内側パーツ70’及び外側パーツ72’は、バッテリーパックサポートの機能を有する。
【0050】
さらに、代替の実施形態では、内側パーツ70’は、その構造的な強度を増強させるための、そして図2Aに図示された好ましい実施形態におけるような普通のチェーンステイの重要な部分に対応する、フレームにおけるサポートの重要な部分を提供するためのバーを備える。そのバーは第1のスプロケット及び第2のスプロケットにおいてフレーム12’に対して接続する。
【0051】
図2Aに図示された好ましい実施形態の特徴と同一である図2Bに図示された代替の実施形態の特徴には、同一のインデックスが与えられた。異なるが関連した機能を有する代替のかつ好ましい実施形態の特徴には同一番号が与えられるが、代わりに図2Bでダッシュを付与することによって区別される。
【0052】
図3Aは、バッテリー管理システム88の好ましい実施形態の概略的な回路図を例示する。バッテリー管理システムは、非特許文献1に詳細説明されたS−8254のバッテリー保護集積回路100を多数含む。図3Bは、バッテリー管理システム88の追加的な予備の充電保護装置102の概略的な回路図を例示する。予備の充電保護装置102は、非特許文献2に詳細説明されたS−8244のバッテリー保護集積回路104を多数含む。
【0053】
図4A及び図4Bは、非特許文献3で詳細説明されたS3F84A5 8ビットCMOSマイクロコントローラ110に基づいたモータ管理ユニットの概略的な回路図を例示する。モータ管理ユニットはさらに、電力供給インターフェース112と、バッテリー電圧検出回路114と、ハンドルバー電圧検出及び速度制限回路116と、システムフィードバック電流検出回路118と、システムオーバ電流保護回路120と、ブレーキ機構回路122と、ホールセンサ位置検出及び速度メータ回路124と、パワーMOSFET及び集積駆動回路126と、他の機能の入力選択回路128と、プログラムインターフェース130と、制御信号セレクタ132とを有する。S3F84A5 8ビットCMOSマイクロコントローラ110及び回路図112−132はさらに、非特許文献4で説明される。
【0054】
図5Aは、図2Aで図示された電動自転車であるが、制御ユニット200が取り付けられたものが例示される。図5Aが図2Aと共通している特徴もしくは図2Aにおける特徴に関連する特徴は、図2Aに比較して、100だけ大きい番号を有するインデックが与えられ、例えば図2Aにおいてインデックス72を有する外側パーツは、図5Aにおいてインデックス172が与えられる。モータ管理ユニット203は、制御ユニット200内部に収容される。制御ユニット200は、第1のスプロケット164の内側に、すなわち、右クランクアーム160から対向する側面の第1のスプロケット164上に位置決めされる。制御ユニットは第1のスプロケット164に対して並列し、すなわち、第1のスプロケット164と同一側面のシートチューブ124及びダウンチューブ126上に位置する。制御ユニットはまた、第1のスプロケット164の回転速度を決定する回転センサ204を有する。一対のネジ206は、内側パーツ170における一対の協働するネジ穴214を介して、制御ユニット200を内側パーツに170に固定する。右クランクアーム160は、ネジ式ボルト212が回転アクスル208を嵌合するためのボルト穴210又はネジ式ボルト212と協働するネジ穴を有するブラケットベアリングアクスルを有する。
【0055】
図5Bは、図2Bで図示された電動自転車であるが、制御ユニット200が取り付けられたものが例示される。図5Bが図2Bと共通している特徴もしくは図2Bにおける特徴に関連する特徴は、図2Bに比較して、100だけ大きい番号を有するインデックが与えられ、例えば図2Bにおいてインデックス72’を有する外側パーツは、図5Bにおいてインデックス172’が与えられる。モータ管理ユニット203は、制御ユニット200内部に収容される。制御ユニット200は第1のスプロケット164の内側に、すなわち、右クランクアーム160から対向する側面の第1のスプロケット164上に位置決めされる。制御ユニットは第1のスプロケット164に対して並列され、すなわち、それは第1のスプロケット164と同一側面のシートチューブ124及びダウンチューブ126上に位置する。制御ユニットはまた、第1のスプロケット164の回転速度を決定する回転センサ204を有する。一対のネジ206が、内側パーツ170’において一対の協働するネジ穴214を介して、制御ユニット200を内側パーツ170’に固定する。右クランクアーム160は、ネジ式ボルト212が回転アクスル208を嵌合するか、もしくはネジ式ボルト212と協働するネジ穴を有するブラケットベアリングアクスルを嵌合するためのボルト穴210を有する。
【0056】
図6A及び図6Bはそれぞれ、図5A及び図5Bで図示された制御ユニット200の側面図及び斜視図である。制御ユニット200は、モータ管理ユニット228を収容する制御ユニットハウジング230を有する。モータ管理ユニット228は電気モータと接続され、回転センサ204からの複数の制御信号に基づいて、上記バッテリーパック184から電気モータ118に対する電気的な電力供給を制御する。制御信号は第1のスプロケット164の回転を表す。制御ユニット200は、バッテリーパック184上の協働する複数の雌端子が接続されるハウジング230から突出する2つの電気端子232を有する。電気端子232はモータ管理ユニット228に接続され、バッテリーパックの雌端子は複数のバッテリーセル22に接続される。このように、電気モータ118は複数のバッテリーセル22によって駆動される。制御ユニットハウジング230は、複数のネジ206が内側パーツ170を嵌合し、その内側パーツ170に対して制御ユニットを支持することができるように一対のネジ開口215を有する。
【0057】
回転センサ204は、その外周224に沿って10個の永久磁石216を支持する円板形状の磁石サポート218と、その永久磁石216の位置における変化を検出する磁石検出器220とを有する。円板形状の磁石サポートは、回転アクスル208が通過するために、その中心に第1の開口222を有する。回転アクスル208は、ベアリングによって、電動自転車10のフレーム12に対して相互接続される。磁石サポート218は、開口222の幾何学的形状の中心に向かって方向付けされた14個の歯226を有する。その歯226は柔軟性があって、その歯の先は、磁石サポート218が装着されるべき点における回転アクスル208の断面積よりも小さいそれらの間の最小領域を定義する。このように、磁石サポート218が回転アクスル208上に押し付けられて磁石サポートを回転アクスル208に堅く固定する場合、歯226は屈曲されるであろう。
【0058】
磁石検出器220は制御ユニットハウジング230に取り付けられて円板形状の磁石サポート218に対する法線であるある点で位置決めされる。すなわち、回転アクスル208に沿って右から見たとき、磁石検出器220は磁石サポート218の後ろに部分的に存在する。磁石検出器は、回転アクスル208及び当該回転アクスル208に取り付けられた第1のスプロケット64が回転するとき、永久磁石216によって発生された磁場の変化を検出する磁場センサを有する。
【0059】
制御ユニットハウジング230は、回転アクスル208と上記フレームとを相互接続するベアリングを収容するベアリングハウス236の部分を受け入れる第2の開口234を定義する。制御ユニットハウジングは最大幅を有し、すなわち、第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向に最大拡張部を有し、それは25ミリである。
【0060】
本発明を特徴付けるさらなるポイントは以下のとおりである。
1.電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のための駆動ユニットであって、上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットから間隔が離れており、上記フレームに対して回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するために、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトとを備え、
上記駆動ユニットは、上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとの間に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化される駆動ユニット。
【0061】
2.上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックはさらに、上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のセルの上記バッテリーセルを位置決めするように適合化されたことを特徴とするポイント1に係る駆動ユニット。
【0062】
3.上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットに近接して上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの上記バッテリーセルを位置決めし、同時に上記クランクアームがフル回転を達成できるように適合化されたことを特徴とするポイント1又は2に係る駆動ユニット。
【0063】
4.上記バッテリーパック及び上記電気モータを接続するための電気接続部をさらに備えたことを特徴とするポイント1〜3のうちのいずれか1つに係る駆動ユニット。
【0064】
5.上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気的な通信状態にあって、電気エネルギーの外部ソースから電気エネルギーを受信するように適合化された第1の電気コネクタと、
上記電気コネクタからの電気エネルギーによって、上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの充電を制御するためのバッテリー管理ユニットとをさらに備えたことを特徴とするポイント1〜4のうちのいずれか1つに係る駆動ユニット。
【0065】
6.上記バッテリー管理ユニットはさらに、上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから上記電気モータに対する電気エネルギーの放電を制御するように適合化されたことを特徴とするポイント5に係る駆動ユニット。
【0066】
7.上記バッテリーパックサポートは、上記バッテリーパックを解放可能なように支持するように適合化されたことを特徴とするポイント1〜6のうちのいずれか1つに係る駆動ユニット。
【0067】
8.上記エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むように適合化されたガードをさらに備えたことを特徴とするポイント1〜7のうちのいずれか1つに係る駆動ユニット。
【0068】
9.上記ガードは、上記エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むように適合化されたことを特徴とするポイント8に係る駆動ユニット。
【0069】
10.電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車であって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットと間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、
駆動ユニットとを備え、
上記駆動ユニットは、上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するバッテリーパックサポートとを備え、
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとの間でかつ上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを位置決めする電動自転車。
【0070】
11.上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックはさらに、上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの上記バッテリーセルを位置決めすることを特徴とするポイント10に係る電動自転車。
【0071】
12.上記フレームは、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上にチェーンステイを有さず、上記駆動ユニットは、上記第1のスプロケット及び上記第2のスプロケットにおいて上記フレームに接続し、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上のチェーンステイのサポートに対応して、上記フレームにおいてサポートを提供するように適合化されたことを特徴とするポイント10又は11に係る電動自転車。
【0072】
13.上記駆動ユニットはさらに、ポイント3〜9のうちのいずれか1つに係る特徴のいずれかを備えたことを特徴とするポイント10〜12のうちのいずれか1つに係る電動自転車。
【0073】
14.電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のエンドレスチェーンもしくはベルトを少なくとも部分的に保護するためのガードシステムであって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットと間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記エンドレスチェーンもしくはベルトは、上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するために、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続し、
上記ガードシステムは、
上記エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むガードと、
ポイント1〜9のうちのいずれか1つに係る駆動ユニットとを備えるガードシステム。
【0074】
15.上記エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むことを特徴とするポイント14に係るガードシステム。
【技術分野】
【0001】
本発明は一般に、電気モータによって動力供給される電動自転車に関する。より特に、本発明は電気モータに対するバッテリーパックに関し、特にバッテリーパックのバッテリーセルの位置決めに関する。
【背景技術】
【0002】
電動自転車は、車両に動力供給するためのモータ、もしくはペダリングをアシストするためのモータを有する自転車である。そのモータは、自転車を組み立てる間に自転車に取り付けられるか、もしくは自転車を組み立てた後のアフターマーケット(補修部品市場)の交換物として自転車を取り付けられるかのいずれかである。その電動自転車は、ペダル単独によって動力供給されるオートバイと区別される。電動自転車のいくつかは、推進力の主要な形態としてペダルを有し、例えば上り坂を登るときなどに、余分な動力を与えるためのモータを用いる一方で、他の電動自転車はそれらのそれぞれのモータ単独によって駆動される。
【0003】
多くの電動自転車は、標準の自転車フレームに基づいており、例えばそれらはシートチューブ、ダウンチューブ、ヘッドチューブ、シートステイ、及びチェーンステイを有する標準のフレームを有する。例えばブレーキやギアなどの標準の自転車技術がまた、普通に使用される。例えばペダリングのアシストを制御するためのトルクセンサや動力制御などの電動自転車のための特定の技術がまた存在する。
【0004】
電動自転車は、異なる複数のタイプのエンジンによって動力供給されてもよい。最も一般的なエンジンは、例えばクランクに位置決めされるか又は前輪もしくは後輪のいずれかの中央に位置決めされた電気モータであって、自転車のフレームによって支持されたバッテリーもしくはバッテリーパックによって電力供給される。そのバッテリーパックは一般に、シートチューブと後輪との間、シートチューブ、トップチューブ、及びダウンチューブ間の三角形の中、荷台と後輪との間、後輪のそばに荷台から吊り下げる、又はシートチューブ、トップチューブ及びダウンチューブ内もしくは一部として設けられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】“BATTERY PROTECTION IC FOR 3−SERIAL OR 4−SERIAL−CELL PACK”, S−8254, Rev.2.3_00
【非特許文献2】“BATTERY PROTECTION IC FOR SERIES CONNECTION OF 1 TO 4 CELLS (SECONDARY PROTECTION)”, S−8244, Rev.0.8
【非特許文献3】“USER’S MANUAL, S3F84A5, 8−Bit CMOS Microcontrollers”, May, 2009, REV1.00
【非特許文献4】“S3F84A5 APPLICATION NOTE REV1.0 E−BIKE CONTROLLER”, By Samsung Electronics Co., Ltd.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
バッテリーパックは特定の重量を持ち、電動自転車に対するその配置が自転車のバランスに影響を与える。例えばサドルチューブと後輪との間、もしくは荷台と後輪との間などの高い位置に位置決めされたバッテリーパックは、結果として高い重心の電動自転車をもたらす。このことは、電動自転車が運転のときにより安定しないという不利益を有する。さらに、それはまた、電動自転車がその側面が接した状態から直立した位置に起き上がらせることがより困難となるという不利益を有する。もしそのバッテリーパックが、アフターマーケットの交換物の一部であるならば、例えば荷台から側面に接した状態で吊り下げるなどしてバッテリーを搭載することは、非交換型自転車と比較すると、重心をさらに上方にシフトすることができる。
【0007】
アフターマーケットの交換物のバッテリーパックは、電動自転車の全体の一部ではなく、フレームもしくは荷台のどこかに設けられ、それは自転車を例えばその側面からフレームに嵌合するアームを有するトウバーに引っ掛けるときなどに普通の自転車として持ち上げたりもしくは運んだりすることができない、ということを意味する。さらに、アフターマーケットの交換物は、フレームもしくは荷台に取り付けられることを可能とするために、フレームもしくは荷台に対する特定の必要要件を持つ。例えば、荷台を欠く自転車は、荷台上に装着されるように適合化されたバッテリーパックか、もしくは後輪の1つの側面に接した状態で吊り下げられるように適合化されたバッテリーパックを有するアフターマーケットの交換物を取り付けることができない。さらに、電気的な後輪ハブモータに対して、サドルチューブと後輪との間のバッテリーパッケージの位置決め、荷台と後輪との間のバッテリーパッケージの位置決め、又は荷台の全体の一部としてのバッテリーパッケージの位置決めは、バッテリーパックとハブモータとを接続するために、後輪の半径よりも大きい電気的な導管を必要とする。当然のことながら、後輪の1つの側面に接した状態で荷台から下に吊り下げられるように適合化されたバッテリーパックは、それが後輪ハブモータのハブに対してより近接するので、より短い電気的な導管を必要とする。電動自転車の内蔵のバッテリーパックは通常、普通の自転車のそれと比較すると、自転車の重要な適合性と、自転車プロファイルの変更とを必要とする。例えば、ダウンチューブの内部にバッテリーパックを設置する場合、これは普通の自転車の必要とされる直径よりも著しく大きい直径を有するダウンチューブを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る目的は、例えば自転車を運転するときもしくは運ぶとき、又はバッテリーパックを再充電もしくは取り替えるときなどに持ち上げられることがより容易となる電動自転車を提供することである。本発明の特定の特徴は、バッテリーパックの低い位置決めにあり、それは電動自転車を直立した位置に置いてバランスをとることをより容易とするという利点を有する。本発明のもう1つの特徴は、非電動自転車の対応するプロファイルもしくはシルエットと比較すると、任意の方向から見ると、電動自転車のプロファイルもしくはシルエットに対する影響がほとんどないバッテリーの位置決めにあって、それが電動自転車を普通の自転車として持ち運びすることを可能とする。本発明のもう1つの特徴は回転センサ及び制御ユニットの特定の位置決めにある。
【0009】
上記目的、上記利点及び上記特徴に加えて、多数の他の目的、利点及び特徴が、本発明に係る以下の好ましい実施形態が与えられた詳細な説明から明らかとなろう。本発明の第1の態様に係る目的、利点及び特徴は、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された、電動自転車に対する駆動ユニットによって取得され、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに対して接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットから間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪と接続され、当該電動自転車は、動力をクランクアームから後輪に伝達するための、第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続するループ状のエンドレスチェーンもしくはベルトを備え、駆動ユニットは、電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、当該バッテリーパックをフレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、バッテリーパックサポートとバッテリーパックとは、第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化される。
【0010】
フレーム並びに第1のスプロケット及び第2のスプロケットは、普通の自転車のものであってもよく、駆動ユニットは、アフターマーケットの交換物として装着されるように適合化されてもよい。代わりに、フレーム並びに第1のスプロケット及び第2のスプロケットは、特に市場に届く前に装着された駆動ユニットを有する電動自転車のために適合化されてもよい。運転手の筋パワーが後輪に伝達されて、運転手の足の往復運動を後輪の回転運動に変換する。電子モータは後輪に接続される必要はなく、例えばそれは前輪に装着されるハブモータとすることができる。さらに、モータは、第1のスプロケットに位置してそれに接続されてもよく、もしくは遊星ギアを有するサドルチューブ内や第1のスプロケットに接続する駆動アクスル内に位置してもよい。
【0011】
「第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間」という表現は、第1のスプロケット上のある点から第2のスプロケット上のある点を結ぶ線分上の空間におけるある点として、もしくは第1のスプロケット上のある点から第2のスプロケット上のある点を結ぶ線分上のある点から第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向に移動された空間におけるある点として理解されるべきである。これが、電動自転車に低い重心をもたらすという利点を有する。さらに、第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間の空間は、自転車に乗るとき、自転車を運ぶとき、もしくは自転車を支持するときにはめったに使用されないので、特定化された位置決めはまた、普通の自転車のそれと比較すると、電動自転車の取扱いに対する影響はほとんどない。
【0012】
さらに、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、クランクアームと後輪との間に置かれた1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化されてもよい。「クランクアームと後輪との間に置かれた」という表現は、クランクアーム上のある点から後輪上のある点を結ぶ線分上の空間におけるある点として理解されるべきである。これが、バッテリーセルが自転車フレームの垂直中心に接近して位置決めされるという効果を奏し、それは自転車のバランスに対する影響が小さいという利点を有する。代わりに又は追加的に、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間に直接的に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化されてもよい。「第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間に直接的に」という表現は、第1のスプロケット上のある点から第2のスプロケット上のある点を結ぶ線分上の空間におけるある点として理解されるべきである。これはまた、バッテリーセルが自転車フレームの垂直中心に接近して位置決めされるという効果を奏するが、自転車のバランスに対してわずかにより大きな影響を及ぼす。
【0013】
バッテリーパックサポート及びバッテリーパックはさらに、エンドレスチェーンもしくはベルトのループ内に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化される。「エンドレスチェーンもしくはベルトのループ内」という表現は、エンドレスチェーンもしくはベルト上の第1の点から第2の点を結ぶ線分上の空間におけるある点、又はエンドレスチェーンもしくはベルト上の第1の点から第2の点を結ぶ線分上のある点から第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向において移動された空間におけるある点として理解されるべきである。エンドレスチェーンもしくはベルト内の空間は自転車に乗るとき、自転車を運ぶとき、もしくは自転車を支持するときにはめったに使用されないので、特定化された位置決めは、普通の自転車のそれと比較すると、電動自転車の取扱いに対する影響はほとんどない。さらに、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックはさらに、エンドレスチェーンもしくはベルトのループ内に直接的に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化されてもよい。エンドレスチェーンもしくはベルト上の第1の点から第2の点を結ぶ線分上の空間におけるある点として理解されるべきである。この特定の位置決めは、普通の自転車のそれと比較すると、電動自転車の取扱いに対する影響はなおさら少ない。
【0014】
バッテリーパックサポート及びバッテリーパックはさらに、第1のスプロケットと近接した1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めし、同時にクランクアームがフル回転を達成できるように適合化されてもよい。この位置決めは、バッテリーセルが電動自転車の重心を前方に移動させるという効果を奏し、特に電気モータが後輪ハブモータであれば、それがバランスに対してポジティブな効果を有するかもしれない。さらに、この特定の位置決めは、普通の自転車の任意の他の構成要素によってめったに使用されない。それはバッテリーセルがほとんどの自転車のアフターマーケットの交換物において容易に位置決めされる、ということを意味する。この特定の位置決めはまた、アフターマーケットの交換物と市場導入前との両方に対して、バッテリーセルが地面により接近して位置決めされることを可能とさせる。
【0015】
本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、後輪において位置決めされるように適合化された電気モータを備える。これが、バッテリーパックと電気モータとの間の距離をより小さくするという効果を奏する。さらに、それがバッテリーパックサポート及びモータを同じハウジングの中に装着することを可能とする。本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、バッテリーパックと電気モータとを接続するための電気接続部を備える。例えば、電気接続部は絶縁型電気ケーブルであってもよい。代わりに、本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、電気モータを備え、当該電気モータは、第1のスプロケットにおいて、もしくは電動自転車の前輪において位置決めされるように適合化される。
【0016】
本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気通信状態であって電気エネルギーの外部ソースから電気エネルギーを受信するように適合化された第1の電気コネクタと、当該電気コネクタからの電気エネルギーによって1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの充電を制御するためのバッテリー管理ユニットとを備える。第1の電気コネクタ及びバッテリー管理ユニットは、バッテリーパック及び1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルに近接して位置されてもよく、それはこれらの構成要素の追加された重量が電動自転車の重心をより低くするのに寄与する、ということを意味する。
【0017】
第1の電気コネクタ及びバッテリー管理ユニットは、バッテリーパックの内部要素であってもよく、そのことがバッテリーパックを電動自転車から取り外した後でさえバッテリーパックを再充電することが可能であるという効果を奏する。次に、第1の電気コネクタ及びバッテリー管理ユニットは、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルに近接して位置されてもよく、そのことはこれらの構成要素の追加された重量が電動自転車の重心をより低くするのに寄与し、例えば横に倒した位置から直立した位置に電動自転車を起き上がらせるときなどの電動自転車の取扱いを改善するかもしれない、ということを意味する。
【0018】
バッテリー管理ユニットはさらに、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから電気モータに対する電気エネルギーの放電を制御するように適合化されてもよい。例えば、バッテリーパックが個々のバッテリーセルの充電から独立した一定の電力を供給するようにバッテリー管理ユニットは放電を制御してもよい。このことは電動自転車の安定した電力供給が可能となるという利点を有する。
【0019】
本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、第1のスプロケットの回転もしくは非回転を決定し、第1のスプロケットにおいて、及びクランクアームからスプロケットの対向する側面に位置決めされるように適合化された回転センサを備える。このことが回転センサを低い点に位置決めし、直立した電動自転車の垂直中心線に接近するという効果を奏し、それ故に車両のバランスに対して少し影響を及ぼすであろう。従って、回転センサのこの特定の位置決めは、電動自転車の取扱いをより容易にするという利点を持つ。回転センサは、第1のスプロケットのそばに直接的に位置決めされてもよい。回転センサは、上記第1のスプロケットのハブにおいて位置決めされてもよい。
【0020】
回転センサは、第1のスプロケットに対して固定された位置において磁石を装着するための磁石サポートと、フレームに対して固定された位置において装着され、フレームに対して1つもしくはそれ以上の位置における変化を検出するための磁石検出器とを備えてもよい。これが回転センサの幅が狭い組み立てを可能とし、そのことがその重心を直立した電動自転車の垂直中心線に対してより接近させることを可能とし、それ故にバランスに対するその影響をより小さくさせる。それはまた、回転センサが第1のスプロケットとフレームとの間の普通に狭い空間に位置決めされることを可能とする。磁石サポートは、第1のスプロケット上に直接的に装着されるように適合化され、そのことは回転をさらにいっそうより狭めることができるという利点を有する。回転センサは、光学センサ、電気センサ、及び/又は第1のスプロケットもしくは当該第1のスプロケットに取り付けられた回転アクスルの回転もしくは非回転を検出するための技術において知られた機械センサを備えてもよい。
【0021】
電動自転車は、第1のスプロケットに固定された回転アクスル(回転車軸)と、第1のスプロケットをフレームに回転可能に接続するための、回転アクスルとフレームとを相互接続するベアリングと、磁石サポートとを備えてもよく、当該磁石サポートは回転アクスル上に直接的に硬く装着されるように適合化されてもよい。これは同一の磁石サポートが第1のスプロケットの設計手法に依存せず、そのことは異なった第1のスプロケットを有する異なった電動自転車に対して取り付けられるという利点を持つ。磁石サポートはフラットであってもよく、回転アクスルが磁石サポートを通過することができるための第1の開口を定義してもよい。これが、横断寸法及び断面形状を変化させる回転アクスルの広い範囲に安全かつ正確に装着される磁石サポートを可能とする。磁石サポートは円板形状であってもよいし、もしくはその幾何学的形状の中心に位置する第1の開口を有する円板を定義してもよく、磁石は円板の外周に位置する。このことは、磁石によって定義された空間分解能と比較すると、磁石サポートの半径寸法を小さくできるという利点を有する。
【0022】
磁石のサポートは、回転アクスル上に嵌合して係止(ロック)するための、第1の開口の幾何学的形状中心に向かって方向付けされた多数の歯を備えてもよい。歯は柔軟性があってもよく、歯の先がそれらの間の最小領域を定義してもよく、その最小領域は、第1のスプロケットとフレームとの間の回転アクスルの断面積よりも小さくてもよい。このことは、磁石サポートの回転アクスルに対する固定が回転アクスルの軸方向において小さい空間だけを必要とし、それ故に概して幅が狭い回転センサを可能とする、という利点を有する。回転センサは、磁石サポートに対して直接的に法線である点に磁石検出器を位置決めするように適合化されてもよい。ここで、「直接的に法線」とは、第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向で磁石サポートから分離された点においてとして理解される。このことが、回転センサの検出の空間分解能が維持されたままもしくは改善されて、回転センサを回転アクスルの半径方向においてよりコンパクトにすることができる。
【0023】
駆動ユニットはさらに、バッテリーパックに接続されるように適合化された制御ユニットと、電動自転車の動作を制御するための電気モータとを備え、当該制御ユニットは、バッテリーパック及び電気モータに接続されるように適合化されたモータ管理ユニットを備え、電気モータは、バッテリーパックから電気モータに対する電気的な電力供給を制御するためであって、当該制御ユニットは、モータ管理ユニットを収容し、第1のスプロケットと並列して位置決めされ、及び/もしくは第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びにクランクアームからスプロケットの対向する側面に位置決めされるための制御ユニットハウジングを備える。これが制御ユニットが低い点で位置決めされ、直立した電動自転車の垂直中心線に接近するという効果を奏し、従って車両のバランスに対する影響だけが小さくなるであろう。さらに、それは運転手の邪魔にならない場所に位置決めされる制御ユニットを可能とする。従って、制御ユニットのこの特定の位置決めは、電動自転車の取扱いがより容易となるという利点を持つ。制御ユニットはさらに、バッテリー管理ユニットを備え、バッテリー管理ユニットは制御ユニットハウジングに収容されるか、もしくは好ましくはバッテリー管理ユニットはバッテリーパックに収容される。制御ユニットはさらに、回転センサと、制御ユニットハウジングに収容され、及び/又は制御ユニットハウジングに取り付けられてもよい磁石検出器とを備える。これらの特徴は、制御ユニットの特定の位置の利点をさらに改善する。
【0024】
制御ユニットは、回転センサからモータ管理ユニットに信号を転送するための、磁石検出器とモータ管理ユニットとの間の接続部を備え、回転センサは、第1のスプロケットの回転もしくは非回転を表す制御信号を発生してもよく、モータ管理ユニットは、その制御信号に基づいて、バッテリーパックから電気モータに対する電気的な電力供給を制御するように適合化されてもよい。
【0025】
バッテリーパックのサポートは、バッテリーパックを解放可能なように支持するように適合化されてもよい。「解放可能なように支持する」という表現は、バッテリーパックが全く道具を使用することなしに装着されかつ取り外しが可能である、ということを意味すると理解される。このことは、それが放電されたバッテリーパックを十分に充電されたバッテリーパックとの早い交換を可能とするという利点と、放電されたバッテリーパックが電動自転車のバッテリーパックの場所とは異なった場所で再充電することができるという利点とを有する。それはまた、バッテリーパックが電動自転車よりも異なった場所で蓄えられて(充電されて)、それ故にバッテリーパックもしくは電動自転車の盗難を回避することができる、という利点を有する。代わりに、バッテリーパックサポートは、電動自転車の集積パーツとしてバッテリーパックを支持するように適合化されてもよい。
【0026】
制御ユニットは、バッテリーパックと解放可能な電気的な接続を確立するための第1の電気端子を備える。バッテリーパックは、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから制御ユニットに対して電気エネルギーを運ぶための、第1の電気端子と協働し、1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気的な通信状態にある第2の電気端子を備えてもよい。制御ユニットは、バッテリーパックに収容されたバッテリー管理ユニット、もしくはバッテリーパック内の任意の他の回路とのコンタクト(接続)を確立するための1つもしくはそれ以上の予備端子を備えてもよい。
【0027】
電動自転車は、第1のスプロケットに固定された回転アクスルと、第1のスプロケットをフレームに回転可能に接続するための、回転アクスルとフレームとを相互接続するベアリングと、ベアリングを収容するベアリングハウスとを備えてもよく、制御ユニットハウジングは、ベアリングハウスの部分を受け入れるための第2の開口を定義してもよい。これが制御ユニットが電動自転車のフレームに接近して装着されることを可能とする。制御ユニットのハウジングは、第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向において最大拡張部を有してもよく、それは5ミリから50ミリ、10ミリから45ミリ、15ミリから40ミリ、20ミリから35ミリ、及び25ミリから30ミリのうちの1つもしくはそれ以上の範囲内、並びに/又は5ミリから10ミリ、10ミリから15ミリ、15ミリから20ミリ、20ミリから25ミリ、25ミリから30ミリ、30ミリから35ミリ、35ミリから40ミリ、40ミリから45ミリ、及び45ミリから50ミリのうちの1つもしくはそれ以上の範囲内である。
【0028】
本発明の第1の態様に係る駆動ユニットはさらに、エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むように適合化されたガードを備える。このことは、それが特にそのバッテリーセルの1つが第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間に直接的に位置決めされるので、バッテリーパックを替えるときにエンドレスチェーンもしくはベルトと接触するというリスクを軽減させるという利点を有する。ガードはエンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むように適合化されてもよい。このことは、それがバッテリーパックを替えるときにエンドレスチェーンもしくはベルトと接触するというリスクを取り除くという利点を有する。
【0029】
本発明の第2の態様に係る目的、利点及び特徴が、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車によって得られ、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットから間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪と接続され、当該電動自転車は、クランクアームから後輪に動力を伝達するための、ループ状に第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、駆動ユニットとを備え、当該駆動ユニットは、電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、バッテリーパックをフレームに接続するバッテリーパックサポートとを備え、バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、第1のスプロケットと第2のスプロケットとの間でかつエンドレスチェーンもしくはベルトのループ内に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めする。
【0030】
バッテリーパックサポート及びバッテリーパックはさらに、エンドレスチェーンもしくはベルトのループ内に1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めしてもよい。バッテリーパックサポート及びバッテリーパックは、第1のスプロケットに近接した1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めしてもよく、同時にクランクアームがフル回転を達成することが可能となる。
【0031】
本発明の第2の態様に係る電動自転車のフレームは、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上にチェーンステイを持たなくてもよく、駆動ユニットは、第1のスプロケットと第2のスプロケットとにおいてフレームに接続してもよく、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上のチェーンステイのサポートに対応して、フレームにおいてサポートを提供するように適合化されてもよい。このことは、複数のバッテリーセルを置くことができるスペースがより広くなるという利点を有する。本発明の第2の態様に係る電動自転車はさらに、本発明の第1の態様に係る任意のさらなる特徴を備えてもよい。さらに、駆動ユニットは、当該ドライブユニットの構造的な強度を増強するために、そして第1のスプロケットと同一側面のフレーム上のチェーンステイのサポートに対応して、フレームにおいて少なくともいくつかのサポートを提供するための、第1のスプロケットと第2のスプロケットとにおいてフレームに接続するバーなどを備えてもよい。
【0032】
本発明の第3の態様に係る目的、利点及び特徴が、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のエンドレスチェーンもしくはベルトを少なくとも部分的に保護するためのガードシステムによって得られることができ、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットと間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪に接続され、エンドレスチェーンもしくはベルトは、クランクアームから後輪に動力を伝達するための、ループ状に第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続し、ガードシステムは、エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むガードと、本発明の第1の態様に係る駆動ユニットとを備える。さらに、ガードシステムは、エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲んでもよい。
【0033】
本発明の第4の態様に係る目的、利点及び特徴が、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のための回転センサによって得られ、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットと間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪に接続され、当該電動自転車は、クランクアームから後輪に動力を伝達するための、ループ状に第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトとを備え、回転センサは、第1のスプロケットの回転もしくは非回転を決定するために位置決めされ、そして第1のスプロケットに対して並列して位置決めされ、及び/もしくは第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びにクランクアームから対向する側面のスプロケット上に位置決めされるように適合化される。本発明の第4の態様に係る回転センサはさらに、本発明の第1の態様に係る回転センサのいくつかの特徴を備えてもよい。
【0034】
本発明の第5の態様に係る目的、利点及び特徴は、電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車の動作を制御するための制御ユニットによって得られ、当該電動自転車は、フレームと、フレームに回転可能に接続された後輪と、フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、第1のスプロケットはさらに、第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、当該電動自転車は、第1のスプロケットと間隔が離れており、フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、第2のスプロケットはさらに後輪に接続され、当該電動自転車は、クランクアームから後輪に動力を伝達するための、ループ状に第1のスプロケットと第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、駆動ユニットとを備え、当該駆動ユニットは、電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、バッテリーパックをフレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、制御ユニットはバッテリーパック及び電気モータに接続され、制御ユニットは、バッテリーパックから電気モータに対する電気的な電力供給を制御するための、バッテリーパック及び電気モータに接続されるように適合化されたモータ管理ユニットと、モータ管理ユニットを収容するための、そして第1のスプロケットに対して並列して位置決めされ、及び/もしくは第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びにクランクアームから対向する側面のスプロケット上に位置決めされるための制御ユニットハウジングとを備える。本発明の第5の態様に係る制御ユニットはさらに、本発明の第1の態様に係る制御ユニットのいくつかの特徴を備えてもよい。
【0035】
本発明の第1、第2、第3、第4及び第5の態様は、明確さのために駆動車輪として後輪を意味するように特定化された。しかしながら、駆動車輪として前輪を有する自転車に対して、第2のスプロケットが前輪に接続されるという条件で、特定化された駆動ユニット、電動自転車、及びガードシステムがそのような自転車に対して適合化されることが理解される。
【0036】
本発明の異なる態様の多くの実施形態が以下に図示される。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の好ましい実施形態に係る電動自転車を例示する。
【図2A】図1に図示された電動自転車であるが、分解図で図示された駆動ユニットとともに例示する。
【図2B】図2Aにおける電動自転車の代替の実施形態を例示する。
【図3A(1)】バッテリー管理システムの概略的な回路図を例示する。
【図3A(2)】バッテリー管理システムの概略的な回路図を例示する。
【図3A(3)】バッテリー管理システムの概略的な回路図を例示する。
【図3A(4)】バッテリー管理システムの概略的な回路図を例示する。
【図3B(1)】バッテリー管理システムもしくはユニットの予備の充電保護の概略的な回路図を例示する。
【図3B(2)】バッテリー管理システムもしくはユニットの予備の充電保護の概略的な回路図を例示する。
【図4A(1)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(2)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(3)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(4)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(5)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4A(6)】モータ管理ユニット放電コントローラの概略的な回路図を例示する。
【図4B(1)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(2)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(3)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(4)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(5)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図4B(6)】モータ管理ユニットの別の概略的な回路図を例示する。
【図5A】図2Aに図示された電動自転車であるが、制御ユニット及び異なるバッテリー管理ユニットが取り付けられたものが例示される。
【図5B】図2Bにおいて図示された電動自転車であるが、制御ユニット及び異なるバッテリー管理ユニットが取り付けられたものが例示される。
【図6A】図5A及び図5Bに図示された制御ユニットの側面図である。
【図6B】図5A及び図5Bに図示された制御ユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
図1は、本発明の好ましい実施形態に係る電動自転車10を例示する。電動自転車10は、後輪14及び前輪16に回転可能に接続されたフレーム12を有する。後輪は、自転車を漕ぐときに駆動車輪として機能する。ブラシレス直流電流電気ハブモータ18は、後輪14のハブに位置決めされ、後輪14のハブに対する中心にある。電気ハブモータ18の駆動は駆動ユニット20によって動力供給されて制御される。駆動ユニット20は、再充電可能なリチウムイオンセルである複数のバッテリーセル22が見えるようにいくつかのそのパーツの一部が透明で図示される。複数のバッテリーセル22は、電気ハブモータ18に電力供給する。
【0039】
フレーム12は、シートチューブ24と、ダウンチューブ26と、ヘッドチューブ30と、トップチューブ28を有し、提示された順番で閉じられたループで接続される。シートチューブ24、ライトシートステイ32、及びライトチェーンステイ36は、提示された順番で閉じられたループで接続される。同様に、シートチューブ24、レフトシートステイ34、及びレフトチェーンステイは、提示された順番で閉じられたループで接続される。後輪14のアクスルは、シートステイとチェーンステイとが接触する点で、ライトシートステイ32及びチェーンステイを、レフトシートステイ34及びチェーンステイに接続する。ライトチェーンステイ36が、次の図2Aで図示される。レフトチェーンステイは図示されないが、ライトチェーンステイ36から対向する側面の後輪に直接的に位置する。
【0040】
電動自転車はさらに、車両を操縦するためのフロントセット40を有する。フロントセット40は、ヘッドチューブ30の内部でフォーク46に堅く接続しているステム44を中心とするハンドルバー42を有する。フォーク46は、ヘッドチューブ30に対して回転可能に接続される。前輪16のアクスルは、フォーク46のライトアーム48とレフトアーム50とを接続する。
【0041】
電動自転車10は、シートチューブ24から順番にはめ込んでいるシートポスト54上に支持されるシート52を有する。
【0042】
右ペダル56は、フレーム12の右側面上に位置決めされた第1のスプロケット64に右クランクアーム60を介して接続され、シートチューブ24の下端でそれに回転可能に接続される。同様に、左ペダル58は、第1のブラケットベアリングアクスルもしくは回転アクスルにより、シートチューブ24の下端で第1のスプロケット64に左クランクアーム62を介して接続される。第1のスプロケット64は、ローラーチェーンの形態で、エンドレスチェーン68を介して第2のスプロケット66に接続される。第2のスプロケット66は、後輪14に順番に接続されて、それ故に右ペダル56及び左ペダル58に加えられた筋パワーが後輪14に伝達される。
【0043】
複数のバッテリーセル22の各バッテリーセルは、第1のスプロケット64及び第2のスプロケット66の最も接近した点間の線上のある点において位置決めされる。このことは、複数のバッテリーセル22が第1のスプロケット64と第2のスプロケット66との間でかつエンドレスチェーン68のループ内に位置決めされる、ということを意味する。複数のバッテリーセル22のこの位置決めは、シートチューブ24、ダウンチューブ26、及びトップチューブ28での位置決めに比較すると、より重心が低くなるという効果を有する。複数のバッテリーセル22がフレーム12の1つの側面上に位置決めされるが、それらはフレーム12及び後輪14に接近して位置決めされ、それ故に電動自転車のバランスに対して重要でないマイナスの効果を有するであろう。このマイナスの効果は、その位置決めによって低くなった重心によって大いに克服される。さらに、普通の自転車に比較すると、その位置決めだけが、電動自転車10の横からのプロファイル(側面)に小さい影響を及ぼす。右クランクアーム60が後方を指示するときに複数のバッテリーセル22のいくつかのバッテリーセルが右クランクアーム60と右チェーンステイ36との間に位置決めされるように、複数のバッテリーセル22が位置決めされ、ここで後者が図2Aで図示される。
【0044】
図2Aは、図1と同一の電動自転車10であるが、その異なる複数の構成要素を示す分解図が図示された駆動ユニット20とともに例示される。駆動ユニットは、右チェーンステイ36に沿って間隔が離れた第1のU字型ボルト74及び第2のU字型ボルト76によって、右チェーンステイ36上に堅く装着された内側パーツ70を有する。内側パーツ70は、右チェーンステイ36と後輪14との間に部分的に位置決めされる。さらに、駆動ユニット20は、複数のホルダーのいくつかのサポートによって内側パーツ70に堅く取り付けられた外側パーツ72を有する。外側パーツ72が内側パーツ70に取り付けられるとき、それらはエンドレスチェーン68を完全に囲むガードを形成する。外側パーツ72は、右クランクアーム60を引き伸ばすための開口80と、囲むハウジング86内に複数のバッテリーセル22を支持するバッテリーパック84を受け入れるための凹部82とを有する。囲むバッテリーパック84は、凹部82内に解放可能なように支持される。ハウジングは、複数のバッテリーセル22を置き換えるために開けることができる。凹部82とハウジング86との寸法及び形状は、バッテリーパック84が凹部82内で接近して取り付けられるようにであって、それによって内側パーツ70及び外側パーツ72は、バッテリーパックサポートの機能を有する。代替の実施形態では、複数のバッテリーセル22は、電動自転車10の集積パーツである。
【0045】
バッテリーパック84は、バッテリー管理システム88をカバーする突起部を有し、電気エネルギーが電気エネルギーの外部ソースから受信することができるための雌端子の形態で電気コネクタ90が取り付けられている。代替の実施形態では、電気コネクタ90は雄端子である。バッテリー管理システム88は、電気コネクタ90及び複数のバッテリーセル22と電気的な通信状態にある。バッテリー管理システム88は、複数のバッテリーセル22の充電を制御する。このことは、バッテリーパック84がバッテリーパックサポートによって支持される場合と、それがバッテリーパックサポートから取り除かれる場合との両方で、複数のバッテリーセル22が再充電される、ということを意味する。バッテリーパック84は、外側パーツ72に解放可能なように接続され、そのことは、それが取り除かれて、まったく道具を使用することなしにもう1つのバッテリーパックによって置き換えられる、ということを意味する。
【0046】
バッテリー管理システム88はさらに、複数のバッテリーセル22から電気ハブモータ18に対する電気エネルギーの放電を制御する。バッテリー管理システム88は、電気ケーブルを介して電気ハブモータ18と電気的な通信状態にあって、電気モータ18によって電動自転車の駆動を制御する。
【0047】
外側パーツ72はさらに、電動自転車10の運転手からの、例えばペダリングなどの命令もしくはフィードバックに対するハブモータの駆動を制御するモータ管理ユニット92をカバーする突起部を有する。
【0048】
図2Bは、図2Aの電動自転車10に対する代替の実施形態が例示され、駆動ユニット20’がその異なる構成要素を示す分解図で図示される。駆動ユニットは、第1のスプロケット64における第1のホルダー74’と第2のスプロケット66における第2のホルダー76’とによってフレーム12上に堅く装着された内側パーツ70’を有する。内側パーツ70’は、第1のホルダー74’と第2のホルダー76’とを相互接続し、サポートを右チェーンステイのそれに対応するフレーム12’に提供する。さらに、駆動ユニット20’は、複数のネジ77’によって内側パーツ70’に堅く取り付けられた外側パーツ72’を有する。ネジ77’のいくつかは、第2のホルダー76’を嵌合する一方で、残りのネジ77’は内側パーツ70’を直接的に嵌合する。駆動ユニット20’は好ましくは、市場に届く前にフレーム12’に装着される。
【0049】
外側パーツ72’が内側パーツ70’に取り付けられる場合、それらはエンドレスチェーン68を完全に囲むガードを形成する。外側パーツ72’は、右クランクアーム60を引き伸ばすための開口80’と、フロントセクション87’とバックセクション87’ ’とからなるハウジング86’内に複数のバッテリーセル22’を支持するバッテリーパック84’を受け入れるための凹部82’とを有する。バッテリーパック84’は、凹部82’内に解放可能なように支持される。バッテリーパック84’は、複数のバッテリーセル22’を置き換えるために開けることができる。凹部82’及びハウジング86’の寸法及び形状は、バッテリーパック84’が凹部82内に接近して取り付けられるようにであって、それによって内側パーツ70’及び外側パーツ72’は、バッテリーパックサポートの機能を有する。
【0050】
さらに、代替の実施形態では、内側パーツ70’は、その構造的な強度を増強させるための、そして図2Aに図示された好ましい実施形態におけるような普通のチェーンステイの重要な部分に対応する、フレームにおけるサポートの重要な部分を提供するためのバーを備える。そのバーは第1のスプロケット及び第2のスプロケットにおいてフレーム12’に対して接続する。
【0051】
図2Aに図示された好ましい実施形態の特徴と同一である図2Bに図示された代替の実施形態の特徴には、同一のインデックスが与えられた。異なるが関連した機能を有する代替のかつ好ましい実施形態の特徴には同一番号が与えられるが、代わりに図2Bでダッシュを付与することによって区別される。
【0052】
図3Aは、バッテリー管理システム88の好ましい実施形態の概略的な回路図を例示する。バッテリー管理システムは、非特許文献1に詳細説明されたS−8254のバッテリー保護集積回路100を多数含む。図3Bは、バッテリー管理システム88の追加的な予備の充電保護装置102の概略的な回路図を例示する。予備の充電保護装置102は、非特許文献2に詳細説明されたS−8244のバッテリー保護集積回路104を多数含む。
【0053】
図4A及び図4Bは、非特許文献3で詳細説明されたS3F84A5 8ビットCMOSマイクロコントローラ110に基づいたモータ管理ユニットの概略的な回路図を例示する。モータ管理ユニットはさらに、電力供給インターフェース112と、バッテリー電圧検出回路114と、ハンドルバー電圧検出及び速度制限回路116と、システムフィードバック電流検出回路118と、システムオーバ電流保護回路120と、ブレーキ機構回路122と、ホールセンサ位置検出及び速度メータ回路124と、パワーMOSFET及び集積駆動回路126と、他の機能の入力選択回路128と、プログラムインターフェース130と、制御信号セレクタ132とを有する。S3F84A5 8ビットCMOSマイクロコントローラ110及び回路図112−132はさらに、非特許文献4で説明される。
【0054】
図5Aは、図2Aで図示された電動自転車であるが、制御ユニット200が取り付けられたものが例示される。図5Aが図2Aと共通している特徴もしくは図2Aにおける特徴に関連する特徴は、図2Aに比較して、100だけ大きい番号を有するインデックが与えられ、例えば図2Aにおいてインデックス72を有する外側パーツは、図5Aにおいてインデックス172が与えられる。モータ管理ユニット203は、制御ユニット200内部に収容される。制御ユニット200は、第1のスプロケット164の内側に、すなわち、右クランクアーム160から対向する側面の第1のスプロケット164上に位置決めされる。制御ユニットは第1のスプロケット164に対して並列し、すなわち、第1のスプロケット164と同一側面のシートチューブ124及びダウンチューブ126上に位置する。制御ユニットはまた、第1のスプロケット164の回転速度を決定する回転センサ204を有する。一対のネジ206は、内側パーツ170における一対の協働するネジ穴214を介して、制御ユニット200を内側パーツに170に固定する。右クランクアーム160は、ネジ式ボルト212が回転アクスル208を嵌合するためのボルト穴210又はネジ式ボルト212と協働するネジ穴を有するブラケットベアリングアクスルを有する。
【0055】
図5Bは、図2Bで図示された電動自転車であるが、制御ユニット200が取り付けられたものが例示される。図5Bが図2Bと共通している特徴もしくは図2Bにおける特徴に関連する特徴は、図2Bに比較して、100だけ大きい番号を有するインデックが与えられ、例えば図2Bにおいてインデックス72’を有する外側パーツは、図5Bにおいてインデックス172’が与えられる。モータ管理ユニット203は、制御ユニット200内部に収容される。制御ユニット200は第1のスプロケット164の内側に、すなわち、右クランクアーム160から対向する側面の第1のスプロケット164上に位置決めされる。制御ユニットは第1のスプロケット164に対して並列され、すなわち、それは第1のスプロケット164と同一側面のシートチューブ124及びダウンチューブ126上に位置する。制御ユニットはまた、第1のスプロケット164の回転速度を決定する回転センサ204を有する。一対のネジ206が、内側パーツ170’において一対の協働するネジ穴214を介して、制御ユニット200を内側パーツ170’に固定する。右クランクアーム160は、ネジ式ボルト212が回転アクスル208を嵌合するか、もしくはネジ式ボルト212と協働するネジ穴を有するブラケットベアリングアクスルを嵌合するためのボルト穴210を有する。
【0056】
図6A及び図6Bはそれぞれ、図5A及び図5Bで図示された制御ユニット200の側面図及び斜視図である。制御ユニット200は、モータ管理ユニット228を収容する制御ユニットハウジング230を有する。モータ管理ユニット228は電気モータと接続され、回転センサ204からの複数の制御信号に基づいて、上記バッテリーパック184から電気モータ118に対する電気的な電力供給を制御する。制御信号は第1のスプロケット164の回転を表す。制御ユニット200は、バッテリーパック184上の協働する複数の雌端子が接続されるハウジング230から突出する2つの電気端子232を有する。電気端子232はモータ管理ユニット228に接続され、バッテリーパックの雌端子は複数のバッテリーセル22に接続される。このように、電気モータ118は複数のバッテリーセル22によって駆動される。制御ユニットハウジング230は、複数のネジ206が内側パーツ170を嵌合し、その内側パーツ170に対して制御ユニットを支持することができるように一対のネジ開口215を有する。
【0057】
回転センサ204は、その外周224に沿って10個の永久磁石216を支持する円板形状の磁石サポート218と、その永久磁石216の位置における変化を検出する磁石検出器220とを有する。円板形状の磁石サポートは、回転アクスル208が通過するために、その中心に第1の開口222を有する。回転アクスル208は、ベアリングによって、電動自転車10のフレーム12に対して相互接続される。磁石サポート218は、開口222の幾何学的形状の中心に向かって方向付けされた14個の歯226を有する。その歯226は柔軟性があって、その歯の先は、磁石サポート218が装着されるべき点における回転アクスル208の断面積よりも小さいそれらの間の最小領域を定義する。このように、磁石サポート218が回転アクスル208上に押し付けられて磁石サポートを回転アクスル208に堅く固定する場合、歯226は屈曲されるであろう。
【0058】
磁石検出器220は制御ユニットハウジング230に取り付けられて円板形状の磁石サポート218に対する法線であるある点で位置決めされる。すなわち、回転アクスル208に沿って右から見たとき、磁石検出器220は磁石サポート218の後ろに部分的に存在する。磁石検出器は、回転アクスル208及び当該回転アクスル208に取り付けられた第1のスプロケット64が回転するとき、永久磁石216によって発生された磁場の変化を検出する磁場センサを有する。
【0059】
制御ユニットハウジング230は、回転アクスル208と上記フレームとを相互接続するベアリングを収容するベアリングハウス236の部分を受け入れる第2の開口234を定義する。制御ユニットハウジングは最大幅を有し、すなわち、第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向に最大拡張部を有し、それは25ミリである。
【0060】
本発明を特徴付けるさらなるポイントは以下のとおりである。
1.電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のための駆動ユニットであって、上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットから間隔が離れており、上記フレームに対して回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するために、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトとを備え、
上記駆動ユニットは、上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとの間に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化される駆動ユニット。
【0061】
2.上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックはさらに、上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のセルの上記バッテリーセルを位置決めするように適合化されたことを特徴とするポイント1に係る駆動ユニット。
【0062】
3.上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットに近接して上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの上記バッテリーセルを位置決めし、同時に上記クランクアームがフル回転を達成できるように適合化されたことを特徴とするポイント1又は2に係る駆動ユニット。
【0063】
4.上記バッテリーパック及び上記電気モータを接続するための電気接続部をさらに備えたことを特徴とするポイント1〜3のうちのいずれか1つに係る駆動ユニット。
【0064】
5.上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気的な通信状態にあって、電気エネルギーの外部ソースから電気エネルギーを受信するように適合化された第1の電気コネクタと、
上記電気コネクタからの電気エネルギーによって、上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの充電を制御するためのバッテリー管理ユニットとをさらに備えたことを特徴とするポイント1〜4のうちのいずれか1つに係る駆動ユニット。
【0065】
6.上記バッテリー管理ユニットはさらに、上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから上記電気モータに対する電気エネルギーの放電を制御するように適合化されたことを特徴とするポイント5に係る駆動ユニット。
【0066】
7.上記バッテリーパックサポートは、上記バッテリーパックを解放可能なように支持するように適合化されたことを特徴とするポイント1〜6のうちのいずれか1つに係る駆動ユニット。
【0067】
8.上記エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むように適合化されたガードをさらに備えたことを特徴とするポイント1〜7のうちのいずれか1つに係る駆動ユニット。
【0068】
9.上記ガードは、上記エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むように適合化されたことを特徴とするポイント8に係る駆動ユニット。
【0069】
10.電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車であって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットと間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、
駆動ユニットとを備え、
上記駆動ユニットは、上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するバッテリーパックサポートとを備え、
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとの間でかつ上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを位置決めする電動自転車。
【0070】
11.上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックはさらに、上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの上記バッテリーセルを位置決めすることを特徴とするポイント10に係る電動自転車。
【0071】
12.上記フレームは、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上にチェーンステイを有さず、上記駆動ユニットは、上記第1のスプロケット及び上記第2のスプロケットにおいて上記フレームに接続し、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上のチェーンステイのサポートに対応して、上記フレームにおいてサポートを提供するように適合化されたことを特徴とするポイント10又は11に係る電動自転車。
【0072】
13.上記駆動ユニットはさらに、ポイント3〜9のうちのいずれか1つに係る特徴のいずれかを備えたことを特徴とするポイント10〜12のうちのいずれか1つに係る電動自転車。
【0073】
14.電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のエンドレスチェーンもしくはベルトを少なくとも部分的に保護するためのガードシステムであって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットと間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記エンドレスチェーンもしくはベルトは、上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するために、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続し、
上記ガードシステムは、
上記エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むガードと、
ポイント1〜9のうちのいずれか1つに係る駆動ユニットとを備えるガードシステム。
【0074】
15.上記エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むことを特徴とするポイント14に係るガードシステム。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のための駆動ユニットであって、上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットから間隔が離れており、上記フレームに対して回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトを備え、
上記駆動ユニットは、
上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとの間に直接的に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化されたことを特徴とする駆動ユニット。
【請求項2】
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックはさらに、上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のセルの上記バッテリーセルを位置決めするように適合化されたことを特徴とする請求項1記載の駆動ユニット。
【請求項3】
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットに近接して上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの上記バッテリーセルを位置決めし、同時に上記クランクアームがフル回転を達成できるように適合化されたことを特徴とする請求項1又は2記載の駆動ユニット。
【請求項4】
上記バッテリーパック及び上記電気モータを接続するための電気接続部をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項5】
上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気的な通信状態にあって、電気エネルギーの外部ソースから電気エネルギーを受信するように適合化された第1の電気コネクタと、
上記電気コネクタからの電気エネルギーによって、上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの充電を制御するためのバッテリー管理ユニットとをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項6】
上記バッテリー管理ユニットはさらに、上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから上記電気モータに対する電気エネルギーの放電を制御するように適合化されたことを特徴とする請求項5記載の駆動ユニット。
【請求項7】
上記第1のスプロケットの回転もしくは非回転を決定し、上記第1のスプロケットにおいて位置決めされ、及び上記クランクアームから対向する側面の上記スプロケット上に位置決めされるように適合化された回転センサをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項8】
上記回転センサは、
永久磁石と、
上記磁石を、上記第1のスプロケットに対して固定された位置に装着するための磁石サポートと、
上記フレームに対して固定された位置に装着され、上記フレームに対する上記1つもしくはそれ以上の磁石の位置における変化を検出するための磁石検出器とを備えたことを特徴とする請求項7記載の駆動ユニット。
【請求項9】
上記磁石サポートは、上記第1のスプロケット上に直接的に装着されるように適合化されたことを特徴とする請求項8記載の駆動ユニット。
【請求項10】
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットに固定された回転アクスルと、
上記第1のスプロケットを上記フレームに回転可能に接続するための、上記回転アクスルと上記フレームとを相互接続するベアリングとを備え、
上記磁石サポートは、上記回転アクスル上に直接的に堅く装着されるように適合化されたことを特徴とする請求項8記載の駆動ユニット。
【請求項11】
上記磁石サポートはフラットであって、上記回転アクスルが上記磁石サポートを通過できるための第1の開口を定義することを特徴とする請求項8〜10のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項12】
上記磁石サポートは円板形状もしくはその幾何学的形状の中心に位置する上記第1の開口を有する円板を定義し、上記磁石は、上記円板の外周に位置することを特徴とする請求項8〜11のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項13】
上記磁石サポートは、上記回転アクスル上に嵌合して係止するための上記第1の開口の幾何学的形状の中心に向かって方向付けられた多数の歯を備えたことを特徴とする請求項11又は12記載の駆動ユニット。
【請求項14】
上記歯は柔軟性があって、上記歯の先は、それらの間の最小領域を定義し、上記最小領域は、上記第1のスプロケットと上記フレームとの間の上記回転アクスルの断面積よりも小さいことを特徴とする請求項13記載の駆動ユニット。
【請求項15】
直接的に法線とはここで、第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向において磁石サポートから分離されるある点においてとして理解され、
上記回転センサは、上記磁石サポートに対して直接的に法線であるある点において上記磁石検出器を位置決めするように適合化されたことを特徴とする請求項8〜14のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項16】
上記駆動ユニットはさらに、
上記電動自転車の動作を制御するための、上記バッテリーパックと上記電気モータとに接続されるように適合化された制御ユニットを備え、
上記制御ユニットは、
上記バッテリーパックから上記電気モータに対する電気的な電力供給を制御信号の関数として制御するための、上記バッテリーパック及び上記電気モータに接続されるように適合化されたモータ管理ユニットと、
上記モータ管理ユニットを収容し、上記第1のスプロケットに対して並列して位置決めされ、及び/もしくは上記第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びに上記クランクアームから対向する側面の上記スプロケット上に位置決めされるための制御ユニットハウジングとを備えたことを特徴とする請求項1〜15のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項17】
上記制御ユニットはさらに、
上記バッテリー管理ユニットを備え、
上記バッテリー管理ユニットは、上記制御ユニットハウジング内に収容され、好ましくは、
上記バッテリー管理ユニットは、上記バッテリーパック内に収容されたことを特徴とする請求項16記載の駆動ユニット。
【請求項18】
上記制御ユニットはさらに、
上記回転センサを備え、
上記磁石検出器は、上記制御ユニットハウジング内に収容され、及び/もしくは上記制御ユニットハウジングに取り付けられたことを特徴とする請求項7〜15のうちのいずれか1つ並びに請求項16又は17記載の駆動ユニット。
【請求項19】
上記制御ユニットは、
上記回転センサから上記モータ管理ユニットに信号を転送するための、上記磁石検出器と上記モータ管理ユニットとの間の接続部を備え、
上記回転センサは、上記第1のスプロケットの上記回転もしくは非回転を表す制御信号を発生し、
上記モータ管理ユニットは、上記制御信号に基づいて、上記バッテリーパックから上記電気モータに対する電気的な電力供給を制御するように適合化されたことを特徴とする請求項18記載の駆動ユニット。
【請求項20】
上記バッテリーパックサポートは、上記バッテリーパックを解放可能なように支持するように適合化されたことを特徴とする請求項15〜19のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項21】
上記制御ユニットは、上記バッテリーパックと解放可能な電気的な接続を確立するための第1の電気端子を備えたことを特徴とする請求項20記載の駆動ユニット。
【請求項22】
上記バッテリーパックは、
上記第1の電気端子と協働するための、そして上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから上記制御ユニットに対する電気エネルギーを供給するための上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気通信状態にある第2の電気端子を備えたことを特徴とする請求項21記載の駆動ユニット。
【請求項23】
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットに固定された回転アクスルと、
上記第1のスプロケットを上記フレームに対して回転可能に接続するための、上記回転アクスルと上記フレームとを相互接続するベアリングと、
上記ベアリングを収容するベアリングハウスとを備え、
上記制御ユニットハウジングは、上記ベアリングハウスの部分を受け入れるための第2の開口を定義することを特徴とする請求項16〜22のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項24】
上記制御ユニットハウジングは、上記第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向において最大拡張部を有し、
それは、5ミリから50ミリ、10ミリから45ミリ、15ミリから40ミリ、20ミリから35ミリ、及び25ミリから30ミリのうちの1つもしくはそれ以上の範囲内、並びに/又は5ミリから10ミリ、10ミリから15ミリ、15ミリから20ミリ、20ミリから25ミリ、25ミリから30ミリ、30ミリから35ミリ、35ミリから40ミリ、40ミリから45ミリ、及び45ミリから50ミリのうちの1つもしくはそれ以上の範囲内であることを特長とする請求項16〜23のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項25】
上記エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むように適合化されたガードをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜24のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項26】
上記ガードは、上記エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むように適合化されたことを特徴とする請求項25記載の駆動ユニット。
【請求項27】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車であって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットと間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、
駆動ユニットとを備え、
上記駆動ユニットは、上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するバッテリーパックサポートとを備え、
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとの間でかつ上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを位置決めしたことを特徴とする電動自転車。
【請求項28】
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックはさらに、上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの上記バッテリーセルを位置決めしたことを特徴とする請求項27記載の電動自転車。
【請求項29】
上記フレームは、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上にチェーンステイを有さず、上記駆動ユニットは、上記第1のスプロケット及び上記第2のスプロケットにおいて上記フレームに接続し、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上のチェーンステイのサポートに対応して、上記フレームにおいてサポートを提供するように適合化されたことを特徴とする請求項27又は28記載の電動自転車。
【請求項30】
上記駆動ユニットはさらに、ポイント3〜9のうちのいずれか1つに係る特徴のいずれかを備えたことを特徴とするポイント10〜12のうちのいずれか1つに記載の電動自転車。
【請求項31】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のエンドレスチェーンもしくはベルトを少なくとも部分的に保護するためのガードシステムであって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットと間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記エンドレスチェーンもしくはベルトは、上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するために、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続し、
上記ガードシステムは、
上記エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むガードと、
請求項1〜26のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニットとを備えたことを特徴とする請求項16〜22のうちのいずれか1つに記載の電動自転車。
【請求項32】
上記エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むことを特徴とする請求項31記載のガードシステム。
【請求項33】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のための回転センサであって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットから間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトを備え、
上記回転センサは、上記第1のスプロケットの回転もしくは非回転を決定し、上記第1のスプロケットに対して並列に位置決めされ、及び/又は上記第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びに上記クランクアームから対向する側面の上記スプロケット上に位置決めされるように適合化され、
上記回転センサは、
永久磁石と、
上記第1のスプロケットに対して固定された位置に上記磁石を装着するための磁石サポートと、
上記フレームに対して固定された位置において装着され、上記フレームに対して上記1つもしくはそれ以上の磁石の位置における変化を検出するための磁石検出器とを備えたことを特徴とする回転センサ。
【請求項34】
請求項7〜15のうちのいずれか1つに記載の特徴のいずれか1つをさらに備えたことを特徴とする請求項33記載の回転センサ。
【請求項35】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車の動作を制御するための制御ユニットであって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットから間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、
駆動ユニットとを備え、
上記駆動ユニットは、
上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、
上記制御ユニットは、上記バッテリーパック及び上記電気モータに接続され、
上記制御ユニットは、
上記バッテリーパックから上記電気モータに対する電気的な電力供給を制御するための、上記バッテリーパック及び上記電気モータに接続されるように適合化されたモータ管理ユニットと、
上記モータ管理ユニットを収容し、上記第1のスプロケットに並列に位置決めされ、及び/又は上記第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びに上記クランクアームから対向する側面の上記スプロケット上に位置決めされるための制御ユニットハウジングとを備えたことを特徴とする制御ユニット。
【請求項36】
請求項16〜24のうちのいずれか1つに記載の特徴のいずれかを備えたことを特徴とする請求項35記載の制御ユニット。
【請求項1】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のための駆動ユニットであって、上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットから間隔が離れており、上記フレームに対して回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトを備え、
上記駆動ユニットは、
上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとの間に直接的に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルのバッテリーセルを位置決めするように適合化されたことを特徴とする駆動ユニット。
【請求項2】
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックはさらに、上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のセルの上記バッテリーセルを位置決めするように適合化されたことを特徴とする請求項1記載の駆動ユニット。
【請求項3】
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットに近接して上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの上記バッテリーセルを位置決めし、同時に上記クランクアームがフル回転を達成できるように適合化されたことを特徴とする請求項1又は2記載の駆動ユニット。
【請求項4】
上記バッテリーパック及び上記電気モータを接続するための電気接続部をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項5】
上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気的な通信状態にあって、電気エネルギーの外部ソースから電気エネルギーを受信するように適合化された第1の電気コネクタと、
上記電気コネクタからの電気エネルギーによって、上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの充電を制御するためのバッテリー管理ユニットとをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項6】
上記バッテリー管理ユニットはさらに、上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから上記電気モータに対する電気エネルギーの放電を制御するように適合化されたことを特徴とする請求項5記載の駆動ユニット。
【請求項7】
上記第1のスプロケットの回転もしくは非回転を決定し、上記第1のスプロケットにおいて位置決めされ、及び上記クランクアームから対向する側面の上記スプロケット上に位置決めされるように適合化された回転センサをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項8】
上記回転センサは、
永久磁石と、
上記磁石を、上記第1のスプロケットに対して固定された位置に装着するための磁石サポートと、
上記フレームに対して固定された位置に装着され、上記フレームに対する上記1つもしくはそれ以上の磁石の位置における変化を検出するための磁石検出器とを備えたことを特徴とする請求項7記載の駆動ユニット。
【請求項9】
上記磁石サポートは、上記第1のスプロケット上に直接的に装着されるように適合化されたことを特徴とする請求項8記載の駆動ユニット。
【請求項10】
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットに固定された回転アクスルと、
上記第1のスプロケットを上記フレームに回転可能に接続するための、上記回転アクスルと上記フレームとを相互接続するベアリングとを備え、
上記磁石サポートは、上記回転アクスル上に直接的に堅く装着されるように適合化されたことを特徴とする請求項8記載の駆動ユニット。
【請求項11】
上記磁石サポートはフラットであって、上記回転アクスルが上記磁石サポートを通過できるための第1の開口を定義することを特徴とする請求項8〜10のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項12】
上記磁石サポートは円板形状もしくはその幾何学的形状の中心に位置する上記第1の開口を有する円板を定義し、上記磁石は、上記円板の外周に位置することを特徴とする請求項8〜11のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項13】
上記磁石サポートは、上記回転アクスル上に嵌合して係止するための上記第1の開口の幾何学的形状の中心に向かって方向付けられた多数の歯を備えたことを特徴とする請求項11又は12記載の駆動ユニット。
【請求項14】
上記歯は柔軟性があって、上記歯の先は、それらの間の最小領域を定義し、上記最小領域は、上記第1のスプロケットと上記フレームとの間の上記回転アクスルの断面積よりも小さいことを特徴とする請求項13記載の駆動ユニット。
【請求項15】
直接的に法線とはここで、第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向において磁石サポートから分離されるある点においてとして理解され、
上記回転センサは、上記磁石サポートに対して直接的に法線であるある点において上記磁石検出器を位置決めするように適合化されたことを特徴とする請求項8〜14のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項16】
上記駆動ユニットはさらに、
上記電動自転車の動作を制御するための、上記バッテリーパックと上記電気モータとに接続されるように適合化された制御ユニットを備え、
上記制御ユニットは、
上記バッテリーパックから上記電気モータに対する電気的な電力供給を制御信号の関数として制御するための、上記バッテリーパック及び上記電気モータに接続されるように適合化されたモータ管理ユニットと、
上記モータ管理ユニットを収容し、上記第1のスプロケットに対して並列して位置決めされ、及び/もしくは上記第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びに上記クランクアームから対向する側面の上記スプロケット上に位置決めされるための制御ユニットハウジングとを備えたことを特徴とする請求項1〜15のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項17】
上記制御ユニットはさらに、
上記バッテリー管理ユニットを備え、
上記バッテリー管理ユニットは、上記制御ユニットハウジング内に収容され、好ましくは、
上記バッテリー管理ユニットは、上記バッテリーパック内に収容されたことを特徴とする請求項16記載の駆動ユニット。
【請求項18】
上記制御ユニットはさらに、
上記回転センサを備え、
上記磁石検出器は、上記制御ユニットハウジング内に収容され、及び/もしくは上記制御ユニットハウジングに取り付けられたことを特徴とする請求項7〜15のうちのいずれか1つ並びに請求項16又は17記載の駆動ユニット。
【請求項19】
上記制御ユニットは、
上記回転センサから上記モータ管理ユニットに信号を転送するための、上記磁石検出器と上記モータ管理ユニットとの間の接続部を備え、
上記回転センサは、上記第1のスプロケットの上記回転もしくは非回転を表す制御信号を発生し、
上記モータ管理ユニットは、上記制御信号に基づいて、上記バッテリーパックから上記電気モータに対する電気的な電力供給を制御するように適合化されたことを特徴とする請求項18記載の駆動ユニット。
【請求項20】
上記バッテリーパックサポートは、上記バッテリーパックを解放可能なように支持するように適合化されたことを特徴とする請求項15〜19のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項21】
上記制御ユニットは、上記バッテリーパックと解放可能な電気的な接続を確立するための第1の電気端子を備えたことを特徴とする請求項20記載の駆動ユニット。
【請求項22】
上記バッテリーパックは、
上記第1の電気端子と協働するための、そして上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルから上記制御ユニットに対する電気エネルギーを供給するための上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルと電気通信状態にある第2の電気端子を備えたことを特徴とする請求項21記載の駆動ユニット。
【請求項23】
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットに固定された回転アクスルと、
上記第1のスプロケットを上記フレームに対して回転可能に接続するための、上記回転アクスルと上記フレームとを相互接続するベアリングと、
上記ベアリングを収容するベアリングハウスとを備え、
上記制御ユニットハウジングは、上記ベアリングハウスの部分を受け入れるための第2の開口を定義することを特徴とする請求項16〜22のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項24】
上記制御ユニットハウジングは、上記第1のスプロケットの回転軸に対して平行である方向において最大拡張部を有し、
それは、5ミリから50ミリ、10ミリから45ミリ、15ミリから40ミリ、20ミリから35ミリ、及び25ミリから30ミリのうちの1つもしくはそれ以上の範囲内、並びに/又は5ミリから10ミリ、10ミリから15ミリ、15ミリから20ミリ、20ミリから25ミリ、25ミリから30ミリ、30ミリから35ミリ、35ミリから40ミリ、40ミリから45ミリ、及び45ミリから50ミリのうちの1つもしくはそれ以上の範囲内であることを特長とする請求項16〜23のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項25】
上記エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むように適合化されたガードをさらに備えたことを特徴とする請求項1〜24のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニット。
【請求項26】
上記ガードは、上記エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むように適合化されたことを特徴とする請求項25記載の駆動ユニット。
【請求項27】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車であって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットと間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、
駆動ユニットとを備え、
上記駆動ユニットは、上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するバッテリーパックサポートとを備え、
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックは、上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとの間でかつ上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを位置決めしたことを特徴とする電動自転車。
【請求項28】
上記バッテリーパックサポート及び上記バッテリーパックはさらに、上記エンドレスチェーンもしくはベルトの上記ループ内に上記1つもしくはそれ以上のバッテリーセルの上記バッテリーセルを位置決めしたことを特徴とする請求項27記載の電動自転車。
【請求項29】
上記フレームは、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上にチェーンステイを有さず、上記駆動ユニットは、上記第1のスプロケット及び上記第2のスプロケットにおいて上記フレームに接続し、上記第1のスプロケットと同一側面の上記フレーム上のチェーンステイのサポートに対応して、上記フレームにおいてサポートを提供するように適合化されたことを特徴とする請求項27又は28記載の電動自転車。
【請求項30】
上記駆動ユニットはさらに、ポイント3〜9のうちのいずれか1つに係る特徴のいずれかを備えたことを特徴とするポイント10〜12のうちのいずれか1つに記載の電動自転車。
【請求項31】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のエンドレスチェーンもしくはベルトを少なくとも部分的に保護するためのガードシステムであって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットと間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記エンドレスチェーンもしくはベルトは、上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するために、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続し、
上記ガードシステムは、
上記エンドレスチェーンもしくはベルトの少なくとも1つのセグメントを囲むガードと、
請求項1〜26のうちのいずれか1つに記載の駆動ユニットとを備えたことを特徴とする請求項16〜22のうちのいずれか1つに記載の電動自転車。
【請求項32】
上記エンドレスチェーンもしくはベルトを完全に囲むことを特徴とする請求項31記載のガードシステム。
【請求項33】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車のための回転センサであって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットから間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトを備え、
上記回転センサは、上記第1のスプロケットの回転もしくは非回転を決定し、上記第1のスプロケットに対して並列に位置決めされ、及び/又は上記第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びに上記クランクアームから対向する側面の上記スプロケット上に位置決めされるように適合化され、
上記回転センサは、
永久磁石と、
上記第1のスプロケットに対して固定された位置に上記磁石を装着するための磁石サポートと、
上記フレームに対して固定された位置において装着され、上記フレームに対して上記1つもしくはそれ以上の磁石の位置における変化を検出するための磁石検出器とを備えたことを特徴とする回転センサ。
【請求項34】
請求項7〜15のうちのいずれか1つに記載の特徴のいずれか1つをさらに備えたことを特徴とする請求項33記載の回転センサ。
【請求項35】
電気モータによって少なくとも部分的に動力供給されるように適合化された電動自転車の動作を制御するための制御ユニットであって、
上記電動自転車は、
フレームと、
上記フレームに回転可能に接続された後輪と、
上記フレームに回転可能に接続された第1のスプロケットとを備え、
上記第1のスプロケットはさらに、上記第1のスプロケットと同一側面のフレーム上に位置するクランクアームに接続され、
上記電動自転車は、
上記第1のスプロケットから間隔が離れており、上記フレームに回転可能に接続された第2のスプロケットを備え、
上記第2のスプロケットはさらに、上記後輪に接続され、
上記電動自転車は、
上記クランクアームから上記後輪に動力を伝達するための、ループ状に上記第1のスプロケットと上記第2のスプロケットとを相互接続するエンドレスチェーンもしくはベルトと、
駆動ユニットとを備え、
上記駆動ユニットは、
上記電気モータに電気エネルギーを供給するための1つもしくはそれ以上のバッテリーセルを含むバッテリーパックと、
上記バッテリーパックを上記フレームに接続するためのバッテリーパックサポートとを備え、
上記制御ユニットは、上記バッテリーパック及び上記電気モータに接続され、
上記制御ユニットは、
上記バッテリーパックから上記電気モータに対する電気的な電力供給を制御するための、上記バッテリーパック及び上記電気モータに接続されるように適合化されたモータ管理ユニットと、
上記モータ管理ユニットを収容し、上記第1のスプロケットに並列に位置決めされ、及び/又は上記第1のスプロケットにおいて位置決めされ、並びに上記クランクアームから対向する側面の上記スプロケット上に位置決めされるための制御ユニットハウジングとを備えたことを特徴とする制御ユニット。
【請求項36】
請求項16〜24のうちのいずれか1つに記載の特徴のいずれかを備えたことを特徴とする請求項35記載の制御ユニット。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A(1)】
【図3A(2)】
【図3A(3)】
【図3A(4)】
【図3B(1)】
【図3B(2)】
【図4A(1)】
【図4A(2)】
【図4A(3)】
【図4A(4)】
【図4A(5)】
【図4A(6)】
【図4B(1)】
【図4B(2)】
【図4B(3)】
【図4B(4)】
【図4B(5)】
【図4B(6)】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図2A】
【図2B】
【図3A(1)】
【図3A(2)】
【図3A(3)】
【図3A(4)】
【図3B(1)】
【図3B(2)】
【図4A(1)】
【図4A(2)】
【図4A(3)】
【図4A(4)】
【図4A(5)】
【図4A(6)】
【図4B(1)】
【図4B(2)】
【図4B(3)】
【図4B(4)】
【図4B(5)】
【図4B(6)】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【公表番号】特表2013−518774(P2013−518774A)
【公表日】平成25年5月23日(2013.5.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−552385(P2012−552385)
【出願日】平成23年2月9日(2011.2.9)
【国際出願番号】PCT/EP2011/051906
【国際公開番号】WO2011/098492
【国際公開日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【出願人】(512207098)プロ−モヴェック・アクティーゼルスカブ (1)
【氏名又は名称原語表記】PRO−MOVEC A/S
【公表日】平成25年5月23日(2013.5.23)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年2月9日(2011.2.9)
【国際出願番号】PCT/EP2011/051906
【国際公開番号】WO2011/098492
【国際公開日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【出願人】(512207098)プロ−モヴェック・アクティーゼルスカブ (1)
【氏名又は名称原語表記】PRO−MOVEC A/S
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