DE102009045813A1 - Drive i.e. hybrid drive, for bicycle, motor pinion engaged with drawing unit or additional drawing unit for transmission of torque of electric motor that is designed as external rotor motor, where motor is provided with stator and rotor - Google Patents
Drive i.e. hybrid drive, for bicycle, motor pinion engaged with drawing unit or additional drawing unit for transmission of torque of electric motor that is designed as external rotor motor, where motor is provided with stator and rotor Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009045813A1 DE102009045813A1 DE200910045813 DE102009045813A DE102009045813A1 DE 102009045813 A1 DE102009045813 A1 DE 102009045813A1 DE 200910045813 DE200910045813 DE 200910045813 DE 102009045813 A DE102009045813 A DE 102009045813A DE 102009045813 A1 DE102009045813 A1 DE 102009045813A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- motor
- torque
- rotor
- pinion
- electric motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 94
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 claims abstract description 12
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 88
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 20
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 9
- 210000002414 leg Anatomy 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 206010013710 Drug interaction Diseases 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000003387 muscular Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
- B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
- B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
- B62M6/70—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor power-driven at single endless flexible member, e.g. chain, between cycle crankshaft and wheel axle, the motor engaging the endless flexible member
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Antrieb, mittels dem ein Radfahrzeug sowohl durch Muskelkraft als auch elektromotorischer Kraft antreibbar ist. Die Erfindung hat einen Hybridantrieb dieser Art im eingebauten Zustand, also ein mit dem Antrieb ausgestattetes Radfahrzeug, und auch den Antrieb als solchen zum Gegenstand.The invention relates to a drive by means of which a wheeled vehicle can be driven by both muscle power and electromotive force. The invention has a hybrid drive of this type in the installed state, ie a wheeled vehicle equipped with the drive, and also the drive as such.
Die
Auch die
Ein aus der
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb der genannten Art zu schaffen, dessen elektromotorischer Teil einfach und robust ist, ein hohes Leistungs/Gewichts-Verhältnis aufweist und leise arbeitet.It is an object of the invention to provide a drive of the type mentioned, the electromotive part is simple and robust, has a high power / weight ratio and operates quietly.
Gegenstand der Erfindung ist ein Antrieb für ein Radfahrzeug, der eine Tretkurbel zur Umwandlung von Muskelkraft in Drehmoment und einen Elektromotor mit einem Stator und einem durch elektromagnetische Wechselwirkung drehangetriebenen Rotor aufweist. Das Drehmoment der Tretkurbel wird mittels eines Kurbelritzels auf ein Zugmittel des Antriebs übertragen. Das Drehmoment des Elektromotors wird mittels eines Motorritzels auf das Zugmittel übertragen. Das Kurbelritzel und das Motorritzel sind in bevorzugten ersten Ausführungen mit dem Zugmittel jeweils in einem Eingriff, Tretkurbel und Motor arbeiten daher nicht auf das gleiche Ritzel, sondern übertragen ihr Drehmoment mittels je eines eigenen Ritzels auf das gleiche Zugmittel. In zweiten Ausführungen, in denen das Tretkkurbelritzel mit einem ersten Zugmittel und das Motorritzel mit einem anderen Übertragungsmittel, vorzugsweise einem zweiten Zugmittel in Eingriff ist, werden die über das erste Zugmittel und das andere Übertragungsmittel übertragenen Drehmomente auf ein gemeinsames Abtriebsglied, vorzugsweise eine Abtriebswelle, übertragen. Jeder der Antriebsteile, der mit Muskelkraft betreibbare Antriebsteil mit Tretkurbel und Kurbelritzel und der elektromotorische Antriebsteil mit Elektromotor und Motorritzel, kann in beiden Ausführungen deshalb der jeweiligen Eigenart entsprechend optimiert werden.The invention relates to a drive for a wheeled vehicle, which has a crank for converting muscle power into torque and an electric motor with a stator and a rotationally driven by electromagnetic interaction rotor. The torque of the pedal crank is transmitted by means of a crank pinion on a traction means of the drive. The torque of the electric motor is transmitted to the traction means by means of a motor pinion. The crank pinion and the motor pinion are in preferred first embodiments with the traction means in each case in an intervention pedal crank and motor therefore do not work on the same pinion, but transmit their torque by means of its own pinion on the same traction means. In second embodiments, in which the pedal crank pinion engages with a first traction means and the motor pinion with another transmission means, preferably a second traction means, the torques transmitted via the first traction means and the other transmission means are transmitted to a common output member, preferably an output shaft , Each of the drive parts, which can be operated by muscle power drive part with crank and crank pinion and the electric motor drive part with electric motor and motor pinion, can therefore be optimized according to their respective nature in both versions.
Nach der Erfindung ist der Elektromotor ein Außenläufermotor, der Stator befindet sich dementsprechend im Inneren des Motors und wird vom Rotor, dem Außenläufer, umgeben. Der Außenläufermotor kann ein Asynchronmotor sein, bevorzugt handelt es sich um einen Gleichstrommotor, der einen den Stator umgebenden Polring mit Dauermagneten aufweist. Die Erfindung vereint die charakteristische Eigenschaft von Außenläufermotoren mit der Einleitung des Drehmoments über ein eigenes Motorritzel. Außenläufermotoren haben im Vergleich zu Innenläufern einen hohen Wirkungsgrad und ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen. Allerdings sind diese Drehzahlen immer noch höher als die Drehzahl der Tretkurbel bei üblichen Tretfrequenzen des Fahrers. Aufgrund der Einleitung des Drehmoments über das eigene Motorritzel kann jedoch das Verhältnis der Drehzahl des Elektromotors zur Drehzahl der Tretkurbel entsprechend dem Verhältnis der Durchmesser des Kurbelritzels und des Motorritzels soweit erhöht werden, dass der Außenläufermotor in einem in Bezug auf sein Drehmoment und seinen Wirkungsgrad günstigen Drehzahlbereich arbeitet, während er auf das gleiche Zugmittel wie das Kurbelritzel wirkt.According to the invention, the electric motor is an external rotor motor, the stator is accordingly inside the motor and is surrounded by the rotor, the external rotor. The external rotor motor may be an asynchronous motor, it is preferably a DC motor having a pole ring surrounding the stator with permanent magnets. The invention combines the characteristic of external rotor motors with the introduction of torque through its own motor pinion. External rotor motors have high efficiency and high torque at low speeds compared to internal rotors. However, these speeds are still higher than the speed of the pedal crank at usual pedaling frequencies of the driver. Due to the initiation of the torque on the own motor pinion, however, the ratio of the speed of the electric motor to the speed of the crank can be increased according to the ratio of the diameter of the crank pinion and the pinion that the external rotor motor in a favorable in terms of its torque and efficiency speed range works while acting on the same pulling means as the crank pinion.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist, dass die Drehzahl des Elektromotors zum Motorritzel hin nicht untersetzt werden muss, auf ein Getriebe zwischen dem Rotor des Elektromotors und dem Motorritzel also verzichtet werden kann. Wird dennoch ein Getriebe zwischengeschaltet, kann dieses Getriebe mit einem deutlich geringeren Untersetzungsverhältnis als bei Verwendung eines Innenläufermotors ausgeführt sein. Besonders bevorzugten Ausführungen entspricht es jedoch, auf die Zwischenschaltung eines Getriebes zu verzichten, so dass der Elektromotor das Motorritzel direkt antreibt, das Motorritzel also mit der Drehzahl des Rotors angetrieben wird. Das Motorritzel ist in derartigen Ausführungen auf der Rotorachse angeordnet, d. h. koaxial zum Rotor.A particular advantage of the invention is that the speed of the electric motor to the motor pinion does not have to be downgraded, can therefore be dispensed with a transmission between the rotor of the electric motor and the motor pinion. If, nevertheless, a transmission is interposed, this transmission can be designed with a significantly lower reduction ratio than when using an internal rotor motor. However, particularly preferred embodiments it corresponds to dispense with the interposition of a transmission, so that the electric motor drives the motor pinion directly, the motor pinion is thus driven by the speed of the rotor. The motor pinion is arranged in such embodiments on the rotor axis, d. H. coaxial with the rotor.
Der elektromotorische Teil des Antriebs weist im Ergebnis ein verbessertes Leistungs/Gewichts-Verhältnis auf und entwickelt weniger Geräusche, wobei diese Vorteile dann besonders groß sind, wenn auf ein Getriebe zwischen dem Elektromotor und dem Motorritzel gänzlich verzichtet wird. Vorhanden sind die Vorteile jedoch auch bei Verwendung eines Getriebes, wenn auch nur in verringertem Umfang, weil dieses Getriebe mit einem gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringeren Untersetzungsverhältnis ausgeführt werden kann. Hinzu kommt noch der Vorteil eines verringerten Bauvolumens, wobei auch hier gilt, dass in Ausführungen mit auf der Rotorachse angeordnetem Motorritzel eine besonders kompakte Bauweise erzielt wird.The electromotive part of the drive has, as a result, an improved power / weight ratio and develops less noise, these advantages are particularly great when a transmission between the electric motor and the motor pinion is completely dispensed with. However, the advantages are also present when using a transmission, although only to a lesser extent, because this transmission can be performed with a comparison with the prior art significantly lower reduction ratio. In addition, there is the advantage of a reduced overall volume, and here too applies that in embodiments with arranged on the rotor axis motor pinion a particularly compact design is achieved.
In einer Weiterentwicklung wird die Drehzahl der Tretkurbel vor der Überlagerung der Drehmomente von Tretkurbel und Elektromotor mittels eines Übersetzungsgetriebes ins Schnelle übersetzt. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl der Tretkurbelwelle und dem Ausgang des Übersetzungsgetriebes beträgt vorzugsweise wenigstens 1:1,5, bevorzugter wenigstens 1:2 und kann durchaus bis beispielsweise 1:3 oder gar 1:4 betragen. Die Übersetzung und damit verbunden das per Muskelkraft aufzubringende, entsprechend größere Drehmoment spielt keine entscheidende Rolle, zumindest dann nicht, wenn dem durch Muskelkraft erzeugten Drehmoment das Drehmoment des elektromotorischen Antriebsteils überlagert wird, der Elektromotor also unterstützend läuft.In a further development, the speed of the pedal crank before the superposition of the torques of crank and electric motor by means of a transmission gear is translated into the fast. The transmission ratio between the speed of the pedal crankshaft and the output of the transmission gear is preferably at least 1: 1.5, more preferably at least 1: 2 and may well be, for example, 1: 3 or even 1: 4. The translation and the associated applied by muscle power, correspondingly larger torque plays no decisive role, at least not if the torque generated by muscle torque is superimposed on the torque of the electromotive drive part, so the electric motor runs supportive.
Vorzugsweise ist das Übersetzungsgetriebe zwischen der Tretkurbelwelle und dem Kurbelritzel angeordnet. Das Übersetzungsgetriebe, das auch als Vorgelege bezeichnet werden kann, ist in bevorzugten Ausführungen ein zur Tretkurbelwelle koaxiales Planetengetriebe. Das Übersetzungsgetriebe ist vorzugsweise außerhalb des Tretlagergehäuses angeordnet. Insbesondere kann eine Lagerschale des Tretlagergehäuses, die nachfolgend noch in anderem Zusammenhang erläutert wird, ein rahmenseitiges, feststehendes Getriebeglied des Übersetzungsgetriebes bilden. Insbesondere kann ein Sonnenrad des bevorzugterweise als Planetengetriebe ausgeführten Übersetzungsgetriebes dieses relativ zum Rahmen des Radfahrzeugs nicht bewegliche Getriebeglied bilden. Bei einem Planetengetriebe kann insbesondere das Hohlrad das Abtriebsglied bilden, indem es mit dem Kurbelritzel verdrehgesichert verbunden ist, was auch den Fall einschließen kann, dass das Hohlrad in einem Stück auch das Kurbelritzel bildet. Die Tretkurbel bzw. die Tretkurbelwelle kann in Antriebsdrehrichtung drehmomentübertragend mit einem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden sein, vorzugsweise über einen Freilauf. Ein Freilauf, der das Kurbelritzel seiner Antriebsdrehrichtung entgegen von der Tretkurbelwelle entkoppelt, ist aber auch bei der Gestaltung des Planetengetriebes oder eines andersartig gebildeten Übersetzungsgetriebes zwischen Tretkurbelwelle und Kurbelritzel von Vorteil. Solch ein Freilauf kann insbesondere im Bereich der Tretkurbelwelle, also neben oder grundsätzlich im Tretlagergehäuse angeordnet sein. Bevorzugt ist der Freilauf auf der Tretkurbelwelle außerhalb des Tretlagergehäuses, dicht neben diesem, angeordnet. Vorzugsweise ist der Freilauf unmittelbar auf der Tretkurbelwelle und nicht nur koaxial mit dieser angeordnet. Grundsätzlich kann der Freilauf aber auch auf einer anderen Welle im Antriebszug zwischen der Tretkurbel und dem angetriebenen Rad des Radfahrzeugs angeordnet sein, beispielsweise auf oder nahe bei der Motorwelle.Preferably, the transmission gear between the pedal crankshaft and the crank pinion is arranged. The transmission gear, which can also be referred to as a countershaft, is in preferred embodiments, a pedal crankshaft coaxial planetary gear. The transmission gear is preferably arranged outside of the bottom bracket shell. In particular, a bearing shell of the bottom bracket shell, which will be explained below in another context, form a frame-side, fixed gear member of the transmission gear. In particular, a sun gear of the transmission gear, which is preferably designed as a planetary gear mechanism, can form this gear element that is not movable relative to the frame of the wheeled vehicle. In a planetary gear, in particular, the ring gear can form the output member by being connected against rotation with the crank pinion, which may include the case that the ring gear in one piece also forms the crank pinion. The pedal crank or the pedal crankshaft can be connected to transmit torque transmission in the drive direction of rotation to a planet carrier of the planetary gear, preferably via a freewheel. A freewheel which decouples the crank pinion of its drive rotational direction counter to the pedal crankshaft, but is also in the design of the planetary gear or a different transmission gear formed between pedal crankshaft and crank pin advantage. Such a freewheel can be arranged in particular in the area of the pedal crankshaft, ie next to or basically in the bottom bracket shell. Preferably, the freewheel on the pedal crankshaft outside of the bottom bracket shell, close to this, arranged. Preferably, the freewheel is located directly on the pedal crankshaft and not only coaxially therewith. In principle, however, the freewheel can also be arranged on another shaft in the drive train between the crank and the driven wheel of the wheeled vehicle, for example on or near the motor shaft.
Besonders bevorzugten Ausführungen entspricht es, wie bereits erwähnt, wenn das Motorritzel auf der Rotorachse, d. h. an oder auf der Motorwelle angeordnet und bei der Übertragung des Motordrehmoments verdrehgesichert mit der Motorwelle verbunden ist. Das Motorritzel kann mit der Motorwelle im und gegen den Uhrzeigersinn drehfest verbunden sein. Bevorzugter ist das Motorritzel mit der Motorwelle jedoch nur in eine Antriebsrichtung drehfest verbunden, während eine relative Drehbewegung in die Gegenrichtung möglich ist. Die Antriebsrichtung ist diejenige Drehrichtung, in die das Drehmoment des Elektromotors auf das Motorritzel und von diesem auf das Zugmittel übertragen werden soll. Um dies zu erreichen, ist zwischen der Motorwelle und dem Motorritzel ein Freilauf angeordnet. Der Fahrer kann somit über die Tretkurbel das Radfahrzeug antreiben ohne den Elektromotor mitzuschleppen. Der Elektromotor kann im Gegenteil in solchen Phasen des Fahrbetriebs stillstehen, was Energie spart. Bei mittlerer Belastung kann er beispielsweise den Fahrer unterstützen, indem die Drehmomente der Tretkurbel und des Elektromotors auf dem gemeinsamen Abtriebsglied, vorzugsweise dem Zugmittel des Tretkurbelantriebs, überlagert werden.Particularly preferred embodiments correspond, as already mentioned, when the motor pinion on the rotor axis, d. H. arranged on or on the motor shaft and secured against rotation in the transmission of the engine torque is connected to the motor shaft. The motor pinion can be rotatably connected with the motor shaft clockwise and counterclockwise. More preferably, however, the motor pinion with the motor shaft is rotatably connected only in a drive direction, while a relative rotational movement in the opposite direction is possible. The drive direction is that direction of rotation in which the torque of the electric motor is to be transmitted to the motor pinion and from there to the traction means. To achieve this, a freewheel is arranged between the motor shaft and the motor pinion. The driver can thus drive the wheeled vehicle via the crank without the towing the electric motor. On the contrary, the electric motor can stand still in such phases of the driving operation, which saves energy. At medium load, for example, he can support the driver by the torques of the pedal crank and the electric motor on the common output member, preferably the traction means of the pedal drive, are superimposed.
Als Motorwelle wird im Sinne der Erfindung wie üblich die Ausgangswelle des Motors verstanden. Die Motorwelle dreht um die Rotorachse, d. h. um die gleiche Achse wie der Rotor. Die Motorwelle kann bezüglich beider Drehrichtungen des Rotationsfreiheitsgrads des Rotors fest mit dem Rotor verbunden sein, wobei als feste Verbindung im Sinne der Erfindung auch stets die Formung in einem Stück, im Falle des Rotors also die Formung eines Rotorrings und der Rotorwelle in einem Stück umfasst. Die Motorwelle und die Rotorwelle können daher identisch sein. Ist die Motorwelle gleichzeitig auch die Rotorwelle und treibt der Elektromotor das Motorritzel über einen Freilauf an, so ist dieser Freilauf entsprechend zwischen der Motorwelle und dem Ritzel angeordnet. Im Falle der bevorzugten Anordnung des Motorritzels auf der Motorachse, in Antriebsrichtung verdrehgesichert, ist der Freilauf vorzugsweise in einem von der Motorwelle und dem Motorritzel begrenzten Ringspalt angeordnet.As a motor shaft is understood in the context of the invention as usual, the output shaft of the motor. The motor shaft rotates around the rotor axis, ie around the same axis as the rotor. The motor shaft can be fixedly connected to the rotor with respect to both directions of rotation of the rotational degree of freedom of the rotor, wherein as solid connection according to the invention also always the formation in one piece, in the case of the rotor so the formation of a rotor ring and the rotor shaft in one piece. The motor shaft and the rotor shaft can therefore be identical. If the motor shaft is at the same time also the rotor shaft and the electric motor drives the motor pinion via a freewheel, this freewheel is correspondingly arranged between the motor shaft and the pinion. In the case of the preferred arrangement of the motor pinion on the motor axis, secured against rotation in the drive direction, the freewheel is preferably arranged in an annular gap bounded by the motor shaft and the motor pinion.
Die Motorwelle und die Rotorwelle können vorteilhafterweise aber auch verschieden sein, wobei die beiden Wellen selbstverständlich um die gemeinsame Rotordrehachse drehbar sind. Die Motorwelle und die Rotorwelle sind vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnet, d. h. die eine der beiden Wellen umgibt die andere zumindest in einem axialen Abschnitt. Bevorzugt werden Ausführungen, in denen die Rotorwelle die Motorwelle umgibt. Die Motorwelle und die Rotorwelle sind relativ zueinander drehbar gelagert, d. h. zwischen den beiden Wellen ist ein oder sind vorzugsweise zwei oder gegebenenfalls noch mehr Drehlager in einem axialen Abstand voneinander angeordnet. Ein Freilauf der genannten Art kann mit Vorteil zwischen der Rotorwelle und der Motorwelle wirken, also die Motorwelle in die Antriebsrichtung verdrehgesichert mit der Rotorwelle verbinden und in die Gegendrehrichtung von dieser entkoppeln. Ein Vorteil solch einer Anordnung ist, dass das Motorritzel nicht erst über den Freilauf mit der Motorwelle verbunden wird, sondern beispielsweise wie bevorzugt direkt auf der Motorwelle oder an der Motorwelle angeordnet und drehsteif mit dieser verbunden sein kann. Von Vorteil ist, wenn der Freilauf in einem von den beiden Wellen begrenzten Ringspalt angeordnet wird, insbesondere kann der Freilauf zwischen zwei axial beabstandeten Drehlagern, die die Wellen relativ zueinander drehbar lagern, angeordnet werden.The motor shaft and the rotor shaft may advantageously be different, but the two shafts are of course rotatable about the common rotor axis of rotation. The motor shaft and the rotor shaft are preferably arranged concentrically with each other, d. H. one of the two waves surrounds the other at least in an axial section. Embodiments in which the rotor shaft surrounds the motor shaft are preferred. The motor shaft and the rotor shaft are rotatably supported relative to each other, d. H. between the two shafts is one or preferably two or possibly more pivot bearings are arranged at an axial distance from each other. A freewheel of the type mentioned can advantageously act between the rotor shaft and the motor shaft, so connect the motor shaft in the drive direction against rotation with the rotor shaft and decouple in the reverse direction of this. An advantage of such an arrangement is that the motor pinion is not first connected to the motor shaft via the freewheel, but, for example, as preferably arranged directly on the motor shaft or on the motor shaft and can be torsionally rigidly connected thereto. It is advantageous if the freewheel is arranged in an annular gap bounded by the two shafts, in particular, the freewheel between two axially spaced pivot bearings, which store the shafts rotatable relative to each other, are arranged.
In bevorzugten Ausführungen erstreckt sich die Motorwelle in den Stator. Noch bevorzugter erstreckt sie sich nicht nur in, sondern durch den Stator. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, den Rotorring, der den Stator umgibt, an einer Seite des Stators mittels eines Verbindungskörpers mit der Rotorwelle zu verbinden und die Rotorwelle an der gleichen Seite vom Stator wegzuführen, so dass die Rotorwelle axial neben dem Stator angeordnet wäre. Bevorzugter wird jedoch das Drehmoment des Elektromotors an einer axialen Seite des Stators in die Rotorwelle eingeleitet, die Rotorwelle durch einen zentralen Hohlraum des Stators zu dessen anderen axialen Seite geführt und dort das Motorritzel angeordnet. Ragt die Rotorwelle oder, im Falle einer von der Rotorwelle separaten Motorwelle, die Motorwelle in oder vorzugsweise durch den Stator, kann vorteilhafterweise wenigstens ein Drehlager der betreffenden Welle innerhalb des Stators angeordnet werden. Das Wort ”oder” wird hier wie auch an jeder anderen Stelle im üblichen logischen Sinne gebraucht, es handelt sich also um ein ”inklusiv oder”, das die Bedeutung von ”entweder.....oder” und auch die Bedeutung von ”und” umfasst, soweit sich aus dem jeweils konkreten Zusammenhang nicht ausschließlich eine eingeschränkte Bedeutung nur ergeben kann. In Bezug auf die von der Rotorwelle verschiedene Motorwelle bedeutet dies, dass entweder nur die Rotorwelle oder nur die Motorwelle in oder durch den Stator ragt oder aber, wie dies bevorzugten Ausführungen entspricht, beide Wellen in oder durch den Stator ragen.In preferred embodiments, the motor shaft extends into the stator. More preferably, it extends not only in but through the stator. In principle, however, it would also be possible to connect the rotor ring, which surrounds the stator, to the rotor shaft on one side of the stator by means of a connecting body and to guide the rotor shaft away from the stator on the same side, so that the rotor shaft would be arranged axially next to the stator. More preferably, however, the torque of the electric motor is introduced into the rotor shaft on one axial side of the stator, the rotor shaft is guided through a central cavity of the stator to its other axial side, and the motor pinion is arranged there. If the rotor shaft or, in the case of a motor shaft separate from the rotor shaft, the motor shaft protrudes in or preferably through the stator, advantageously at least one rotary bearing of the relevant shaft can be arranged inside the stator. The word "or" is used here as well as in any other place in the usual logical sense, so it is an "inclusive or" that the meaning of "either ..... or" and also the meaning of "and "To the extent that only a limited meaning can only derive from the respective concrete context. With respect to the motor shaft other than the rotor shaft, this means that either only the rotor shaft or only the motor shaft projects into or through the stator or, as is preferred, both shafts protrude into or through the stator.
Falls die Rotorwelle nicht gleichzeitig auch die Motorwelle bildet und beide Wellen in oder durch den Stator ragen, kann zumindest ein Axialabschnitt des Freilaufs oder vorzugsweise der Freilauf über seine gesamte axiale Länge in dem Hohlraum des Stators angeordnet sein, vorzugsweise in einem Ringraum zwischen der Rotorwelle und der Motorwelle, und die Motorwelle in Antriebsrichtung verdrehgesichert mit der Rotorwelle verbinden und in die Gegendrehrichtung von der Rotorwelle entkoppeln. Insbesondere solch ein Freilauf kann zwischen axial beabstandeten Drehlagern, die die beiden Wellen relativ zueinander drehbar lagern, angeordnet sein. Eines dieser Drehlager oder beide Drehlager können ebenfalls in dem Hohlraum des Stators angeordnet sein. Bevorzugter sind diese Drehlager jedoch zumindest teilweise axial außerhalb des Hohlraums angeordnet, wobei das eine dieser Drehlager axial an derjenigen Position angeordnet ist, an der der Rotorring sich über einen Verbindungskörper an der Rotorwelle abstützt. Ein anderes Drehlager, das die Anordnung aus Rotorwelle und Motorwelle an dieser Seite des Stators relativ zu einem Gestell des Radfahrzeugs drehbar abstützt, ist vorzugsweise axial eingerückt in dem Hohlraum des Stators angeordnet.If the rotor shaft does not simultaneously form the motor shaft and both shafts protrude into or through the stator, at least one axial portion of the freewheel or preferably the freewheel can be arranged over its entire axial length in the cavity of the stator, preferably in an annular space between the rotor shaft and the motor shaft, and the motor shaft in the drive direction to connect secure against rotation with the rotor shaft and decouple in the opposite direction of rotation of the rotor shaft. In particular, such a freewheel can be arranged between axially spaced rotary bearings, which support the two shafts rotatable relative to each other. One of these pivot bearings or both pivot bearings can also be arranged in the cavity of the stator. However, these rotary bearings are more preferably arranged at least partially axially outside the cavity, wherein one of these rotary bearings is arranged axially at the position at which the rotor ring is supported on the rotor shaft via a connecting body. Another pivot bearing rotatably supporting the rotor shaft and motor shaft assembly on that side of the stator relative to a frame of the wheeled vehicle is preferably axially engaged in the cavity of the stator.
Zum Elektromotor ist noch nachzutragen, dass er in der bevorzugten Ausführung als Gleichstrommotor über den Rotorring in Umfangsrichtung verteilt vorteilhafterweise wenigstens 28 Magnetpole aufweist, es sich also um einen hochpoligen Elektromotor handelt. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn der auf das Zugmittel wirkende effektive Durchmesser des Kurbelritzels vier bis acht Mal so groß wie der effektive Durchmesser des Motorritzels ist, ein Optimum liegt bei etwa dem Sechsfachen. Als praktisch vorteilhaft hat sich jedoch durchaus auch noch ein Durchmesserverhältnis Kurbelritzel/Motorritzel von wenigstens drei erwiesen.To the electric motor is nachzutragen still that he distributed in the preferred embodiment as a DC motor on the rotor ring in the circumferential direction advantageously at least 28 magnetic poles, so it is a high-pole electric motor. To be particularly favorable, it has been found that the force acting on the traction means effective diameter of the crank pinion is four to eight times as large as the effective diameter of the engine pinion, an optimum is about six times. However, a diameter ratio of crank pinion / motor pinion of at least three has proven to be of practical advantage.
Die Tretkurbel umfasst wenigstens eine Pedale, bevorzugter zwei Pedale, und eine Tretkurbelwelle, die mit dem Pedal oder den Pedalen nicht verdrehbar verbunden ist. Das Kurbelritzel kann insbesondere nicht verdrehbar mit der Tretkurbelwelle verbunden sein. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, das Kurbelritzel über ein Getriebe mit der Tretkurbelwelle zu verbinden.The pedal crank comprises at least one pedal, more preferably two pedals, and a pedal crankshaft which is non-rotatably connected to the pedal or pedals. In particular, the crank pinion can not be connected rotatably to the pedal crankshaft. In principle, however, it is also conceivable to connect the crank pinion via a gearbox with the pedal crankshaft.
Das Radfahrzeug kann insbesondere ein Zweirad sein, das in der bei Fahrrädern üblichen Weise per Muskelkraft über die Tretkurbel angetrieben wird. Es kann sich auch um ein Radfahrzeug mit mehr als zwei Rädern handeln, beispielsweise einen Rollstuhl, ein Radfahrzeug mit drei Rädern oder ein Radfahrzeug mit noch mehr Rädern für insbesondere mehr als eine Person.The wheeled vehicle may in particular be a two-wheeled vehicle, which is driven by muscle power via the crank in the usual way in bicycles. It may also be a wheeled vehicle with more than two wheels, for example a wheelchair, a wheeled vehicle with three wheels or a wheeled vehicle with even more wheels for in particular more than one person.
In bevorzugten Ausführungen ist ein Drehmomentsensor oder Drehzahlsensor zur Ermittlung des Drehmoments oder der Drehzahl der Tretkurbel vorgesehen und mit einer Steuerung des Elektromotors verbunden. Vorzugsweise steuert oder regelt die Steuerung den Elektromotor in Abhängigkeit von einem Messsignal des Drehmomentsensors oder Drehzahlsensors. Der Drehmomentsensor oder Drehzahlsensor ist vorzugsweise in einem Tretlagergehäuse angeordnet, durch das sich eine Tretkurbelwelle der Tretkurbel erstreckt. In preferred embodiments, a torque sensor or speed sensor for determining the torque or the speed of the pedal crank is provided and connected to a controller of the electric motor. Preferably, the controller controls or regulates the electric motor in response to a measurement signal of the torque sensor or speed sensor. The torque sensor or speed sensor is preferably arranged in a bottom bracket shell through which a pedal crankshaft of the pedal crank extends.
Wird das Drehmoment der Tretkurbelwelle ermittelt, wie dies in bevorzugten Ausführungen der Fall ist, kann der Elektromotor vorteilhafterweise in Abhängigkeit vom Drehmoment der Tretkurbelwelle gesteuert oder geregelt werden. In solchen Ausführungen ist ein Drehmomentsensor in eine Steuerung des Elektromotors integriert. Die Steuerung entscheidet beispielsweise, ob der Elektromotor überhaupt eingeschaltet wird und Drehmoment in das Zugmittelgetriebe einleitet. Bedingung für das Einschalten ist vorzugsweise, dass die Einleitung eines Drehmoments über die Tretkurbelwelle mittels des Sensors festgestellt wird. An einem Bedienteil kann ein Bedienelement vorgesehen sein, mit dem der Fahrer auswählen kann, ob der Elektromotor nur unterstützt oder ständig Drehmoment einleitet. Am Bedienteil kann stattdessen oder vorzugsweise zusätzlich die Möglichkeit der Einstellung des vom Elektromotor erzeugten Drehmoments gegeben sein. Die Einstellmöglichkeit kann so verwirklicht sein, dass das Drehmoment des Elektromotors unabhängig vom Drehmoment der Tretkurbelwelle einstellbar ist, der Motor also einfach das eingestellte Motordrehmoment erzeugt. Alternativ kann die Einstellmöglichkeit so verwirklicht sein, dass der Elektromotor ein Drehmoment erzeugt, das in Kombination mit dem Drehmoment der Tretkurbelwelle das eingestellte Drehmoment ergibt, der Elektromotor also die Differenz aus eingestelltem Drehmoment und dem Drehmoment der Tretkurbelwelle erzeugt.If the torque of the pedal crankshaft is determined, as is the case in preferred embodiments, the electric motor can advantageously be controlled or regulated as a function of the torque of the pedal crankshaft. In such embodiments, a torque sensor is integrated into a controller of the electric motor. The controller decides, for example, whether the electric motor is ever turned on and introduces torque in the traction mechanism. A condition for the switching is preferably that the introduction of a torque on the pedal crankshaft is detected by means of the sensor. On a control unit, an operating element can be provided with which the driver can select whether the electric motor only supports or constantly introduces torque. The control panel may instead or preferably additionally be given the possibility of adjusting the torque generated by the electric motor. The adjustment can be realized so that the torque of the electric motor is independent of the torque of the pedal crankshaft adjustable, so the engine simply generates the set engine torque. Alternatively, the adjustment can be realized so that the electric motor generates a torque which, in combination with the torque of the pedal crankshaft results in the set torque, the electric motor thus generates the difference between the adjusted torque and the torque of the pedal crankshaft.
Der Drehmomentsensor ist vorzugsweise in einem Tretlagergehäuse angeordnet, das in herkömmlicher Weise ein Tretlagerrohr sein kann, aber nicht unumgänglich sein muss. Der Sensor kann zur Ermittlung des Drehmoments insbesondere die Drehwinkelposition erfassen, die ein Abtriebsende der Tretkurbelwelle relativ zu einem Antriebsende der Tretkurbelwelle einnimmt. Der Sensor ist bevorzugt ein Magnetpolsensor. Zu diesen beiden Aspekten der Erfindung, der Anordnung im Tretlagergehäuse und der Ausführung als Magnetpolsensor, werden im Folgenden Merkmale offenbart, die jeweils einzeln und auch in jeder Kombination die Erfindung vorteilhaft weiterbilden.The torque sensor is preferably arranged in a bottom bracket shell, which may be a bottom bracket tube in a conventional manner, but need not be unavoidable. To determine the torque, the sensor can detect, in particular, the rotational angle position which occupies an output end of the pedal crankshaft relative to a drive end of the pedal crankshaft. The sensor is preferably a magnetic pole sensor. To these two aspects of the invention, the arrangement in the bottom bracket and the embodiment as a magnetic pole sensor, features are disclosed below, each of which individually and in any combination advantageously further develop the invention.
Der Sensor kann in Doppelfunktion auch zur Ermittlung der Drehzahl der Tretkurbelwelle dienen. Ist er als Magnetpolsensor ausgeführt, so kann er Bestandteil eines Drehzahlsensors sein, der ferner einen Hallsensor aufweist. Der Hallsensor tastet eines der Polglieder des Magnetpolsensors oder beide Polglieder, vorzugsweise das im Magnetfluss des Drehmomentsensors aufwärtige Polglied ab. Der Hallsensor detektiert die Durchgänge der Magnetfeldelemente oder nur eines bestimmten Magnetfeldelements des betreffenden Polglieds oder der Polglieder, woraus mittels eines nachgeschalteten Zählglieds und eines Zeitglieds die Drehzahl bestimmt wird. Der Hallsensor ist vorzugsweise in einer Öffnung am Umfang des Tretlagergehäuses radial gegenüber dem betreffenden Polglied angeordnet.The sensor can also serve in double function to determine the speed of the pedal crankshaft. If it is designed as a magnetic pole sensor, it may be part of a speed sensor, which also has a Hall sensor. The Hall sensor scans one of the pole members of the magnetic pole sensor or both pole members, preferably the pole member which ascends in the magnetic flux of the torque sensor. The Hall sensor detects the passages of the magnetic field elements or only a specific magnetic field element of the respective pole member or the pole members, from which by means of a downstream counter member and a timer, the speed is determined. The Hall sensor is preferably arranged in an opening on the circumference of the bottom bracket bearing radially relative to the respective pole member.
Bevorzugte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und den Kombinationen der Unteransprüche beschrieben.Preferred features are also described in the subclaims and the combinations of subclaims.
Die Erfindung betrifft ferner auch eine Vorrichtung zur Erfassung des Drehmoments einer Tretkurbelwelle eines Radfahrzeugs, vorzugsweise eines Fahrrads. Bevorzugt findet sie Verwendung bei Radfahrzeugen mit Hybridantrieben, die mit Muskelkraft betreibbar sind und zur Unterstützung einen motorischen Antrieb aufweisen, beispielsweise einen elektromotorischen Antrieb. Sie kann mit Vorteil aber auch im Radsportbereich, auch im Hobbysportbereich und grundsätzlich überall da zum Einsatz gelangen, wo das per Muskelkraft erzeugte Drehmoment von Interesse ist.The invention further relates to a device for detecting the torque of a pedal crankshaft of a wheeled vehicle, preferably a bicycle. Preferably, it is used in bicycles with hybrid drives, which are operable with muscle power and have a motor drive to support, for example, an electric motor drive. It can be used with advantage but also in the cycling field, also in the hobbies sports area and basically everywhere where the torque generated by muscle power is of interest.
Bei Hybridantrieben kann die Drehmomenterfassung beispielsweise zur Steuerung oder Regelung des Zusatzantriebs verwendet werden. Beispiele hierfür sind aus der
Es ist daher auch eine Aufgabe der Erfindung, die Anordnung eines Sensors zur Erfassung des Drehmoments einer Tretkurbelwelle in einem üblichen Tretlagergehäuse, vorzugsweise auch eine einfache Nachrüstung zu ermöglichen.It is therefore an object of the invention to allow the arrangement of a sensor for detecting the torque of a pedal crankshaft in a conventional bottom bracket, preferably also a simple retrofit.
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Erfassung des Drehmoments einer Tretkurbelwelle eines Radfahrzeugs aus, die ein Tretlagergehäuse, eine durch das Tretlagergehäuse erstreckte Tretkurbelwelle, ein erstes Drehlager und wenigstens ein weiteres, zweites Drehlager für die Drehlagerung der Tretkurbelwelle, ferner eine Übertragungsstruktur und einen Drehmomentsensor aufweist. Die Übertragungsstruktur ist in dem Tretlagergehäuse drehfest mit der Tretkurbelwelle verbunden, drehfest zumindest in einer Antriebsdrehrichtung der Tretkurbelwelle, vorzugsweise drehfest in Bezug auf beide Drehrichtungen um eine Drehachse der Tretkurbelwelle. Der Bereich der Verbindung mit der Tretkurbelwelle bildet ein Antriebsende der Übertragungsstruktur. Die Übertragungsstruktur weist ferner ein Abtriebsende auf, an dem das am Antriebsende eingeleitete Drehmoment weitergeleitet wird, vorzugsweise auf ein Kurbelritzel eines Zugmittelgetriebes des Radfahrzeugs. Das Kurbelritzel kann insbesondere drehfest mit dem Abtriebsende der Übertragungsstruktur verbunden sein, drehfest zumindest in die Antriebsdrehrichtung, vorzugsweise drehfest in Bezug auf beide Drehrichtungen um die Drehachse der Tretkurbelwelle. Der Sensor ist ebenfalls in dem Tretlagergehäuse angeordnet und erfasst das Drehmoment über die Drehwinkelposition, die das Abtriebsende der Übertragungsstruktur relativ zu dem Antriebsende einnimmt. Änderungen der relativen Drehwinkelposition sind gleichbedeutend mit Änderungen des durch die Übertragungsstruktur übertragenen Drehmoments, das wiederum dem Drehmoment der Tretlagerwelle entspricht, zumindest in bevorzugten Ausführungen, in denen die Übertragungsstruktur das Drehmoment der Tretkurbelwelle schlupffrei überträgt.The invention is based on a device for detecting the torque of a pedal crankshaft of a wheeled vehicle, which has a bottom bracket shell, a crankshaft extending through the bottom bracket shell, a first pivot bearing and at least one further second pivot bearing for the pivot bearing of the crankshaft, further comprising a transmission structure and a torque sensor , The Transmission structure is rotatably connected in the bottom bracket with the pedal crankshaft, rotatably at least in a drive direction of rotation of the pedal crankshaft, preferably rotationally fixed with respect to both directions of rotation about an axis of rotation of the pedal crankshaft. The portion of the connection with the pedal crankshaft forms a drive end of the transmission structure. The transmission structure further has an output end, at which the torque introduced at the drive end is forwarded, preferably to a crank pinion of a traction mechanism transmission of the wheeled vehicle. The crank pinion may in particular be non-rotatably connected to the output end of the transmission structure, non-rotatably at least in the drive rotational direction, preferably rotationally fixed with respect to both directions of rotation about the axis of rotation of the pedal crankshaft. The sensor is also disposed in the bottom bracket shell and senses the torque across the rotational angular position occupied by the output end of the transmission structure relative to the drive end. Changes in the relative rotational angular position are equivalent to changes in the torque transmitted through the transmission structure, which in turn corresponds to the torque of the bottom bracket shaft, at least in preferred embodiments in which the transmission structure transmits the torque of the pedal crankshaft without slip.
Nach der Erfindung ist radial zwischen der Tretkurbelwelle und dem Tretlagergehäuse eine Lagerschalenstruktur angeordnet, die kippfest mit dem Tretlagergehäuse verbunden ist und die Tretkurbelwelle außerhalb des Tretlagergehäuses mittels des ersten Drehlagers drehbar lagert, indem die Tretkurbelwelle über das erste Drehlager radial nach außen, d. h. in radialer Richtung bezüglich der Drehachse, abgestützt ist. Vorzugsweise stützt die Lagerschalenstruktur die Tretlagerwelle auch in wenigstens eine axiale Richtung ab. Mittels der Lagerschalenstruktur wird somit das erste Drehlager aus dem Tretlagergehäuse nach außen verlagert, wodurch im Tretlagergehäuse entsprechend Platz für den Sensor und die zur Anordnung des Sensors gegebenenfalls erforderlichen Halteeinrichtungen geschaffen wird.According to the invention, a bearing shell structure is arranged radially between the pedal crankshaft and the bottom bracket, which is kippfest connected to the bottom bracket and rotatably supports the pedal crankshaft outside of the bottom bracket by means of the first pivot bearing by the pedal crankshaft via the first pivot bearing radially outward, d. H. in the radial direction with respect to the axis of rotation, is supported. Preferably, the bearing shell structure also supports the bottom bracket shaft in at least one axial direction. By means of the bearing shell structure thus the first pivot bearing is displaced out of the bottom bracket shell, whereby in the bottom bracket shell corresponding space for the sensor and the arrangement of the sensor optionally required holding devices is provided.
Die Lagerschalenstruktur kann insgesamt oder gegebenenfalls auch nur in einem oder mehreren Axialabschnitt(en) insbesondere hülsenförmig sein, die Tretkurbelwelle also in Umfangsrichtung umlaufend umgeben. Sie kann auch aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein, die erst in der Gesamtheit im eingebauten Zustand solch eine Hülse ergeben. Grundsätzlich muss sie jedoch nur die Funktion der Drehlagerung erfüllen und eine hierfür geeignete Form aufweisen.The bearing shell structure may be sleeve-shaped as a whole or optionally also only in one or more axial section (s), thus surrounding the pedal crankshaft circumferentially in circumferential direction. It can also be composed of several segments, which only result in the entirety when installed such a sleeve. In principle, however, it only has to fulfill the function of the pivot bearing and have a shape suitable for this purpose.
Die Lagerschalenstruktur weist außerhalb der Tretkurbelwelle vorzugsweise einen radial vergrößerten Axialabschnitt auf, in dem das erste Drehlager angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist die Lagerschalenstruktur zumindest in diesem Axialabschnitt als Hülse gebildet, wobei die Hülse vorzugsweise um die Drehachse der Tretkurbelwelle einen geschlossenen Mantel aufweist, grundsätzlich aber auch Durchbrechungen haben kann. Der in radialer Richtung vergrößerte Axialabschnitt, erweitert im Vergleich zu einem in das Tretlagergehäuse ragenden Axialabschnitt, schafft in radialer Richtung Raum für die Anordnung des ersten Drehlagers. Ist die Lagerschalenstruktur wie bevorzugt in dem radial vergrößerten Axialabschnitt als Hülse gebildet, bedeutet dies, dass sie dort einen größeren freien Innenquerschnitt, vorzugsweise kreiszylindrischen Innenquerschnitt aufweist. Grundsätzlich genügt es jedoch, die zur radialen Abstützung erforderlichen Stützstellen für das erste Drehlager zu bilden. Die Lagerschalenstruktur kann in dem radial vergrößerten Axialabschnitt so weit vergrößert sein, vorzugsweise solch einen kreiszylindrischen Innenquerschnitt aufweisen, dass er radial weiter ist als ein größter Innenquerschnitt des Tretlagergehäuses. Der Innenquerschnitt des Tretlagergehäuses ist in bevorzugten Ausführungen zumindest im Wesentlichen durchgehend kreiszylindrisch.The bearing shell structure preferably has a radially enlarged axial section outside the pedal crankshaft, in which the first rotary bearing is arranged. Advantageously, the bearing shell structure is formed at least in this axial section as a sleeve, wherein the sleeve preferably has a closed jacket around the axis of rotation of the pedal crankshaft, but in principle can also have openings. The enlarged in the radial direction axial section, extended in comparison to a protruding into the bottom bracket bearing axial section, creates space in the radial direction for the arrangement of the first pivot bearing. If the bearing shell structure is preferably formed as a sleeve in the radially enlarged axial section, this means that it has a larger free inner cross section, preferably a circular cylindrical inner cross section. In principle, however, it is sufficient to form the support points required for the radial support for the first pivot bearing. The bearing shell structure can be enlarged so far in the radially enlarged axial section, preferably having such a circular cylindrical inner cross section, that it is radially further than a largest inner cross section of the bottom bracket housing. The inner cross section of the bottom bracket shell is in preferred embodiments at least substantially circular cylindrical.
Das Tretlagergehäuse ist in bevorzugten Ausführungen ein Standard-Tretlagergehäuse, wie es bei Fahrrädern üblicherweise vorzufinden ist. Das Standardgehäuse ist dementsprechend im Wesentlichen ein Rohr mit der üblichen Befestigungseinrichtung für eine Standard-Tretkurbelwelle ohne Drehmomenterfassung. In derartigen Ausführungen kann die Lagerschalenstruktur vorteilhafterweise so ausgeführt sein, dass sie wie die herkömmlichen Lagereinsätze links- und rechtsseitig in das Tretlagergehäuse eingesetzt und fest mit diesem verbunden wird, um die Tretkurbelwelle zu lagern. Die Lagerschalenstruktur ersetzt den links- und rechtsseitigen Lagereinsatz herkömmlicher Anordnungen aus Tretlagergehäuse und Tretlagerwelle. So kann die Lagerschalenstruktur in vorteilhaften Ausführungen beispielsweise in das Tretlagergehäuse eingeschraubt sein oder eingeschraubt werden, wobei das Tretlagergehäuse an dem betreffenden Stirnende ein Innengewinde und die Lagerschalenstruktur ein passendes Außengewinde aufweist.The bottom bracket shell is in preferred embodiments, a standard bottom bracket shell, as is commonly found in bicycles. The standard housing is accordingly essentially a tube with the usual attachment device for a standard crankshaft without torque detection. In such embodiments, the bearing shell structure can advantageously be designed so that it is used as the conventional bearing inserts left and right sides in the bottom bracket shell and firmly connected to this to support the pedal crankshaft. The bearing shell structure replaces the left and right side bearing insert conventional arrangements of bottom bracket and bottom bracket. Thus, the bearing shell structure may be screwed in advantageous embodiments, for example, in the bottom bracket shell or screwed, wherein the bottom bracket shell at the respective end face an internal thread and the bearing shell structure has a matching external thread.
Obgleich es im Hinblick auf die Gewinnung von Raum innerhalb des Tretlagergehäuses bereits vorteilhaft ist, wem die Lagerschalenstruktur nur an einer Stirnseite aus dem Tretlagergehäuse ragt und an der betreffenden Stirnseite außen die Lagerstelle schafft, entspricht es bevorzugteren Ausführungen, wenn die Lagerschalenstruktur auch auf der anderen Stirnseite aus dem Tretlagergehäuse ragt und dort mittels des zweiten Drehlagers ebenfalls für die Drehlagerung der Tretkurbelwelle sorgt, indem sie das zweite Tretlager nach radial außen stützt. In solchen Ausführungen ist die Lagerschalenstruktur zweckmäßigerweise mehrteilig und umfasst eine erste Lagerschale und wenigstens eine weitere, zweite Lagerschale, wovon die eine zur einen Stirnseite und die andere zur anderen Stirnseite aus dem Tretlagergehäuse ragt, um an der jeweiligen Stirnseite drehbar zu lagern. Das zur Lagerschalenstruktur Gesagte gilt vorzugsweise für jede dieser Lagerschalen. Die Lagerschalen sind vorzugsweise dafür eingerichtet, dass die eine von links und die andere von rechts in das Tretlagergehäuse einsetzbar bzw. bereits eingesetzt sind. Bevorzugt sind oder werden sie von der jeweiligen Stirnseite her in das Tretlagergehäuse eingeschraubt, vorzugsweise durch eine Schraubverbindung unmittelbar mit einem Rohrmantel des Tretlagergehäuses.Although it is already advantageous in terms of gaining space within the bottom bracket, wem the bearing shell structure protrudes only at one end of the bottom bracket shell and creates on the respective end outside the bearing point, it corresponds to more preferred embodiments, if the bearing shell structure on the other end protrudes from the bottom bracket and there by means of the second pivot bearing also provides for the pivotal mounting of the pedal crankshaft by supporting the second bottom bracket radially outward. In such embodiments, the bearing shell structure expediently in several parts and comprises a first bearing shell and at least one further, second bearing shell, one of which projects from the bottom bracket housing to one end side and the other to the other end face in order to be rotatably mounted on the respective end side. What has been said about the bearing shell structure applies preferably to each of these bearing shells. The bearing shells are preferably arranged so that one from the left and the other from the right in the bottom bracket shell can be used or already used. Preferably, they are or are screwed from the respective end face in the bottom bracket shell, preferably by a screw directly with a pipe jacket of the bottom bracket.
In bevorzugten Ausführungen dient die Lagerschalenstruktur nicht nur der Drehlagerung der Tretkurbelwelle, sondern gleichzeitig auch der Lagerung des Sensors oder eines Teils des Sensors. Die Lagerschalenstruktur kann insbesondere einen relativ zum Tretlagergehäuse nicht bewegten oder zumindest nicht für die Erfassung notwendig bewegten Sensorteil lagern.In preferred embodiments, the bearing shell structure serves not only the pivot bearing of the pedal crankshaft, but also the storage of the sensor or a part of the sensor at the same time. The bearing shell structure can in particular support a sensor part which is not moved relative to the bottom bracket shell or at least is not moved for detection.
Das Drehmoment wird wie bereits erwähnt über die relative Drehwinkelposition zwischen dem Antriebs- und dem Abtriebsende der Übertragungsstruktur erfasst. Die Übertragungsstruktur wird zwischen ihrem Antriebsende und ihrem Abtriebsende in Abhängigkeit von der Größe des Drehmoments belastet. Die Belastung kann eine Zugbelastung, eine Druckbelastung und grundsätzlich jede Art von Belastung sein, solange das Drehmoment übertragen wird. Bevorzugt wird die Übertragungsstruktur auf Torsion belastet, ist also als Torsionsstruktur geformt und angeordnet. Sie weist dementsprechend eine axial erstreckte Torsionsstrecke auf, die sich bis zum Antriebsende und von dort in Richtung auf das Abtriebsende erstreckt. Vorzugsweise ist die Torsionsstrecke hülsenförmig, die Übertragungsstruktur dementsprechend eine Torsionshülse. Noch bevorzugter ist die Übertragungsstruktur im Ganzen hülsenförmig, weist also ein hülsenförmiges Antriebsende, daran axial anschließend die hülsenförmige Torsionsstrecke und ein daran anschließendes hülsenförmiges Abtriebsende auf. Im Bereich des Abtriebsendes wird solch eine Übertragungsstruktur vorzugsweise zur Tretkurbelwelle bin radial abgestützt, was insbesondere mittels einer Gleitlagerbuchse vorgenommen werden kann, vorzugsweise einer Gleitlagerbuchse, die in einem unmittelbar zwischen der Tretkurbelwelle und der Übertragungsstruktur gebildeten Ringspalt angeordnet ist. Von einschließlich solch einer Drehlagerung auf der Tretkurbelwelle ist die Übertragungsstruktur bis zu dem Antriebsende im Rahmen der Torsionsbeabsatzung frei beweglich.As already mentioned, the torque is detected via the relative rotational angle position between the drive and the output end of the transmission structure. The transmission structure is loaded between its drive end and its output end in dependence on the magnitude of the torque. The load can be a tensile load, a compressive load, and basically any type of load as long as the torque is transmitted. Preferably, the transmission structure is subjected to torsion, that is, it is shaped and arranged as a torsion structure. It accordingly has an axially extending torsion path which extends to the drive end and from there in the direction of the output end. Preferably, the torsion section is sleeve-shaped, the transmission structure accordingly a torsion sleeve. More preferably, the transmission structure as a whole is sleeve-shaped, thus has a sleeve-shaped drive end, then axially thereafter, the sleeve-shaped torsion and an adjoining sleeve-shaped output end. In the region of the output end, such a transmission structure is preferably supported radially to the pedal crankshaft, which can be carried out in particular by means of a plain bearing bush, preferably a plain bearing bush, which is arranged in an annular gap formed directly between the pedal crankshaft and the transmission structure. Including such a rotary bearing on the pedal crankshaft, the transmission structure is freely movable up to the drive end in the torsional displacement.
Der Sensor kann beispielsweise als Dehnmesssensor mit einem oder mehreren Dehnmessstreifen ausgeführt sein. In Frage kommen auch kapazitive Messaufnehmer. Bevorzugt ist der Sensor als Magnetpolsensor ausgeführt. Der Sensor umfasst in bevorzugten Ausführungen ein Eingangsglied zum Einkoppeln eines Eingangssignals, ein Ausgangsglied zum Auskoppeln eines entsprechend dem Eingangssignal und dem Drehmoment erzeugten Ausgangssignal und zwischen dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied ein oder mehrere Übertragungsglied(er). Bevorzugten Ausführungen entspricht es, wenn in der Messstrecke ein erstes Übertragungsglied und ein zweites Übertragungsglied angeordnet sind, von denen das eine näher bei dem Antriebsende und das andere näher bei dem Abtriebsende angeordnet ist. Die Übertragungsglieder sind in Bezug auf die Richtung der Beabsatzung, die die Übertragungsstruktur durch die Übertragung des Drehmoments erfährt, unbeweglich mit der Übertragungsstruktur verbunden. Bei Änderungen des Drehmoments ändert sich daher die relative Drehwinkelposition, die die Übertragungsglieder relativ zueinander aufweisen. Das Eingangsglied und das Ausgangsglied werden vorzugsweise von der Lagerschalenstruktur gelagert, vorzugsweise sind sie relativ zu der Lagerschalenstruktur nicht beweglich.The sensor can be designed, for example, as a strain gauge sensor with one or more strain gauges. Also suitable are capacitive sensors. Preferably, the sensor is designed as a magnetic pole sensor. The sensor comprises in preferred embodiments, an input member for coupling an input signal, an output member for coupling out an output signal generated in accordance with the input signal and the torque and between the input member and the output member one or more transmission member (s). Preferred embodiments, it corresponds to when in the measuring section, a first transmission member and a second transmission member are arranged, of which one is closer to the drive end and the other is arranged closer to the output end. The transmission members are immovably connected to the transmission structure with respect to the direction of the displacement experienced by the transmission structure by the transmission of the torque. As the torque changes, therefore, the relative rotational angular position that the transmission members have relative to one another changes. The input member and the output member are preferably supported by the bearing shell structure, preferably they are not movable relative to the bearing shell structure.
In Ausführungen, in denen die Lagerschalenstruktur den Sensor oder vorzugsweise eine oder mehrere Komponenten eines mehrteiligen Sensors lagert, wobei die betreffende Komponente oder die mehreren Komponenten an der Lagerschalenstruktur oder durch Einbettung in der Lagerschalenstruktur angeordnet ist oder sind, umfasst die Lagerschalenstruktur vorzugsweise eine der Lagerung des Sensors oder einer oder mehrerer Sensorkomponente(n) dienende Trägerschale. In Ausführungen, in denen die Lagerschalenstruktur eine erste Lagerschale und eine zweite Lagerschale aufweist, kann die Trägerschale insbesondere axial zwischen den Lagerschalen angeordnet sein. Die Anordnung des Sensors oder eines Sensorteils an oder in der Trägerschale erleichtert vorteilhafterweise den Einbau des Sensors, insbesondere in Ausführungen, in denen die Lagerschalenstruktur in das Tretlagergehäuse eingeschraubt wird. Die Lagerschalen sind in Ausführungen, in denen für den Einbau eine Drehbewegung erforderlich ist, wie beispielsweise im Falle der genannten Schraubverbindung, von der Trägerschale in Bezug auf die Drehbewegung vorzugsweise entkoppelt, relativ zur Trägerschale also drehbar. Die Trägerschale wird im Tretlagergehäuse vorzugsweise angeordnet, bevor die Lagerschalen montiert werden. Ist die Trägerschale hinsichtlich einer Montierdrehbewegung der Lagerschalen von diesen entkoppelt, kann die Trägerschale bei der Montage der Lagerschalen relativ zum Tretlagergehäuse ruhen, was vorteilhaft beispielsweise dann ist, wenn der von der Trägerschale gelagerte Sensor oder Sensorteil einen oder mehrere Kabelanschluss oder -anschlüsse aufweist, der oder die bei Drehung verdrillen könnte(n).In embodiments in which the bearing shell structure supports the sensor or preferably one or more components of a multi-part sensor, wherein the component or components are or are embedded in the bearing shell structure or embedded in the bearing shell structure, the bearing shell structure preferably comprises one of the bearings Sensor or one or more sensor component (s) serving carrier shell. In embodiments in which the bearing shell structure has a first bearing shell and a second bearing shell, the carrier shell can in particular be arranged axially between the bearing shells. The arrangement of the sensor or of a sensor part on or in the carrier shell advantageously facilitates the installation of the sensor, in particular in embodiments in which the bearing shell structure is screwed into the bottom bracket shell. The bearings are in embodiments in which a rotational movement is required for installation, such as in the case of said screw, preferably decoupled from the carrier shell with respect to the rotational movement, so rotatable relative to the carrier shell. The carrier shell is preferably arranged in the bottom bracket shell before the bearing shells are mounted. If the carrier shell with respect to a Montierdrehbewegung the bearing shells decoupled from these, the carrier shell can rest during assembly of the bearing shells relative to the bottom bracket shell, which is advantageous, for example, if the bearing of the carrier shell sensor or sensor part has one or more cable connection or connections, the or that could twist on rotation.
Nachfolgend sind bevorzugte Merkmale der weiteren Erfindung zusammengestellt. Dabei werden Bezugszeichen von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen verwendet. Die Bezugszeichen dienen nur der rascheren Orientierung. Die zur Anordnung des Sensors offenbarten Merkmale können mit Vorteil in Kombination mit den zum Antrieb offenbarten Merkmalen zur Anwendung gelangen.
- I) Vorrichtung zur Erfassung des Drehmoments einer Tretkurbelwelle eines Radfahrzeugs, die Vorrichtung umfassend:
a) ein Tretlagergehäuse (
8 ), b) eine durch das Tretlagergehäuse (8 ) erstreckte Tretkurbelwelle (2 ) zur Umwandlung von Muskelkraft in Drehmoment, c) ein erstes Drehlager (27 ) und ein zweites Drehlager (28 ) jeweils für die Tretkurbelwelle (2 ), d) eine Übertragungsstruktur (35 ), die zur Übertragung des Drehmoments in dem Tretlagergehäuse (8 ) an einem Antriebsende (36 ) drehfest mit der Tretkurbelwelle (2 ) verbunden ist und ein Abtriebsende (37 ) für die Übertragung des Drehmoments auf ein Rad des Radfahrzeugs aufweist, e) und einen in dem Tretlagergehäuse (8 ) angeordneten Sensor (40 ), der zur Ermittlung des Drehmoments die Drehwinkelposition erfasst, die das Abtriebsende (37 ) relativ zu dem Antriebsende (36 ) der Übertragungsstruktur (35 ) einnimmt. f) In bevorzugten Ausführungen ist radial zwischen der Tretkurbelwelle (2 ) und dem Tretlagergehäuse (8 ) eine Lagerschalenstruktur (30 ) angeordnet, die kippfest mit dem Tretlagergehäuse (8 ) verbunden ist und aus dem Tretlagergehäuse (8 ) ragt, g) wobei die Tretkurbelwelle (2 ) außerhalb des Tretlagergehäuses (8 ) mittels des ersten Drehlagers (27 ) drehbar von der Lagerschalenstruktur (30 ) gelagert wird. - II) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz, wobei das Tretlagergehäuse (
8 ) längs der Tretkurbelwelle (2 ) eine innere Weite von maximal 60 mm aufweist, vorzugsweise rohrförmig ist, vorzugsweise einen für Fahrräder standardmäßigen Innenquerschnitt aufweist. - III) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Lagerschalenstruktur (
30 ) die Übertragungsstruktur (35 ) umgibt, wenigstens in einem axialen Abschnitt, vorzugsweise innerhalb und außerhalb des Tretlagergehäuses (8 ). - IV) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Lagerschalenstruktur (
30 ) außerhalb des Tretkurbelgehäuses (8 ) einen radial vergrößerten Axialabschnitt aufweist, in dem das erste Drehlager (27 ) angeordnet ist und der die Tretkurbelwelle (2 ) vorzugsweise umlaufend umgibt. - V) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Übertragungsstruktur (
35 ) mit dem Abtriebsende (37 ) aus dem Tretlagergehäuse (8 ) ragt und das erste Drehlager (27 ) in eine radiale Richtung an dem Abtriebsende (37 ) der Übertragungsstruktur (35 ) und in die radiale Gegenrichtung an der Lagerschalenstruktur (30 ) abgestützt ist. - VI) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Tretkurbelwelle (
2 ) auch mittels des zweiten Drehlagers (28 ) drehbar von der Lagerschalenstruktur (30 ) gelagert wird, vorzugsweise ebenfalls außerhalb des Tretlagergehäuses (8 ). - VII) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Lagerschalenstruktur (
30 ) eine erste Lagerschale (31 ) und eine zweite Lagerschale (32 ) aufweist, die jeweils radial zwischen der Tretkurbelwelle (2 ) und dem Tretlagergehäuse (8 ) angeordnet sind, die erste Lagerschale (31 ) an einer Stirnseite des Tretlagergehäuses (8 ) axial aus dem Tretlagergehäuse (8 ) und die zweite Lagerschale (32 ) an der axial gegenüberliegenden Stirnseite des Tretlagergehäuses (8 ) axial aus dem Tretlagergehäuse (8 ) ragt, die Lagerschalen (31 ,32 ) jeweils kippfest mit dem Tretlagergehäuse (8 ) verbunden sind und die Tretkurbelwelle (2 ) mittels des ersten Drehlagers (27 ) von der ersten Lagerschale (31 ) und mittels des zweiten Drehlagers (28 ) von der zweiten Lagerschale (32 ) jeweils außerhalb des Tretlagergehäuses (8 ) drehbar gelagert wird. - VIII) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz, wobei jede der Lagerschalen (
31 ,32 ) außerhalb des Tretlagergehäuses (8 ) einen radial vergrößerten Axialabschnitt aufweist, in dem das jeweils zugeordnete Drehlager (27 ,28 ) angeordnet ist. - IX) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz und wenigstens einem der folgenden Merkmale:
– die Lagerschalen (
31 ,32 ) sind einzeln kippfest mit dem Tretlagergehäuse (8 ) verbunden; – die Lagerschalen (31 ,32 ) sind einzeln drehfest mit dem Tretlagergehäuse (8 ) verbunden; – die Lagerschalen (31 ,32 ) sind einzeln axial unbeweglich mit dem Tretlagergehäuse (8 ) verbunden; – die Lagerschalen (31 ,32 ) sind von der jeweiligen Stirnseite aus axial aufeinander zu in das Tretlagergehäuse (8 ) eingesetzt; – die Lagerschalen (31 ,32 ) sind von den Stirnseiten her in das Tretlagergehäuse (8 ) eingeschraubt. - X) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei ein Eingang (
41 ) oder Ausgang (42 ) des Sensors (40 ) in dem Tretlagergehäuse (8 ) in oder an der Lagerschalenstruktur (30 ) angeordnet ist oder sind. - XI) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz, wobei die Lagerschalenstruktur (
30 ) eine Lagerschale (31 ) und eine Trägerschale (33 ) aufweist, die Lagerschale (31 ) und die Trägerschale (33 ) radial zwischen der Tretkurbelwelle (2 ) und dem Tretlagergehäuse (8 ) angeordnet sind, die Lagerschale (31 ) kippfest mit dem Tretlagergehäuse (8 ) verbunden ist und an einer Stirnseite des Tretlagergehäuses (8 ) axial aus dem Tretlagergehäuse (8 ) ragt und dort die Tretkurbelwelle (2 ) mittels des ersten Drehlagers (27 ) lagert, die Trägerschale (33 ) in dem Tretlagergehäuse (8 ) angeordnet ist und von der Lagerschale (31 ) in wenigstens eine der zwei axialen Richtungen festgelegt wird und der Eingang (41 ) oder Ausgang (42 ) des Sensors (40 ) in oder an der Trägerschale (33 ) angeordnet ist oder sind. - XII) Vorrichtung nach dem vorhergehenden Absatz in Kombination mit Absatz VII, wobei die Trägerschale (
33 ) axial zwischen den Lagerschalen (31 ,32 ) angeordnet ist und von den Lagerschalen (31 ,32 ) axial festgelegt wird. - XIII) Vorrichtung nach einem der zwei vorhergehenden Absätze, wobei die Trägerschale (
33 ) einen größeren Innenquerschnitt als die Lagerschale(n) (31 ,32 ) aufweist und der Eingang (41 ) oder Ausgang (42 ) des Sensors (40 ) im Bereich des größeren Innenquerschnitts angeordnet ist oder sind. - XIV) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Übertragungsstruktur (
30 ) mit dem Abtriebsende (37 ) aus dem Tretlagergehäuse (8 ) ragt und das erste Drehlager (27 ) außerhalb des Tretlagergehäuses (8 ) radial in Richtung auf eine Drehachse (R2) der Tretkurbelwelle (2 ) stützt. - XV) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Tretkurbelwelle (
2 ) in einem ersten Axialabschnitt (2a ), über den sich die Übertragungsstruktur (35 ) erstreckt, schlanker ist als in einem zweiten Axialabschnitt (2b ), der axial unmittelbar neben oder zumindest nahe bei dem Antriebsende (36 ) der Übertragungsstruktur (35 ) angeordnet ist. - XVI) Vorrichtung nach einer Kombination der Absätze VI, XIV und XV, wobei das erste Drehlager (
27 ) und das zweite Drehlager (28 ) jeweils den gleichen Innendurchmesser und jeweils den gleichen Außendurchmesser aufweisen und die Lagerschalenstruktur (30 ) in ihren Axialabschnitten, in denen das jeweilige Drehlager (27 ,28 ) angeordnet ist, jeweils einen entsprechend gewählten Innendurchmesser und die Übertragungsstruktur (35 ) am Abtriebsende (37 ) und die Tretkurbelwelle (2 ) in dem zweiten Axialabschnitt (2b ) jeweils einen entsprechenden Außendurchmesser aufweist.
- I) A device for detecting the torque of a pedal crankshaft of a wheeled vehicle, the device comprising: a) a bottom bracket shell (
8th b) one through the bottom bracket shell (8th ) extended crankshaft (2 ) for converting muscle power into torque, c) a first pivot bearing (27 ) and a second pivot bearing (28 ) each for the crankshaft (2 ), d) a transmission structure (35 ), which is used to transmit the torque in the bottom bracket shell (8th ) at a drive end (36 ) rotatably with the pedal crankshaft (2 ) and an output end (37 ) for the transmission of torque to a wheel of the wheeled vehicle, e) and one in the bottom bracket shell (8th ) arranged sensor (40 ), which detects the rotational angle position for determining the torque, which the output end (37 ) relative to the drive end (36 ) of the transmission structure (35 ) occupies. f) In preferred embodiments, radially between the crankshaft (2 ) and the bottom bracket shell (8th ) a bearing shell structure (30 ), the kippfest with the bottom bracket shell (8th ) and from the bottom bracket shell (8th protruding, g) wherein the pedal crankshaft (2 ) outside the bottom bracket shell (8th ) by means of the first pivot bearing (27 ) rotatable from the bearing shell structure (30 ) is stored. - II) Device according to the preceding paragraph, wherein the bottom bracket shell (
8th ) along the crankshaft (2 ) has an inner width of at most 60 mm, preferably tubular, preferably has a standard for bicycles inner cross-section. - III) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the bearing shell structure (
30 ) the transmission structure (35 ) surrounds, at least in an axial section, preferably inside and outside of the bottom bracket shell (8th ). - IV) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the bearing shell structure (
30 ) outside of the crankcase (8th ) has a radially enlarged axial section, in which the first pivot bearing (27 ) is arranged and the pedal crankshaft (2 ) surrounds preferably circumferentially. - V) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the transmission structure (
35 ) with the output end (37 ) from the bottom bracket shell (8th protrudes and the first pivot bearing (27 ) in a radial direction at the output end (37 ) of the transmission structure (35 ) and in the radial opposite direction on the bearing shell structure (30 ) is supported. - VI) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the crankshaft (
2 ) also by means of the second pivot bearing (28 ) rotatable from the bearing shell structure (30 ) is stored, preferably also outside of the bottom bracket shell (8th ). - VII) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the bearing shell structure (
30 ) a first bearing shell (31 ) and a second bearing shell (32 ), each radially between the pedal crankshaft (2 ) and the bottom bracket shell (8th ), the first bearing shell (31 ) on one end face of the bottom bracket shell (8th ) axially from the bottom bracket shell (8th ) and the second bearing shell (32 ) on the axially opposite end face of the bottom bracket shell (8th ) axially from the bottom bracket shell (8th ) protrudes, the bearing shells (31 .32 ) each kippfest with the bottom bracket shell (8th ) and the crankshaft (2 ) by means of the first pivot bearing (27 ) from the first bearing shell (31 ) and by means of the second pivot bearing (28 ) from the second bearing shell (32 ) each outside the bottom bracket shell (8th ) is rotatably mounted. - VIII) Device according to the preceding paragraph, wherein each of the bearing shells (
31 .32 ) outside the bottom bracket shell (8th ) has a radially enlarged axial section, in which the respective associated pivot bearing (27 .28 ) is arranged. - IX) Apparatus according to the preceding paragraph and at least one of the following features: - the bearing shells (
31 .32 ) are individually kippfest with the bottom bracket shell (8th ) connected; - the bearing shells (31 .32 ) are individually rotatable with the bottom bracket shell (8th ) connected; - the bearing shells (31 .32 ) are individually axially immovable with the bottom bracket shell (8th ) connected; - the bearing shells (31 .32 ) are axially facing each other from the respective end face into the bottom bracket shell (8th ) used; - the bearing shells (31 .32 ) are from the front sides in the bottom bracket shell (8th screwed in). - X) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein an input (
41 ) or output (42 ) of the sensor (40 ) in the bottom bracket shell (8th ) in or on the bearing shell structure (30 ) is or are arranged. - XI) device according to the preceding paragraph, wherein the bearing shell structure (
30 ) a bearing shell (31 ) and a carrier shell (33 ), the bearing shell (31 ) and the carrier shell (33 ) radially between the crankshaft (2 ) and the bottom bracket shell (8th ) are arranged, the Bearing shell (31 ) tilts with the bottom bracket shell (8th ) is connected and at one end face of the bottom bracket (8th ) axially from the bottom bracket shell (8th ) and there the pedal crankshaft (2 ) by means of the first pivot bearing (27 ), the carrier shell (33 ) in the bottom bracket shell (8th ) is arranged and from the bearing shell (31 ) is fixed in at least one of the two axial directions and the input (41 ) or output (42 ) of the sensor (40 ) in or on the carrier shell (33 ) is or are arranged. - XII) Device according to the preceding paragraph in combination with paragraph VII, wherein the carrier shell (
33 ) axially between the bearing shells (31 .32 ) and from the bearing shells (31 .32 ) is axially fixed. - XIII) Device according to one of the two preceding paragraphs, wherein the carrier shell (
33 ) has a larger internal cross-section than the bearing shell (s) (31 .32 ) and the entrance (41 ) or output (42 ) of the sensor (40 ) is arranged in the region of the larger inner cross section or are. - XIV) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the transmission structure (
30 ) with the output end (37 ) from the bottom bracket shell (8th protrudes and the first pivot bearing (27 ) outside the bottom bracket shell (8th ) radially in the direction of a rotation axis (R 2 ) of the crankshaft (2 ). - XV) Device according to one of the preceding paragraphs, wherein the crankshaft (
2 ) in a first axial section (2a ), over which the transmission structure (35 ) is slimmer than in a second axial section (2 B ) axially adjacent or at least close to the drive end (FIG.36 ) of the transmission structure (35 ) is arranged. - XVI) Device according to a combination of paragraphs VI, XIV and XV, whereby the first pivot bearing (
27 ) and the second pivot bearing (28 ) each have the same inner diameter and each have the same outer diameter and the bearing shell structure (30 ) in their axial sections, in which the respective pivot bearing (27 .28 ), in each case a correspondingly selected inner diameter and the transmission structure (35 ) at the output end (37 ) and the crankshaft (2 ) in the second axial section (2 B ) each having a corresponding outer diameter.
Schließlich betrifft die Erfindung auch den bereits erwähnten Magnetpolsensor als solchen und im eingebauten Zustand. Bevorzugte Merkmale dieser weiteren Erfindung sind in den nachfolgenden Absätzen zusammengestellt. Dabei werden Bezugszeichen von in Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen verwendet. Die Bezugszeichen dienen nur der rascheren Orientierung. Die zum Magnetpolsensor offenbarten Merkmale können mit Vorteil in Kombination mit den zum Antrieb offenbarten Merkmalen oder den zur Anordnung im Tretlagergehäuse offenbarten Merkmalen zur Anwendung gelangen.
- 1) Magnetpolsensor zur Erfassung eines Drehmoments einer Welle, der Sensor (
40 ) umfassend: a) eine Übertragungsstruktur (35 ) mit einem Antriebsende (36 ) zur Einleitung eines Drehmoments um eine Längsachse (R2) der Übertragungsstruktur (35 ) und einem von dem Antriebsende (36 ) axial beabstandeten Abtriebsende (37 ) zur Weiterleitung des Drehmoments, b) ein aufwärtiges Polglied (43 ), das in eine Antriebsdrehrichtung drehmomentfest mit dem Antriebsende (36 ) verbunden ist und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete aufwärtige Magnetfeldelemente (48 ) mit jeweils wenigstens einem Pol (45 ) und wenigstens einem bezüglich der Polarität entgegensetzten Gegenpol (46 ) aufweist, c) ein abwärtiges Polglied (44 ), das in die Antriebsdrehrichtung drehmomentfest mit dem Abtriebsende (37 ) verbunden ist und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete abwärtige Magnetfeldelemente (48 ) mit jeweils wenigstens einem Pol (45 ) und wenigstens einem bezüglich der Polarität entgegensetzten Gegenpol (46 ) aufweist, d) wobei die Polglieder (43 ,44 ) axial nebeneinander angeordnet und um die Längsachse (R2) relativ zueinander drehbar sind. e) In bevorzugter Ausführung liegen sich bei jedem der Magnetfeldelemente (48 ) der Pol (45 ) und der Gegenpol (46 ) einander radial gegenüber, so dass ein magnetisches Feld bei jedem der Magnetfeldelemente (48 ) zumindest im Wesentlichen radial gerichtet ist. - 2) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei die Magnetfeldelemente (
48 ) jeweils zwischen dem wenigstens einen Pol (46 ) und dem wenigsten einen Gegenpol (46 ) einen Isolator (47 ) aufweisen. - 3) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei die Magnetfeldelemente (
48 ) von wenigstens einem der Polglieder (43 ,44 ) eine den wenigstens einen Pol (45 ) bildende Polschicht (45a ), eine den wenigstens einen Gegenpol (46 ) bildende Gegenpolschicht (46a ) und radial zwischen der Polschicht und der Gegenpolschicht eine den Isolator (47 ) bildende Isolatorschicht (47a ) aufweisen und diese Schichten aufeinander angeordnet sind. - 4) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei bei den Magnetfeldelementen (
48 ) des wenigstens einen der Polglieder (43 ,44 ) in einem Längsschnitt der wenigstens eine Pol (45 ) einen axial langen Schenkel (45a ) mit einem an einem axialen Ende radial abragenden Flansch (45b ) aufweist, der Isolator (47 ) einen radial dünneren Axialabschnitt (47a ) und einen radial dickeren Axialabschnitt (47b ) aufweist, der wenigstens eine Gegenpol (46 ) auf dem radial dünneren Axialabschnitt (47a ) und der radial dickere Axialabschnitt (47b ) des Isolators (47 ) axial zwischen dem Flansch (45b ) des wenigstens einen Pols (45 ) und dem wenigstens einen Gegenpol (46 ) angeordnet ist. - 5) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei die Magnetfeldelemente (
48 ) von einander zugewandten Stirnseiten der Polglieder (43 ,44 ) abragen und axial aufeinander zu ragen und dass bei jedem der Polglieder (43 ,44 ) die Magnetfeldelemente (48 ) in Umfangsrichtung durch Lücken (49 ) voneinander magnetisch getrennt sind. - 6) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz in Kombination mit Absatz
2 ), wobei die Magnetfeldelemente (48 ) von wenigstens einem der Polglieder (43 ,44 ) aus aufeinander geschobenen Hülsenkörpern (45' ,46' ,47' ) geformt sind, wobei ein erster der Hülsenkörper (45' ,46' ,47' ) den wenigstens einen Pol (45 ) jedes Magnetfeldelements (48 ), ein zweiter der Hülsenkörper (45' ,46' ,47' ) den Isolator (47 ) und ein dritter der Hülsenkörper (45' ,46' ,47' ) den wenigstens einen Gegenpol (46 ) jedes Magnetfeldelements (48 ) bildet, und dass die Lücken (49 ) in den aufeinander angeordneten Hülsenkörpern (45' ,46' ,47' ) geformt sind. - 7) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei von den Hülsenkörpern (
45' ,46' ,47' ) nach dem Einarbeiten der Lücken (49 ) axial neben den Lücken (49 ) jeweils noch ein Hülsenabschnitt verbleibt, der eine Längsachse umgibt. - 8) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, ferner umfassend eine Primärspule (
41 ), die einer Umfangsfläche des aufwärtigen Polglieds (43 ) radial zugewandt ist, von dieser Umfangsfläche umgeben wird oder diese Umfangsfläche vorzugsweise umgibt, und eine Sekundärspule (42 ), die einer Umfangsfläche des abwärtigen Polglieds (44 ) radial zugewandt ist, von dieser Umfangsfläche umgeben wird oder diese Umfangsfläche vorzugsweise umgibt. - 9) Magnetpolsensor nach einer Kombination der Absätze 4) und 8), wobei der Magnetfluss der Primärspule (
41 ) in den Flansch (45b ) des Pols (45 ) und an einem axialen Ende einer Umfangsfläche des Gegenpols (46 ) in die Magnetfeldelemente (48 ) eingekoppelt wird. - 10) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei wenigstens eines der Polglieder (
43 ,44 ) eine Trägerhülse (51 ,52 ) aufweist und die Magnetfeldelemente (45 ,46 ,47 ) dieses Polglieds (43 ,44 ) jeweils als Schichtelemente in einem axialen Abschnitt der Trägerhülse (51 ,52 ) angeordnet sind. - 11) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze und wenigstens einem der nachfolgenden Merkmale:
– der Pol (
45 ) im Längsschnitt wie ein liegendes ”L” geformt ist; – der Gegenpol (46 ) im Längsschnitt wie ein liegendes ”I” geformt ist; – der Isolator (47 ) nach Absatz2 ) einen radial dünneren Axialbschnitt (47a ) und einen radial dickeren Axialabschnitt (47b ) aufweist. - 12) Magnetpolsensor nach dem vorhergehenden Absatz, wobei der Gegenpol (
46 ) axial mit dem langen Schenkel (45a ) des ”L” überlappt, vorzugsweise radial über dem langen Schenkel des liegenden ”L” des Pols (45 ) angeordnet ist. - 13) Magnetpolsensor nach einem der zwei vorhergehenden Absätze, wobei der Gegenpol (
46 ) axial mit dem langen Schenkel (45a ) des ”L” überlappt, vorzugsweise radial über dem dünneren Axialabschnitt (47a ) des Isolators (47 ) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Isolator (47 ) mit dem dickeren Axialabschnitt (47b ) bei dem kurzen Schenkel des Pols (45 ) angeordnet ist. - 14) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei der Pol (
45 ), der Gegenpol (46 ) und der Isolator (47 ) separat geformt, übereinander, vorzugsweise aufeinander angeordnet und aneinander und vorzugsweise an einer Trägerhülse (51 ,52 ) befestigt, vorzugsweise reibschlüssig oder stoffschlüssig befestigt sind. - 15) Magnetpolsensor nach einem der vorhergehenden Absätze, wobei wenigstens eines der Polglieder (
43 ,44 ) Bestandteil eines Drehzahlsensors ist, der ferner einen Hallsensor aufweist, der relativ zu dem wenigstens einen der Polglieder (43 ,44 ) so angeordnet ist, dass durch eine magnetische Wechselwirkung des Hallsensors und des wenigstens einen der Polglieder (43 ,44 ) eine Drehzahl des wenigstens einen der Polglieder (43 ,44 ) ermittelbar ist. - 16) Verfahren zur Herstellung eines Magnetpolsensors zur Erfassung eines Drehmoments einer Welle, vorzugsweise eines Magnetpolsensors nach einem der vorhergehenden Absätze, bei dem
a) ein erster Hülsenkörper (
45' ) aus magnetisierbarem Material und ein zweiter Hülsenkörper (47' ) aus elektrisch isolierendem Material mit jeweils einem ersten Hülsenabschnitt (45a ,46a ) und einem zweiten Hülsenabschnitt (45b ,47b ), der über eine Schulter (45c ,47c ) auf den ersten Hülsenabschnitt (45a ,47a ) abfällt, hergestellt werden, b) der zweite Hülsenkörper (47' ) auf den ersten Hülsenabschnitt (45a ) des ersten Hülsenkörpers (45' ) geschoben und der erste und der zweite Hülsenkörper (45' ,46' ) miteinander gefügt werden, c) ein dritter Hülsenkörper (46' ) aus magnetisierbarem Material auf den ersten Hülsenabschnitt (47a ) des zweiten Hülsenkörpers (47' ) geschoben und der zweite und der dritte Hülsenkörper (47' ,46' ) miteinander gefügt werden, d) und in den Verbund der miteinander gefügten Hülsenkörper (45' ,46' ,47 ) an einer Stirnseite Lücken (49 ) eingearbeitet werden, so dass in Umfangsrichtung um eine zentrale Längsachse (R2) des Verbunds eine alternierende Anordnung von Lücken (49 ) und in Umfangsrichtung erstreckten Magnetfeldelementen (48 ) erhalten wird, wobei die Magnetfeldelemente (48 ) jeweils einen von dem ersten Hülsenkörper (45' ) gebildeten radial inneren Pol (45 ), einen von dem dritten Hülsenkörper (46' ) gebildeten, radial äußeren Gegenpol (46 ) und radial dazwischen einen von dem zweiten Hülsenkörper (47' ) gebildeten Isolator (47 ) aufweisen.
- 1) magnetic pole sensor for detecting a torque of a shaft, the sensor (
40 ) comprising: a) a transmission structure (35 ) with a drive end (36 ) for introducing a torque about a longitudinal axis (R 2 ) of the transmission structure (35 ) and one from the drive end (36 ) axially spaced output end (37 ) for transmitting the torque, b) an upward pole member (43 ), which in a driving direction of rotation torque-resistant with the drive end (36 ) and circumferentially spaced upward magnetic field elements (48 ) each having at least one pole (45 ) and at least one opposing polarity opposite polarity (46 ), c) a downward pole member (44 ), which in the drive direction of rotation torque-resistant with the output end (37 ) and circumferentially spaced apart magnetic field elements (48 ) each having at least one pole (45 ) and at least one opposing polarity opposite polarity (46 ), d) wherein the pole members (43 .44 ) are arranged axially next to one another and about the longitudinal axis (R 2 ) are rotatable relative to each other. e) In a preferred embodiment, each of the magnetic field elements (48 ) the pole (45 ) and the opposite pole (46 ) radially opposite each other, so that a magnetic field in each of the magnetic field elements (48 ) is directed at least substantially radially. - 2) magnetic pole sensor according to the preceding paragraph, wherein the magnetic field elements (
48 ) between the at least one pole (46 ) and the least one antipole (46 ) an isolator (47 ) exhibit. - 3) magnetic pole sensor according to the preceding paragraph, wherein the magnetic field elements (
48 ) of at least one of the pole members (43 .44 ) one the at least one pole (45 ) forming polar layer (45a ), the at least one opposite pole (46 ) forming counterpolar layer (46a ) and radially between the pole layer and the Gegenpolschicht a the insulator (47 ) forming insulator layer (47a ) and these layers are arranged on top of each other. - 4) magnetic pole sensor according to the preceding paragraph, wherein in the magnetic field elements (
48 ) of the at least one of the pole members (43 .44 ) in a longitudinal section of the at least one pole (45 ) an axially long leg (45a ) with a radially projecting at one axial end flange (45b ), the insulator (47 ) a radially thinner axial section (47a ) and a radially thicker axial section (47b ), which at least one opposite pole (46 ) on the radially thinner axial section (47a ) and the radially thicker axial section (FIG.47b ) of the insulator (47 ) axially between the flange (45b ) of the at least one pole (45 ) and the at least one opposite pole (46 ) is arranged. - 5) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, wherein the magnetic field elements (
48 ) of mutually facing end faces of the pole members (43 .44 ) protrude and project axially towards each other and that in each of the pole members (43 .44 ) the magnetic field elements (48 ) in the circumferential direction through gaps (49 ) are magnetically separated from each other. - 6) Magnetic pole sensor according to the previous paragraph in combination with paragraph
2 ), wherein the magnetic field elements (48 ) of at least one of the pole members (43 .44 ) of pushed sleeve bodies (45 ' .46 ' .47 ' ), wherein a first of the sleeve body (45 ' .46 ' .47 ' ) the at least one pole (45 ) of each magnetic field element (48 ), a second of the sleeve body (45 ' .46 ' .47 ' ) the isolator (47 ) and a third of the sleeve body (45 ' .46 ' .47 ' ) the at least one opposite pole (46 ) of each magnetic field element (48 ) and that the gaps (49 ) in the sleeve bodies (45 ' .46 ' .47 ' ) are formed. - 7) magnetic pole sensor according to the preceding paragraph, wherein of the sleeve bodies (
45 ' .46 ' .47 ' ) after working in the gaps (49 ) axially next to the gaps (49 ) each still a sleeve portion remains surrounding a longitudinal axis. - 8) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, further comprising a primary coil (
41 ), which is a peripheral surface of the upward pole member (43 ) is radially facing, is surrounded by this peripheral surface or this peripheral surface preferably surrounds, and a secondary coil (42 ), which a peripheral surface of the downward pole member (44 ) is radially facing, is surrounded by this peripheral surface or this peripheral surface preferably surrounds. - 9) magnetic pole sensor according to a combination of paragraphs 4) and 8), wherein the magnetic flux of the primary coil (
41 ) in the flange (45b ) of the pole (45 ) and at one axial end of a circumferential surface of the opposite pole (46 ) in the magnetic field elements (48 ) is coupled. - 10) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, wherein at least one of the pole members (
43 .44 ) a carrier sleeve (51 .52 ) and the magnetic field elements (45 .46 .47 ) of this pole member (43 .44 ) in each case as layer elements in an axial section of the carrier sleeve (51 .52 ) are arranged. - 11) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs and at least one of the following features: - the pole (
45 ) in longitudinal section as a lying "L" is formed; - the opposite pole (46 ) in longitudinal section like a lying "I" is formed; - the insulator (47 ) according to paragraph2 ) a radially thinner axial section (47a ) and a radially thicker axial section (47b ) having. - 12) magnetic pole sensor according to the preceding paragraph, wherein the opposite pole (
46 ) axially with the long leg (45a ) of the "L" overlaps, preferably radially over the long leg of the lying "L" of the pole (45 ) is arranged. - 13) magnetic pole sensor according to one of the two preceding paragraphs, wherein the opposite pole (
46 ) axially with the long leg (45a ) of the "L" overlaps, preferably radially over the thinner axial section (FIG.47a ) of the insulator (47 ), wherein preferably the insulator (47 ) with the thicker axial section (47b ) at the short leg of the pole (45 ) is arranged. - 14) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, wherein the pole (
45 ), the opposite pole (46 ) and the insulator (47 ) are formed separately, one above the other, preferably arranged on one another and against each other and preferably on a carrier sleeve (51 .52 ), are preferably fixed by friction or cohesively. - 15) magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, wherein at least one of the pole members (
43 .44 ) Is a component of a rotational speed sensor, which further comprises a Hall sensor, which relative to the at least one of the pole members (43 .44 ) is arranged so that by a magnetic interaction of the Hall sensor and the at least one of the pole members (43 .44 ) a speed of the at least one of the pole members (43 .44 ) can be determined. - 16) A method for producing a magnetic pole sensor for detecting a torque of a shaft, preferably a magnetic pole sensor according to one of the preceding paragraphs, wherein a) a first sleeve body (
45 ' ) of magnetizable material and a second sleeve body (47 ' ) made of electrically insulating material, each having a first sleeve section (45a .46a ) and a second sleeve section (45b .47b ), which over one shoulder (45c .47c ) on the first sleeve section (45a .47a ), b) the second sleeve body (47 ' ) on the first sleeve section (45a ) of the first sleeve body (45 ' ) and the first and the second sleeve body (45 ' .46 ' ), c) a third sleeve body (46 ' ) of magnetizable material on the first sleeve section (47a ) of the second sleeve body (47 ' ) and the second and the third sleeve body (47 ' .46 ' ) are joined together, d) and in the composite of the sleeve bodies (45 ' .46 ' .47 ) at a Front side gaps (49 ) are machined so that in the circumferential direction about an axis of central longitudinal axis (R 2 ) of the composite an alternating arrangement of gaps (49 ) and circumferentially extending magnetic field elements (48 ), the magnetic field elements (48 ) each one of the first sleeve body (45 ' ) formed radially inner pole (45 ), one of the third sleeve body (46 ' ), radially outer opposite pole (46 ) and radially in between one of the second sleeve body (47 ' ) formed insulator (47 ) exhibit.
Auch die folgenden Merkmale sind vorteilhaft, sowohl in Kombination mit wenigstens einem der in den Ansprüchen oder der vorstehend offenbarten Merkmale:
- (i) So kann eine Energiequelle zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischer Energie ist an einem Sattelrohr des Radfahrzeugs angeordnet sein und sich längs des Sattelrohrs erstrecken, vorzugsweise von nahezu einem oberen Ende des Sattelrohrs bis vorzugsweise wenigstens nahezu auf die Höhe einer Tretwelle der Tretkurbel, wobei die Energiequelle vorzugsweise von dem Sattelrohr weg beweglich angeordnet ist;
- (ii) Es kann eine Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung des über die Tretkurbel erzeugten Drehmoments vorgesehen und mit einer Steuerung des Elektromotors verbunden sein, wobei die Steuerung das von der Ermittlungseinrichtung ermittelte Drehmoment mit einem fest oder einstellbar vorgegebenen Sollwert vergleicht und den Elektromotor nur einschaltet, wenn das ermittelte Drehmoment den Sollwert übersteigt;
- (iii) Für den Elektromotor kann eine Steuerung vorgesehen sein, mittels der das Drehmoment des Elektromotors eingestellt werden kann;
- (iv) Für den Elektromotor kann eine Steuerung vorgesehen sein, mittels der zwischen wenigstens zwei Betriebsmodi für den Elektromotor ausgewählt werden kann, nämlich einem ersten Modus, in dem der Elektromotor nur eingeschaltet ist, wenn das Drehmoment der Tretkurbel einen fest oder einstellbar vorgegebenen Sollwert größer Null übersteigt, und einem zweiten Modus, in dem der Elektromotor ständig dreht.
- (i) An energy source for supplying electrical power to the electric motor may be disposed on a seat tube of the wheeled vehicle and extending along the seat tube, preferably from nearly an upper end of the seat tube to preferably at least almost the height of a pedal shaft of the pedal crank the power source is preferably movably disposed away from the seat tube;
- (ii) It may be provided a determination device for determining the torque generated by the pedal crank and connected to a controller of the electric motor, wherein the controller compares the torque determined by the detection means with a fixed or adjustable predetermined setpoint and only turns on the electric motor, if determined torque exceeds the setpoint;
- (iii) For the electric motor, a controller may be provided by means of which the torque of the electric motor can be adjusted;
- (iv) For the electric motor, a control may be provided by means of which at least two operating modes for the electric motor can be selected, namely a first mode in which the electric motor is only switched on, if the torque of the pedal cranks a fixed or adjustable predetermined setpoint greater Zero exceeds, and a second mode in which the electric motor is constantly rotating.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be explained with reference to figures. The features disclosed in the exemplary embodiments form each individually and in each combination of features the subject-matter of the claims and also the embodiments described above. Show it:
Der Antrieb umfasst ferner eine per Muskelkraft antreibbare Tretkurbel mit einer linken und einer rechten Pedale
Der Antrieb umfasst auch einen elektromotorischen Antriebsteil mit einem Elektromotor
Zu dem elektromotorischen Antriebsteil gehört schließlich auch noch eine Quelle
Der Elektromotor
Der Rotor
Die Motorwelle
In dem Ringspalt radial zwischen der Motorwelle
Die Drehlager
Vorzugsweise sind das Motorritzel
Im Vergleich zum zweiten Ausführungsbeispiel kann das Motorritzel
In
Im Unterschied zu herkömmlichen Tretkurbellagern sind die Drehlager
Eine Übertragungsstruktur
Die Übertragungsstruktur
Die Übertragungsstruktur
Die Tretlagerwelle
Die Lagerschalen
Die Tretkurbelwelle
Die Lagerschalenstruktur
Der Sensor
Die Lagerschalen
Die Polglieder
Die Polglieder
Die Polglieder
Fließt in der Primärspule
Die Magnetfeldelemente
Die Anordnung der Pole
Nach diesem Zusammenbau werden die Magnetfeldelemente
Der Sensor
Der Sensor
Das Übersetzungsgetriebe
Zu den Lagerschalen
Der Tretkurbelantrieb der
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Tretkurbel, PedaleCrank, pedals
- 22
- Tretkurbel, TretkurbelwelleCrankset, crankshaft
- 2a2a
- Axialabschnittaxial
- 2b2 B
- Axialabschnittaxial
- 33
- Kurbelritzelcrank sprocket
- 44
- Zugmitteltraction means
- 55
- Abtriebsritzeloutput pinion
- 66
- Motorritzelpinion
- 77
- Umlenkradguide wheel
- 88th
- Tretlagergehäusebottom bracket
- 8a8a
- RahmenunterteilFrame bottom
- 8b8b
- Sattelrohrseat tube
- 8c8c
- Energiequelleenergy
- 99
- Motorgehäusemotor housing
- 1010
- Elektromotorelectric motor
- 1111
- Statorstator
- 11a11a
- Statorträgerstator
- 11b11b
- Befestigungselementfastener
- 11c11c
- Statorhohlraumstator cavity
- 1212
- Rotorrotor
- 1313
- Polringpole ring
- 1414
- RückschlussringReturn ring
- 1515
- Verbindungsstrukturconnecting structure
- 1616
- Motorwellemotor shaft
- 1717
- Drehlagerpivot bearing
- 1818
- Drehlagerpivot bearing
- 1919
- Freilauffreewheel
- 2020
- Rotorwellerotor shaft
- 2121
- Drehlagerpivot bearing
- 2222
- Drehlagerpivot bearing
- 2323
- Freilauffreewheel
- 23i23i
- FreilaufeinheitenFreewheel units
- 2424
- 2525
- Steuerungs-BedieneinheitControl operating unit
- 2626
- 2727
- erstes Drehlagerfirst pivot bearing
- 2828
- zweites Drehlagersecond pivot bearing
- 2929
- 3030
- LagerschalenstrukturBearing shell structure
- 3131
- Lagerschalebearing shell
- 3232
- Lagerschalebearing shell
- 3333
- Trägerschalesupport tray
- 3434
- Dichtringseal
- 3535
- Übertragungsstrukturtransmission structure
- 35a35a
- Torsionsabschnitttorsion
- 35b35b
- Lagerabschnittbearing section
- 3636
- Antriebsendedrive end
- 3737
- Abtriebsendeoutput end
- 3838
- Freilauffreewheel
- 3939
- Distanzringspacer
- 4040
- Sensorsensor
- 4141
- Eingangsglied, SpuleInput member, coil
- 41a41a
- Jochyoke
- 41b41b
- Wicklungwinding
- 4242
- Ausgangsglied, SpuleOutput element, coil
- 42a42a
- Jochyoke
- 42b42b
- Wicklungwinding
- 4343
- Polgliedpole member
- 4444
- Polgliedpole member
- 4545
- Polpole
- 47'47 '
- Polhülsepole sleeve
- 4646
- Gegenpolantithesis
- 46'46 '
- GegenpolhülseGegenpolhülse
- 4747
- Isolatorinsulator
- 47'47 '
- Isolatorhülseinsulator sleeve
- 4848
- Magnetfeldelementmagnetic element
- 4949
- Lückegap
- 5050
- 5151
- Trägerhülsesupport sleeve
- 5252
- Trägerhülsesupport sleeve
- 53–5953-59
- 6060
- Getriebetransmission
- 6161
- Gestellglied, SonnenradFrame link, sun gear
- 6262
- Abtriebsglied, HohlradOutput member, ring gear
- 6363
- Planetenradplanet
- 6464
- Antriebsglied, PlanetenträgerDrive member, planet carrier
- 6565
- Drehlagerpivot bearing
- R2 R 2
- Tretkurbelachsecrank axle
- R10 R 10
- Motorachsemotor axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0743238 A1 [0002, 0026] EP 0743238 A1 [0002, 0026]
- JP 2007-7176221 A [0003] JP 2007-7176221 A [0003]
- WO 99/30960 A2 [0004, 0026] WO 99/30960 A2 [0004, 0026]
- JP 2007176221 A [0026] JP 2007176221 A [0026]
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200910045813 DE102009045813A1 (en) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Drive i.e. hybrid drive, for bicycle, motor pinion engaged with drawing unit or additional drawing unit for transmission of torque of electric motor that is designed as external rotor motor, where motor is provided with stator and rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200910045813 DE102009045813A1 (en) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Drive i.e. hybrid drive, for bicycle, motor pinion engaged with drawing unit or additional drawing unit for transmission of torque of electric motor that is designed as external rotor motor, where motor is provided with stator and rotor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102009045813A1 true DE102009045813A1 (en) | 2011-04-21 |
Family
ID=43798708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE200910045813 Withdrawn DE102009045813A1 (en) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Drive i.e. hybrid drive, for bicycle, motor pinion engaged with drawing unit or additional drawing unit for transmission of torque of electric motor that is designed as external rotor motor, where motor is provided with stator and rotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102009045813A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT512086A1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | Bionx Europ Gmbh | Powered vehicle with auxiliary engine and transmission and drive unit therefor |
| EP2695805A1 (en) * | 2012-08-10 | 2014-02-12 | J.D Components Co., Ltd. | Pedal pressure sensing mechanism at the crank spindle for electric bicycle |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0743238A1 (en) | 1995-05-17 | 1996-11-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Pedaling force detecting device of a motor assisted bicycle |
| WO1999030960A2 (en) | 1997-12-12 | 1999-06-24 | Bktech Ag | Drive mechanism and torque sensor, and method for the production thereof |
| JP2007176221A (en) | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Motor unit and electric bicycle using the same |
-
2009
- 2009-10-19 DE DE200910045813 patent/DE102009045813A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0743238A1 (en) | 1995-05-17 | 1996-11-20 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Pedaling force detecting device of a motor assisted bicycle |
| WO1999030960A2 (en) | 1997-12-12 | 1999-06-24 | Bktech Ag | Drive mechanism and torque sensor, and method for the production thereof |
| JP2007176221A (en) | 2005-12-27 | 2007-07-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Motor unit and electric bicycle using the same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT512086A1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | Bionx Europ Gmbh | Powered vehicle with auxiliary engine and transmission and drive unit therefor |
| EP2695805A1 (en) * | 2012-08-10 | 2014-02-12 | J.D Components Co., Ltd. | Pedal pressure sensing mechanism at the crank spindle for electric bicycle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP4228958B1 (en) | Drive unit for a means of locomotion simultaneously drivable by human muscular strength and electric motors | |
| DE102010003926B4 (en) | Wheeled vehicle with pedal crank and electric drive | |
| DE102015100676B3 (en) | Drive assembly for a manually driven vehicle with an electric auxiliary drive, method for controlling such a drive assembly and use, method for controlling a vehicle and vehicle | |
| DE102013108549B4 (en) | Bicycle drive unit | |
| DE69631853T2 (en) | Auxiliary drive for bicycles | |
| EP2942267B1 (en) | Electrical drive system for a vehicle, in particular a battery-driven e-bike, s-pedelec, e-bike with control in different operational modes | |
| EP2178736A2 (en) | External-rotor electric motor with or without a planetary gear mechanism, motor vehicle with an external-rotor electric motor and a method for operating such a vehicle | |
| WO2009127263A1 (en) | Drive for a wheeled vehicle | |
| DE202009018521U1 (en) | Hybrid drive for an electric bicycle | |
| WO2010124742A1 (en) | Drive for a wheeled vehicle | |
| DE102011077903A1 (en) | Drive device for an electric bike | |
| EP4032796B1 (en) | Bottom bracket gear shift device for an electric bicycle and electric bicycle provided with such a device | |
| WO2012100838A1 (en) | Electromechanical converter system for electric vehicles | |
| DE102015222070A1 (en) | Motor gearbox, drive and motor-driven vehicle | |
| DE202019103283U1 (en) | Drive unit of the electric bicycle | |
| DE102020103026A1 (en) | Gearbox and auxiliary drive for a vehicle | |
| DE102009045813A1 (en) | Drive i.e. hybrid drive, for bicycle, motor pinion engaged with drawing unit or additional drawing unit for transmission of torque of electric motor that is designed as external rotor motor, where motor is provided with stator and rotor | |
| DE202010017972U1 (en) | External rotor electric motor and motor vehicle with external rotor electric motor | |
| DE102013211431B4 (en) | Driving device for driving a bicycle with a tension shaft gear and bottom bracket for a bicycle and a bicycle | |
| WO2012004040A1 (en) | Electric auxiliary drive motor for a bicycle | |
| DE102011007177A1 (en) | Wheeled vehicle i.e. bicycle, has motor coupling transferring torque of electric motor on rear wheel, where electric motor includes rotor with rotor cup formed in outer housing of electric motor | |
| DE102009036890A1 (en) | Drive unit for bicycle, comprises electromotive drive, by which bicycle driving force is generated starting from pedal arms of pedal crankshaft or of electromotive drive | |
| DE102013211430B4 (en) | Driving device for driving a bicycle and bottom bracket for a bicycle and a bicycle | |
| DE102013211438B4 (en) | Drive device for driving a bicycle and bottom bracket for a bicycle and a bicycle | |
| AT512580A1 (en) | Drive assembly system, in particular for motor vehicles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130501 |