用于測(cè)量由駕駛員施加在電動(dòng)自行車的踏板上的轉(zhuǎn)矩的方法和電動(dòng)自行車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有專利權(quán)利要求1或者2的前序部分特征的、用于測(cè)量由駕駛員施加在電動(dòng)自行車的踏板上的轉(zhuǎn)矩的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于這樣的電動(dòng)自行車(具有電氣驅(qū)動(dòng)裝置的自行車)來說最佳地控制電氣驅(qū)動(dòng)裝置是有意義的。就此，傳感器的信號(hào)能夠用于測(cè)量轉(zhuǎn)矩，駕駛員通過踏板施加所述轉(zhuǎn)矩。
[0003]在此已知的是轉(zhuǎn)矩傳感器，所述轉(zhuǎn)矩傳感器測(cè)量軸的張緊，踏板通過所述軸將轉(zhuǎn)矩傳遞至前部的鏈輪上。因?yàn)樵诖松婕白陨磙D(zhuǎn)動(dòng)的軸，則測(cè)量原理必須是無接觸的以及不依賴轉(zhuǎn)動(dòng)的。所應(yīng)用的原理需要特殊的軸，所述軸或者由磁性適用的金屬制造或者適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行覆層。此外昂貴的線圈和電的信號(hào)處理對(duì)于磁性的測(cè)量是需要的。
[0004]在花費(fèi)上有利的解決方案中，支撐由電動(dòng)馬達(dá)通過在踏板軸承或者齒圈處的轉(zhuǎn)速獲取予以控制。然后這有著關(guān)于助力的定量性和反應(yīng)時(shí)間的缺點(diǎn)。
[0005]具有專利權(quán)利要求1或者2的前序部分的特征的方法由DE10 2010 001 775 Al已知。在已知的方法中通過踏板力產(chǎn)生作用在踏板軸承上的力。由于這個(gè)力，踏板軸承在附加軸承中移動(dòng)，從而活塞在壓力測(cè)定室中進(jìn)給。通過這樣構(gòu)建的力傳感器獲得的壓力變化提供至控制單元并且應(yīng)用于轉(zhuǎn)矩的求取。
[0006]由EP2 511 165 Al已知了轉(zhuǎn)矩測(cè)量方法，在所述轉(zhuǎn)矩測(cè)量方法中在踏板力的作用下，作用至自行車的裝配元件和后軸上的力由傳感器測(cè)量并且使用于轉(zhuǎn)矩求取。
[0007]EP 2 682 335 Al說明了方法，在所述方法中踏板力探測(cè)裝置借助應(yīng)變測(cè)量片測(cè)量通過踏板力在金屬體上產(chǎn)生的應(yīng)力并且由此求取轉(zhuǎn)矩。
[0008]在DE 10 2012 215 022 Al的內(nèi)容中應(yīng)用了額外的設(shè)置用于踏板軸承緊固部的測(cè)量套筒，所述測(cè)量套筒與和所述測(cè)量套筒同軸環(huán)繞的分析單元配合作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所針對(duì)的任務(wù)在于提供開文說明的類型的方法，所述方法能夠以簡(jiǎn)單的方式利用特別簡(jiǎn)單的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明所述任務(wù)在所說明的類型的方法中通過專利權(quán)利要求1或者2的標(biāo)識(shí)的特征予以解決。
[0011]根據(jù)本發(fā)明提出的解決方案適用于在前輪或者后輪中具有輪轂馬達(dá)的自行車。根據(jù)本發(fā)明在轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上不進(jìn)行直接的轉(zhuǎn)矩測(cè)量，而是所述直接的轉(zhuǎn)矩測(cè)量通過力測(cè)量替代。在這種情況下測(cè)量牽引力，所述牽引力作用于鏈條。這是作用于后輪輪轂以及作用于踏板軸承的力。為了測(cè)量鏈條牽引力從現(xiàn)在起測(cè)量踏板軸承緊固部的彈性的變形或者偏移。這能夠以不同的方法進(jìn)行，如以下實(shí)施的那樣。
[0012]通過由力測(cè)量替代轉(zhuǎn)矩測(cè)量可能的是，用于測(cè)量通過力所造成的彈性的變形或者偏移的必要的傳感器元件位置固定地安裝。不需要在轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上進(jìn)行測(cè)量。就此能夠應(yīng)用簡(jiǎn)單的傳感器元件。通過測(cè)量踏板軸承緊固部和/或輪轂緊固的彈性的變形或者偏移僅測(cè)量了后軸與踏板軸承之間的力分量。因此實(shí)現(xiàn)了僅獲取造成進(jìn)給的力。如果駕駛員例如同時(shí)向下或者向上擠壓兩個(gè)踏板(例如站在踏板上)，則不得出向著后輪方向的力分量。傳感器則不識(shí)別驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩并且自行車不會(huì)不被期望地加速。
[0013]根據(jù)本發(fā)明在踏板軸承上執(zhí)行變形測(cè)量或者偏移測(cè)量，因?yàn)樵诤筝嗇嗇炆喜粌H作用有由踏板力施加的力而且后輪制動(dòng)器的促動(dòng)或者驅(qū)動(dòng)馬達(dá)也能夠疊加力。此外踏板軸承殼體提供了用于用于測(cè)量的必要的組件的更多的安裝空間。
[0014]因?yàn)樘ぐ遢S承的彈性的變形或者偏移能夠通過施加的鏈條牽引力在水平方向上可能感覺作為干擾的，則變形或者說偏移應(yīng)該盡可能得小。所以優(yōu)選地，變形測(cè)量或者偏移測(cè)量以磁性的方式執(zhí)行，因?yàn)樵诖藢?duì)于在Imm區(qū)域內(nèi)的改變已經(jīng)能夠以足夠的分辨率進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量能夠在這種情況下例如借助磁體和霍爾傳感器執(zhí)行。測(cè)量也能夠根據(jù)感應(yīng)的接近傳感器的原理執(zhí)行，例如利用具有鐵芯的線圈。對(duì)于兩個(gè)原理能夠使用在花費(fèi)非常上有利的包括信號(hào)處理在內(nèi)的解決方案。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的方法的其它的變型方案中變形測(cè)量或者偏移測(cè)量借助應(yīng)變測(cè)量片執(zhí)行。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選地在水平方向上測(cè)量踏板軸承緊固部的彈性的變形或者偏移，以便借此獲取在電動(dòng)自行車的鏈條上作用的力，所述力由駕駛員施加。所述測(cè)量在這種情況下按照第一實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)，從而測(cè)量彈性的套筒的變形或者偏移，所述套筒用作踏板軸承緊固。在另一種實(shí)施方式中測(cè)量彈簧的變形或者偏移，偏心可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的踏板軸承反作用于所述彈簧。
[0017]另外本發(fā)明涉及具有踏板軸承的電動(dòng)自行車。踏板軸承如此緊固在自行車框架上，從而由駕駛員通過踏板施加在鏈條上的牽引力造成了所述緊固部的能夠測(cè)量的彈性的變形或者偏移，并且電動(dòng)自行車配設(shè)有用于測(cè)量這種變形或者偏移的傳感器。
[0018]已經(jīng)指出了在踏板軸承處的變形測(cè)量或者偏移測(cè)量相對(duì)于在后輪輪轂處的測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。在該實(shí)施方式中，踏板軸承優(yōu)選地如此裝配在框架上，從而所述踏板軸承在垂直方向上盡可能剛性地固定，然而水平上允許依賴力的變形或者偏移。以這種方式保證了僅測(cè)量相應(yīng)于鏈條牽引力的水平的變形分量或者偏移分量。
[0019]為了能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量踏板軸承緊固部的變形或者偏移，在本發(fā)明的實(shí)施方式中踏板軸承隨彈性的套筒裝配在踏板軸承殼體中，其中所述套筒的變形或者偏移通過所設(shè)置的傳感器獲取。在其它的實(shí)施方式中踏板軸承例如通過搖臂偏心可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在框架上并且反作用于彈簧，所述彈簧的變形或者偏移由傳感器測(cè)量。
[0020]傳感器能夠構(gòu)造為磁性的傳感器。在本發(fā)明其它的實(shí)施方式中傳感器由應(yīng)變測(cè)量片構(gòu)成。
【附圖說明】
[0021]接下來依據(jù)與附圖結(jié)合的實(shí)施例具體地解釋本發(fā)明。圖示:
圖1是示意性地自行車的鏈傳動(dòng)；
圖2是具有相同的彈性的緊固部的自行車的踏板軸承的水平截面； 圖3是圖2的踏板軸承的垂直截面；以及圖4是具有相同的彈性的緊固部的另一種實(shí)施方式的自行車的踏板軸承的垂直截面。
【具體實(shí)施方式】
[0022]對(duì)于在圖1中示意性展示的自行車的鏈傳動(dòng)來說例如示出了具有垂直施加的踏板力的踏板位置。通過踏板I施加了力2(作為矢量展示)。這個(gè)力2具有力分量3，所述力分量在踏板軸4上施加轉(zhuǎn)矩。這個(gè)轉(zhuǎn)矩造成了鏈條力5，所述鏈條力相比力分量3增大了曲軸長(zhǎng)度與齒圈6的半徑的比例。力2和5支撐在踏板軸承中并且在此得出力7和力8，所述力7垂直向下走向并且不包含關(guān)于轉(zhuǎn)矩的信息，所述力8與齒圈半徑9的乘積得出了轉(zhuǎn)矩，因?yàn)榱?相當(dāng)于力5。通過測(cè)量力8能夠因此確定由駕駛員帶來的轉(zhuǎn)矩。
[0023]圖2(水平的截面)和圖3(垂直的截面)表示了如何測(cè)量這個(gè)力8的實(shí)施方式。就此，踏板軸承利用彈性的套筒13裝配在踏板軸承殼體14中，另外所述踏板軸承包括軸承孔10、軸11和軸承球12。力8這時(shí)引發(fā)了踏板軸承的輕微的偏移(傾斜)。通過霍爾傳感器(或者感應(yīng)式傳感器)15能夠獲得偏移并且應(yīng)用作為針對(duì)力8的尺度。因?yàn)槔眠@種技術(shù)方案能夠恰好獲得非常小的距離改變，則彈性的套筒13能夠非常剛性地實(shí)施，從而不需要踏板軸承的其它的導(dǎo)引。在任何情況下電動(dòng)自行車的駕駛員都不覺察到不受歡迎的偏移。然而為了在高的重量載荷(站立騎行)時(shí)排除垂直的偏移，還能夠裝入部件16，所述部件產(chǎn)生所述踏板軸承的連桿式的導(dǎo)引并且僅允許向著后輪輪轂的方向的水平的偏移。
[0024]圖4中在垂直截面中展示了踏板軸承的其它的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中踏板軸承10偏心可轉(zhuǎn)動(dòng)地懸置到短的搖臂22上。搖臂的轉(zhuǎn)軸18在此平行于踏板軸承軸11走向并且在自行車框架上緊固在控制管19、車座管20和后部件21的連接上。作為常規(guī)的管形的踏板軸承殼體的替代，形件24連接了控制管19、車座管20和后部件21。踏板軸承10能夠在此通過力8造成向后擺動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)通過彈簧元件23予以限制，所述彈簧元件允許與力8在第一階上成比例的偏移。這個(gè)偏移類似于按照?qǐng)D2的實(shí)施方式予以測(cè)量。
[0025]這個(gè)稍微更加昂貴的解決方案的優(yōu)點(diǎn)存在于踏板軸承在提升的踏板力的情況下也保持平行于后輪輪轂。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于測(cè)量由駕駛員施加在電動(dòng)自行車的踏板上的轉(zhuǎn)矩的方法，在所述方法中，通過測(cè)量踏板軸承緊固部的彈性的變形或者偏移求取作用在電動(dòng)自行車的鏈條上的力并且由此確定所施加的轉(zhuǎn)矩，其特征在于，測(cè)量作為踏板軸承緊固部的彈性的套筒(13)的變形或者偏移。2.用于測(cè)量由駕駛員施加在電動(dòng)自行車的踏板上的轉(zhuǎn)矩的方法，在所述方法中，通過測(cè)量踏板軸承緊固部的彈性的變形或者偏移求取作用在電動(dòng)自行車的鏈條上的力并且由此確定施加的轉(zhuǎn)矩，其特征在于，測(cè)量彈簧(23)的變形或者偏移，能夠偏心轉(zhuǎn)動(dòng)支承的踏板軸承(10)反作用于所述彈簧。3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，變形測(cè)量或者偏移測(cè)量以磁性的方式執(zhí)行。4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，變形測(cè)量或者偏移測(cè)量借助磁體和霍爾傳感器執(zhí)行。5.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，變形測(cè)量或者偏移測(cè)量根據(jù)感應(yīng)的接近傳感器的原理執(zhí)行。6.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，變形測(cè)量或者偏移測(cè)量借助應(yīng)變測(cè)量片執(zhí)行。7.具有踏板軸承的電動(dòng)自行車，在所述電動(dòng)自行車中，踏板軸承如此緊固在自行車框架上，從而由駕駛員通過踏板施加在鏈條上的牽引力造成緊固部的能夠測(cè)量的彈性的變形，并且所述電動(dòng)自行車配設(shè)有用于測(cè)量這種變形或者偏移的傳感器，其特征在于，踏板軸承(10)隨彈性的套筒(13)裝配在踏板軸承殼體(14)中，所述套筒的變形或者偏移通過傳感器(15)獲取。8.具有踏板軸承的電動(dòng)自行車，在所述電動(dòng)自行車中，踏板軸承如此緊固在自行車框架上，從而由駕駛員通過踏板施加在鏈條上的牽引力造成緊固部的能夠測(cè)量的彈性的變形，并且所述自行車配設(shè)有用于測(cè)量這種變形或者偏移的傳感器，其特征在于，踏板軸承(10)偏心地能夠轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在框架上并且反作用于彈簧(23)，所述彈簧的變形或者偏移由傳感器(15)獲取。9.按照權(quán)利要求7或8所述的電動(dòng)自行車，其特征在于，踏板軸承(10)如此裝配在框架上，從而所述踏板軸承在垂直方向上盡可能剛性地固定，然而水平地允許依賴力的變形或者偏移。10.按照權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)自行車，其特征在于，傳感器(15)構(gòu)造為磁性的傳感器。11.按照權(quán)利要求7到10中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)自行車，其特征在于，傳感器由應(yīng)變測(cè)量片構(gòu)成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量由駕駛員施加在電動(dòng)自行車的踏板上的轉(zhuǎn)矩的方法，在所述方法中在自行車的鏈條上作用的力通過測(cè)量踏板軸承緊固部的彈性的變形或者偏移獲取并且由此確定施加的轉(zhuǎn)矩。為了提供開文說明的類型的方法，測(cè)量作為踏板軸承緊固部的彈性的套筒的變形或者偏移，所述方法能夠以簡(jiǎn)單的方式利用特別簡(jiǎn)單的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】B60L11/00, B62M6/50, G01L3/10
【公開號(hào)】CN105636862
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480057000
【發(fā)明人】M.魏格爾
【申請(qǐng)人】大陸汽車有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月14日
【公告號(hào)】DE102013220871A1, WO2015055673A1