DE19737568C1 - Bicycle with auxiliary electric motor - Google Patents
Bicycle with auxiliary electric motorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad, mit einem durch Muskelkraft über Pedale oder Handkurbeln betätigbaren Ketten- oder Riementrieb und mit einem elektrischen Hilfsantrieb, der einen antriebsunterstützenden Elektromotor sowie eine damit verbundene Ansteuer-Elektrik bzw. -Elektronik aufweist (DE 25 03 720 A1). Bei solchen Fahrrädern mit Hilfsantrieb soll der Fahrradcharakter weitestgehend erhalten bleiben. Dazu besteht die Forderung, daß die Antriebsunterstützung durch den Elektromotor nur dann erfolgt, wenn der Benutzer des Fahrrades den Antrieb biomechanisch zumindest unterstützt. Wesentlich ist hierbei auch, daß ein einfaches Nachrüsten von Fahrrädern mit solchen Hilfsantrieben möglich sein soll und daß die Kosten für einen solchen Nachrüstsatz möglichst gering sind.The invention relates to a vehicle, in particular a Bicycle, with one through muscle power via pedals or hand cranks operable chain or belt drive and with an electric Auxiliary drive, which has a drive-supporting electric motor as well has an associated control electronics or electronics (DE 25 03 720 A1). In such bicycles with auxiliary drive, the bicycle character should largely preserved. There is a requirement that the drive is only supported by the electric motor, if the user of the bike biomechanically at least the drive supported. It is also essential that a simple Retrofitting bicycles with such auxiliary drives may be possible should and that the costs for such a retrofit kit if possible are low.
Um zu erkennen, ob eine aus der Muskelkraft resultierende bzw. biomechanische Krafteinleitung durch den Benutzer erfolgt, sind relativ komplizierte, teure, störanfällige und nicht ohne weiteres nachrüstbare Drehmoment- oder Kraftsensorein richtungen bekannt (vergl. beispielsweise DE 32 08 345 A1). Mit Hilfe dieser Drehmoment- oder Kraftsensoreinrichtungen wird der biomechanische Krafteinsatz des Benutzers gemessen und proportional zu dieser Meßgröße die Antriebskraft des Motors angepaßt. Dies erfordert eine vergleichsweise aufwendige Mechanik und Steuerung. To recognize whether a muscle force or biomechanical force transmission by the Users are relatively complicated, expensive, prone to failure and not easily retrofittable torque or force sensors directions known (see, for example, DE 32 08 345 A1). With With the help of these torque or force sensor devices biomechanical use of force measured by the user and proportional the driving force of the motor is adapted to this measurand. This requires a comparatively complex mechanism and control.
Ein Fahrzeug der eingangs erwähnten Art mit einem elektrischen Zusatzantrieb ist bereits aus der DE 25 03 720 A1 bekannt. Bei diesem Fahrzeug wird der elektrische Zusatzantrieb dann zugeschaltet, wenn die von einem Muskelkraft-Hauptantrieb auf das Fahrzeug übertragenen Kräfte einen bestimmten Wert erreichen.A vehicle of the type mentioned with an electric Auxiliary drive is already known from DE 25 03 720 A1. With this The vehicle's electric auxiliary drive is activated when those transmitted from a main muscle power drive to the vehicle Forces reach a certain value.
Zur Erfassung der durch Muskelkraft übertragenen Antriebskräfte ist ein die Kettenspannung erfassendes Fühlkettenrad vorgesehen, das gegen eine Rückstellkraft verstellbar ist und ab einer bestimmten, durch eine erhöhte Kettenspannung bewirkten Auslenkung einen Schalter zum Einschalten des Zusatzantriebs betätigt.For recording the driving forces transmitted by muscle power a feeler sprocket measuring the chain tension is provided, which is adjustable against a restoring force and from one certain deflection caused by increased chain tension actuated a switch to switch on the additional drive.
Das antreibende Kettenrad des Zusatzantriebs befindet sich im oberen Kettentrum und damit im Zugabschnitt der Kette zwischen dem Fühlkettenrad und dem Pedalkettenrad.The driving sprocket of the additional drive is in the upper one Chain center and thus in the pull section of the chain between the Feeler sprocket and the pedal sprocket.
Über das Fühlkettenrad kann somit die allein vom Muskelkraftantrieb erzeugte und vom Hilfsantrieb unabhängige Kettenspannung nicht erfaßt werden. Außerdem erfolgt bei diesem Antriebskonzept die Muskel- Kraftübertragung und die Motor-Kraftübertragung über eine gemeinsame Antriebskette, so daß auch bei ausgeschaltetem Motor Antriebselemente des Hilfsantriebs mitbewegt werden müssen.Via the feeler sprocket, it can only be powered by muscle power generated and independent of the auxiliary drive chain tension not detected become. With this drive concept, the muscle Power transmission and the engine power transmission through a common Drive chain, so that drive elements even when the engine is switched off of the auxiliary drive must be moved.
Aus der DE 43 02 838 A1 ist es bekannt, zur Berechnung der benötigten Antriebsleistung bei einem Fahrzeug der eingangs erwähnten Art eine ganze Reihe von Meßeinrichtungen vorzusehen. So sind Staudruckmesser zur Messung der Anströmgeschwindigkeit, ein Neigungsmesser um den Grad der Steigung bzw. des Gefälles zu ermitteln sowie ein am Rad montierter Umdrehungszähler zur Errechnung der aktuellen Fahr geschwindigkeit vorgesehen. Dies alles ergibt einen nicht unerheblichen Aufwand, der ein Nachrüsten eines muskelkraft betätigten Fahrzeugs problematisch macht.From DE 43 02 838 A1 it is known to calculate the required Drive power in a vehicle of the type mentioned in the introduction to provide a whole range of measuring devices. So are dynamic pressure gauges to measure the flow velocity, an inclinometer around the Determine degree of incline or descent and one on the bike mounted revolution counter for calculating the current driving speed provided. None of this results in one insignificant effort of retrofitting a muscular strength operated vehicle problematic.
Außerdem kann auch hier durch die Erfassung der Fahrgeschwindigkeit nicht differenziert werden zwischen aus Muskel- oder Motorleistung resultierender Drehzahl bzw. Fahrgeschwindigkeit.In addition, here, too, by detecting the driving speed are not differentiated between muscle or motor performance resulting speed or driving speed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem gattungsgemäßen Fahrzeug einen Hilfsantrieb zu schaffen, bei dem eine einfache, billige, zuverlässige Verknüpfung des biomechanischen Antriebs und der Hilfsantriebsunterstützung vorhanden ist.The object of the present invention is in a generic Vehicle to an auxiliary drive create a simple, cheap, reliable link of biomechanical drive and auxiliary drive support is available.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, bei dem der muskelkraftbetätigte Antrieb und der Hilfsantrieb getrennte, voneinander unabhängige Kraftübertragungs-Einrichtungen besitzen, bei dem nur im muskelkraftbetätigten Antriebsstrang ein Bewegungs sensor angeordnet ist, bei dem die Motor-Ansteuerelektronik aus dem Signal des Bewegungssensors einen Wert für die Umlaufgeschwindig keit der Kette oder des Riemens des muskelkraftbetätigten Antriebs bildet, wobei der Sollwert der Motordrehzahl proportional der Umlaufgeschwindigkeit vorgegeben ist.To solve this problem, a vehicle is proposed in which the muscle-powered drive and the auxiliary drive separate, have independent power transmission devices, a movement only in the powertrain Sensor is arranged in which the motor control electronics the signal of the motion sensor a value for the circulation speed of the chain or belt of the muscle-powered drive forms, the setpoint of the engine speed proportional to the Orbital speed is specified.
Durch die getrennte, voneinander unabhängige Kraftübertragung von Muskelkraft und Hilfsantrieb ist eine eindeutige Abhängigkeit des Bewegungssensor-Ausgangssignales nur vom Muskelkraft-Antrieb gegeben. Somit wird der Hilfsantrieb auch während der Fahrt nur dann zugeschaltet, wenn auch Antriebskraft benötigt wird. Dies wird signalisiert durch die Antriebsbewegung der Kette, wobei eine Anpassung der Zusatzleistung durch die Umlaufgeschwindigkeit der Kette erfolgt.Due to the separate, independent power transmission from Muscle strength and auxiliary drive is a clear dependency of the Motion sensor output signals given only by the muscle power drive. This means that the auxiliary drive is only activated even while driving switched on when driving force is also required. this will signaled by the drive movement of the chain, whereby a Adjustment of the additional service by the speed of the circulation Chain is done.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß sich die Bewegungserfassung mit wesentlich einfacheren Mitteln realisieren läßt als eine Drehmoment erfassung, so daß allein schon dadurch der Aufwand reduziert ist. Außerdem ist die Auswertung der von einem Bewegungssensor gelieferten Meßgröße einfacher durchführbar. Schließlich sind Bewegungssensoren auch störunanfällig und somit zuverlässig.It is also advantageous that the motion detection with can realize much simpler means than a torque detection, so that this alone reduces the effort. In addition, the evaluation of those supplied by a motion sensor Measured variable easier to carry out. After all, there are motion sensors also insensitive to faults and therefore reliable.
Zweckmäßigerweise ist ein Bewegungssensor vorgesehen, der ein richtungsabhängiges Signal erzeugt. Dadurch wird verhindert, daß der Elektromotor beim Rückwärtsbewegen des biomechanischen Antriebsstranges zuschaltet. Die Verknüpfung des biomechanischen Antriebes mit der Hilfsantriebsunterstützung erfolgt dabei nur bei bestimmungsgemäßer Bewegungsrichtung und bestimmungsgemäßem Vorhandensein des biomechanischen Antriebsstranges. A motion sensor is expediently provided, which is a directional signal generated. This prevents the electric motor when moving the biomechanical backwards Drivetrain engages. Linking the biomechanical The drive with the auxiliary drive support is only used for Intended direction of movement and intended Presence of the biomechanical drive train.
Durch Zusammenwirken des Bewegungssensors mit der biomechanischen Kraftübertragungseinrichtung wird im Gegensatz zu anderen denkbaren Möglichkeiten der Erfassung der biomechanischen Bewegung verhindert, daß der Elektromotor bei Wegfall der biomechanischen Kraftüber tragungseinrichtung, beispielsweise beim Abspringen der Kette, zuschaltet.By interaction of the motion sensor with the biomechanical In contrast to other conceivable power transmission devices Prevents possibilities of recording the biomechanical movement, that the electric motor over the biomechanical force carrying device, for example when jumping off the chain, switches on.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß der Bewegungssensor eine vorzugsweise von der Kette oder dem Riemen angetriebene Sensorrolle aufweist, an der wenigstens zwei Impulsgeberelemente in einer von 180° abweichenden Lage zueinander umfänglich angeordnet sind und daß der Sensorrolle wenigstens ein Impulsaufnehmer zugeordnet ist, der mit einer Motor-Ansteuerelektronik elektrisch verbunden ist. Vorzugsweise werden dabei als Impulsgeberelemente Magnete und als Impulsaufnehmer wenigstens eine Hallsonde oder gegebenenfalls Reedkontakte verwendet.A preferred embodiment provides that the motion sensor one preferably driven by the chain or belt Has sensor role on the at least two pulse generator elements arranged circumferentially to one another in a position deviating from 180 ° are and that the sensor role at least one pickup is assigned, which is electrical with a motor control electronics connected is. Preferably used as pulse generator elements Magnets and as a pickup at least one Hall probe or reed contacts used if necessary.
Ein solcher Bewegungssensor läßt sich mit geringem Aufwand bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit realisieren. Durch die Anordnung der Impulsgeberelemente in einer von 180° abweichenden Lage ergeben sich in den beiden Drehrichtungen der Sensorrolle unterschiedliche Impulsmuster, die auf einfache Weise die Bewegungsrichtung des biomechanischen Antriebes erkennen lassen. Für ein schnelles Ansprechen sowohl beim Zuschalten als auch beim Abschalten des Elektromotors ist es vorteilhaft, wenn vier, gegebenenfalls sechs Impulsgeberelemente vorgesehen sind.Such a motion sensor can be done with little effort realize high operational reliability at the same time. Through the Arrangement of the pulse generator elements in a different from 180 ° Position arise in the two directions of rotation of the sensor roller different pulse patterns that easily the Show the direction of movement of the biomechanical drive. For a quick response both when switching on and when Switching off the electric motor, it is advantageous if four, if necessary, six pulse generator elements are provided.
Zweckmäßig ist es, wenn die Ansteuerung des Motors durch die Ansteuerelektronik in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich der biomechanischen Kraftübertragung mit einem steilen Anstieg der Motor- Solldrehzahl und oberhalb dieses niedrigen Geschwindigkeitsbereiches mit einem flacheren Anstieg der Motor-Solldrehzahl erfolgt.It is useful if the motor is controlled by the Control electronics in a low speed range biomechanical power transmission with a steep increase in engine Target speed and above this low speed range with a flatter increase in the target engine speed.
Man erhält dadurch eine wirksame Anfahrunterstützung insbesondere auch an Steigungen und während des Fahrbetriebes richtet sich dann die Antriebsunterstützung durch den Elektromotor nach der Geschwindigkeit der biomechanischen Kraftübertragung, d. h. daß mit zunehmender Drehzahl beispielsweise der Tretkurbel auch die Motorunterstützung zunimmt. Bei einer biomechanisch vorteilhaften Geschwindigkeit der Kraftübertragungseinrichtung erfolgt dann eine Motorleistungsbegrenzung bei einem vorgegebenen Maximalwert, der beispielsweise bei 250 W liegen kann. Effective starting support is obtained in particular then also on gradients and during driving the drive support by the electric motor after the Speed of biomechanical power transmission, d. H. that with increasing speed, for example, the pedal crank also Motor support increases. With a biomechanically advantageous The speed of the power transmission device is then a Motor power limitation at a given maximum value, the can be, for example, 250 W.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.Additional embodiments of the invention are in the others Subclaims listed. The following is the invention with their essential details with reference to an embodiment explained.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 eine Gesamtansicht eines mit einem elektrischen Hilfs antrieb ausgerüsteten Fahrrades, Fig. 1 is an overall view of a drive with an electric assist bicycle equipped,
Fig. 2 eine Detailansicht im Bereich eines Bewegungssensors, Fig. 2 is a detailed view in the region of a motion sensor,
Fig. 3 ein Impulsdiagramm und Fig. 3 is a timing diagram and
Fig. 4 ein Motorsteuerdiagramm. Fig. 4 is an engine control diagram.
Ein in Fig. 1 gezeigtes Fahrrad 1 weist einen biomechanischen Antrieb 2 mit einem über Pedale betätigbaren Kettenantrieb 3 auf, wobei die Kraftübertragung auf das Hinterrad 4 erfolgt. Das Fahrrad 1 weist einen elektrischen Hilfsantrieb auf, der einen im Ausführungs beispiel im Vorderrad 5 eingebauten Elektromotor 6 hat, der hier als Nabenmotor ausgebildet ist. Der Elektromotor 6 ist mit einer Ansteuer-Elektronik 7 und einer Antriebsbatterie 9 über Kabel 14 verbunden. Die Ansteuer-Elektronik 7 ist im Bereich des Gepäckträgers innerhalb eines Behälter 8, der auch die Antriebsbatterien 9 beinhaltet, untergebracht. Mit der Ansteuerelektronik 7 ist weiterhin ein Bewegungssensor 10 über Kabel 15 elektrisch verbunden, mit dem die Bewegung des biomechanischen Antriebes 2 erfaßt wird.An example shown in Fig. 1 Bicycle 1 comprises a drive 2 with a biomechanical actuated by pedals chain drive 3, wherein the force is transmitted to the rear wheel 4. The bicycle 1 has an electric auxiliary drive, which has an electric motor 6 installed in the execution example in the front wheel 5 , which is designed here as a hub motor. The electric motor 6 is connected to control electronics 7 and a drive battery 9 via cables 14 . The control electronics 7 are accommodated in the area of the luggage rack within a container 8 , which also contains the drive batteries 9 . A motion sensor 10 is also electrically connected to the control electronics 7 via cable 15 , with which the motion of the biomechanical drive 2 is detected.
Im Ausführungsbeispiel ist der Bewegungssensor im Bereich des unteren Ketten-Trums angeordnet und erfaßt die Bewegung der Kette. Der Bewegungssensor 10 weist dazu im Ausführungsbeispiel eine von der Kette angetriebene Sensorrolle 11 auf, die deutlicher in Fig. 2 erkennbar ist. Die Sensorrolle 11 ist mit Impulsgeberelementen 12, 12a versehen und neben der Sensorrolle ist ein Impulsaufnehmer 13 angeordnet, der beim Vorbeilaufen eines Impulsgeberelementes eine Impulsflanke an die Ansteuerelektronik 7 gibt.In the exemplary embodiment, the movement sensor is arranged in the region of the lower chain run and detects the movement of the chain. For this purpose, the motion sensor 10 has, in the exemplary embodiment, a sensor roller 11 driven by the chain, which can be seen more clearly in FIG. 2. The sensor roller 11 is provided with pulse elements 12, 12 a and adjacent to the sensor roller 13 is disposed a pickup, which gives a pulse edge to the control electronics 7 as they pass a pulse element.
Bevorzugt ist eine berührungslose Sensoranordnung vorgesehen, die insbesondere mit Magneten und einem magnetfeldabhängigen Impulsauf nehmer 13 arbeitet. Der Impulsaufnehmer 13 ist dabei zweckmäßiger weise durch ein Hallelement gebildet.A contactless sensor arrangement is preferably provided, which in particular works with magnets and a magnetic field-dependent impulse pickup 13 . The pickup 13 is expediently formed by a Hall element.
Die Impulsgeberelemente sind durch heteropolar angeordnete Dauermagnete gebildet, wobei im Ausführungsbeispiel vier solcher Magnete vorgesehen sind. Diese sind jeweils so angeordnet, daß nacheinander abwechselnd Nord- und Südpole bei Drehung der Sensorrolle 11 an dem Impulsaufnehmer 13 vorbeilaufen. Die Impulsgeberelemente mit wirksamen Nordpolen sind mit 12 und die Impulsgeberelemente mit wirksamen Südpolen sind mit 12a bezeichnet und einerseits durch "N" und andererseits durch "S" unterschieden. Gut erkennbar ist in Fig. 2 auch, daß gleichpolige Magnete 12 bzw. 12a jeweils diametral gegenüberliegend angeordnet sind und ein Versatz der gleichpoligen Polpaare um 60 bzw. 120° zueinander vorgesehen ist. Bei Drehung der Sensorrolle 11 wird so ein ganz bestimmtes Impulsmuster erzeugt, das in dem Diagramm gemäß Fig. 3 dargestellt ist.The pulse generator elements are formed by permanent magnets arranged in a heteropolar manner, four such magnets being provided in the exemplary embodiment. These are each arranged so that the north and south poles alternately run past the pickup 13 when the sensor roller 11 rotates. The pulse generator elements with effective north poles are labeled 12 and the pulse generator elements with effective south poles are labeled 12 a and are distinguished on the one hand by "N" and on the other hand by "S". It can also be clearly seen in FIG. 2 that the same-pole magnets 12 and 12 a are arranged diametrically opposite each other and that the equipolar pole pairs are offset by 60 and 120 ° to one another. When the sensor roller 11 rotates, a very specific pulse pattern is generated, which is shown in the diagram according to FIG. 3.
Auf der Abszisse ist der Drehwinkel der Sensorrolle 11 aufgetragen und auf der Ordinate die Impulsamplitude. Durch die unterschiedlich polarisierten Impulsgeberelemente 12, 12a wird beispielsweise bei Beeinflussung des Impulsaufnehmers 13 durch einen Südpol die aufsteigende Flanke eines Impulses erzeugt, während ein Nordpol eine abfallende Flanke bildet. Bei der gewählten Anordnung der Impulsgeberelemente mit einem Winkelversatz von 60 bzw. 120° ergeben sich so Impulse, deren Impulsbreite sich über einen Drehwinkel von 60° erstreckt und wobei die Impulspausen einem Drehwinkel von 120° entsprechen. Durch die Anordnung von vier Impulsgeberelementen ist ein sehr schnelles Ansprechen der Ansteuerelektronik bzw. des Elektromotors vorhanden. Bedarfsweise können auch mehr als vier, beispielsweise sechs Impulsgeberelemente vorgesehen sein.The angle of rotation of the sensor roller 11 is plotted on the abscissa and the pulse amplitude on the ordinate. Due to the differently polarized pulse generator elements 12 , 12 a, the rising edge of a pulse is generated, for example, when the pulse pickup 13 is influenced by a south pole, while a north pole forms a falling edge. With the selected arrangement of the pulse generator elements with an angular offset of 60 or 120 °, this results in pulses whose pulse width extends over an angle of rotation of 60 ° and where the pulse pauses correspond to an angle of rotation of 120 °. The arrangement of four pulse generator elements means that the control electronics or the electric motor responds very quickly. If necessary, more than four, for example six, pulse generator elements can also be provided.
Werden von dem Impulsaufnehmer 13 keine Impulse an die Ansteuerelek tronik 7 geliefert, wird der Elektromotor 6 ausgeschaltet. Durch die "asymmetrische" Anordnung der Impulsgeberelemente 12, 12a ist auch sichergestellt, daß ein Ansteuern des Motors unterbleibt, wenn sich die Kette 3 entgegen der Antriebsrichtung bewegt, was beispielsweise bei Kettenschaltungen mit Freilauf möglich ist. Bei dieser Bewegungsrichtung würde sich ein deutlich von dem in Fig. 3 gezeigten Impulsdiagramm abweichendes Impulsmuster ergeben, wobei die in Vorwärtsantriebsrichtung sich einstellenden Impulspausen die Impulse bilden würden und sich somit über 120° erstrecken würden. Dies läßt sich auf einfache Weise innerhalb der Ansteuerelektronik 7 auswerten und unterscheiden.If no pulses are supplied to the control electronics 7 from the pickup 13 , the electric motor 6 is switched off. The "asymmetrical" arrangement of the pulse generator elements 12 , 12 a also ensures that the motor is not activated when the chain 3 moves counter to the drive direction, which is possible, for example, with derailleurs with freewheeling. In this direction of movement, a pulse pattern that deviates significantly from the pulse diagram shown in FIG. 3 would result, the pulse pauses occurring in the forward drive direction forming the pulses and thus extending over 120 °. This can be easily evaluated and distinguished within the control electronics 7 .
Fig. 4 zeigt noch ein Motorsteuerdiagramm, bei dem auf der Abszisse die Tretkurbeldrehzahl nT und damit die Muskelkraft betätigte Antriebsbewegung und auf der Ordinate die Motordrehzahl nM aufgetragen sind. FIG. 4 also shows an engine control diagram in which the pedal crank speed n T and thus the muscle movement actuated drive movement are plotted on the abscissa and the motor speed n M is plotted on the ordinate.
Nach einer kurzen Ansprechverzögerung die von den Abständen zwischen den vorgesehenen Impulsgeberelementen 12, 12a bestimmt ist, erfolgt in einem niedrigen Tretkurbeldrehzahlbereich ein steiler Anstieg der Motordrehzahl und damit eine schnelle und wirksame Anfahrhilfe. Die Solldrehzahl des Motors kann dabei in diesem Bereich der niedrigen Tretkurbeldrehzahl etwa die halbe Maximaldrehzahl betragen. Ab diesem niedrigeren Geschwindigkeitsbereich der biomechanischen Kraftübertragung erfolgt dann mit zunehmender Tretkurbeldrehzahl nT ein flacherer Anstieg der Motordrehzahl nM, bis schließlich die maximale Drehzahl des Motors bei einer biomechanisch vorteilhaften Geschwindigkeit der Kraftübertragungseinrichtung im Bereich von etwa 40-70 Kurbelumdrehungen pro Minute eingestellt wird.After a short response delay, which is determined by the distances between the intended pulse generator elements 12 , 12 a, the engine speed rises steeply in a low pedal crank speed range and thus a quick and effective starting aid. The target speed of the motor can be approximately half the maximum speed in this range of the low pedal crank speed. From this lower speed range of the biomechanical power transmission, there is a flatter increase in the engine speed n M with increasing pedal crank speed n T , until finally the maximum speed of the engine is set at a biomechanically advantageous speed of the power transmission device in the range of approximately 40-70 crank revolutions per minute.
Zur Anpassung an eine biomechanisch vorteilhafte Antriebsbewegung, die üblicherweise wie bereits vorerwähnt, in einem Bereich von etwa 40 bis 70 Kurbelumdrehungen pro Minute liegt, kann der biomechanische Antrieb eine Gangschaltung, insbesondere eine Nabenschaltung oder eine Kettenschaltung aufweisen. Dadurch wird erreicht, daß beispielsweise am Berg, wo die Fahrgeschwindigkeit entsprechend nachläßt, durch Schalten in einen niedrigeren Gang mit kleinerer Übersetzung die Kurbeldrehzahl und damit die Kettenumlaufgeschwindig keit derart erhöht werden kann, daß gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Diagramm die Motorunterstützung zunimmt. Falls keine Schaltung vorhanden ist, müßte der Benutzer mehr biomechanische Antriebs leistung einbringen, um eine erhöhte Motorunterstützung zu erreichen. Die Leistungsbegrenzung des Antriebsmotors auf beispielsweise 250 W erfolgt bevorzugt ohne zusätzliche Meßeinrichtung für die mechanischen Größen Motordrehzahl und Motordrehmoment über die alleinige Messung und Verknüpfung der elektrischen Motorgrößen unter Berücksichtigung der Motorverluste oder im einfachsten Fall über die Begrenzung des Betriebsstromes. Die Ansteuerelektronik 7 ist auch so ausgelegt, daß beim Einschalten des Motors ein Sanftanlauf erfolgt und damit ein praktisch ruckfreies Anfahren und Einsetzen der Antriebsunterstützung erfolgt.In order to adapt to a biomechanically advantageous drive movement, which, as already mentioned, is usually in a range from approximately 40 to 70 crank revolutions per minute, the biomechanical drive can have a gear shift, in particular a hub shift or a derailleur shift. This ensures that, for example, on the mountain, where the driving speed decreases accordingly, by switching to a lower gear with a lower gear ratio the crank speed and thus the chain speed can be increased such that the motor support increases according to the diagram shown in FIG. 4. If there is no circuit, the user would have to introduce more biomechanical drive power in order to achieve increased motor support. The power limitation of the drive motor to, for example, 250 W is preferably carried out without an additional measuring device for the mechanical variables motor speed and motor torque by measuring and linking the electrical motor variables alone, taking into account the motor losses or, in the simplest case, by limiting the operating current. The control electronics 7 is also designed so that a soft start takes place when the motor is switched on and thus there is a practically jerk-free starting and starting of the drive support.
Claims (14)
- - einem durch Muskelkraft über Pedale oder Handkurbeln betätigbaren Ketten- oder Riementrieb,
- - einem elektrischen Hilfsantrieb, der einen antriebsunter stützenden Elektromotor sowie eine damit verbundene Ansteuer-Elektrik bzw. -Elektronik aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - der muskelkraftbetätigte Antrieb (2) und der Hilfsantrieb besitzen getrennte, voneinander unabhängige Kraftüber tragungs-Einrichtungen,
- - nur im muskelkraftbetätigten Antriebsstrang ist ein Bewegungssensor (10) angeordnet,
- - die Motor-Ansteuerelektronik (7) bildet aus dem Signal des Bewegungssensors (10) einen Wert für die Umlauf geschwindigkeit der Kette oder des Riemens des muskel kraftbetätigten Antriebs (2), wobei
- - der Sollwert der Motordrehzahl proportional der Umlaufgeschwindigkeit vorgegeben ist.
- - a chain or belt drive that can be actuated by muscle power via pedals or hand cranks,
- - An electrical auxiliary drive, which has a drive-supporting electric motor and an associated control electronics or electronics, characterized by the following features:
- - The muscle-powered drive ( 2 ) and the auxiliary drive have separate, independent power transmission devices,
- - A motion sensor ( 10 ) is only arranged in the power train actuated by muscle power,
- - The motor control electronics ( 7 ) forms a value for the rotational speed of the chain or belt of the muscle-powered drive ( 2 ) from the signal of the motion sensor ( 10 ), wherein
- - The setpoint of the engine speed proportional to the rotational speed is specified.
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