CN102869562A - 具有锁定机械装置的驱动单元和用于锁定驱动单元的方法 - Google Patents

Abstract

被设立用于驱动电动自行车的驱动单元，具有电机、传动装置和外壳，所述外壳完全包围电机和传动装置，其特征在于，驱动单元包括锁定机械装置，其同样由外壳完全包围，其中锁定机械装置包括电执行器和与之连接的并由执行器驱动的锁定元件，所述锁定元件被设立用于使得与电机的或传动装置的组件啮合，并且由此使其锁定。用于锁定电动自行车的驱动单元的方法，其中驱动单元被安置在完全包围该驱动单元的外壳中，在接收到闭合信号时，同样安置在外壳中的锁定机械装置，使锁定机械装置的由锁定机械装置的执行器驱动的锁定元件与电机的或传动装置的组件啮合，所述组件是驱动单元的部分，并且由与之啮合的锁定机械装置以可松开的方式锁定组件。

Description

具有锁定机械装置的驱动单元和用于锁定驱动单元的方法

背景技术

在涉及电动自行车或者还有其他电动运行的两轮运输工具（例如电动踏板车）的驶离锁定的本发明领域，外部机械锁定机械装置是已知的，利用其通过机械连接到固定的对象上或者通过机械锁定轮组件来保护电动自行车。但是因为机械锁定元件从外部可达，所以不存在免受操纵的保护。

此外，对于电动自行车，利用其不能进行电驱动的机械装置是已知的，参见互联网页www.my-ebike.de/sparta.php,其描述了电动自行车Nibur-Sparta ION。尽管锁定，电动自行车例如仍然可以被带走或简单地在无电驱动的情况下被使用。也已知以下方法，在所述方法中电动机以电的方式被短路，以便如此保证驶离保护。

因此，锁定机械装置不适用于完全保护自行车，总是留下以下可能性：或者对可达的锁定机械装置进行操纵或者至少将自行车带往通过操纵消除锁定而不影响自行车的值或功能的地点。

发明内容

因此本发明的任务是设置锁定机械装置和锁定方法，利用其可以更好地保护电动自行车免受偷盗。

该任务通过按照权利要求1的驱动单元和按照权利要求6的方法来解决。

本发明所基于的方案是，从外部不可达地在驱动单元的外壳中安置机械锁定装置，其中外壳包围所有对于锁定重要的组件。这些重要的组件是对其的操纵可能导致消除锁定的所有组件。因此规定，驱动单元的外壳包围传动装置和马达。外壳或其一部分可以集成在车辆框架中，也即材料配合地或者借助于其他机械连接。外壳本身不能用通常的装置打开，在使用螺旋连接用于连接外壳部件的情况下，其受保护并且仅能用专有钥匙模具才能打开。优选地，外壳被密封地封闭。由此保证，试图的操纵导致对驱动装置（至少外壳）的永久的破坏，使得由于与之相关联的价值丢失而不值得操纵。优选地，可以消除锁定所利用的所有组件设置在外壳内。因为同样马达被设置的外壳中，所以也不能操纵在传动装置和马达之间的马达连接，例如操纵目的是激活马达以便移动电动自行车。特别的实施方式规定，外壳可以借助于外壳盖打开，例如用于维护或用于安装组件，但是该外壳盖从外壳内部能够被锁定。对其的操纵可能导致打开外壳盖的所有组件由外壳完全包围（当外壳利用外壳盖锁闭时）。

因此本发明涉及一种驱动单元，所述驱动单元被设立用于驱动电动自行车并且与之连接。优选地，驱动单元和电动自行车的连接的所有可操纵的连接元件、例如螺旋连接或其他可松开的连接元件设置在外壳内。在驱动单元中包括优选地具有操控电子系统的电机（例如DC马达）和传动装置，所述传动装置与电机连接，两者由外壳包围。如果驱动单元还包括曲柄驱动元件，则其中的至少几个（除了曲柄和踏板）被安置在外壳中。驱动单元包括锁定机械装置，其同样由外壳完全包围。锁定机械装置包括电执行器和与之连接的并且由执行器驱动的锁定元件。锁定元件可以是单独的机器元件例如锁销，或者可以是执行器的以机械方式被移动的元件，例如是以磁的方式被移动的电枢或例如线圈的磁场作用于的磁性元件。锁定元件相对于电机或者相对于传动装置布置，以便在第一位置与其啮合，用于防止机器或传动装置或其他驱动组件（例如踏板驱动的组件）的可移动的部分移动，所述可移动的部分在移动时或在驱动自行车时必然地被移动。例如，锁定元件可以是锁定销、锁定钩或者卡槽，其与机器或传动装置或踏板驱动的齿轮啮合并且可通过操作执行器从其上松开。另外，锁定元件可以相对于（踏板驱动的）踏蹬轴承元件（Tretlagerelement）布置，以便锁定该踏蹬轴承元件，其中踏蹬轴承元件被看作踏板驱动单元的元件，所述踏板驱动单元构成驱动单元的一部分，该部分由外壳包围。锁定元件以及驱动（也即电动自行车的电动驱动或踏板驱动）的可移动的元件（其在相应的驱动被激活时借助于锁定元件在其移动方面被防止）由外壳包围。电机或传动装置（或者踏板驱动）的组件通过锁定元件锁定，其中锁定元件与所述传动装置啮合。

通过外壳完全包围对于向前移动需要的组件防止操纵。释放外部的、受限制的开口的包围也被称为通过外壳完全包围，例如电端子、电导体或机械驱动连接（例如引导向驱动轮的链条）通过所述开口引导。

本发明尤其是涉及自行车的中级驱动（Mittelantriebe），其中电机经由曲柄布置。

根据优选的实施方式，外壳包括可从外壳松开的外壳盖，例如用于维护和用于将组件安装到外壳中。外壳盖具有内部锁定啮合，所述内部啮合在外壳内延伸；外壳包围锁定啮合并且将所述锁定啮合与外壳的周围环境分离。锁定元件或由执行器驱动的外壳锁紧组件被设置用于使得与外壳盖的内部锁定啮合啮合。锁定元件（也可以使其与传动装置和/或电机和/或踏板驱动组件啮合）在外壳闭合情况下借助于与锁定啮合啮合来使外壳盖闭锁。可替代地，在外壳闭合的情况下，外壳锁紧组件通过与锁定啮合啮合来从内部使外壳盖闭锁。外壳盖和外壳的闭锁可以通过借助于锁定销、锁定卡槽或卡槽作为外壳锁紧组件对外壳和外壳盖的可松开的、内部连接来设置。

根据本发明驱动单元的另一实施方式，执行器（和锁定元件或者外壳锁紧组件）被构造为开启装置。因此，执行器被设立用于在无电流的状态下设置锁定元件与电机或传动装置的组件啮合。此外，执行器在无电流的状态下被设立用于在闭合状态下锁定外壳盖。特定的实施方式规定附加的外壳盖联锁执行器，其驱动外壳锁紧组件。这种附加外壳盖联锁执行器同样是开启装置，所述开启装置在无电流的状态下使外壳盖联锁，以便封闭外壳。

优选地，执行器在断开电供应的情况下也将保留在其位置，也即表现出两个机械稳定位置（去联锁，联锁）。由此确保，通过断开电供应，执行器不去联锁，并且在另外的情况下在电池放电时不非故意地联锁。

作为另外的特性，可以设置执行器和必要时也设置具有信号源的外壳盖联锁执行器，所述信号源例如以二进制信号（打开/闭合）的形式再现相应的执行器的当前闭合状态。信号源可以是主动的或被动的，例如以电接触的形式，其电阻再现闭合状态。

驱动单元的一种实施方式规定，该驱动单元还包括驱动蓄电池，其与电机连接。外壳完全包围驱动蓄电池。通过外壳（和外壳盖）的包围规定，在不永久地损坏外壳或外壳盖的情况下从外部的操纵式进入是不可能的。

根据本发明的一种扩展方案，其允许提高的操作舒适性，驱动单元还包括与执行器连接的执行器操控电子系统。执行器操控电子系统具有代码验证单元。代码验证单元配备有电端子或无线电或IR接收机用于输入代码信号。在使用电端子的情况下，外壳具有引向外部的引线或从外壳可达的、给外壳开孔的电接触，或者用于或是将外壳的外部环境光学地与外壳内部连接、或是用于为外部IR传感器设置端子的光学或电通路。在使用无线电接收机的情况下，该无线电接收机包括天线，所述天线设置在外壳内部或者设置在内部外壳壁处，其中外壳的至少一部分被构造成对于无线电波（例如27 MHz或433 MHz或者其他开放波段）是可透过的。代码验证单元具有在那里所存储的代码并且被设立用于将通过接收机或电端子接收的信号与代码进行比较。本身没有明确地存储代码而是基于其解码功能可以将有效代码与无效代码区分的解码设备在本发明的意义上被看作是代码验证单元，在所述代码验证单元中存储代码，其中所存储的代码以解码功能的形式存在。

本发明还通过用于锁定电动自行车的驱动单元的方法实现。驱动单元被安置在外壳中，所述外壳完全包围所述驱动单元。在接收闭合信号时，同样安置在外壳中的锁定机械装置，使锁定机械装置的由锁定机械装置的执行器驱动的锁定元件与电机或传动装置的组件啮合。电机或传动装置是驱动单元的部分。组件由与之啮合的锁定机械装置可松开地锁定。另外，可以通过该方法锁定踏板驱动的组件，其中至少踏板驱动的组件（或踏板驱动的其他或所有组件）被布置在外壳内。踏板驱动的组件被看作是驱动单元的部分，以及被看作是锁定元件与之啮合或者可以啮合的组件。

该方法另外规定，锁定外壳的外壳盖，其中外壳盖可以从外壳松开。借助于内部锁定啮合锁定外壳盖，其中锁定元件（其也锁定驱动组件）在锁定时与内部锁定啮合啮合，以便相对于外壳使内部锁定啮合制动。外壳盖另外可以通过（单独的）外壳锁紧组件锁定，所述外壳锁紧组件由执行器移动，以便当外壳锁闭时从内部使该外壳闭锁。可替代地，该外壳锁紧组件在闭合时可以由外壳盖联锁执行器操作或移动。

在无电流的状态下，执行器和与之连接的锁定元件锁定，其方式是，锁定元件在无电流的状态下与电机或传动装置或踏板驱动的组件啮合。这可以借助于弹簧预应力实现或者通过可松开的卡连接实现。

外壳锁紧组件和外壳盖联锁执行器同样在无电流的状态时锁定。执行器和必要时外壳盖联锁执行器设置再现锁定元件的调整状态（Stellzustand）的信号。这可以通过主动地产生电流或电压信号或通过设置被动信号、例如被询问的、电连接的状态或其电阻来实现。信号穿过外壳被发出，例如经由贯通线路或无线电连接（在主动信号产生情况下）。

该方法可以在设置提高的操作舒适性的实施中借助于执行器操控电子系统规定，所述执行器操控电子系统与用于操控执行器的执行器连接并且所述执行器操控电子系统由外壳完全包围。执行器操控电子系统以电的方式接收代码信号，经由无线电或者经由红外传输接收。执行器操控电子系统根据在执行器操控电子系统中所存储的代码信号验证代码信号。在肯定验证时，执行器操控电子系统操控执行器用于打开锁定。验证可以通过借助于执行器操控电子系统的解码功能对所接收的信号进行解码来设置。在信号的失败的验证情况下可以锁定执行器的激活一时间区间，该时间区间在重复的失败验证情况下随着其长度的数量而增加。如果实现了肯定的验证，则将该时间区间复位（到零或最小值）。另外，可以抑制不满足最小要求的信号，以便避免通过随机干扰信号引起的锁定。最小要求例如涉及确定的频谱形状、例如确定的载波信号的存在。

具有进一步升高的操作舒适性的实施方式规定，借助于移动或操作传感器检测电动自行车的移动或操作。如果移动或操作被检测到，则代码询问信号通过电的方式、通过无线电或借助于红外传输被发出，优选地从执行器操控电子系统或其通信组件。移动钥匙元件检测代码询问信号，根据该检测发出代码信号。代码信号由操控电子系统接收和验证。在正的验证时，通过借助于执行器操控电子系统操控执行器来打开锁定。这能够实现锁定机械装置的激活或打开，而不特定地使用钥匙。例如作为操作传感器可以使用传感器，所述传感器例如以电容性的方式检测手放到车座、框架或车把上。另外，可以操作踏板，该操作由踏板传感器检测。该操作对应于在使用电动自行车之前的通常的第一步骤。操作导致代码询问的发送。如果（例如在裤子口袋中）携带移动钥匙元件的有权利的驾驶员位于电动自行车处，则代码询问自动地由移动钥匙元件答复，然后锁定自动地在接收到由钥匙元件发送的有效的代码之后被消除。因此不需要将钥匙元件引导到自行车的确定的位置，仍需要代码输入。

在可替代的实施方式中，或者通过由驾驶员操作按键或者通过将代码信号从暂时连接到输入接口上的（其他）移动钥匙元件传输给执行器操控电子系统，在电动自行车的输入接口处输入代码。这种移动钥匙元件不具有接收机来接收代码询问，而是仅具有可操作的代码发生器。

另外，该方法规定，执行器操控电子系统规则地、例如周期性地以1Hz的频率或者每10或20秒一次发出代码询问。如果自行车被停放，则当驾驶员或从而移动钥匙元件从发送机或接收机的有效范围中移出时，代码的传输或询问的接收停止。由此，在没有驾驶员的其他支持下，自行车自动地被锁定。这在本发明的驱动单元中可以被实施，其方式是，执行器操控电子系统或其代码验证单元包括发送机，所述发送机被设立用于优选地通过无线电周期性地发送代码询问。从而另外排除：驾驶员忘记锁上，因为由于驾驶员的离开，电动单车自动地被刹住。

本发明另外通过上述钥匙元件之一来实现，在其功能方面与可与之耦合的执行器操控电子系统互补。

代码或解码功能优选地持久地被存储在非易失性存储器（例如固定布线的存储器，例如烧过的EPROM或闪速存储器）中用以防止，代码在电压较长地消失时复位或执行器操控电子系统复位，由此操纵会是可能的。可替代地或与此组合地，在驱动单元中可以设置单独的缓冲电池，当驱动蓄电池为空时，所述缓冲电池较长时间地给执行器操控电子系统或至少持有代码的存储器供应电压。缓冲电池优选地也给程序存储器或必要时也给微处理器较长时间地供应电压，其中程序存储器的程序在所述微处理器上运行。通过缓冲电池的供应可以被设计成1或5年。

锁定马达、传动装置或踏板驱动的组件的锁定机械装置在打开的状态下完全释放这些组件，而锁定元件或外壳锁紧组件不自动地打开外壳盖。相反地，优选地从外部可操作的另一元件保持外壳盖联锁并且从而仅仅开启打开外壳盖的可能性。在联锁状态下，该外部可操作的元件以及锁定元件或外壳锁紧组件使外壳盖闭合。两个锁紧组件必须被打开，用于移开外壳盖。可替代地，可以设置用于打开外壳盖的专门代码，所述代码不同于用于打开驱动的锁定的代码。

附图说明

本发明的实施例在图中示出并且在下面的描述中更详细地予以阐述。

图1示出包括几个特定实施变型方案的驱动单元的本发明实施。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了驱动单元10，所述驱动单元包括外壳20。驱动单元10还包括电机30、传动装置40以及踏板驱动50的分别布置在外壳中的部分。驱动单元10包括锁定机械装置，其包括电执行器60和由其驱动的锁定元件62。可替代的锁定机械装置用虚线示出并且分别包括电执行器60’或60’’和由其驱动的锁定元件62’或62’’。

由执行器60可以使锁定元件62与传动装置40的组件啮合，由执行器60'可以使锁定元件62’与马达30的组件啮合，并且由执行器60’可以使锁定元件62’与踏板驱动的一部分的组件啮合。这些组件是必要时当电动自行车被驾驶或被驱动时转动的组件。踏蹬轴承可以被看作踏板驱动的部分，所述踏蹬轴承设置在外壳中（其中外壳也可以包围踏蹬轴承外壳或者外壳20的一部分也可以由踏蹬轴承外壳的片段构成）。

外壳盖70是外壳20的部分并且具有内部锁定啮合72，相对于该内部锁定啮合布置有外壳锁紧组件62’’’（虚线示出）。该外壳锁紧组件可以经由机械连接64与锁定元件62’连接，使得执行器60’不仅操作锁定元件62’而且操作外壳锁紧组件62’’’。外壳盖70经由位于内部的铰链74在外壳盖70的与内部锁定啮合72相对的侧上与外壳连接。铰链74如锁定啮合72那样在外壳20内和从而受保护地布置。

在可替代的实施方式（未示出）中，相同的锁定元件或相同的锁定元件的不同片段被使用用于与马达/传动装置/踏板驱动的组件啮合和用于与内部锁定啮合啮合。原则上，执行器也可以操作多个锁定元件，当驱动单元被锁定时，所述锁定元件锁定地与不同的组件啮合。

此外，如用点线所示的，可以设置附加的外壳盖联锁执行器60’’’，其仅操作外壳锁紧组件62’’’。

所有执行器60-60’’’连接到执行器操控电子系统80上。该执行器操控电子系统可以被构造为具有所属的存储器和其中所存放的程序的微控制器。执行器操控执行器80包括代码验证单元82，其与执行器操控电子系统80的无线电模块84连接。由此，执行器操控电子系统80可以通过无线电连接86与移动钥匙元件90建立接触。无线电连接86优选地是双向的或半双向的。无线电模块84于是可以发出代码询问，所述代码询问经由无线电连接86在移动钥匙元件90的方向上被接收。该移动钥匙元件经由无线电连接86在相反的方向上传送代码，所述代码由代码验证单元82检验。在正确的代码（正的验证）情况下，代码验证单元82发出相应的信号，以便促使执行器操控电子系统80打开，其方式是，执行器60-60’’或还有60’’’相应地被操作。

在图1中所示的实施方式（实线）包括驱动蓄电池100，其安置在外壳20中。可替代地（虚线），外壳包括能量端子110，其中外部驱动蓄电池100’可连接到所述能量端子上。外壳还包括可选的充电端子120（虚线所示），其与内部驱动蓄电池100连接。

外壳还包括固定装置130，以便能够将外壳固定在电动自行车（未示出）处。示意性示出的固定装置130包括螺旋连接132a、b形式的可松开的组件，其布置在外壳20内。这些组件一方面通过外壳20保护并且另一方面允许将驱动单元10安装到电动自行车（未示出）上。固定装置通过外壳10的开口向外部延伸。尽管这些开口（和开口110、120）以及用于机械驱动和机械踏板驱动（未示出）的其他开口，外壳20完全包围位于其内的元件。

Claims (10)

1.用于驱动电动自行车或其他电动运行的两轮运输工具的驱动单元，具有电机（30）、传动装置（40）和外壳（20），所述外壳完全包围电机（30）和传动装置（40），其特征在于，驱动单元（10）包括锁定机械装置（60-60’’,62-62’’），所述锁定机械装置同样由外壳（20）完全包围，其中锁定机械装置包括电执行器（60-60’’）和与之连接的并由执行器驱动的锁定元件（62-62’’），所述锁定元件被设立用于使得与电机（30）或传动装置（40）的组件或者外壳（20）内的其他驱动组件（50）啮合，并且由此将其锁定。

2.根据权利要求1所述的驱动单元，其中外壳（20）包括可从外壳松开的外壳盖（70），所述外壳盖具有内部锁定啮合（72），其中锁定元件或由执行器驱动的外壳锁紧组件（62’’’）被设立用于使得与外壳盖（20）的内部锁定啮合（72）啮合，以便当外壳闭合时从内部闭锁该外壳（20）。

3.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其中所述执行器（60-60’’）被设立用于在无电流的状态下使得锁定元件（62-62’’）与电机（30）或传动装置（40）的组件或者其他驱动组件（50）啮合，并且还被设立用于发出再现该锁定元件（62-62’’）的调整状态的信号。

4.根据前述权利要求之一所述的驱动单元，所述驱动单元还包括驱动蓄电池（100），其与电机（30）连接，其中所述外壳（20）完全包围所述驱动蓄电池（100）。

5.根据前述权利要求之一所述的驱动单元，所述驱动单元还包括与执行器（60-60’’，60’’’）连接的执行器操控电子系统（80），所述执行器操控电子系统具有代码验证单元（82），其具有电端子或无线电或IR接收机（84）用于输入代码信号，其中所述执行器操控电子系统（80）和代码验证单元（82）完全由外壳（20）包围。

6.用于锁定电动自行车的驱动单元的方法，其中所述驱动单元（10）被安置在完全包围该驱动单元的外壳（20）中，在接收到闭合信号时，同样安置在外壳中的锁定机械装置，使锁定机械装置的由锁定机械装置的执行器（60-60’’）驱动的锁定元件（62-62’’）与电机（30）或传动装置（40）的组件或者是驱动单元的部分的其他驱动组件（50）啮合，并且由与之啮合的锁定机械装置可松开地锁定组件。

7.根据权利要求6所述的方法，其中可从外壳松开的外壳盖（70）通过锁定元件借助于内部锁定啮合（72）被锁定或者通过外壳锁紧组件（62’’’）被锁定，所述外壳锁紧组件由执行器移动，以便当外壳封闭时从内部使该外壳（20）闭锁。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，通过执行器（60-60’’），所述锁定元件（62-62’’）在执行器的无电流的状态下与电机或传动装置的组件或其他驱动组件（50）啮合并且在无电流的状态下锁定组件，并且其中该执行器还设置再现锁定元件（62-62’’）的调整状态的信号。

9.根据权利要求6、7或8所述的方法，其中与执行器（60-60’’）连接的、由外壳完全包围的执行器操控电子系统（80）以电的方式、经由无线电或者经由红外传输接收代码信号，根据在执行器操控电子系统（80）中或者在执行器操控电子系统（80）的代码验证单元（82）中存储的代码信号验证该代码信号并且在正的验证情况下操控执行器用于消除锁定。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述操控电子系统根据移动或操作传感器检测电动自行车的移动或操作，根据该检测以电的方式、通过无线电或借助于红外传输发出代码询问信号，移动钥匙元件（90）检测代码询问信号并且根据该检测发出代码信号，所述代码信号由执行器操控电子系统（80）接收和验证，以便在正的验证时，通过借助于执行器操控电子系统（80）操控执行器来消除锁定。