DE102010050585B4 - Bottom bracket unit, comprising a speed sensor, and bike - Google Patents
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-
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-
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Abstract
Tretlagereinheit, umfassendeine Tretlagerwelle (1),eine mit der Tretlagerwelle (1) drehfest verbundene Kettenblattwelle (3), undeinen Drehzahlsensor (4),dadurch gekennzeichnet,dass der Drehzahlsensor (4) als magnetischer Sensor ausgebildet ist, unddass der Drehzahlsensor (4) ein in das Korpus der Kettenblattwelle (3) eingeprägtes permanentes Magnetfeld (6) erfasst.Bottom bracket unit, comprising a bottom bracket shaft (1), a chainring shaft (3) non-rotatably connected to the bottom bracket shaft (1), and a speed sensor (4), characterized in that the speed sensor (4) is designed as a magnetic sensor and that the speed sensor (4) permanent magnetic field (6) impressed in the body of the chainring shaft (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Tretlagereinheit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 umfassend einen Drehzahlsensor, sowie ein Fahrzeug nach Anspruch 5 mit einem Kurbeltrieb, insbesondere Fahrrad, Pedelec, E-Bike oder Ergometer.The invention relates to a bottom bracket unit according to the preamble of claim 1 comprising a speed sensor, as well as a vehicle according to claim 5 with a crank drive, in particular a bicycle, pedelec, e-bike or ergometer.
Aus der Praxis sind Tretlagereinheiten mit einer Tretlagerwelle, einer an der Tretlagerwelle drehfest befestigten drehsteifen Kettenblattwelle sowie einem Drehzahlsensor bekannt, wobei an der Kettenblattwelle ein Sensor vorgesehen ist, der das in die Tretlagerwelle eingeleitete Drehmoment erfasst. Der das Drehmoment erfassende Sensor spricht dabei beispielsweise auf ein Magnetfeld an, das unter Ausnutzung des magnetostriktiven Effektes in dem Material des Korpus der Kettenblattwelle auftritt. Für eine Leistungsdiagnostik des Bedieners der Tretlagereinheit ist zusätzlich zu der Kenntnis des in die Tretlagerwelle bzw. in die Kettenblattwelle eingeleiteten Drehmomentes auch die Kenntnis der Drehzahl der Kettenblattwelle bzw. der Tretlagerwelle erforderl ich.In practice, bottom bracket units with a bottom bracket shaft, a torsionally rigid chainring shaft attached to the bottom bracket shaft and a speed sensor are known, with a sensor being provided on the chainring shaft that detects the torque introduced into the bottom bracket shaft. The sensor that detects the torque responds, for example, to a magnetic field that occurs in the material of the body of the chainring shaft using the magnetostrictive effect. For a performance diagnosis of the operator of the bottom bracket unit, in addition to knowing the torque introduced into the bottom bracket shaft or the chainring shaft, it is also necessary to know the speed of the chainring shaft or the bottom bracket shaft.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Tretlagereinheit mit einem einfachen Drehzahlsensor anzugeben.It is the object of the invention to specify a bottom bracket unit with a simple speed sensor.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Drehzahlsensor der Tretlagereinheit als magnetischer Sensor ausgebildet ist, und dass der Drehzahlsensor ein in das Korpus der Kettenblattwelle eingeprägtes permanentes Magnetfeld erfasst.This object is achieved according to the invention in that the speed sensor of the bottom bracket unit is designed as a magnetic sensor, and that the speed sensor detects a permanent magnetic field impressed in the body of the chainring shaft.
Das in das magnetisierbare Korpus der Kettenblattwelle eingeprägte permanente Magnetfeld erfordert keine Änderung der räumlichen Abmessungen der Kettenblattwelle selbst. Der magnetische Sensor arbeitet berührungslos und kann auch außerhalb des zwischen der Kettenblattwelle und der Tretlagerwelle abgegrenzten Raumes angeordnet werden.The permanent magnetic field impressed in the magnetizable body of the chainring shaft does not require any change in the spatial dimensions of the chainring shaft itself. The magnetic sensor works without contact and can also be arranged outside the space defined between the chainring shaft and the bottom bracket shaft.
Das Einprägen des permanenten Magnetfeldes in das Korpus der Kettenblattwelle kann mittels gepulster Ströme durchgeführt werden, die kurzzeitig mit hoher Stromstärke in das Korpus der Kettenblattwelle eingeführt werden, so dass das die Ströme umgebende Magnetfeld in dem Material des Korpus der Kettenblattwelle verbleibt. Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Einprägen des permanenten Magnetfeldes in das Korpus der Kettenblattwelle derart ausgeführt werden, dass ein Magnetisierelement mit einem starken äußeren Magnetfeld an die Kettenblattwelle herangeführt wird. Ein derartiges Einprägen des permanenten Magnetfeldes in das Korpus der Kettenblattwelle ist einfach und schnell, ggf. auch nachträglich, durchzuführen.The permanent magnetic field can be impressed into the body of the chainring shaft by means of pulsed currents, which are briefly introduced into the body of the chainring shaft with high currents so that the magnetic field surrounding the currents remains in the material of the body of the chainring shaft. As an alternative or in addition to this, the permanent magnetic field can be impressed into the body of the chainring shaft in such a way that a magnetizing element with a strong external magnetic field is brought up to the chainring shaft. Such an impression of the permanent magnetic field in the body of the chainring shaft can be carried out easily and quickly, possibly also afterwards.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Magnetfeld eine entlang des Umfangs der Kettenblattwelle umlaufende Abfolge von magnetischen Polen umfasst. Eine derartige entlang des Umfangs der Kettenblattwelle umlaufende Abfolge von mindestens zwei magnetischen Polen liefert ein für die Erfassung der Drehung der Kettenblattwelle besonders geeignetes Signal, das durch in der Kettenblattwelle auftretende Drehmomente, die aufgrund des magnetostriktiven Effektes ein dem Magnetfeld der umlaufenden Abfolge von magnetischen Polen überlagerndes zusätzliches Magnetfeld bilden, nur wenig beeinflusst wird, so dass unabhängig von dem Vorliegen von Drehmomenten in der Kettenblattwelle deren Drehzahl und Drehrichtung sicher erfasst werden kann. Die umlaufende Abfolge der magnetischen Pole kann nur gleichnamige Pole umfassen, also eine umlaufende Abfolge von ausschließlich Nordpolen oder ausschließlich Südpolen, oder eine Abfolge von nicht-gleichnamigen Polen, beispielsweise Nord- und Südpole in abwechselnder Reihenfolge.It is preferably provided that the magnetic field comprises a sequence of magnetic poles running around the circumference of the chainring shaft. Such a sequence of at least two magnetic poles running around the circumference of the chainring shaft provides a signal that is particularly suitable for detecting the rotation of the chainring shaft, which is generated by torques occurring in the chainring shaft which, due to the magnetostrictive effect, superimpose the magnetic field of the rotating sequence of magnetic poles Form an additional magnetic field, is only slightly influenced, so that regardless of the presence of torques in the chainring shaft, its speed and direction of rotation can be reliably detected. The circumferential sequence of magnetic poles can only include poles of the same name, that is to say a circumferential sequence of exclusively north poles or exclusively south poles, or a sequence of poles not having the same name, for example north and south poles in alternating order.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das von dem Drehzahlsensor erfasste Magnetfeld nahe einem Endabschnitt der Kettenblattwelle angeordnet ist. Damit verbleibt zwischen den Endabschnitten der Kettenblattwelle ein ausreichender, sich axial, entlang der Kettenblattwelle erstreckender Raum zur Erfassung der Änderung eines weiteren Magnetfeldes, dessen Auftreten bzw. Änderung auf den in der Kettenblattwelle auftretenden Drehmomenten beruht.It is preferably provided that the magnetic field detected by the speed sensor is arranged near an end section of the chainring shaft. This leaves a sufficient space between the end sections of the chainring shaft, extending axially along the chainring shaft, for detecting the change in a further magnetic field, the occurrence or change of which is based on the torques occurring in the chainring shaft.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Drehzahlsensor magnetisch hinterspannt ist. Der Drehzahlsensor selbst weist in diesem Fall einen Permanentmagneten auf, in dessen Magnetfeld der Messfühler des magnetischen Drehzahlsensors angeordnet ist. Der Drehzahlsensor erfasst dann das sich dem Magnetfeld des eigenen Permanentmagneten überlagernde, zusätzliche Magnetfeld. Die magnetische Hinterspannung dient dabei insbesondere zur Abschirmung äußerer Störmagnetfelder.It is preferably provided that the speed sensor is back-tensioned magnetically. In this case, the speed sensor itself has a permanent magnet, in whose magnetic field the measuring sensor of the magnetic speed sensor is arranged. The speed sensor then detects the additional magnetic field that is superimposed on the magnetic field of its own permanent magnet. The magnetic back voltage is used in particular to shield external interference magnetic fields.
Der als magnetischer Sensor ausgebildete Drehzahlsensor kann beispielsweise als Hall-Sensor, als Wiegand-Sensor oder als Reed-Sensor ausgebildet sein. Ebenfalls kann der magnetische Sensor als sogenannte Fluxgate-Spule (Förster-Sonde) ausgebildet sein, oder auf der Erfassung des Riesenmagnetwiderstandes (GMR-Effektes, bzw. AMR-Effektes) beruhen.The speed sensor designed as a magnetic sensor can be designed, for example, as a Hall sensor, a Wiegand sensor or a reed sensor. The magnetic sensor can also be designed as a so-called fluxgate coil (Förster probe), or it can be based on the detection of the giant magnetic resistance (GMR effect or AMR effect).
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 5 gelöst.The object is also achieved according to the invention by a vehicle according to claim 5.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.Further advantages and features emerge from the dependent claims and from the following description of a preferred exemplary embodiment of the invention.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher beschrieben und erläutert.
-
1 zeigt eine geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Tretlagereinheit.
-
1 shows a sectional view of an embodiment of a bottom bracket unit according to the invention.
Die Tretlagerwelle
Die Tretlagereinheit umfasst weiter einen Drehzahlsensor
Der als magnetischer Sensor ausgebildete Drehzahlsensor
Der Drehzahlsensor
Die Tretlagerwelle
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- TretlagerwelleBottom bracket shaft
- 22
- Verbindungconnection
- 33
- KettenblattwelleChainring shaft
- 44th
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 55
- Gehäusecasing
- 66th
- MagnetfeldMagnetic field
- 77th
- EndabschnittEnd section
- 88th
-
äußere Mantelfläche der Kettenblattwelle 3outer surface of the
chainring shaft 3 - 99
- DrehachseAxis of rotation
- 1010
-
innere Mantelfläche der Kettenblattwelle 3inner surface of the
chainring shaft 3 - 1111
- äußere Mantelfläche der Tretlagerwelle 1outer surface of the bottom bracket shaft 1
- 1212th
- Wälzlagerroller bearing
Claims (5)
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