DE102018206672A1 - Pedalierfrequenzdetektor - Google Patents

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DE102018206672A1
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Rubén Parés-Selders
Elias Christian Schäfer
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Skyscraft GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und zur Ermittlung der Pedalierfrequenz bei einem pedalbetriebenen Fahrzeug und insbesondere bei einem Elektrofahrrad und weiterhin das pedalgetriebene Fahrzeug umfassend diese Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines Permanentmagneten zur Bestimmung der Pedalierfrequenz oder zur Aufhebung der geschwindigkeitsassoziierten Elektromotorabschaltung bei einem Elektrofahrrad.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung der Pedalierfrequenz bei einem pedalbetriebenen Fahrzeug und insbesondere bei einem Elektrofahrrad und weiterhin das pedalgetriebene Fahrzeug umfassend diese Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem die Verwendung eines Permanentmagneten zur Bestimmung der Pedalierfrequenz oder zur Aufhebung der geschwindigkeitsassoziierten Elektromotorabschaltung bei einem Elektrofahrrad.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Vorrichtungen zur Messung der Pedalierfrequenz sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierzu wird üblicherweise ein mit der Tretkurbelwelle fest verbundener Magnet verwendet, dessen Rotation um die Drehachse durch einen Hall-Sensor als Impulsmessung erfasst wird. Aus der Zahl der Impulse pro Zeiteinheit ergibt sich die Drehzahl und damit die Pedalierfrequenz.
  • So offenbart die EP 3 199 439 A1 einen Geschwindigkeitsmesser, der einen Magneten und einen Hall-Sensor umfasst. Die Magnete (Bezugszeichen 21) sind an einem Zahnrad (Bezugszeichen 17) angeordnet und der korrespondierende Hall-Sensor (Bezugszeichen 22) ist an der Basis (Bezugszeichen 20) fixiert (siehe Paragraph [0030]). Wenn die zentrale Achse (Bezugszeichen 1) die Aufnahme (Bezugszeichen 6) in Rotation versetzt, rotieren die Magnete mit und der Hall-Sensor detektiert die Rotationsgeschwindigkeit der zentralen Achse ([0030]). An der zentralen Achse werden Tretkurbeln mit Pedalen montiert ([0023]).
  • In ähnlicher Weise lehrt die JP 2002/154473 A für ein Elektrofahrrad einen Magnetsensor zur Bestimmung der Kurbelbewegung mit einem Hall-Sensor 31, der die Zahnbewegung des Zahnrades 14 detektiert. Ein zweiter Hallsensor 32 detektiert über den Magneten 34 die Torsion der Tretkurbel und damit die Trittkraft.
  • Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, dass es sich um fest verbaute Magnete handelt, die zudem an schwer zugänglichen Stellen eingebaut sind. Ein nachträglicher Einbau oder eine lediglich temporäre Nutzung dieser Detektoren ist damit kaum möglich.
  • Dies wird durch den Umstand erschwert, dass auch der Hall-Sensor in nächster Nähe zu dem Magneten als stationärer Gegenpart befestigt werden muss. Auch der Hall-Sensor ist entsprechen schwer nachträglich anzubringen und korrekt auszurichten.
  • Es besteht daher immer noch ein Bedarf an verbesserten Pedalierfrequenzdetektoren.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Pedalierfrequenzdetektor bereitzustellen, der bezüglich mindestens einer der oben genannten Nachteile verbessert ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Pedalierfrequenzdetektor bereitgestellt wird, der Folgendes umfasst:
    1. a) mindestens einen Permanentmagneten, der reversibel an mindestens einer Tretkurbel, mindestens einem Bein oder Fuß des Fahrers oder mindesten einer Pedale befestigbar ist, und
    2. b) ein an dem Fahrradrahmen angebrachtes Magnetometer, das so angebracht ist, dass es das Magnetfeld des Permanentmagneten detektiert und daraus die Pedalierfrequenz ermittelt werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Der erfindungsgemäße Pedalierfrequenzdetektor vereinigt mehrere entscheidende Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Pedalierfrequenzdetektoren.
  • Der Permanentmagnet als Hauptkomponente des Pedalierfrequenzdetektors ist reversibel anbringbar. Er kann somit nach Anbringung einfach und schnell wieder entfernt werden.
  • Der Permanentmagnet ist zudem an leicht zugänglichen Fahrradkomponenten, nämlich der Tretkurbel oder der Pedale befestigbar.
  • Der Pedalierfrequenzdetektor ist als einfacher Permanentmagnet günstig, robust und vielseitig einsetzbar.
  • Der Pedalierfrequenzdetektor erlaubt eine benutzerfreundliche und intuitive Handhabung: Eine einfache Anbringung des Permanentmagneten an Tretkurbel, Fuß/Bein oder Pedale in Verbindung mit einem am Fahrradrahmen befestigten Magnetometer führt schnell zu zuverlässigen Messergebnissen.
  • Für den Fall, dass die Tretkurbel bzw. die Pedale aus Stahl oder einer Stahllegierung besteht, wird keine zusätzliche Befestigungsvorrichtung benötigt. Der Permanentmagnet haftet durch magnetische Anziehungskraft.
  • Weiterhin zeichnet sich der Permanentmagnet als Basiskomponente des erfindungsgemäßen Pedalierfrequenzdetektors durch eine geringe Größe aus und kann somit einfach mitgenommen werden.
  • Für den erfindungsgemäßen Pedalierfrequenzdetektor ist eine korrekte Ausrichtung von Magnetometer und Permanentmagnet erforderlich. Dies hat den Vorteil, dass das Ausschalten des Detektors durch einfache Repositionierung des Magneten erfolgen kann. Der Magnet muss gar nicht komplett entfernt werden, ein Verschieben in eine benachbarte Position, die nicht mehr in der Lage ist das Magnetometer zu aktivieren, recht hierfür schon aus.
  • Von entscheidendem Vorteil ist auch, dass gerade Elektrofahrräder häufig mit rahmengebundenen Hall-Sensoren an der Kettenstrebe versehen sind, die in Verbindung mit einem an den Radspeichen befestigten Magneten die Fahrgeschwindigkeit messen. Bei Befestigung des Magneten an Tretkurbel oder Pedale, können diese bereits eingebauten Hall-Sensor für die Messung der Pedalierfrequenz verwendet werden. Ein zusätzlicher Hall-Sensor ist nicht erforderlich.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird die Pedalierfrequenz durch die rotierende Relativbewegung zwischen Pedal-/Fuß-/Bein-/Tretkurbel-seitig befestigten Permanentmagneten und fahrzeugseitig befestigtem Magnetometer bestimmt. Die Rotation der Pedale um die Tretachse als Drehachse wird durch das Magnetometer als Impulsmessung erfasst. Aus der Zahl der Impulse pro Zeiteinheit ergibt sich die Drehzahl und damit die Pedalierfrequenz. Beachtlicherweise umfasst der Detektor hierbei mindestens einen Permanentmagneten. Es können also auch zwei, drei, vier, fünf oder noch weitere Permanentmagnete angebracht werden. In bevorzugter Weise wird genau ein Permanentmagnet angebracht.
  • Der erfindungsgemäße Pedalierfrequenzdetektor kann für alle pedalbetriebenen Fahrzeuge verwendet werden, da hierbei stets durch die rotierende Pedalbewegung die Pedale und damit der mittelbar oder unmittelbar daran befestigte Magnet in periodischer Weise an einem benachbarten Fahrzeugteil vorbeigeführt wird, wodurch die Pedalierfrequenz ein direkter Weise erfasst werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Befestigung des Permanentmagnaten an der Tretkurbel oder der Pedale. In dieser Form ist der Permanentmagnet ortsfest an dem Fahrzeug angebracht und damit in seiner Position gegenüber dem Magnetometer definiert vorgegeben. Bei einer Befestigung an Fuß oder Bein muss gewährleistet werden (bspw. durch einen hinreichend großen oder starken Magneten), das auch bei abweichender Positionierung von Fuß oder Bein eine zuverlässige Detektion des Signals möglich ist.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Permanentmagnet an beiden Tretkurbeln, beiden Füßen bzw. Beinen oder Pedalen befestigt. Hierdurch kann durch Differenzmessung der Signale eine Torsion im Kurbelsystem erfasst werden und damit das auf die Pedale einwirkende Drehmoment erfasst werden. Bei dieser Ausführungsform kann lediglich ein Magnetometer zur Anwendung kommen, das die Signale beider Permanentmagnete detektiert, es können aber auch zwei Magnetometer verwendet werden, die rechtsseitig und linksseitig am Fahrzeug befestigt je einen Permanentmagneten bei seinem Durchlauf detektieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Permanentmagnet an genau einer Tretkurbel, einem Fuß oder Bein des Fahrers oder einem Pedal befestigt. In dieser Ausführung und in Verbindung mit einem Magnetometer kann in einfacher Weise die Pedalierfrequenz ermittelt werden.
  • Beispielhaft sind die folgenden pedalbetriebenen Fahrzeuge genannt: Einrad, Fahrrad, Elektrofahrrad, Liegerad, Velomobil, Dreirad, Fahrradrikscha, Tretauto, Tretboot, Hydrobike oder Handbike.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das pedalbetriebene Fahrzeug ein Elektrofahrrad und besonders bevorzugt ein E-Bike oder ein Pedelec. Da diese Fahrzeuge häufig ein an der Kettenstrebe angebrachtes Magnetometer aufweisen, liegt somit schon ein Sensor vor, der einen im Bereich der Tretkurbel, Pedale oder am Fuß oder Bein angebrachten Magneten eindeutig detektieren kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Permanentmagnet aus einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe aufweisend AINiCo, Bismanol, PNICNQ, Mangan-Aluminium (MnAI), Mangan-Aluminium-Kohlenstoff (MnAI-C), oder einer Lanthanoid-haltigen Legierung wie Neodym-Eisen-Bor (NdFeB), Mangan-Gadolinium (MnGd) oder Samarium Cobalt (SmCo).
  • In besonders bevorzugter Weise besteht der Permanentmagnet aus einer Neodym-Eisen-Bor Legierung. Da diese Magnete sehr starke Dauermagnete darstellen, erlauben sie eine feste Anbringung an Tretkurbel oder Pedale und sind in der Lage auch über einen größeren Abstand (mehrere cm) das Magnetometer anzusprechen. Zudem sind sie mit akzeptablen Kosten herzustellen.
  • Im Rahmen der Erfindung kann der Permanentmagnet die unterschiedlichsten Formen aufweisen und so flexibel an die Rahmengeometrie und die Lage des Magnetometers angepasst werden. Beispielhaft seien hier genannt: Stabmagnet, Scheibenmagnet, Ringmagnet, Quadermagnet, Würfelmagnet oder Konusmagnet.
  • In besonders bevorzugter Weise ist der Permanentmagnet als Stabmagnet oder als Quadermagnet ausgestaltet. Der Stabmagnet hat den Vorteil, dass trotz fester Anbringung nach „hinten“ über die Pedale hinausragen kann und so einen zu großen Abstand zu dem Magnetometer überbrücken kann. Quadermagnete sind aufgrund ihrer Form besonders stabil und daher den Beanspruchungen im Outdoor-Bereich besonders gewachsen.
  • Der erfindungsgemäße Stabmagnet kann hierbei eine Länge von zwischen 60 und 150 mm, bevorzugt zwischen 80 und 120 mm und besonders bevorzugt zwischen 90 und 110 mm aufweisen.
  • Der erfindungsgemäße Quadermagnet kann hier eine Kantenlänge (als längste der drei Kanten) von zwischen 20 und 60 mm, bevorzugt von zwischen 30 und 50 mm und besonders bevorzugt von 40 mm aufweisen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Permanentmagnet eine Schutzhülle oder ein Schutzgehäuse auf. Diese Umhüllung stellt einen Korrosionsschutz dar und verlängert damit die Lebensdauer des Magneten.
  • In bevorzugter Weise besteht die Schutzhülle oder das Schutzgehäuse aus einem stoßdämpfenden Material, so dass angesichts der oft spröden Magnetmaterialien ein zusätzlicher Schutz vor Bruch oder Beschädigungen vorliegt.
  • Entsprechend ist als Material für die Schutzhülle oder das Schutzgehäuse Kunststoff oder Gummi bevorzugt. Besonders bevorzugt ist hier die Verwendung einer Schrumpffolie, da hier in einfacher Wiese eine festsitzende Hülle hergestellt werden kann, die sowohl Korrosionsschutz als auch Stoßschutz bietet.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Schutzhülle oder das Schutzgehäuse eine Wandstärke von zwischen 0,1 bis 3 mm, bevorzugt zwischen 0.2 und 2.5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0.5 und 1.5 mm auf. Mit solchen Wandstärken kann eine feste Hülle bereitgestellt werden und gleichzeitig das Magnetfeld nur unwesentlich abgeschwächt werden.
  • Für die Befestigung des Permanentmagneten kann der Fachmann auf die im Stand der Technik bekannten Strategien zurückgreifen. In der einfachsten Form haftet der Permanentmagnet über die magnetische Kraft an Tretkurbel oder Pedale.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die reversible Befestigung des Permanentmagneten dadurch charakterisiert, dass sie manuell, also ohne Werkzeuge gelöst werden kann. Besonders bevorzugt kann der Permanentmagnet dann erneut manuell, also ohne Werkzeuge wieder befestigt werden. Befestigungsvorrichtungen, die diese manuelle Befestigung/Ablösung ermöglichen sind beispielsweise das Anhaften durch die magnetische Kraft, ein Klettverschluss oder eine Schnappverbindung.
  • In einer speziellen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung kein Kabelbinder. Ein solcher lässt sich zwar manuell ohne Werkzeuge befestigen, benötigt aber zum Ablösen ein Werkzeug und beschädigt hierbei zwangsläufiger Weise den Kabelbinder, so dass er nicht mehr weiterverwendet werden kann.
  • In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Pedalierfrequenzdetektor zusätzlich eine Befestigungsvorrichtung für die reversible Befestigung des Permanentmagneten an Tretkurbel, Fuß, Bein oder Pedale, wobei die Befestigungsvorrichtung bevorzugt ausgewählt ist aus Magnetverbindung, Schraubverbindung, Vierteldrehverschluss, Druckfeder-Arretierstift, Klettverbindung, oder Schnappverbindung wie Schnapphaken, Kugelgelenkverbindung (Schnappkugel) oder Ringschnappverbindung („Schnappzylinder“).
  • Unter einer Magnetverbindung ist eine Befestigung eines ferromagnetischen Materials an Tretkurbel, Pedale, Fuß oder Bein zu verstehen. Dies hat den Vorteil, dass man die einfache magnetische Befestigung des Permanentmagneten auch für nicht magnetische Fahrradkomponenten verwenden kann. Eine aus Aluminium bestehende Tretkurbel kann somit durch Anbringen einer dünnen Metallplatte als Ansatzpunkt für den Permanentmagneten dienen. Dieses ferromagnetische Verbindungsstück kann mit allen oben aufgeführten Befestigungsarten, wie Schraubverbindung, Klemmverbindung oder Klettverbindung angebracht werden und ist darüber hinaus noch weiteren nicht reversiblen Befestigungsarten wie beispielsweise der Klebeverbindung zugänglich.
  • Die Befestigung am Fuß wird bevorzugt durch eine Befestigung an einer Fußbekleidung realisiert. Dies kann jegliche Art von Fußbekleidung darstellen, wie beispielsweise ein Strumpf, ein Straßenschuh, eine Sandale, ein Stiefel, ein Radfahrschuh oder ein Überschuh.
  • Alternativ kann der Permanentmagnet auch an einem nackten Fuß, so beispielsweise durch ein Fußband oder eine Klammer befestigt werden.
  • Die Befestigung am Bein wird bevorzugt durch eine Befestigung an einem Beinkleid realisiert. Dies kann jegliche Art von Beinkleid darstellen, wie beispielsweise eine Strumpfhose, ein Kleid, eine Hose, wie eine Regenhose oder Überhose.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die Befestigung durch eine Einsteckvorrichtung wie eine Tasche, ein Beutel oder eine Lasche erfolgen. Dies ist gerade bei textilen Bekleidungsstücken einfach zu realisieren.
  • Der Fachmann kann auf die ihm bekannten Magnetometer zurückgreifen, wobei das Magnetometer bevorzugt ausgewählt ist aus Hall-Sensor, Förster-Sonde oder Faraday-Magnetometer. Ein Hall-Sensor ist hierbei besonders bevorzugt.
  • Erfindungsgemäß muss das Magnetometer so an dem Fahrzeug befestigt werden, dass es bei dem periodischen Durchgang der Pedale/Tretkurbel/Fuß/Bein das Magnetfeld des daran befestigten Permanentmagneten noch ausreichend detektieren kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Magnetometer hierzu an einer Kettenstrebe des Fahrrads oder Elektrofahrrads befestigt ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Magnetometer so an der Kettenstrebe befestigt, dass es nicht nur den erfindungsgemäßen Permanentmagneten detektieren kann, sondern auch einen speichenseitig befestigten Permanentmagneten detektieren kann, wie er üblicherweise zur Messung der Fahrgeschwindigkeit verwendet wird. Hierzu ist es zweckmäßig, dass das Magnetometer auf der der Speiche zugewandten Seite befestigt wird. Da die in den Speichen befestigten Magneten zur Verhinderung einer ausgeprägten Unwucht sehr klein ausgestaltet sind, muss das Magnetometer in direkter Nachbarschaft (üblicherweise mit einem Abstand von < 1.5 cm) angebracht werden. Durch Verwendung eines größeren Permanentmagneten im Rahmen der Erfindung kann auch ein Magnetometer angesprochen werden, dass auf der entgegengesetzten Seite der Kettenstrebe (also Laufradseitig) befestigt ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Pedalierfrequenzdetektor zusätzlich eine Signalverarbeitungseinheit zur Auswertung der Signale des Magnetometers. Bei Elektrofahrrädern mit bereits vorinstallierten Magnetometern und entsprechender Signalverarbeitungseinheit kann der Detektor ohne Notwendigkeit einer Umrüstung verwendet werden.
  • In einen zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein pedalgetriebenes Fahrzeug bereit, das einen Pedalierfrequenzdetektor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche umfasst. In bevorzugter Weise ist das pedalgetriebene Fahrzeug ein Elektrofahrrad und besonders bevorzugt ein E-Bike oder ein Pedelec. Elektrofahrräder haben regelmäßig Magnetometer, die an der Kettenstrebe befestigt sind und durch Detektion eines speichenseitig befestigten Permanentmagneten üblicherweise die Fahrgeschwindigkeit ermitteln.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Permanentmagneten zur Bestimmung der Pedalierfrequenz bei einem pedalgetriebenen Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet reversibel an mindestens einer Tretkurbel, mindestens einer Fuß oder Bein des Fahrers oder mindestens einer Pedale befestigbar ist oder befestigt wird. Hierbei wirkt der Permanentmagnet bevorzugt mit einem an der Kettenstrebe befestigten Magnetometer zusammen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei dieser Verwendung der Permanentmagnet an der Tretkurbel oder der Pedale befestigt.
  • In einem zusätzlichen Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung eines Permanentmagneten zur Aufhebung der geschwindigkeitsassoziierten Elektromotorabschaltung bei einem Elektrofahrrad, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet reversibel an mindestens einer Tretkurbel, mindestens einem Fuß oder Bein des Fahrers oder mindestens einer Pedale befestigbar ist oder befestigt wird. Hierbei wirkt der Permanentmagnet bevorzugt mit einem an der Kettenstrebe befestigten Magnetometer zusammen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird auch bei dieser Verwendung der Permanentmagnet an der Tretkurbel oder der Pedale befestigt. Die für die Pedalierfrequenz offenbarten Ausführungsformen gelten in identischer Weise auch für die Verwendung des Permanentmagneten zur Aufhebung der geschwindigkeitsassoziierten Elektromotor-abschaltung.
  • Bei bestimmten Typen von Elektrofahrrädern wird der Elektromotor, der alleine einen Antrieb leisten kann oder den Pedalantrieb unterstützt, oberhalb einer Grenzgeschwindigkeit (üblicherweise 25km/h) abgeschaltet, der Fahrer muss dann die gesamte Antriebskraft aufbringen. Durch die Verwendung des Permanentmagneten in Verbindung mit dem zur Geschwindigkeitsbestimmung gedachten Magnetometers wird durch Detektion einer geringeren Signalfrequenz die Grenzgeschwindigkeit, ab der eine Motorabschaltung erfolgt, deutlich erhöht.
  • In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Pedalierfrequenz bereit, das die folgenden Schritte umfasst:
    1. a) reversible Befestigung eines Permanentmagneten an der Tretkurbel, dem Fuß oder Bein des Fahrers oder der Pedale eines pedalgetriebenen Fahrzeugs so dass der Permanentmagnet von dem ortsfest am Fahrzeug angebrachten Magnetometer detektiert werden kann;
    2. b) Erfassung der durch die Drehung induzierten Magnetfeldveränderung durch das Magnetometer als Impulsmessung;
    3. c) Bestimmung der Pedalierfrequenz in einer Signalverarbeitungseinheit basierend auf den vom Magnetometer erfassten Impulsen.
  • Figurenliste
  • Diese und andere Aspekte der Erfindung werden im Detail in den Abbildungen wie folgt gezeigt.
    • 1 zeigt eine schematische Skizze eines Pedalierfrequenzdetektors gemäß einer ersten Ausführungsform in Seitenansicht
    • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Pedalierfrequenzdetektors gemäß einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Darstellung
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine schematische Skizze eines Pedalierfrequenzdetektors 1. Hierbei ist ein stabförmiger Permanentmagnet 2 an eine Pedale 4 innenseitig, also dem Fahrradrahmen zugewandt, durch magnetische Haftung reversibel befestigt. Bei Betätigen der Pedale 4, wird der Magnet 2 an dem an der Kettenstrebe 5 befestigten Magnetometer 3 vorbeigeführt und erzeugt dort ein Signal, das in seiner Frequenz der Pedalierfrequenz entspricht. Das von dem Magnetometer 3 detektierte Signal wird einer Signalverarbeitungseinheit (hier nicht dargestellt) und von dieser Einheit oder einer separaten Anzeigeeinheit (nicht dargestellt) angezeigt.
  • 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Pedalierfrequenzdetektors 1. Hierbei ist ein stabförmiger, von einer Schutzhülle umgebener Permanentmagnet 2 an eine Tretkurbel 6 innenseitig, also dem Fahrradrahmen zugewandt, durch magnetische Haftung reversibel befestigt. Bei Betätigen der Pedale 4, wird der Magnet 2 an dem an der Kettenstrebe 5 befestigten Magnetometer 3 vorbeigeführt und erzeugt dort ein Signal, das in seiner Frequenz der Pedalierfrequenz entspricht. Das von dem Magnetometer 3 detektierte Signal wird einer Signalverarbeitungseinheit (hier nicht dargestellt) und von dieser Einheit oder einer separaten Anzeigeeinheit (nicht dargestellt) angezeigt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Pedalierfrequenzdetektor
    2
    Permanentmagnet
    3
    Magnetometer
    4
    Pedale
    5
    Kettenstrebe
    6
    Tretkurbel
  • Weitere Varianten der Erfindung und ihre Ausführung ergeben sich für den Fachmann aus der vorangegangenen Offenbarung, den Figuren und den Patentansprüchen.
  • In den Patentansprüchen verwendete Begriffe wie „umfassen“, „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“ und dergleichen schließen weitere Elemente oder Schritte nicht aus. Die Verwendung des unbestimmten Artikels schließt eine Mehrzahl nicht aus. Eine einzelne Einrichtung kann die Funktionen mehrerer in den Patentansprüchen genannten Einheiten bzw. Einrichtungen ausführen. In den Patentansprüchen angegebene Bezugszeichen sind nicht als Beschränkungen der eingesetzten Mittel und Schritte anzusehen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3199439 A1 [0003]
    • JP 2002154473 A [0004]

Claims (15)

  1. Pedalierfrequenzdetektor zur Ermittlung der Pedalierfrequenz bei einem pedalbetriebenen Fahrzeug umfassend: a) einen Permanentmagneten, der reversibel an mindestens einer Tretkurbel, oder mindestens einem Bein oder Fuß des Fahrers oder mindesten einer Pedale befestigbar ist, und b) ein an dem Fahrzeug ortsfest angebrachtes Magnetometer, das so angebracht ist, dass es das Magnetfeld des Permanentmagneten detektiert und daraus die Pedalierfrequenz ermittelt werden kann.
  2. Pedalierfrequenzdetektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pedalbetriebene Fahrzeug ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Einrad, Fahrrad, Elektrofahrrad, Liegerad, Velomobil, Dreirad, Fahrradrikscha, Tretauto, Tretboot, Hydrobike oder Handbike, wobei das pedalbetriebene Fahrzeug bevorzugt ein Elektrofahrrad und besonders bevorzugt ein E-Bike oder ein Pedelec ist.
  3. Pedalierfrequenzdetektor gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus AINiCo, Bismanol, PNICNQ, Mangan-Aluminium (MnAI), Mangan-Aluminium-Kohlenstoff (MnAI-C), oder einer Lanthanoid-haltigen Legierung wie Neodym-Eisen-Bor (NdFeB), Mangan-Gadolinium (MnGd) oder Samarium Cobalt (SmCo), wobei der Permanentmagnet bevorzugt aus einer NdFeB-Legierung besteht.
  4. Pedalierfrequenzdetektor gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet ein Stabmagnet, ein Scheibenmagnet, ein Ringmagnet, ein Quadermagnet, ein Würfelmagnet oder ein Konusmagnet ist, wobei ein Stabmagnet oder ein Quadermagnet bevorzugt sind.
  5. Pedalierfrequenzdetektor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet entweder ein Stabmagnet mit einer Länge von zwischen 60 und 150 mm, bevorzugt zwischen 80 und 120 mm und besonders bevorzugt zwischen 90 und 110 mm ist, oder ein Quadermagnet ist, dessen längste Kantenlänge zwischen 20 und 60 mm, bevorzugt zwischen 30 und 50 mm und besonders bevorzugt 40 mm lang ist.
  6. Pedalierfrequenzdetektor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet eine Schutzhülle oder ein Schutzgehäuse aufweist, das oder die bevorzugt aus Kunststoff oder Gummi ist und im Falle der Schutzhülle bevorzugt eine Schrumpffolie ist.
  7. Pedalierfrequenzdetektor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle oder das Schutzgehäuse eine Wandstärke von zwischen 0,1 bis 3 mm, bevorzugt zwischen 0.2 und 2.5 mm und besonders bevorzugt zwischen 0.5 und 1.5 mm aufweist.
  8. Pedalierfrequenzdetektor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalierfrequenzdetektor zusätzlich eine Befestigungsvorrichtung für die reversible Befestigung des Permanentmagneten an Tretkurbel, Fuß oder Bein des Fahrers oder Pedale umfasst, wobei die Befestigungsvorrichtung bevorzugt ausgewählt ist aus Einsteckvorrichtung, Band, Klammer, Schraubverbindung, Vierteldrehverschluss, Druckfeder-Arretierstift, Klettverbindung, oder Schnappverbindung wie Schnapphaken, Kugelgelenkverbindung (Schnappkugel) oder Ringschnappverbindung („Schnappzylinder“).
  9. Pedalierfrequenzdetektor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetometer ausgewählt ist aus Hall-Sensor, Förster-Sonde oder Faraday-Magnetometer, wobei ein Hall-Sensor bevorzugt ist.
  10. Pedalierfrequenzdetektor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetometer an einer Kettenstrebe des Fahrrads oder Elektrofahrrads befestigt ist.
  11. Pedalgetriebenes Fahrzeug umfassend einen Pedalierfrequenzdetektor gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das pedalgetriebene Fahrzeug bevorzugt ein Elektrofahrrad und besonders bevorzugt ein E-Bike oder ein Pedelec ist.
  12. Verwendung eines Permanentmagneten zur Bestimmung der Pedalierfrequenz bei einem pedalgetriebenen Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet reversibel an mindestens einer Tretkurbel, einem Fuß oder Bein des Fahrers oder mindestens einer Pedale befestigbar ist und bevorzugt mit einem an der Kettenstrebe befestigten Magnetometer zusammenwirkt und besonders bevorzugt nach einem der Ansprüche 3 bis 7 ausgebildet ist.
  13. Verwendung eines Permanentmagneten zur Aufhebung der geschwindigkeitsassoziierten Elektromotorabschaltung bei einem Elektrofahrrad, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet reversibel an mindestens einer Tretkurbel, einem Fuß oder Bein des Fahrers oder mindestens einer Pedale befestigbar ist und mit einem an der Kettenstrebe befestigten Magnetometer zusammenwirkt, wobei der werkseitig an der Speiche befestigte Magnet verschoben oder entfernt wird.
  14. Verwendung des Permanentmagneten gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet nach einem der Ansprüche 3 bis 7 ausgebildet ist.
  15. Verfahren zur Bestimmung der Pedalierfrequenz, bevorzugt mit einem Pedalierfrequenzdetektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die folgenden Schritte: a) reversible Befestigung eines Permanentmagneten an der Tretkurbel oder der Pedale eines pedalgetriebenen Fahrzeugs so dass der Permanentmagnet von dem ortsfest am Fahrzeug angebrachten Magnetometer detektiert werden kann; b) Erfassung der durch die Drehung induzierten Magnetfeldveränderung durch das Magnetometer als Impulsmessung; c) Bestimmung der Pedalierfrequenz in einer Datenverarbeitungseinheit basierend auf den vom Magnetometer erfassten Impulsen.
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