DE102019216418A1 - Measuring device for a wheel and method for determining a rotational speed - Google Patents

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Abstract

Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere eine Messvorrichtung für die Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse (D) drehbaren Rades (11, 12) an einem Fahrzeug (1), mit- mindestens einer Erfassungseinrichtung (14) für die Erzeugung von Messsignalen, mit denen eine Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) ermittelbar ist, und- einem ersten an dem Rad (11, 12) vorgesehenen Signalgeber (30, 33), mit dem bei einer Drehung des Rades (11, 12) um die Drehachse (D) und einer damit einhergehenden Bewegung des Signalgebers (30, 33) relativ zu der Erfassungseinrichtung (14) mindestens ein Messsignal an der Erfassungseinrichtung (14) erzeugbar ist.Mindestens ein zweiter Signalgeber (31, 34) und mindestens ein dritter Signalgeber (32, 35) sind an dem Rad (11, 12) ebenfalls vorgesehen, wobei der zweite Signalgeber (31, 34) entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse (D) zu dem ersten Signalgeber (30, 33) in einem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) angeordnet ist und der dritte Signalgeber (32, 35) entlang der Umfangsrichtung zu dem zweiten Signalgeber (31, 34) in einem zweiten Abstand (φ2, ψ2; φ4, ψ4) angeordnet ist, der zu dem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) verschieden ist.The proposed solution relates in particular to a measuring device for determining a rotational speed of a wheel (11, 12) rotatable about an axis of rotation (D) on a vehicle (1), with at least one detection device (14) for generating measurement signals with which a Rotational speed of the wheel (11, 12) can be determined, and a first signal transmitter (30, 33) provided on the wheel (11, 12) with which when the wheel (11, 12) rotates about the axis of rotation (D) and an accompanying movement of the signal transmitter (30, 33) relative to the detection device (14), at least one measurement signal can be generated on the detection device (14). At least one second signal transmitter (31, 34) and at least one third signal transmitter (32, 35) are also provided on the wheel (11, 12), the second signal transmitter (31, 34) along a circumferential direction around the axis of rotation (D) to the first signal transmitter (30, 33) at a first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3 ) is arranged and the third Signal transmitter (32, 35) along the circumferential direction to the second signal transmitter (31, 34) at a second distance (φ2, ψ2; φ4, ψ4) is arranged, which is different from the first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3).

Description

Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere eine Messvorrichtung für die Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Rades.The proposed solution relates in particular to a measuring device for determining a rotational speed of a wheel rotatable about an axis of rotation.

Beispielsweise aus der DE 10 2017 212 92 A1 ist es bekannt, zu Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines Rades, insbesondere eines Rades für ein Zweirad, eine Messvorrichtung vorzusehen, bei der mindestens eine Erfassungseinrichtung für die Erzeugung von Messsignalen mit einem an dem Rad vorgesehenen Signalgeber kombiniert ist, der mit einer Drehung des Rades um die Drehachse und einer damit einhergehenden Bewegung des Signalgebers relativ zu der Erfassungseinrichtung mindestens ein Messsignal an der Erfassungseinrichtung erzeugt.For example from the DE 10 2017 212 92 A1 It is known to provide a measuring device for determining a rotational speed of a wheel, in particular a wheel for a two-wheeled vehicle, in which at least one detection device for the generation of measurement signals is combined with a signal transmitter provided on the wheel, which with a rotation of the wheel around the Axis of rotation and an accompanying movement of the signal generator relative to the detection device generates at least one measurement signal on the detection device.

Ein entsprechender Signalgeber weist beispielsweise einen Magneten und die Erfassungseinrichtung einen Magnetsensor auf. Derart kann durch Vorbeiführen des Magnetes an dem Magnetsensor ein scharf abgegrenztes Messsignal erzeugt werden, wenn der Magnet durch die Drehung des Rades des Magnetsensor passiert. Um dann eine Drehgeschwindigkeit des Rades zu ermitteln, müssen wenigstens zwei vollständige Umdrehungen und damit Passagen des Magnetes an dem Magnetsensor vorbei erfasst werden. Mit Kenntnis des Radumfanges des Rades kann dann aus der Drehgeschwindigkeit des Rades die Geschwindigkeit eines das Rad aufweisenden Fahrzeugs, z.B. eines Zweirads, bestimmt werden.A corresponding signal transmitter has, for example, a magnet and the detection device has a magnetic sensor. In this way, by moving the magnet past the magnetic sensor, a sharply defined measurement signal can be generated when the magnet passes through the rotation of the wheel of the magnetic sensor. In order to then determine a rotational speed of the wheel, at least two complete revolutions and thus passages of the magnet past the magnetic sensor must be detected. Knowing the wheel circumference of the wheel, the speed of a vehicle with the wheel, e.g. a two-wheeler, can then be determined from the rotational speed of the wheel.

Für eine vermeintlich schnellere Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Rades schlägt die DE 10 2017 212 924 A1 vor, zwei Magnete an dem Rad vorzusehen. Hierdurch können bei jedem Umlauf des Rades wenigstens zwei Geschwindigkeitsinformationen gewonnen werden. Hierbei kann auch ein zeitlicher Abstand zwischen zwei Zeitpunkten berücksichtigt werden, an denen die zwei Magnete die Erfassungseinrichtung mit dem Magnetsensor passieren. Die Möglichkeiten zur Plausibilitätsprüfung und Validierung erfassbarer Messsignale ist jedoch auch bei einer solchen Konfiguration sehr begrenzt, sodass unter Umständen zusätzliche und vergleichsweise komplexe Maßnahmen ergriffen werden müssen, um zu verhindern, dass gegebenenfalls auf Basis fehlerhafter Messsignale der Erfassungseinrichtung weitere Funktionen an dem Fahrzeug gesteuert werden.For a supposedly faster detection of the speed of rotation of the wheel, the beats DE 10 2017 212 924 A1 propose to provide two magnets on the wheel. In this way, at least two pieces of speed information can be obtained with each revolution of the wheel. A time interval between two points in time at which the two magnets pass the detection device with the magnetic sensor can also be taken into account here. However, the possibilities for plausibility checking and validation of detectable measurement signals are very limited even with such a configuration, so that additional and comparatively complex measures may have to be taken to prevent further functions on the vehicle from being controlled on the basis of incorrect measurement signals from the detection device.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorgeschlagene Lösung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Messeinrichtung und ein verbessertes Verfahren zu Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Rades bereitzustellen.Against this background, the proposed solution is based on the object of providing an improved measuring device and an improved method for determining a rotational speed of a wheel that can be rotated about an axis of rotation.

Diese Aufgabe ist sowohl mit einer Messvorrichtung des Anspruchs 1 als auch mit einem Verfahren des Anspruchs 14 gelöst.This object is achieved both with a measuring device of claim 1 and with a method of claim 14.

Die vorgeschlagene Lösung sieht insbesondere eine Messvorrichtung für die Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Rades an einem Fahrzeug vor, wobei die Messvorrichtung mindestens eine (elektronische) Erfassungseinrichtung für die Erzeugung von Messsignalen aufweist, mit denen eine Drehgeschwindigkeit des Rades ermittelbar ist. Ferner sind erste, zweite und dritte jeweils an dem Rad vorgesehene Signalgeber Teil der Messvorrichtung, mit denen jeweils bei einer Drehung des Rades um die Drehachse und einer damit einhergehenden Bewegung der Signalgeber relativ zu der Erfassungseinrichtung mindestens ein Messsignal an der Erfassungseinrichtung erzeugbar ist. Von den mindestens drei Signalgebern ist der zweite Signalgeber entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse zu dem ersten Signalgeber in einem ersten Abstand angeordnet, während der dritte Signalgeber entlang der Umfangsrichtung zu dem zweiten Signalgeber in einem zweiten Abstand angeordnet ist, der zu dem ersten Abstand zwischen den ersten und zweiten Signalgebern verschieden ist.The proposed solution provides, in particular, a measuring device for determining a rotational speed of a wheel on a vehicle that is rotatable about an axis of rotation, the measuring device having at least one (electronic) detection device for generating measurement signals with which a rotational speed of the wheel can be determined. Furthermore, the first, second and third signal transmitters provided on the wheel are part of the measuring device, with which at least one measurement signal can be generated at the detection device when the wheel rotates around the axis of rotation and the signal transmitter moves with it relative to the detection device. Of the at least three signal generators, the second signal generator is arranged along a circumferential direction around the axis of rotation to the first signal generator at a first distance, while the third signal generator is arranged along the circumferential direction to the second signal generator at a second distance, which is the first distance between the first and second signal generators is different.

Entsprechend der vorgeschlagenen Lösung sind folglich an dem Rad, das relativ zu einer die Erfassungseinrichtungen tragenden Komponente des Fahrzeugs drehbar ist, mindestens drei Signalgeber angeordnet, die zueinander unterschiedlich beabstandet sind. Mit der unterschiedlichen Beabstandung der Signalgeber untereinander gehen zusätzliche Möglichkeiten zur Signalverarbeitung einher. So werden über unterschiedlich beabstandete Signalgeber an dem Rad bei deren Drehung zeitlicher aufeinander folgende Messsignale in einer charakteristischen Abfolge/Sequenz erzeugt. Hierdurch kann nicht nur eine Plausibilitätsprüfung der erfassten Messsignale elektronisch erfolgen, sondern auch eine Drehrichtung des Rades vergleichsweise einfach bestimmt werden. So erzeugen beispielsweise mindestens drei Signalgeber an einem unbeweglich an dem Fahrzeug angeordneten Erfassungseinrichtung eine charakteristische Sequenz von zeitlich aufeinander folgenden Messsignalen, wenn diese an der Erfassungseinrichtung vorbeigeführt werden, wobei eine erzeugte Sequenz die je nach Drehrichtung des Rades aufgrund der unterschiedlichen Abstände zwischen den ersten und zweiten Signalgebern sowie zwischen den zweiten und dritte Signalgebern variiert und damit eine Sequenz für die jeweilige Drehrichtung eindeutig ist:According to the proposed solution, at least three signal transmitters, which are spaced differently from one another, are consequently arranged on the wheel which is rotatable relative to a component of the vehicle carrying the detection devices. With the different spacing of the signal generators from one another, additional possibilities for signal processing are associated. Thus, when the wheel rotates, measurement signals that follow one another over time are generated in a characteristic sequence / sequence via signal transmitters at different distances from one another. In this way, not only can a plausibility check of the recorded measurement signals take place electronically, but a direction of rotation of the wheel can also be determined comparatively easily. For example, at least three signal transmitters on a detection device arranged immovably on the vehicle generate a characteristic sequence of measurement signals following one another in time when these are guided past the detection device, a sequence generated depending on the direction of rotation of the wheel due to the different distances between the first and second Signal transmitters as well as between the second and third signal transmitters and thus a sequence for the respective direction of rotation is unique:

Ferner gestattet die Verwendung nicht äquidistant zueinander beabstandeter Signalgeber eine schnellere Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit des Rades. Eine volle Umdrehung des Rades ist somit nicht notwendig, um verlässlich auf eine aktuelle Drehgeschwindigkeit des Rades zu schließen.Furthermore, the use of signal transmitters that are not equidistantly spaced from one another allows a more rapid determination of a rotational speed of the wheel. One full turn of the wheel is thus not necessary to reliably infer the current speed of rotation of the wheel.

In einer Ausführungsvariante ist eine (elektronische) Auswertelogik vorgesehen, die zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit des Rades auf Basis eines ersten Messsignals für den ersten Signalgeber, eines zweiten Messsignals für den zweiten Signalgeber und eines dritten Messsignals für den dritten Signalgeber sowie der ersten und zweiten Abstände konfiguriert ist. Die ersten und zweiten Abstände können hierbei als Konstanten in einer durch die elektronische Auswertelogik implementierten Berechnungsvorschrift hinterlegt und abgespeichert sein. Die ersten und zweiten Abstände können hierbei insbesondere in einer ein Lernphase der Messvorrichtung einlernbar und abspeicherbar sein. Alternativ oder ergänzend können die ersten und zweiten Abstände als feste Konstanten in einem Speicher der Messvorrichtung hinterlegt sein, auf denen die Auswertelogik zugreifen kann. Entsprechend den bekannten physikalischen Zusammenhängen zwischen Weg, Zeit und Geschwindigkeit, ist damit eine Auswertelogik der Messvorrichtung in der Lage, eine Drehgeschwindigkeit des Rades auf Basis der ersten, zweiten und dritten Messsignale, insbesondere auf Basis der Zeitpunkte, an denen diese Messsignale erzeugt werden, zu ermitteln.In one embodiment, an (electronic) evaluation logic is provided which is configured to determine a rotational speed of the wheel on the basis of a first measurement signal for the first signal transmitter, a second measurement signal for the second signal transmitter and a third measurement signal for the third signal transmitter as well as the first and second distances is. The first and second distances can be stored and stored as constants in a calculation rule implemented by the electronic evaluation logic. The first and second distances can be learned and stored in particular in a learning phase of the measuring device. Alternatively or in addition, the first and second distances can be stored as fixed constants in a memory of the measuring device, which the evaluation logic can access. According to the known physical relationships between distance, time and speed, an evaluation logic of the measuring device is able to determine a rotational speed of the wheel on the basis of the first, second and third measurement signals, in particular on the basis of the times at which these measurement signals are generated determine.

In diesem Zusammenhang sieht beispielsweise eine Ausführungsvariante vor, dass die Auswertelogik konfiguriert ist, einen ersten Geschwindigkeitswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades aus a) einer ersten Zeitdifferenz zwischen einem zweiten (Mess-) Zeitpunkt für das zweite Messsignal (also einem Zeitpunkt, an dem das zweite Messsignal erzeugt wird) und einem ersten Zeitpunkt für das erste Messsignal und b) dem ersten Abstand zu ermitteln und ferner einen zweiten Geschwindigkeitswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades aus c) einer zweiten Zeitdifferenz zwischen einem dritten Zeitpunkt für das dritte Messsignal und dem zweiten Zeitpunkt für das zweite Messsignal und b) dem zweiten Abstand. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände zwischen den ersten, zweiten und dritten Zeitgeber sind die erfassten (Mess-) Zeitpunkte eindeutig den einzelnen ersten, zweiten und dritten Signalgebern zuordnenbar. Die jeweiligen Zeitpunkte für ein erzeugtes Messsignal können somit auch ohne Weiteres ins Verhältnis zu den jeweiligen Abständen gesetzt werden, um hierüber einen Geschwindigkeitswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades zu berechnenIn this context, one embodiment variant provides, for example, that the evaluation logic is configured to generate a first speed value for the rotational speed of the wheel from a) a first time difference between a second (measurement) point in time for the second measurement signal (i.e. a point in time at which the second Measurement signal is generated) and a first time for the first measurement signal and b) to determine the first distance and also a second speed value for the rotational speed of the wheel from c) a second time difference between a third time for the third measurement signal and the second time for the second measurement signal and b) the second distance. Due to the different intervals between the first, second and third timers, the recorded (measuring) times can be clearly assigned to the individual first, second and third signal transmitters. The respective times for a generated measurement signal can thus easily be set in relation to the respective distances in order to use this to calculate a speed value for the rotational speed of the wheel

In dem auf Basis der vorstehend erläuterten Ausführungsvariante erste und zweite Geschwindigkeitswerte für die Drehgeschwindigkeit des Rades zur Verfügung stehen, kann die Auswertelogik konfiguriert sein, auf Basis des ersten ermittelten Geschwindigkeitswerts und des zweiten ermittelten Geschwindigkeitswert ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentatives Geschwindigkeitssignal zu erzeugen. Ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentatives Geschwindigkeitssignal kann folglich auf beiden, ersten und zweiten, ermittelten Geschwindigkeitswerten basieren. Dies schließt beispielsweise ein, dass lediglich einer der Geschwindigkeitswerte für eine Plausibilitätsprüfung des anderen Geschwindigkeitswerts herangezogen wird und einer der Geschwindigkeitswerte die Grundlage für das Geschwindigkeitssignal wird. Alternativ kann aus den ersten und zweiten Geschwindigkeitswerten ein repräsentativer Endgeschwindigkeitswert berechnet werden, der Grundlage für das Geschwindigkeitssignal ist. Zum Beispiel wird ein Mittelwert der ersten und zweiten Geschwindigkeitswerte als Drehgeschwindigkeit des Rades mit dem Geschwindigkeitssignal übermittelt.In the first and second speed values for the rotational speed of the wheel are available on the basis of the embodiment variant explained above, the evaluation logic can be configured to generate a speed signal representative of the rotational speed of the wheel on the basis of the first determined speed value and the second determined speed value. A speed signal representative of the rotational speed of the wheel can consequently be based on both first and second determined speed values. This includes, for example, that only one of the speed values is used for a plausibility check of the other speed value and one of the speed values becomes the basis for the speed signal. Alternatively, a representative final speed value, which is the basis for the speed signal, can be calculated from the first and second speed values. For example, a mean value of the first and second speed values is transmitted as the rotational speed of the wheel with the speed signal.

Um die Messsicherheit und die Verlässlichkeit der Messvorrichtung und insbesondere eines hiermit erzeugten, für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentativen Geschwindigkeitssignals zu erhöhen, kann eine Ausführungsvariante vorsehen, dass ein Geschwindigkeitssignal erst unter der Maßgabe erzeugt wird, dass zuvor geprüft wurde, ob die mithilfe der mindestens drei Signalgeber erzeugten ersten, zweiten und dritten Messsignale und die hiermit vorgegeben (Mess-)Zeitpunkte bei einer Drehung des Rades tatsächlich von den Signalgebern stammen. Die ermittelten ersten und zweiten Geschwindigkeitswerte werden also zum Beispiel erst dann zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals herangezogen und damit genutzt, nachdem geprüft wurde, die mithilfe der mindestens drei Signalgeber erzeugten ersten, zweiten und dritten Messsignale und die hiermit vorgegeben (Mess-)Zeitpunkte bei einer Drehung des Rades tatsächlich von den Signalgebern stammen.In order to increase the measuring certainty and the reliability of the measuring device and in particular a speed signal that is generated with it and is representative of the rotational speed of the wheel, an embodiment variant can provide that a speed signal is only generated under the condition that it was previously checked whether the at least three Signal transducers generated first, second and third measurement signals and the (measurement) points in time given hereby actually originate from the signal transducers when the wheel rotates. The first and second speed values determined are therefore only used to generate a speed signal, for example, after it has been checked that the first, second and third measurement signals generated with the aid of the at least three signal transmitters and the (measurement) points in time during a rotation are predetermined of the wheel actually come from the signaling devices.

Alternativ oder ergänzend können die ersten und zweiten Geschwindigkeitswerte nur dann genutzt werden, wenn mithilfe der Auswertelogik geprüft wurde, dass diese nicht um mehr als eine vorgegebene Toleranzschwelle voneinander abweichen. Hierdurch beispielsweise ausgeschlossen werden, dass eine Messung fehlerhaft war und/oder gerade zwischen zwei Messsignalen eine signifikante (positive oder negative) Beschleunigung des Rades aufgetreten ist, sodass die ersten und zweiten berechneten Geschwindigkeitswerte (zu) stark voneinander abweichen.As an alternative or in addition, the first and second speed values can only be used if it has been checked with the aid of the evaluation logic that they do not differ from one another by more than a predetermined tolerance threshold. This rules out, for example, that a measurement was incorrect and / or that a significant (positive or negative) acceleration of the wheel has just occurred between two measurement signals, so that the first and second calculated speed values differ (too) from one another.

In einer Ausführungsvariante ist über die in verschiedenen ersten und zweiten Abständen zueinander an dem Rad angeordneten ersten, zweiten und dritten Signalgeber bei einer Drehung des Rades eine charakteristische Sequenz zeitlich aufeinanderfolgender Messsignale an der Erfassungseinrichtung erzeugbar. Diese, insbesondere je nach Drehrichtung des Rades, charakteristische Sequenz kann allein auf den unterschiedlichen Abständen der ersten, zweiten und dritten Signalgeber und damit der nicht-äquidistanten Anordnung der Signalgeber an dem Rad basieren. Alternativ oder ergänzend kann die charakteristische Sequenz aber auch auf eine jedem Signalgeber zugeordnete, eindeutige Kennung zurückgehen, sodass ein mithilfe eines Signalgebers erzeugtes Messsignal hierüber eindeutig einem bestimmten Signalgeber der ersten, zweiten und dritten Signalgeber zuordnenbar ist. Die elektronische Erfassungseinrichtung erfasst somit beispielsweise bei einem Vorbeiführen eines Signalgebers an der Erfassungsvorrichtung durch das Drehen des Rades gegebenenfalls zusätzlich einen für jeden Signalgeber eindeutigen Identifikationsparameter, wie zum Beispiel eine Identifikationsnummer.In one embodiment variant, when the wheel rotates, a characteristic sequence of chronologically successive measurement signals can be generated on the detection device via the first, second and third signal transmitters arranged at different first and second distances from one another on the wheel. This, in particular, depending on Direction of rotation of the wheel, characteristic sequence can be based solely on the different distances between the first, second and third signal transmitters and thus the non-equidistant arrangement of the signal transmitters on the wheel. Alternatively or in addition, the characteristic sequence can also be based on a unique identifier assigned to each signal transmitter, so that a measurement signal generated with the aid of a signal transmitter can be clearly assigned to a specific signal transmitter of the first, second and third signal transmitters. The electronic detection device thus detects an identification parameter that is unique for each signal transmitter, such as an identification number, for example when a signal transmitter is guided past the detection device by turning the wheel.

In einer Ausführungsvariante, bei der die charakteristische Sequenz mithilfe der unterschiedlichen Abstände der ersten, zweiten und dritten Signalgeber berücksichtigt wird, insbesondere allein hierauf gestützt erkennt wird, ist beispielsweise vorgesehen, dass zeitlich aufeinanderfolgende Messsignale zu zeitlich aufeinanderfolgenden ersten, zweiten und dritten Zeitpunkten erzeugbar sind und eine (elektronische) Auswertelogik vorgesehen ist, die für ein Erkennen, dass die charakteristische Sequenz erzeugt wurde, konfiguriert ist, die ersten, zweiten und dritten Zeitpunkte, an denen Messsignale von den ersten, zweiten und dritten Signalgebern erzeugt wurden, in Relation zu den ersten und zweiten Abständen zu setzen. Die Auswertelogik ist mithin konfiguriert, Zeitstempel für die ersten, zweiten und dritten Zeitpunkte zumindest temporär zu speichern und in eine Berechnung einfließen zu lassen, in die auch die ersten und zweiten Abstände als (bereits vorab gespeicherte) Parameter eingehen.In one embodiment variant, in which the characteristic sequence is taken into account with the aid of the different distances between the first, second and third signal generators, in particular is recognized based on this alone, it is provided, for example, that chronologically successive measurement signals can be generated at chronologically successive first, second and third points in time and an (electronic) evaluation logic is provided which is configured to recognize that the characteristic sequence has been generated, the first, second and third points in time at which measurement signals were generated by the first, second and third signal transmitters in relation to the first and second intervals. The evaluation logic is therefore configured to at least temporarily store time stamps for the first, second and third points in time and to allow them to flow into a calculation in which the first and second intervals are also included as parameters (already stored in advance).

In einer hierauf basierenden Ausführungsvariante ist die Auswertelogik dann beispielsweise für das Erkennen der charakteristischen Sequenz konfiguriert, aus den ersten und zweiten Zeitpunkten eine erste Zeitdifferenz und aus den zweiten und dritten Zeitpunkten eine zweite Zeitdifferenz zu bilden und ein Verhältnis der ersten und zweiten Zeitdifferenzen mit einem berechneten Verhältnis der ersten und zweiten Abstände zu vergleichen. So ist - unter der Annahme konstanter oder zumindest annähernd konstanter Drehgeschwindigkeit des Rades - ein berechnetes Verhältnis zwischen den ersten und zweiten Zeitdifferenzen identisch zu einem hinterlegten oder berechneten Verhältnis der ersten und zweiten Abstände der Signalgeber. Derart kann mit vergleichsweise geringem sensorischen und rechnerischen Aufwand über eine Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Messvorrichtung geprüft werden, ob tatsächlich plausible Messwerte (und insbesondere von den richtigen Signalgebern) vorliegen, bevor ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentatives Geschwindigkeitssignal zur Verfügung gestellt wird, insbesondere bevor ein solches Geschwindigkeitssignal überhaupt erst berechnet wird.In an embodiment variant based on this, the evaluation logic is then configured, for example, to recognize the characteristic sequence, to form a first time difference from the first and second points in time and a second time difference from the second and third points in time, and a ratio of the first and second time differences with a calculated one Compare the ratio of the first and second distances. Assuming constant or at least approximately constant rotational speed of the wheel, a calculated ratio between the first and second time differences is identical to a stored or calculated ratio of the first and second distances between the signal transmitters. In this way, with comparatively little sensor and computational effort, a variant of the proposed measuring device can be used to check whether there are actually plausible measured values (and in particular from the correct signal transmitters) before a speed signal representative of the rotational speed of the wheel is made available, in particular before one Speed signal is calculated in the first place.

Beispielsweise kann eine Auswertelogik der Messvorrichtung konfiguriert sein, eine Drehgeschwindigkeit des Rades erst zu ermitteln, wenn ein Erzeugen der charakteristischen Sequenz mithilfe der Erfassungseinrichtung elektronisch erkannt wurde. Eine Berechnung einer Drehgeschwindigkeit des Rades erfolgt dann beispielsweise erst, wenn eine ausreichende Übereinstimmung zwischen einem Verhältnis der ersten und zweiten Zeitdifferenzen und einem Verhältnis der ersten und zweiten Abstände festgestellt wurde. So wird dann beispielsweise zunächst geprüft, ob die beiden Verhältnisse zueinander identisch sind oder zumindest lediglich um einen definierten Toleranzwert voneinander abweichen.For example, an evaluation logic of the measuring device can be configured to determine a rotational speed of the wheel only when the generation of the characteristic sequence has been detected electronically with the aid of the detection device. A speed of rotation of the wheel is only calculated, for example, when sufficient correspondence has been established between a ratio of the first and second time differences and a ratio of the first and second intervals. For example, it is then first checked whether the two ratios are identical to one another or at least only differ from one another by a defined tolerance value.

In einer Ausführungsvariante kann eine Auswertelogik der Messvorrichtung konfiguriert sein, auf Basis eines ersten Messsignals für den ersten Signalgeber und eines dritten Messsignals für den dritten Signalgeber sowie einem dritten Abstand entlang der Umfangsrichtung zwischen dem ersten Signalgeber und dem dritten Signalgeber eine Plausibilitätsprüfung für eine mithilfe von Messsignalen der ersten, zweiten und dritten Signalgeber ermittelten Drehgeschwindigkeit des Rades durchzuführen. In dieser Variante wird folglich ein dritter entlang der Umfangsrichtung gemessener, gespeicherter Abstand zwischen dem ersten Signalgeber und dem dritten Signalgeber berücksichtigt, um ergänzend eine ermittelte Drehgeschwindigkeit auf Plausibilität zu prüfen. Hierbei ist die Auswertelogik dann beispielsweise konfiguriert, zu prüfen, ob sich aus einer Kombination aus a) einer mithilfe erster, zweiter und dritter Messsignale und den ersten und zweiten Abständen ermittelter Drehgeschwindigkeit und b) ersten und dritten Zeitpunkten, an denen die ersten und dritten Messsignale erzeugt wurden, (respektive einer Zeitdifferenz aus den dritten und ersten Zeitpunkten), ein Abstandswert ergibt, der dem gespeicherten dritten Abstand (gegebenenfalls zuzüglich einer zugelassenen Toleranzen) entspricht. In dieser Variante wird folglich eine vermeintliche Drehgeschwindigkeit des Rades mit einer Zeitdifferenz multipliziert, um hieraus einen Abstandswert zu berechnen, der dann mit einem hinterlegten Wert für den dritten Abstand zwischen dem ersten und dritten Signalgeber an dem Rad verglichen werden kann. Wird hierbei dann keine oder allenfalls eine geringfügige, d.h. innerhalb vorgegebener Toleranzen liegende, Abweichungen ermittelt, kann davon ausgegangen werden, dass der zuvor ermittelte Wert für die Drehgeschwindigkeit plausibel ist.In one embodiment, an evaluation logic of the measuring device can be configured, based on a first measuring signal for the first signal transmitter and a third measuring signal for the third signal transmitter and a third distance along the circumferential direction between the first signal transmitter and the third signal transmitter, a plausibility check for a using measurement signals the first, second and third signal generator to perform determined rotational speed of the wheel. In this variant, a third, stored distance, measured along the circumferential direction, between the first signal transmitter and the third signal transmitter is consequently taken into account in order to additionally check a determined rotational speed for plausibility. In this case, the evaluation logic is then configured, for example, to check whether a combination of a) a rotational speed determined using first, second and third measurement signals and the first and second intervals and b) first and third points in time at which the first and third measurement signals generated (or a time difference from the third and first points in time) results in a distance value which corresponds to the stored third distance (possibly plus an allowed tolerance). In this variant, a supposed rotational speed of the wheel is multiplied by a time difference in order to calculate a distance value from this, which can then be compared with a stored value for the third distance between the first and third signal transmitter on the wheel. If no deviations, or at most only minor deviations, i.e. within specified tolerances, are determined, it can be assumed that the previously determined value for the rotational speed is plausible.

Grundsätzlich sind die ersten und zweiten Abstände zwischen den Signalgebern variabel. In einer Ausführungsvariante ist zum Beispiel mit Blick auf eine einfachere Plausibilitätsprüfung vorgesehen, dass ein Abstand ein Vielfaches, insbesondere ein ganzzahliges Vielfaches eines anderen Abstands ist. Mit anderen Worten ist dann beispielsweise der erste Abstand ein Vielfaches des zweiten Abstands oder umgekehrt ist der zweite Abstand ein Vielfaches des ersten Abstandes.The first and second distances between the signal generators are basically variable. In one embodiment variant is for example with a view to a simpler plausibility check is provided that a distance is a multiple, in particular an integer multiple, of another distance. In other words, the first distance is then, for example, a multiple of the second distance or, conversely, the second distance is a multiple of the first distance.

In einer Ausführungsvariante sind an dem Rad wenigstens zwei Gruppen mit jeweils ersten, zweiten und dritten Signalgebern vorgesehen. In dieser Ausführungsvariante sind folglich an dem Rad wenigstens zwei (Signalerzeuger-) Gruppen mit jeweils mindestens drei Signalgebern vorgesehen, bei denen innerhalb einer Gruppe von Signalgebern jeweils ein Abstand zwischen ersten und zweiten Signalgebern verschieden ist zu einem Abstand zwischen zweiten und dritten Signalgebern. Derart können auch beispielsweise über eine einzelne elektronische Erfassungseinrichtung zwei charakteristische, gegebenenfalls unterschiedliche Sequenzen für die zwei Gruppen erkennbar sein. Über die Verwendung zweier Gruppen lässt sich an dem Rad nicht nur bereits zum Beispiel mit einer halben Umdrehung eine Drehgeschwindigkeit ermitteln, sondern auch mit lediglich einer vollen Umdrehung des Rades in mehrfacher Hinsicht eine Plausibilität einer ermittelten Drehgeschwindigkeit prüfen und die Drehgeschwindigkeit bereits mindestens einmal korrigieren oder neu berechnen.In one embodiment variant, at least two groups, each with first, second and third signal transmitters, are provided on the wheel. In this embodiment variant, at least two (signal generator) groups, each with at least three signal generators, are consequently provided on the wheel, in which, within a group of signal generators, a distance between first and second signal generators differs from a distance between second and third signal generators. In this way, for example, two characteristic, possibly different sequences for the two groups can also be recognized via a single electronic detection device. By using two groups, it is not only possible to determine a rotational speed on the wheel, for example with half a revolution, but also with just one full revolution of the wheel in several ways to check the plausibility of a determined rotational speed and to correct the rotational speed at least once or again to calculate.

Grundsätzlich kann die elektronische Erzeugung der Messsignale zum Beispiel mithilfe eines magnetisch, optisch, kapazitiv oder induktiv betätigbaren, gegebenenfalls messenden Sensors der Erfassungseinrichtung erfolgen. Ein magnetisch betätigbarer Sensor schließt beispielsweise einen Reed-Kontakt ein, an dem Magnete der ersten, zweiten und/oder dritten Signalgeber bei Drehung des Rades vorbeigeführt und dann jeweils zum Schließen eines elektrischen Kontakts führen, der wiederum das jeweilige ersten, zweite oder dritte Messsignal erzeugt, hier zum Beispiel nach Art eine Impulssignals.In principle, the electronic generation of the measurement signals can take place, for example, with the aid of a magnetically, optically, capacitively or inductively actuated, optionally measuring sensor of the detection device. A magnetically actuated sensor includes, for example, a reed contact, on which magnets of the first, second and / or third signal transducers pass when the wheel rotates and then each lead to the closing of an electrical contact, which in turn generates the respective first, second or third measurement signal , here, for example, like a pulse signal.

Alternativ kann die elektronische Erfassungseinrichtung einen optischen Sensor umfassen, sodass mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Signalgeber einen von der Erfassungseinrichtung erzeugten Lichtstrahl beeinflusst, um ein jeweiliges erstes, zweites oder drittes Messsignal zu erzeugen. So kann beispielsweise die Erfassungseinrichtung eine Lichtschranke umfassen, und ein Signalgeber eine Lochplatte oder einen Reflektor aufweisen, die bzw. der eine sensorisch erfassbare Beeinflussung des von der Erfassungseinrichtung erzeugten Lichtstrahl hervorruft, wenn der Signalgeber bei Drehung des Rades an der Erfassungseinrichtung vorbeigeführt wird.Alternatively, the electronic detection device can comprise an optical sensor, so that at least one of the first, second and third signal transmitters influences a light beam generated by the detection device in order to generate a respective first, second or third measurement signal. For example, the detection device can comprise a light barrier and a signal transmitter can have a perforated plate or a reflector, which causes a sensor-detectable influence on the light beam generated by the detection device when the signal transmitter is moved past the detection device when the wheel is rotated.

Die vorgeschlagene Messevorrichtung kann insbesondere in einem Zweirad Anwendung finden, beispielsweise in einem Elektrofahrrad.The proposed measuring device can be used in particular in a two-wheeler, for example in an electric bicycle.

So ist es bekannt, über einen elektromotorischen Antrieb eines Elektrofahrrads, mithin einen elektromotorischen Antrieb eines sogenannten E-Bikes oder Pedelecs, eine Schiebehilfe bereitzustellen, um einen Nutzer beim Schieben des Elektrofahrrades oder zum Anfahren, zum Beispiel an einem Anstieg, zu unterstützen. Die maximale über die Schiebehilfe bereitgestellte Geschwindigkeit für das Elektrofahrrad ist hierbei regelmäßig gesetzlich limitiert. Üblicherweise wird mit einer Schiebehilfe eine Geschwindigkeit von 3 km/h bis 6 km/h erreicht. Um hierbei über den elektromotorischen Antrieb das Elektrofahrrad nicht übermäßig zu beschleunigen, ist eine Geschwindigkeitsregelung vorgesehen, mit der der elektromotorische Antrieb auf Basis mindestens eines elektronisch erfassten Geschwindigkeitssignals betätigt wird. Hierfür ist dann beispielsweise für ein Rad des Fahrrads eine Messvorrichtung vorgesehen um ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades und damit ein für die Fahrgeschwindigkeit des Elektrofahrrades repräsentatives Geschwindigkeitssignal bereitzustellen, das die Grundlage für die Regelung des elektromotorischen Antriebs des Elektrofahrrad bildet. Ein derartiges Geschwindigkeitssignal kann mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Messvorrichtung in besonders einfacher Weise und bereits mit weniger als einer Umdrehung des Rades bereitgestellt werden.For example, it is known to provide a pushing aid via an electric motor drive of an electric bicycle, i.e. an electric motor drive of a so-called e-bike or pedelec, in order to support a user when pushing the electric bike or when starting off, for example on an incline. The maximum speed provided by the pushing aid for the electric bike is regularly limited by law. Usually a speed of 3 km / h to 6 km / h is reached with a pushing aid. In order not to accelerate the electric bicycle excessively via the electric motor drive, a speed control is provided with which the electric motor drive is actuated on the basis of at least one electronically recorded speed signal. For this purpose, for example, a measuring device is provided for a wheel of the bicycle in order to provide a speed signal that is representative of the rotational speed of the wheel and thus a speed signal that is representative of the driving speed of the electric bicycle and that forms the basis for regulating the electric motor drive of the electric bicycle. Such a speed signal can be provided with a variant embodiment of a proposed measuring device in a particularly simple manner and with less than one rotation of the wheel.

Die vorgeschlagene Lösung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Rades an einem Fahrzeug.The proposed solution also relates to a method for determining a rotational speed of a wheel on a vehicle that is rotatable about an axis of rotation.

Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens ist vorgesehen, dass

  • - mit mindestens einer Erfassungseinrichtung Messsignale erzeugt werden, mit denen eine Drehgeschwindigkeit des Rades ermittelbar ist, und
  • - mit an dem Rad vorgesehenen ersten, zweiten und dritten Signalgebern erste, zweite und dritte Messsignale an der Erfassungseinrichtung erzeugt werden, wenn das Rad um die Drehachse gedreht und hierdurch die Signalgeber relativ zu der Erfassungseinrichtung verlagert werden.
The proposed procedure provides that
  • - Measurement signals are generated with at least one detection device with which a rotational speed of the wheel can be determined, and
  • - With first, second and third signal transmitters provided on the wheel, first, second and third measurement signals are generated on the detection device when the wheel is rotated about the axis of rotation and the signal transmitters are thereby displaced relative to the detection device.

Hierbei werden für die Ermittlung der Drehgeschwindigkeit des Rades die Messsignale der mindestens drei Signalgeber genutzt, wobei der zweite Signalgeber entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse zu dem ersten Signalgeber in einem ersten Abstand angeordnet ist und der dritte Signalgeber entlang der Umfangsrichtung zu dem zweiten Signalgeber in einem zweiten Abstand angeordnet ist, der zu dem ersten Abstand (zwischen den ersten und zweiten Signalgebern) verschieden ist.The measurement signals of the at least three signal transmitters are used to determine the rotational speed of the wheel, the second signal transmitter being arranged along a circumferential direction around the axis of rotation to the first signal transmitter at a first distance and the third signal transmitter along the circumferential direction to the second signal transmitter in one second distance is arranged, which is different from the first distance (between the first and second signal generators).

Typischerweise ist die Erfassungseinrichtung unbeweglich an dem Fahrzeug angeordnet und an einer Komponente des Fahrzeugs vorgesehen, relativ zu der das Rad drehbar ist. Die Signalgeber werden dann beispielsweise an einem Sensor der elektronischen Erfassungseinrichtung vorbeigeführt, um die ersten, zweiten und dritten Messsignale zu erzeugen.Typically, the detection device is arranged immovably on the vehicle and is provided on a component of the vehicle, relative to which the wheel is rotatable. The signal transmitters are then guided past a sensor of the electronic detection device, for example, in order to generate the first, second and third measurement signals.

Eine vorgeschlagene Messvorrichtung eignet sich hierbei insbesondere zur Durchführung einer Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens. Vorstehend und nachstehend erläuterte Vorteile und Merkmale von Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Messvorrichtung gelten somit auch für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Verfahrens und umgekehrt.A proposed measuring device is particularly suitable for carrying out an embodiment of the proposed method. Advantages and features of design variants of a proposed measuring device explained above and below therefore also apply to design variants of a proposed method and vice versa.

Insbesondere kann eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Verfahrens dementsprechend beispielsweise vorsehen, dass die ersten, zweiten und dritten Signalgeber bei einer Drehung des Rades eine charakteristische Sequenz zeitlich aufeinanderfolgender Messsignale an der Erfassungseinrichtung erzeugen.In particular, an embodiment variant of a proposed method can accordingly provide, for example, that the first, second and third signal transmitters generate a characteristic sequence of chronologically successive measurement signals at the detection device when the wheel rotates.

Ebenso kann alternativ oder ergänzend beispielsweise vorgesehen sein, das erste und zweite Geschwindigkeitswerte auf Basis erster und zweiten Zeitdifferenzen sowie gespeicherter erster und zweiter Abstände ermittelt werden, um ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentatives Geschwindigkeitssignal zu erzeugen.Likewise, alternatively or additionally, provision can be made, for example, that first and second speed values are determined on the basis of first and second time differences and stored first and second intervals in order to generate a speed signal representative of the rotational speed of the wheel.

Wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Messvorrichtung ausgeführt, kann alternativ oder ergänzend ebenso bei einer Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens vorgesehen sein, dass auf Basis erster und dritter Messsignale und eines dritten Abstands zwischen dem ersten und dritten Signalgeber eine Plausibilitätsprüfung für eine ermittelte Drehgeschwindigkeit des Rades durchgeführt wird.As already explained above in connection with an embodiment variant of a proposed measuring device, alternatively or additionally in an embodiment variant of the proposed method it can be provided that a plausibility check for a determined rotational speed is based on first and third measurement signals and a third distance between the first and third signal transmitter of the wheel is carried out.

Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.The attached figures illustrate possible variants of the proposed solution by way of example.

Hierbei zeigen:

  • 1 ausschnittsweise eine erste Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Messvorrichtung, mit drei Signalgebern, die an Speichen eines Rades angeordnet sind;
  • 2 ein Flussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mithilfe einer Messvorrichtung der 1;
  • 3A-3B in mit der 1 übereinstimmender Ansicht zwei weitere Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Messvorrichtung, die jeweils zwei Gruppen von jeweils drei Signalgebern an den Speichen des Rades umfasst;
  • 4 schematisch ein Elektrofahrrad in Seitenansicht, das eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Messvorrichtung aufweist.
Here show:
  • 1 a section of a first variant of a proposed measuring device, with three signal transmitters, which are arranged on the spokes of a wheel;
  • 2 a flowchart for an embodiment of a proposed method for determining a rotational speed with the aid of a measuring device from FIG 1 ;
  • 3A-3B in with the 1 matching view, two further design variants of a proposed measuring device, each comprising two groups of three signal transmitters on the spokes of the wheel;
  • 4th schematically an electric bicycle in side view, which has an embodiment variant of a proposed measuring device.

Die 4 zeigt schematisch und in Seitenansicht ein Elektrofahrrad 1. Dieses Elektrofahrrad 1 umfasst einen Rahmen 10, ein Vorderrad 11 und ein Hinterrad 12. An dem Rahmen 10 ist eine Antriebsvorrichtung A mit mindestens einem elektromotorischen Antrieb vorgesehen, um über ein Kraftübertragungsglied 13, zum Beispiel in Form einer Kette oder eines Riemen 13, eine von dem Antriebsmotor erzeugte Antriebskraft auf das Hinterrad 12 zum Antreiben des Elektrofahrrades 1 zu übertragen. Eine Drehzahl des elektromotorischen Antriebs der Antriebsvorrichtung A und/oder einer von dem Antriebsmotor angetriebenen Tretlagerwelle wird über einen Motorsensor 15 überwacht. Gesteuert wird die Antriebsvorrichtung A über eine Steuerelektronik SE. Diese Steuerelektronik SE ist mit einer Bedieneinheit 2 an einem Lenkrad des Elektrofahrrads 1 steuerbar.The 4th shows schematically and in side view an electric bicycle 1 . This electric bike 1 includes a frame 10 , a front wheel 11 and a rear wheel 12th . On the frame 10 is a driving device A. provided with at least one electric motor drive to a power transmission member 13th , for example in the form of a chain or a belt 13th , a driving force generated by the drive motor on the rear wheel 12th for driving the electric bike 1 transferred to. A speed of the electromotive drive of the drive device A. and / or a bottom bracket shaft driven by the drive motor is via a motor sensor 15th supervised. The drive device is controlled A. via control electronics SE . This control electronics SE is with a control unit 2 on a steering wheel of the electric bike 1 controllable.

Die Steuerelektronik SE ist mit einer Erfassungseinrichtung in Form eines Radsensors 14 gekoppelt. In der in der 4 exemplarisch dargestellten Ausführungsvariante ist der Radsensor 14 rahmenfest im Bereich des Hinterrad 12 vorgesehen. Alternativ oder ergänzend kann ein entsprechender Radsensor 14 am Vorderrad 11 vorgesehen sein. Über den Radsensor 14 wird der Steuerelektronik SE ein Geschwindigkeitssignal zur Verfügung gestellt, das repräsentativ ist für die Drehgeschwindigkeit des Hinterrades 12 und damit für die aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Elektrofahrrads 1. Ein entsprechendes Geschwindigkeitssignal wird hierbei beispielsweise für eine Geschwindigkeitsregelung einer Schiebehilfe des Elektrofahrrads 1 genutzt.The control electronics SE is equipped with a detection device in the form of a wheel sensor 14th coupled. In the in the 4th The embodiment variant shown as an example is the wheel sensor 14th frame fixed in the area of the rear wheel 12th intended. Alternatively or in addition, a corresponding wheel sensor can be used 14th on the front wheel 11 be provided. About the wheel sensor 14th becomes the control electronics SE a speed signal is provided which is representative of the rotational speed of the rear wheel 12th and thus for the current driving speed of the electric bike 1 . A corresponding speed signal is used here, for example, for speed control of a pushing aid of the electric bicycle 1 used.

Um über den Radsensor 14 bereits mit einer vollen Umdrehung des Hinterrades 12 oder sogar mit nur einem Bruchteil einer vollen Umdrehung des Hinterrades 12 ein verlässliches Geschwindigkeitssignal liefern zu können, ist der Radsensor 14 Teil einer vorgeschlagenen Messvorrichtung und ferner für die Umsetzung eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Verfahrens zu Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit des Hinterrades 12 vorgesehen.To about the wheel sensor 14th already with a full turn of the rear wheel 12th or even a fraction of a full turn of the rear wheel 12th The wheel sensor is capable of delivering a reliable speed signal 14th Part of a proposed measuring device and also, for the implementation, an embodiment variant of a proposed method for determining a rotational speed of the rear wheel 12th intended.

In einer ersten Ausführungsvariante gemäß der 1 sind hierfür an Speichen 120 des Hinterrades 12 drei Signalgeber in Form von Magneten 30, 31 und 32 angeordnet. Die an dem um eine Drehachse D drehbaren Rad 12 vorgesehenen Magnete 30, 31 und 32 stellen erste, zweite und dritte Signalgeber der Messvorrichtung dar, die bei einer Drehung des Hinterrades 12 um die Drehachse D an dem fest am Rahmen 10 fixierten Radsensor 14 vorbeigeführt werden. Beim Vorbeiführen eines Magneten 30, 31 oder 32 an dem Radsensor 14 wird ein Messsignal erzeugt. Beispielsweise umfasst der Radsensor 14 hierfür einen Reed-Kontakt, sodass durch das Vorbeiführen eines Magneten 30 ,31 oder 32 jeweils ein elektrischer Impuls als Messesignal erzeugt wird.In a first embodiment according to the 1 are for this on spokes 120 of the rear wheel 12th three signal transmitters in the form of magnets 30th , 31 and 32 arranged. The one around an axis of rotation D. rotatable wheel 12th provided magnets 30th , 31 and 32 represent the first, second and third signal transmitters of the measuring device, which are activated when the rear wheel rotates 12th around the axis of rotation D. on that firmly on the frame 10 fixed wheel sensor 14th be led by. When passing a magnet 30th , 31 or 32 on the wheel sensor 14th a measurement signal is generated. For example, the wheel sensor includes 14th for this purpose a reed contact, so that by passing a magnet 30th , 31 or 32 an electrical pulse is generated as a measurement signal.

Entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse D sind die drei Magnete 30, 31 und 32 nicht-äquidistant zueinander beabstandet. Vielmehr ist ein erster Abstand zwischen einem ersten Magneten 30 und einem zweiten Magneten 31 kleiner als ein Abstand zwischen dem zweiten Magneten 31 und dem in Umfangsrichtung folgenden dritten Magneten 32. Die unterschiedlichen Abstände sind in der 1 durch zwei unterschiedlich große Abstandswinkel φ1 und φ2 repräsentiert. Die Größe eines Abstandswinkels φ1 oder φ1 korreliert hierbei mit den unterschiedlichen Abständen zwischen den jeweiligen Magneten 30/31 und 31/32. Vorliegend ist beispielsweise der größere Abstandswinkel φ1 zwischen dem zweiten Magneten 31 und dem dritten Magnet 32 um ein Vielfaches größer als der Abstandswinkel φ1 zwischen dem ersten Magneten 30 und dem zweiten Magneten 31.Along a circumferential direction around the axis of rotation D. are the three magnets 30th , 31 and 32 non-equidistantly spaced from one another. Rather, there is a first distance between a first magnet 30th and a second magnet 31 smaller than a distance between the second magnet 31 and the third magnet following in the circumferential direction 32 . The different distances are in the 1 due to two different sized spacing angles φ 1 and φ 2 represents. The size of a clearance angle φ 1 or φ 1 correlates here with the different distances between the respective magnets 30th / 31 and 31 / 32 . The present example is the larger spacing angle φ 1 between the second magnet 31 and the third magnet 32 many times larger than the distance angle φ 1 between the first magnet 30th and the second magnet 31 .

Über die entlang der Umfangsrichtung um die Drehachse D zueinander unterschiedlich beabstandeten Magnete 30, 31 und 32 wird bei einer Drehung des Hinterrades 12 um die Drehachse D an dem Radsensor 14 eine charakteristische Sequenz aufeinanderfolgender Messsignale erzeugt. Ist eine Drehgeschwindigkeit des Hinterrades 12 um die Drehachse D konstant oder zumindest weitestgehend konstant, werden die durch die Magnete 30, 31 und 32 erzeugten Messsignale an dem Radsensor 14 zu mit den Abständen korrelierenden zeitlichen Abständen erzeugt. Es lässt sich damit auf Basis der Abfolge der erfassten Messsignale insbesondere darauf schließen, in welche von zwei möglichen Drehrichtungen s1, s2 um die Drehachse D das Hinterrad 12 gedreht wird. Darüber hinaus gestatten die erfassten Messsignale bereits nach einem Bruchteil einer vollen Umdrehung des Hinterrades 12 eine zuverlässige und insbesondere auf Plausibilität prüfbare Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit des Hinterrades 12 und hieraus einer Fahrtgeschwindigkeit des Elektrofahrrads 1.About along the circumferential direction around the axis of rotation D. mutually differently spaced magnets 30th , 31 and 32 becomes when the rear wheel rotates 12th around the axis of rotation D. on the wheel sensor 14th generates a characteristic sequence of successive measurement signals. Is a rotational speed of the rear wheel 12th around the axis of rotation D. constant, or at least largely constant, are made by the magnets 30th , 31 and 32 generated measurement signals at the wheel sensor 14th generated at time intervals correlating with the intervals. In this way, on the basis of the sequence of the recorded measurement signals, it is possible in particular to infer in which of two possible directions of rotation s1 , s2 around the axis of rotation D. the rear wheel 12th is rotated. In addition, the recorded measurement signals allow after a fraction of a full revolution of the rear wheel 12th a reliable and, in particular, plausibility checkable determination of a rotational speed of the rear wheel 12th and from this a travel speed of the electric bicycle 1 .

Für die Auswertung der an dem Radsensor 14 erfassten Messsignale wird zum Beispiel berücksichtigt, dass für eine als konstant angenommene Drehgeschwindigkeit v des Hinterrades 12 bei einer der Vorwärtsfahrt des Elektrofahrrads 1 entsprechenden Drehung um die Drehachse D in Drehrichtung s1 folgende Zusammenhänge gelten: 1.      s φ1 = v * ( t 31 t 30 )      -->    ( t 31 t 30 ) = s φ1 / v ,

Figure DE102019216418A1_0001
2.      s φ2 = v * ( t 32 t 31 )      -->    ( t 32 t 31 ) = s φ2 / v ,
Figure DE102019216418A1_0002
3.      s φ3 = v * ( t 32 t 30 )      -->    ( t 32 t 30 ) = s φ3 / v ,
Figure DE102019216418A1_0003
For the evaluation of the on the wheel sensor 14th detected measurement signals are taken into account, for example, that for a rotational speed v of the rear wheel assumed to be constant 12th during one of the forward travel of the electric bike 1 corresponding rotation around the axis of rotation D. in direction of rotation s1 the following relationships apply: 1. s φ1 = v * ( t 31 - t 30th ) -> ( t 31 - t 30th ) = s φ1 / v ,
Figure DE102019216418A1_0001
2. s φ2 = v * ( t 32 - t 31 ) -> ( t 32 - t 31 ) = s φ2 / v ,
Figure DE102019216418A1_0002
3rd s φ3 = v * ( t 32 - t 30th ) -> ( t 32 - t 30th ) = s φ3 / v ,
Figure DE102019216418A1_0003

Hierbei entsprechen die Weglängen sφ1, sφ2 und sφ3 den Abstandswinkeln φ1 , φ2 und (φ31) zwischen den Magneten 30, 31 und 32, sodass bei einem bekannten Radius r des Hinterrades 12 oder einem bekannten Umfang U (mit U=2Πr) des Rades 12 für sφ1=2Πr*φ1/360°, sφ2=2Πr*φ2/360° und sφ3=2Πr*(φ12)/360° gilt. Die Zeitpunkte t30, t31 und t32 entsprechen den Zeitpunkten, zu denen ein Messsignal an dem Radsensor 14 von dem ersten Magneten 30, dem zweiten Magneten 31 oder dem dritten Magneten 32 erzeugt wurde. Aus den erfassten Zeitpunkten t30, t31 und t32 und einen für die Zeitpunkt einer Erfassung eines jeweiligen Messsignals repräsentativen Zeitstempels in einem Speicher der den Radsensor 14 (und gegebenenfalls die Steuerelektronik SE) umfassenden Messvorrichtung kann somit unmittelbar eine Drehgeschwindigkeit des Hinterrades 12 berechnet und damit ermittelt werden.The path lengths s φ1 , s φ2 and s φ3 correspond to the distance angles φ 1 , φ 2 and (φ 3 + φ 1 ) between the magnets 30th , 31 and 32 so that with a known radius r of the rear wheel 12th or a known circumference U (with U = 2Πr) of the wheel 12th for s = φ1 2Πr * φ 1/360 °, φ2 = s 2Πr * φ 2 / s 360 °, and φ3 = 2Πr * (φ 1 + φ 2) / 360 °. The times t 30 , t 31 and t 32 correspond to the times at which a measurement signal is sent to the wheel sensor 14th from the first magnet 30th , the second magnet 31 or the third magnet 32 was generated. From the recorded times t 30 , t 31 and t 32 and a time stamp representative of the time at which a respective measurement signal was recorded in a memory of the wheel sensor 14th (and if necessary the control electronics SE ) comprehensive measuring device can thus directly a rotational speed of the rear wheel 12th calculated and thus determined.

Vor eine Ausgabe und/oder Weiterleitung eines ermittelten Geschwindigkeitssignals kann zunächst geprüft werden, ob die erfassten Zeitstempel und die hieraus gewonnenen Zeitdifferenzen valide sind. Hierfür wird dann beispielsweise eine zweite Zeitdifferenz (t32t31) ins Verhältnis zu einer ersten Zeitdifferenz (t31-t30) gesetzt und das Verhältnis dieser Zeitdifferenzen (t32-t31)/(t31-t30) mit einem Verhältnis φ21 der Abstandswinkel φ1 und φ2 verglichen. Beispielsweise wird dementsprechend geprüft, ob R Seq = φ 2 / φ 1 = s φ 2 / s φ 1 = ( t 32 t 31 ) / ( t 31 t 30 )  

Figure DE102019216418A1_0004
gilt, nachdem alle drei Messsignale und damit Zeitstempel einer Sequenz erfasst und die Vollständigkeit der Sequenz erkannt wurde.Before outputting and / or forwarding a determined speed signal, it can first be checked whether the recorded time stamps and the time differences obtained therefrom are valid. For this purpose, for example, a second time difference (t 32 t 31 ) is set in relation to a first time difference (t 31 -t 30 ) and the ratio of these time differences (t 32 -t 31 ) / (t 31 -t 30 ) with a ratio φ 2 / φ 1 the distance angle φ 1 and φ 2 compared. For example, it is checked accordingly whether R. Seq = φ 2 / φ 1 = s φ 2 / s φ 1 = ( t 32 - t 31 ) / ( t 31 - t 30th )
Figure DE102019216418A1_0004
applies after all three measurement signals and thus time stamps of a sequence have been recorded and the completeness of the sequence has been recognized.

In einer Ausführungsvariante wird ferner noch eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt, ob eine mithilfe der Messsignale der ersten, zweiten und dritten Magnete 30 bis 32 ermittelte Drehgeschwindigkeit v des Hinterrades 12 tatsächlich im Lichte der Abstandsverhältnisse plausibel ist. Hierbei wird dann beispielsweise ein Abstandswert sφ3* für den Abstandswinkel φ1 + φ2 und damit einen Abstand zwischen dem ersten Magneten 30 und dem dritten Magneten 32 auf Basis der berechneten Drehgeschwindigkeit bestimmt und verglichen, inwieweit dieser berechnete Abstandswert sφ3* mit dem tatsächlichen Abstandswert sφ3 übereinstimmt. Für den berechneten Abstandswert sφ3* gilt folglich: s φ3 * = ( t 32 t 30 ) / v .

Figure DE102019216418A1_0005
In one embodiment variant, a plausibility check is also carried out to determine whether one is using the measurement signals from the first, second and third magnets 30th to 32 determined rotational speed v of the rear wheel 12th is actually plausible in the light of the distance relationships. In this case, for example, a distance value s φ3 * is then used for the distance angle φ 1 + φ 2 and thus a distance between the first magnet 30th and the third magnet 32 determined on the basis of the calculated rotational speed and compared to what extent this calculated distance value s φ3 * with the actual one Distance value s φ3 coincides. The following applies to the calculated distance value s φ3 *: s φ3 * = ( t 32 - t 30th ) / v .
Figure DE102019216418A1_0005

Stimmt der berechnete Abstandswert sφ3* mit dem tatsächlichen, gespeicherten Abstandswert sφ3, gegebenenfalls zuzüglich einer vorgegebenen Toleranz, überein, wird der errechnete Geschwindigkeitswert v als plausibel bewertet.If the calculated distance value s φ3 * agrees with the actual, stored distance value s φ3, possibly plus a specified tolerance, the calculated speed value v is assessed as plausible.

In einer Ausführungsvariante können erste und zweite Geschwindigkeitswerte v1 und v2 unter Nutzung der Zeitdifferenzen (t31-t30) und (t32-t31) und der Abstandswinkel φ1 und φ2 berechnet werden. Eine Berechnungsvorschrift würde dementsprechend, wie bereits vorstehend eingeblendet, wie folgt lauten: v 1 = s φ1 / ( t 31 t 30 ) ,

Figure DE102019216418A1_0006
v 2 = s φ2 / ( t 32 t 31 ) .
Figure DE102019216418A1_0007
In a variant embodiment, first and second speed values v 1 and v 2 can be set using the time differences (t 31 -t 30 ) and (t 32 -t 31 ) and the distance angle φ 1 and φ 2 be calculated. A calculation rule would therefore be as follows, as already shown above: v 1 = s φ1 / ( t 31 - t 30th ) ,
Figure DE102019216418A1_0006
v 2 = s φ2 / ( t 32 - t 31 ) .
Figure DE102019216418A1_0007

Aus diesen beiden ersten und zweiten Geschwindigkeitswerten v1 und v2 könnte dann zum Beispiel durch Mittelwertbildung eine gemittelte Drehgeschwindigkeit für das Hinterrad 12 berechnet und als Geschwindigkeitssignal zur Verfügung gestellt werden.From these two first and second speed values v 1 and v 2 , an averaged rotational speed for the rear wheel could then, for example, by averaging 12th calculated and made available as a speed signal.

Das Flussdiagramm der 2 veranschaulicht eine mögliche Ausführungsvariante für ein mit der Messvorrichtung der 1 durchführbares Verfahren zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit v eines um eine Drehachse D drehbaren Vorder- oder Hinterrades 11 oder 12.The flow chart of the 2 illustrates a possible variant embodiment for one with the measuring device of FIG 1 feasible method for determining a rotational speed v a about an axis of rotation D. rotatable front or rear wheel 11 or 12th .

Zunächst ist eine Aktivierung der Messvorrichtung vorgesehen. Diese Aktivierung kann beispielsweise durch ein Bewegen des zunächst ruhenden Elektrofahrrads 1 erfolgen. Die Messvorrichtung befindet sich hiernach zunächst noch in einem Ruhezustand, bis - je nach Drehrichtung s1 oder s2 - ein erster Magnet, zum Beispiel der Magnet 30 bei einer Drehung in Drehrichtung s1, an dem Radsensor 14 vorbeigeführt wird.Initially, activation of the measuring device is provided. This activation can be done, for example, by moving the electric bike, which is initially at rest 1 respectively. The measuring device is then initially still in a state of rest until - depending on the direction of rotation s1 or s2 - a first magnet, for example the magnet 30th when turning in the direction of rotation s1 , on the wheel sensor 14th is passed.

Wird ein Vorbeiführen des ersten Magneten 30 an dem Radsensor 14 fehlerfrei erkannt, wird ein Zeitstempel für das Auftreten des erzeugten Messsignals gespeichert. Hiernach wird geprüft, ob mit dem gespeicherten Zeitstempel die charakteristische Sequenz der aufeinanderfolgenden Messsignale komplettiert wurde. Ist dies nicht der Fall, endet die weitere Auswertung und es wird zunächst das Auftreten eines weiteren Messsignals respektive ein weiterer Zeitstempel abgewartet.Will be passing the first magnet 30th on the wheel sensor 14th detected without errors, a time stamp for the occurrence of the generated measurement signal is stored. It is then checked whether the characteristic sequence of the successive measurement signals has been completed with the stored time stamp. If this is not the case, the further evaluation ends and the occurrence of a further measurement signal or a further time stamp is first waited for.

Wird demgegenüber bei einer Drehung des Rades 11 oder 12 mit der Erfassung eines dritten Zeitstempels (Zeitpunkt t32) für das durch den dritten Magneten 32 an dem Radsensor 14 erzeugte Messsignal die Sequenz vervollständigt, wird anschließend geprüft, ob bereits eine Geschwindigkeit auf Basis der erfassten Zeitstempel berechnet wurde. Ist dies nicht der Fall, wird die Sequenz zunächst auf Richtigkeit geprüft. Hierbei wird lediglich ermittelt, ob die erfasste Sequenz aufeinander folgender Zeitstempel respektive zeitlich aufeinander folgender Messsignale einer eingelernten Sequenz und damit der an dem Rad 11 oder 12 vorgegebenen Anordnung der Magnete 30, 31 und 32 entsprechen kann. Ist bei dieser Prüfung mithilfe der elektronischen Messvorrichtung und insbesondere deren Auswertelogik festgestellt worden, dass eine charakteristische Sequenz erfasst wurde, wird die (gegebenenfalls gemittelte) Drehgeschwindigkeit v des jeweiligen Rades 11 oder 12 berechnet und gespeichert.On the other hand, it becomes when the wheel rotates 11 or 12th with the detection of a third time stamp (time t 32 ) for the by the third magnet 32 on the wheel sensor 14th If the measurement signal generated completes the sequence, it is then checked whether a speed has already been calculated on the basis of the recorded time stamp. If this is not the case, the sequence is first checked for correctness. In this case, it is only determined whether the recorded sequence of consecutive time stamps or chronologically consecutive measurement signals of a taught-in sequence and thus that on the wheel 11 or 12th predetermined arrangement of magnets 30th , 31 and 32 can correspond. If, during this test, with the aid of the electronic measuring device and in particular its evaluation logic, it has been established that a characteristic sequence has been recorded, the (possibly averaged) rotational speed v of the respective wheel is used 11 or 12th calculated and saved.

Die Messevorrichtung gibt nun einen Time-out und damit eine Zeitdauer vor, innerhalb der die derart berechnete Drehgeschwindigkeit v des Rades 11 oder 12 validiert und auf Plausibilität geprüft werden muss, bevor diese als Geschwindigkeitssignal für eine Weiterverarbeitung, zum Beispiel für eine Regelung einer Schiebehilfe an dem Elektrofahrrad 1, zur Verfügung gestellt wird.The measuring device now specifies a time-out and thus a period of time within which the rotational speed v of the wheel calculated in this way 11 or 12th must be validated and checked for plausibility before this is used as a speed signal for further processing, for example for regulating a pushing aid on the electric bicycle 1 , is made available.

Entsprechend dem Flussdiagramm der 2 wird hierbei zunächst ein weiterer, vierter Zeitstempel abgewartet, also zum Beispiel eine erneute Erfassung eines auf den ersten Magneten 30 zurückgehenden Messsignals an dem Radsensor 14. Wurde dieser vierte Zeitstempel erkannt, erfolgt eine Prüfung der zuvor ermittelten Drehgeschwindigkeit v des Rades 11 oder 12 auf Validität. Hierbei werden dann zum Beispiel, wie vorstehend erläutert, erste und zweite Geschwindigkeitswerte v1 und v2 miteinander verglichen, von denen ein einzelner oder beide gemeinsam Grundlage für den erzeugten Geschwindigkeitswert v waren. Wird die berechnete Geschwindigkeit v auf dieser Basis als valide eingestuft, erfolgt die Erzeugung und Übertragung eines für die Drehgeschwindigkeit des Rades 11 oder 12 repräsentativen Geschwindigkeitssignals an die Steuerelektronik SE.According to the flow chart of 2 a further, fourth time stamp is awaited here, for example a renewed detection of an on the first magnet 30th decreasing measurement signal at the wheel sensor 14th . If this fourth time stamp has been recognized, the previously determined rotational speed v of the wheel is checked 11 or 12th on validity. Here, for example, as explained above, first and second speed values v 1 and v 2 are compared with one another, one or both of which were the basis for the generated speed value v. If the calculated speed v is classified as valid on this basis, a for the rotational speed of the wheel is generated and transmitted 11 or 12th representative speed signal to the control electronics SE .

Wurde die berechnete Geschwindigkeit v bei der Validitätsprüfung als nicht valide eingestuft, erfolgt demgegenüber eine Manipulationsprüfung. Hierfür wird, wie vorstehend ebenfalls bereits erläutert, der dritte Abstandswinkel φ1 + φ2 zwischen dem ersten Magneten 30 und dem dritten Magneten 32 respektive ein Abstandswert sφ3 herangezogen und geprüft, inwieweit sich aus der berechneten Drehgeschwindigkeit v und den für den ersten Magneten 30 und den dritten Magneten 32 erfassten Zeitstempeln für die Zeitpunkte t30 und t32 ein Abstandswert sφ3* berechnen lässt, der allenfalls um eine zulässige Toleranz von dem tatsächlichen Abstandswert sφ3 abweicht. Ist letzteres der Fall, kann beispielsweise von einer Manipulation der Messvorrichtung ausgegangen werden, sodass die Messvorrichtung in der Folge eine Drosselung der über die elektromotorische Antriebsvorrichtung A bereitgestellten Antriebskraft und damit Fahrtgeschwindigkeit des Elektrofahrrades 1 vornimmt. In Reaktion auf eine detektierte Manipulation der Messvorrichtung kann grundsätzlich aber auch eine weitere oder alternative Sanktionierungsmaßnahme, also zusätzlich zu oder anstelle der Drosselung der Antriebskraft auslösbar sein. Beispielsweise kann die elektromotorische Antriebsvorrichtung A in Reaktion auf eine detektierte Manipulation der Messvorrichtung vollständig deaktiviert werden.If the calculated speed v was classified as invalid in the validity check, a manipulation check is carried out on the other hand. As already explained above, the third spacing angle is used for this purpose φ 1 + φ 2 between the first magnet 30th and the third magnet 32 or a distance value s φ3 is used and checked to what extent the calculated rotational speed v and that for the first magnet 30th and the third magnet 32 detected time stamps for the times t 30 and t 32 a distance value s φ3 * can be calculated, which deviates from the actual distance value s φ3 by at most a permissible tolerance. If the latter is the case, it can be assumed, for example, that the measuring device has been manipulated, so that the measuring device subsequently throttles the output via the electromotive drive device A. provided driving force and thus driving speed of the electric bike 1 undertakes. In response to a detected manipulation of the measuring device, however, a further or alternative sanctioning measure can in principle also be triggered, that is to say in addition to or instead of the throttling of the driving force. For example, the electromotive drive device A. be completely deactivated in response to a detected manipulation of the measuring device.

Die 3A und 3B zeigen mögliche Weiterbildungen der Messvorrichtung der 1. Bei den Ausführungsvarianten der 3A und 3B ist an dem hier erneut exemplarisch für beide Räder 11 und 12 gezeigten Hinterrad 12 des Elektrofahrrades 1 ein einzelner Radsensor 14 zur Erzeugung der Messsignale und der Zeitstempel vorgesehen. Im Unterschied zu der Ausführungsvariante der 1 ist jedoch in Ergänzung zu einer ersten Signalerzeugergruppe 3A mit ersten, zweiten und dritten Magneten 30 bis 32 eine zweite Signalerzeugergruppe 3B mit drei weiteren, ersten, zweiten und dritten Magneten 33, 34 und 35 vorgesehen.The 3A and 3B show possible developments of the measuring device of 1 . With the design variants of the 3A and 3B is again exemplary for both bikes here 11 and 12th shown rear wheel 12th of the electric bike 1 a single wheel sensor 14th intended to generate the measurement signals and the time stamp. In contrast to the variant of the 1 is, however, in addition to a first signal generator group 3A with first, second and third magnets 30th to 32 a second signal generator group 3B with three more, first, second and third magnets 33 , 34 and 35 intended.

Auch die Magnete 33 bis 35 der zweiten Signalerzeugergruppe 3B sind nicht-äquidistant zueinander entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse D zueinander beabstandet. Dementsprechend führt auch das Führen der ersten, zweiten und dritten Magnete 33 bis 35 der zweiten Signalerzeugergruppe 3B an dem Radsensor 14 vorbei zur Erzeugung einer charakteristischen Sequenz von Messsignalen respektive Zeitstempeln.The magnets too 33 to 35 the second signal generator group 3B are non-equidistant from one another along a circumferential direction about the axis of rotation D. spaced from each other. The guiding of the first, second and third magnets also leads accordingly 33 to 35 the second signal generator group 3B on the wheel sensor 14th over to the generation of a characteristic sequence of measurement signals or time stamps.

Die Signalerzeugergruppen 3A und 3B sind an dem dargestellten Hinterrad 12 um einen Gruppenabstandswinkel α zueinander beabstandet. Mit anderen Worten ist bezogen auf die Drehrichtung s1 für eine Vorwärtsfahrt des Elektrofahrrads 1 ein letzter, dritter Magnet 32 der ersten Signalerzeugergruppe 3A um den Gruppenabstandswinkel α zu dem vordersten, ersten Magneten 33 der zweiten Signalerzeugergruppe 3B beabstandet an dem Hinterrad 12 angeordnet.The signal generator groups 3A and 3B are on the rear wheel shown 12th by a group distance angle α spaced from each other. In other words, it relates to the direction of rotation s1 for forward travel of the electric bike 1 a last, third magnet 32 the first signal generator group 3A around the group distance angle α to the foremost, first magnet 33 the second signal generator group 3B spaced on the rear wheel 12th arranged.

Bei der Ausführungsvariante der 3A sind ferner die Abstände zwischen ersten Magneten 30/33 und zweiten Magneten 31/34 je nach Signalerzeugergruppe 3A, 3B unterschiedlich gewählt. So ist bei der ersten Signalerzeugergruppe 3A ein Abstandswinkel φ1 zwischen dem ersten Magneten 30 und dem zweiten Magneten 31 geringer als ein Abstandswinkel φ2 zwischen dem zweiten Magneten 31 und dem dritten Magneten 32 (gegebenenfalls mit φ2 = k*φ1, mit k ∈ N). Demgegenüber ist bei der zweiten Signalerzeugergruppe 3B ein Abstandswinkel φ3 zwischen dem ersten Magneten 33 und dem zweiten Magneten 34 größer als ein Abstandswinkel φ4 zwischen dem zweiten Magneten 34 und dem dritten Magneten 35 (wobei auch hier gelten kann: φ3 = I* φ4, mit I∈N). Je nachdem, ob die ersten, zweiten und dritten Magnete 30 bis 32 der ersten Signalerzeugergruppe 3A oder die ersten, zweiten und dritten Magnete 33 bis 35 der 2. Signalerzeugergruppe 3B durch Drehung des Hinterrades 12 an dem Radsensor 14 vorbeigeführt werden, werden somit unterschiedliche, charakteristische Sequenzen zeitlicher aufeinanderfolgender Messsignale und damit erfasster Zeitstempel erzeugt. Die Sequenzen sind somit voneinander unterscheidbar: Ferner können beide Signalerzeugergruppe 3A, 3B unabhängig von der Drehrichtung des Hinterrades 12 bereits nach weniger als einer vollen Umdrehung um die Drehachse D zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals v genutzt werden, da deren Magnete 30 bis 32 oder 33 bis 35 jeweils (wie auch in der Variante der 1) innerhalb eines Kreissektors des Hinterrades 12 platziert sind, der sich lediglich über einen Winkelbereich von weniger als 90°, insbesondere weniger als 60° und gegebenenfalls von weniger als 45°, zum Beispiel von 30° erstreckt.In the variant of the 3A are also the distances between the first magnets 30th / 33 and second magnet 31 / 34 depending on the signal generator group 3A , 3B differently chosen. This is the case with the first signal generator group 3A a distance angle φ 1 between the first magnet 30th and the second magnet 31 less than a distance angle φ 2 between the second magnet 31 and the third magnet 32 (possibly with φ 2 = k * φ 1 , with k ∈ N). In contrast, the second signal generator group 3B a distance angle φ 3 between the first magnet 33 and the second magnet 34 greater than a distance angle φ 4 between the second magnet 34 and the third magnet 35 (whereby the following can also apply here: φ 3 = I * φ 4 , with I∈N). Depending on whether the first, second and third magnets 30th to 32 the first signal generator group 3A or the first, second and third magnets 33 to 35 the 2nd signal generator group 3B by turning the rear wheel 12th on the wheel sensor 14th are passed, different, characteristic sequences of chronologically successive measurement signals and thus recorded time stamps are generated. The sequences can thus be distinguished from one another: Furthermore, both signal generator groups 3A , 3B regardless of the direction of rotation of the rear wheel 12th after less than a full turn around the axis of rotation D. be used to generate a speed signal v, since their magnets 30th to 32 or 33 to 35 each (as in the variant of the 1 ) within a circular sector of the rear wheel 12th are placed, which extends only over an angular range of less than 90 °, in particular less than 60 ° and possibly less than 45 °, for example 30 °.

Bei der Variante der 3 sind ebenfalls zwei Signalerzeugergruppen 3A und 3B vorgesehen. Die Signalerzeugergruppen 3A, 3B der 3B sind dabei um einen größeren Gruppenabstandwinkel β zueinander versetzt. Ferner sind im Unterschied zu der Ausführungsvariante der 3A erste, zweite und dritte Magnete 30 bis 32 und 33 bis 35 der beiden Signalerzeugergruppen 3A und 3B zwar nicht-äquidistant innerhalb einer Signalerzeugergruppe 3A oder 3B zueinander beabstandet, jedoch gruppenweise ähnlich oder sogar identisch.With the variant of the 3 are also two signal generator groups 3A and 3B intended. The signal generator groups 3A , 3B the 3B are at a larger group spacing angle β offset to each other. Furthermore, in contrast to the variant of the 3A first, second and third magnets 30th to 32 and 33 to 35 of the two signal generator groups 3A and 3B although not equidistant within a signal generator group 3A or 3B at a distance from one another, but similar or even identical in groups.

So kann beispielsweise, bezogen auf eine Drehrichtung s1, bei der ersten Signalerzeugergruppe 3A ein erster Magnet 30 um einen Abstandswinkel ψ1 zu einem zweiten Magneten 31 beabstandet sein und bei der zweiten Signalerzeugergruppe 3B ein erster Magnet 33 um einen Abstandswinkel ψ3 zu einem zweiten Magneten 34 beabstandet, der wesentlich oder genau dem Abstandswinkel ψ1 der ersten Signalerzeugergruppe 3A entspricht. Gleiches gilt dann für Abstandswinkel ψ2 und ψ4 zwischen den zweiten und dritten Magneten 31/32 und 34/35 der beiden Signalerzeugergruppen 3A, 3B. Die 3B veranschaulicht vor diesem Untergrund folglich auch die Möglichkeit, mit für mehrere Signalerzeugergruppen 3A, 3B jeweils identischen charakteristischen Sequenzen zu arbeiten. Auch bei dieser Ausführungsvariante bleiben aber die Vorteile einer schnelleren und verlässlicheren Drehgeschwindigkeitsermittlung erhalten.For example, based on a direction of rotation s1 , at the first signal generator group 3A a first magnet 30th by a distance angle ψ 1 to a second magnet 31 be spaced and at the second signal generator group 3B a first magnet 33 by a distance angle ψ 3 to a second magnet 34 spaced, which is substantially or exactly the spacing angle ψ 1 the first signal generator group 3A corresponds to. The same then applies to spacing angles ψ 2 and ψ 4 between the second and third magnets 31 / 32 and 34 / 35 of the two signal generator groups 3A , 3B . The 3B shows the possibility of using for several signal generator groups in front of this background 3A , 3B each identical characteristic sequences to work. In this embodiment variant, too, the advantages of a faster and more reliable determination of the rotational speed are retained.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Elektrofahrrad (Zweirad)Electric bike (two-wheeler)
1010
Rahmenframe
1111
VorderradFront wheel
1212th
HinterradRear wheel
120120
Speichespoke
1313th
Kette / Riemen (Kraftübertragungsglied)Chain / belt (power transmission link)
1414th
Radsensor (Erfassungseinrichtung)Wheel sensor (detection device)
1515th
MotorsensorMotor sensor
22
BedieneinheitControl unit
30 - 3530-35
Magnet (Signalerzeuger)Magnet (signal generator)
3A, 3B3A, 3B
SignalerzeugergruppeSignal generator group
AA.
AntriebsvorrichtungDrive device
DD.
DrehachseAxis of rotation
s1, s2s1, s2
DrehrichtungDirection of rotation
SESE
SteuerelektronikControl electronics
α, βα, β
GruppenabstandswinkelGroup distance angle
φ1 - φ4, ψ1 - ψ4φ1 - φ4, ψ1 - ψ4
AbstandswinkelDistance angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 10201721292 A1 [0002]DE 10201721292 A1 [0002]
  • DE 102017212924 A1 [0004]DE 102017212924 A1 [0004]

Claims (15)

Messvorrichtung für die Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse (D) drehbaren Rades (11, 12) an einem Fahrzeug (1), mit - mindestens einer Erfassungseinrichtung (14) für die Erzeugung von Messsignalen, mit denen eine Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) ermittelbar ist, und - einem ersten an dem Rad (11, 12) vorgesehenen Signalgeber (30, 33), mit dem bei einer Drehung des Rades (11, 12) um die Drehachse (D) und einer damit einhergehenden Bewegung des Signalgebers (30, 33) relativ zu der Erfassungseinrichtung (14) mindestens ein Messsignal an der Erfassungseinrichtung (14) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Signalgeber (31, 34) und mindestens ein dritter Signalgeber (32, 35) an dem Rad (11, 12) vorgesehen sind, wobei der zweite Signalgeber (31, 34) entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse (D) zu dem ersten Signalgeber (30, 33) in einem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) angeordnet ist und der dritte Signalgeber (32, 35) entlang der Umfangsrichtung zu dem zweiten Signalgeber (31, 34) in einem zweiten Abstand (φ2, ψ2; φ4, ψ4) angeordnet ist, der zu dem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) verschieden ist.Measuring device for determining a rotational speed of a wheel (11, 12) rotatable about an axis of rotation (D) on a vehicle (1), with - at least one detection device (14) for generating measurement signals with which a rotational speed of the wheel (11, 12) can be determined, and - a first signal transmitter (30, 33) provided on the wheel (11, 12) with which the signal transmitter moves when the wheel (11, 12) rotates about the axis of rotation (D) (30, 33) relative to the detection device (14) at least one measurement signal can be generated on the detection device (14), characterized in that at least one second signal transmitter (31, 34) and at least one third signal transmitter (32, 35) on the wheel (11, 12) are provided, the second signal transmitter (31, 34) being arranged along a circumferential direction around the axis of rotation (D) to the first signal transmitter (30, 33) at a first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3) and the third signal generator (32, 35) along the circumferential direction to the second signal generator (31, 34) at a second distance (φ2, ψ2; φ4, ψ4) is arranged, which is different from the first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3). Messvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertelogik vorgesehen ist, die zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) auf Basis eines ersten Messsignals für den ersten Signalgeber (30, 33), eines zweiten Messsignals für den zweiten Signalgeber (31, 34) und eines dritten Messsignals für den dritten Signalgeber (32, 35) sowie der ersten und zweiten Abstände (φ1, φ2, ψ1, ψ2; φ3, φ4, ψ3, ψ4) konfiguriert ist.Measuring device according to Claim 1 , characterized in that an evaluation logic is provided which is used to determine a rotational speed of the wheel (11, 12) on the basis of a first measurement signal for the first signal transmitter (30, 33), a second measurement signal for the second signal transmitter (31, 34) and a third measurement signal for the third signal generator (32, 35) and the first and second distances (φ1, φ2, ψ1, ψ2; φ3, φ4, ψ3, ψ4) is configured. Messvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelogik konfiguriert ist, aus a) einer ersten Zeitdifferenz zwischen einem zweiten Zeitpunkt für das zweite Messsignal und einem ersten Zeitpunkt für das erste Messsignal und b) dem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) einen ersten Geschwindigkeitswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) zu ermitteln und aus c) einer zweiten Zeitdifferenz zwischen einem dritten Zeitpunkt für das dritte Messsignal und dem zweiten Zeitpunkt für das zweite Messsignal und d) dem zweiten Abstand (φ2, ψ2; φ4, ψ4) einen zweiten Geschwindigkeitswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) zu ermitteln.Measuring device according to Claim 2 , characterized in that the evaluation logic is configured from a) a first time difference between a second point in time for the second measurement signal and a first point in time for the first measurement signal and b) the first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3) a first speed value for the rotational speed of the wheel (11, 12) and from c) a second time difference between a third point in time for the third measurement signal and the second point in time for the second measurement signal and d) the second distance (φ2, ψ2; φ 4 , ψ4 ) to determine a second speed value for the rotational speed of the wheel (11, 12). Messvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelogik konfiguriert ist, auf Basis des ersten ermittelten Geschwindigkeitswerts und des zweiten ermittelten Geschwindigkeitswerts ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) repräsentatives Geschwindigkeitssignal zu erzeugen.Measuring device according to Claim 3 , characterized in that the evaluation logic is configured to generate a speed signal representative of the rotational speed of the wheel (11, 12) on the basis of the first determined speed value and the second determined speed value. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die in verschiedenen ersten und zweiten Abständen (φ1, φ2, ψ1, ψ2; φ3, φ4, ψ3, ψ4) zueinander an dem Rad (11, 12) angeordneten ersten, zweiten und dritten Signalgeber (30-32; 33-35) bei einer Drehung des Rades (11, 12) eine charakteristische Sequenz zeitlich aufeinanderfolgender Messsignale an der Erfassungseinrichtung (14) erzeugbar ist.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that via the first, second and second spacings (φ1, φ2, ψ1, ψ2; φ3, φ4, ψ3, ψ4) to each other on the wheel (11, 12) arranged at different first and second distances third signal transmitter (30-32; 33-35) when the wheel (11, 12) rotates, a characteristic sequence of chronologically successive measurement signals can be generated on the detection device (14). Messvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich aufeinanderfolgende Messsignale zu zeitlich aufeinander folgenden ersten, zweiten und dritten Zeitpunkten erzeugbar sind und eine Auswertelogik vorgesehen ist, die für ein Erkennen, dass die charakteristische Sequenz erzeugt wurde, konfiguriert ist, die ersten, zweiten und dritten Zeitpunkte, an denen Messsignale von den ersten, zweiten und dritten Signalgebern (30-32; 33-35) erzeugt wurden, in Relation zu den ersten und zweiten Abständen (φ1, φ2, ψ1, ψ2; φ3, φ4, ψ3, ψ4) zu setzen.Measuring device according to Claim 5 , characterized in that chronologically successive measurement signals can be generated at chronologically successive first, second and third points in time and an evaluation logic is provided which is configured to recognize that the characteristic sequence has been generated, the first, second and third points in time which measurement signals were generated by the first, second and third signal transmitters (30-32; 33-35) in relation to the first and second distances (φ1, φ2, ψ1, ψ2; φ3, φ4, ψ3, ψ4). Messvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelogik für das Erkennen der charakteristischen Sequenz konfiguriert ist, aus den ersten und zweiten Zeitpunkten eine erste Zeitdifferenz und aus den zweiten und dritten Zeitpunkten eine zweite Zeitdifferenz zu bilden und ein Verhältnis der ersten und zweiten Zeitdifferenzen mit einem Verhältnis der ersten und zweiten Abstände (φ1, φ2, ψ1, ψ2; φ3, φ4, ψ3, ψ4) zu vergleichen.Measuring device according to Claim 6 , characterized in that the evaluation logic for recognizing the characteristic sequence is configured to form a first time difference from the first and second points in time and a second time difference from the second and third points in time and a ratio of the first and second time differences with a ratio of the first and to compare second distances (φ1, φ2, ψ1, ψ2; φ3, φ4, ψ3, ψ4). Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 und nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelogik konfiguriert ist, die Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) erst zu ermitteln, wenn ein Erzeugen der charakteristischen Sequenz erkannt wurde.Measuring device according to one of the Claims 2 to 4th and after one of the Claims 5 to 7th , characterized in that the evaluation logic is configured to determine the rotational speed of the wheel (11, 12) only when a generation of the characteristic sequence has been recognized. Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswertelogik vorgesehen ist, die konfiguriert ist, auf Basis eines ersten Messsignals für den ersten Signalgeber (30, 33) und eines dritten Messsignals für den dritten Signalgeber (32, 35) sowie einem dritten Abstand (φ1+φ2, ψ1+ψ2; φ3+φ4, ψ3+ψ4) entlang der Umfangsrichtung zwischen dem ersten Signalgeber (30, 33) und dem dritten Signalgeber (32, 35) eine Plausibilitätsprüfung für eine mithilfe von Messsignalen der ersten, zweiten und dritten Signalgeber (30-32, 33-35) ermittelte Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) durchzuführen.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that an evaluation logic is provided which is configured on the basis of a first measurement signal for the first signal transmitter (30, 33) and a third measurement signal for the third signal transmitter (32, 35) and a third Distance (φ1 + φ2, ψ1 + ψ2; φ3 + φ4, ψ3 + ψ4) along the circumferential direction between the first signal transmitter (30, 33) and the third signal transmitter (32, 35) a plausibility check for a using measurement signals of the first, second and third signal generator (30-32, 33-35) to perform the determined rotational speed of the wheel (11, 12). Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) ein Vielfaches des zweiten Abstands (φ2, ψ2; φ4, ψ4) ist oder umgekehrt der zweite Abstand (φ2, ψ2; φ4, ψ4) ein Vielfaches des ersten Abstands (φ1, ψ1; φ3, ψ3) ist.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3) is a multiple of the second distance (φ2, ψ2; φ4, ψ4) or, conversely, the second distance (φ2, ψ2; φ4, ψ4) is a multiple of the first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3). Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rad (11, 12) wenigstens zwei Gruppen (3A, 3B) mit jeweils ersten, zweiten und dritten Signalgebern (30-32, 33-35) vorgesehen sind.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two groups (3A, 3B) each with first, second and third signal transmitters (30-32, 33-35) are provided on the wheel (11, 12). Messvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Signalgeber einen Magneten (30-32, 33-35) umfasst und/oder einen von der Erfassungseinrichtung erzeugten Lichtstrahl beeinflusst.Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the first, second and third signal transmitters comprises a magnet (30-32, 33-35) and / or influences a light beam generated by the detection device. Zweirad, insbesondere Elektrofahrrad (1), mit einer Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.Two-wheeler, in particular an electric bicycle (1), with a measuring device according to one of the Claims 1 to 12th . Verfahren zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse (D) drehbaren Rades (11, 12) an einem Fahrzeug (1), bei dem - mit mindestens einer Erfassungseinrichtung (14) Messsignale erzeugt werden, mit denen eine Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) ermittelbar ist, und - mit einem ersten an dem Rad (11, 12) vorgesehenen Signalgeber (30, 33) mindestens ein Messsignal an der Erfassungseinrichtung (14) erzeugt wird, wenn das Rad (11, 12) um die Drehachse (D) gedreht und hierdurch der erste Signalgeber (30, 33) relativ zu der Erfassungseinrichtung (14) verlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Signalgeber (31, 34) und mindestens ein dritter Signalgeber (32, 35) an dem Rad (11, 12) vorgesehen sind, die für die Ermittlung der Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) genutzt werden, und der zweite Signalgeber (31, 34) entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse (D) zu dem ersten Signalgeber (30, 33) in einem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) angeordnet ist und der dritte Signalgeber (32, 35) entlang der Umfangsrichtung zu dem zweiten Signalgeber (31, 34) in einem zweiten Abstand (φ2, ψ2; φ4, ψ4) angeordnet ist, der zu dem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) verschieden ist.Method for determining a rotational speed of a wheel (11, 12) rotatable about an axis of rotation (D) on a vehicle (1), in which at least one detection device (14) generates measurement signals with which a rotational speed of the wheel (11, 12 ) can be determined, and - with a first signal transmitter (30, 33) provided on the wheel (11, 12) at least one measurement signal is generated on the detection device (14) when the wheel (11, 12) is about the axis of rotation (D) rotated and thereby the first signal transmitter (30, 33) is displaced relative to the detection device (14), characterized in that at least one second signal transmitter (31, 34) and at least one third signal transmitter (32, 35) on the wheel (11, 12) are provided, which are used to determine the rotational speed of the wheel (11, 12), and the second signal transmitter (31, 34) along a circumferential direction around the axis of rotation (D) to the first signal transmitter (30, 33) in one first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3) arranged net and the third signal generator (32, 35) along the circumferential direction to the second signal generator (31, 34) at a second distance (φ2, ψ2; φ4, ψ4) is arranged, which is different from the first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3). Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Signalgeber (30-32, 33-35) bei einer Drehung des Rades (11, 12) eine charakteristische Sequenz zeitlich aufeinanderfolgender Messsignale an der Erfassungseinrichtung (14) erzeugen.Procedure according to Claim 14 , characterized in that the first, second and third signal transmitters (30-32, 33-35) generate a characteristic sequence of chronologically successive measurement signals at the detection device (14) when the wheel (11, 12) rotates.
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