DE102020132924A1 - Handlebar with double position detection of a brake lever - Google Patents

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Peter Schäck
Jörg Merkle
Michael Hofmann
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Lenker (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein mit Muskelkraft oder für ein kombiniert mit Muskelkraft und elektromotorisch antreibbares Fahrzeug oder um einen elektrisch betriebenen Roller, aufweisend einen um einen Drehpunkt (4) schwenkbeweglich gelagerten Bremshebel (2) sowie einen Dauermagneten (5) und einen das Magnetfeld des Dauermagneten (5) detektierenden Magnetfeld-sensor (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Bremshebel (2) in einer ersten Ebene verschwenkbar ist, um einen hydraulischen Bremszylinder (3) zu betätigen, und in einer zweiten Ebene, um eine Zusatzfunktion auszulösen.The invention relates to a handlebar (10) for a vehicle, in particular for a vehicle that can be driven by muscle power or for a vehicle that can be driven in combination with muscle power and an electric motor, or for an electrically operated scooter, having a brake lever (2) pivotably mounted about a pivot point (4) and a permanent magnet (5) and a magnetic field sensor (6) detecting the magnetic field of the permanent magnet (5), characterized in that the brake lever (2) can be pivoted in a first plane in order to actuate a hydraulic brake cylinder (3), and in a second level to trigger an additional function.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lenker mit einem Lenkerbügel mit doppelter Positionserfassung eines Bremshebels, insbesondere für Scooter, für per Muskelkraft betriebene Fahrzeuge, für Pedelecs oder für Kraftfahrzeuge, die durch Muskelkraft kombiniert mit elektromotorischer Antriebskraft betreibbar sind.The invention relates to a handlebar with a handlebar with double position detection of a brake lever, in particular for scooters, for vehicles operated by muscle power, for pedelecs or for motor vehicles that can be operated by muscle power combined with electromotive drive power.

Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2019 132 992 ist eine Handbremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Handbremsvorrichtung für ein mit Muskelkraft oder für ein kombiniert mit Muskelkraft und elektromotorisch antreibbares Fahrzeug, bekannt, welche einen um eine Drehachse schwenkbeweglich gelagerten Handbremshebel sowie eine Positionserfassungseinrichtung mit einem Dauermagneten und einem das Magnetfeld des Dauermagneten detektierenden Magnetfeldsensor aufweist. Hierbei findet eine kontinuierliche lineare Positionserfassung eines Bremshebels statt.From the not yet published DE 10 2019 132 992 discloses a handbrake device for a vehicle, in particular a handbrake device for a vehicle that can be driven by muscle power or for a vehicle that can be driven in combination with muscle power and an electric motor, which has a handbrake lever that is pivotably mounted about an axis of rotation and a position detection device with a permanent magnet and a magnetic field sensor that detects the magnetic field of the permanent magnet . In this case, a continuous linear position detection of a brake lever takes place.

In der US 10,479,438 B2 ist die Nutzung eines zweiten Freiheitsgrades, 90° gedreht zur üblichen Bewegungsrichtung eines Fahrradbremshebels beschrieben. Genutzt wird diese als Schalthebel zur Wahl des Ganges. Elektrisch erfasst werden hierbei nur die beiden Schalthebelendpositionen mit Hilfe von zwei Schaltern.In the US 10,479,438 B2 describes the use of a second degree of freedom rotated 90° to the usual direction of movement of a bicycle brake lever. This is used as a shift lever to select the gear. Only the two shift lever end positions are detected electrically with the help of two switches.

Jedoch führt die Elektrifizierung bei elektrisch betriebenen Rollern, sogenannten „eScootern“ und Elektrofahrrädern zur Entwicklung zahlreicher Funktionen, die mittels zusätzlicher Taster bzw. Hebel am Lenker bedient werden. Hierzu zählen beispielsweise die Bedienung von Funktionen wie elektronische Klingel, Blinker, Gashebel bei derartigen Rollern, die Wahl des Grades an elektrischer Unterstützung bei Elektrofahrrädern, das Schalten der Fahrradbeleuchtung und der Wechsel von Anzeigen und Modi in Fahrradcomputern und Navigationsgeräten. Die Anzahl genannter Funktionen führt zu einer Vielzahl von Tastern bzw. zusätzlicher Hebel an der Lenkstange. Jeder dieser Taster bzw. Hebel muss mit einem eigenen Sensor inkl. Verkabelung ausgestattet werden. Die Folge sind steigende Kosten, sinkende Übersichtlichkeit durch überladene Lenkstangen und Leitungen, sowie sinkende Benutzerfreundlichkeit, da ständiges Umgreifen am Lenker nötig ist verbunden mit einem wiederkehrenden Abwenden des Blicks des Fahrers von der Strasse.However, the electrification of electrically operated scooters, so-called "eScooters" and electric bicycles, has led to the development of numerous functions that are operated using additional buttons or levers on the handlebars. This includes, for example, operating functions such as electronic bells, turn signals, throttle levers on such scooters, selecting the level of electrical assistance on electric bicycles, switching on the bicycle lights and changing displays and modes in bicycle computers and navigation devices. The number of functions mentioned leads to a large number of buttons or additional levers on the handlebars. Each of these buttons or levers must be equipped with its own sensor including cabling. The consequences are rising costs, reduced clarity due to overloaded handlebars and lines, and reduced user-friendliness, since the driver has to constantly change his grip on the handlebars and the driver repeatedly has to look away from the road.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile zumindest teilweise zu verringern und einen benutzerfreundlicheren Lenker zu schaffen.It is therefore the object of the invention to at least partially reduce the disadvantages mentioned and to create a more user-friendly handlebar.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Lenker für ein Fahrzeug, für ein mit Muskelkraft oder für ein kombiniert mit Muskelkraft und elektromotorisch antreibbares Fahrzeug oder einen elektrisch betriebenen Roller, aufweisend einen um einen Drehpunkt schwenkbeweglich gelagerten Bremshebel sowie einen Dauermagneten und einen das Magnetfeld des Dauermagneten detektierenden Magnetfeldsensor, wobei der Bremshebel in einer ersten Ebene verschwenkbar ist, um einen hydraulischen Bremszylinder zu betätigen, und in einer zweiten Ebene, um eine Zusatzfunktion auszulösen. Auf diese Weise wird nun ein zweiter Freiheitsgrad des Bremshebels eröffnet. Mittels eines einzigen Sensors werden beide Hebelrichtungen linear erfasst und ausgegeben. Der neue Freiheitsgrad ermöglicht die Implementierung einer oder zweier weiterer Funktionen mittels des bereits vorhandenen Bremshebels, d.h. die Auslösung einer oder zweier Zusatzfunktionen.This object is achieved by a handlebar for a vehicle, for a vehicle that can be driven with muscle power or for a vehicle that can be driven in combination with muscle power and an electric motor, or an electrically operated scooter, having a brake lever that is pivotably mounted about a pivot point, as well as a permanent magnet and a magnetic field sensor that detects the magnetic field of the permanent magnet , The brake lever being pivotable in a first plane in order to actuate a hydraulic brake cylinder and in a second plane in order to trigger an additional function. In this way, a second degree of freedom of the brake lever is now opened up. Both lever directions are recorded and output linearly using a single sensor. The new degree of freedom enables the implementation of one or two additional functions using the existing brake lever, i.e. the triggering of one or two additional functions.

Die für die Zusatzfunktion bzw. die Zusatzfunktionen genutzte Bewegungsrichtung in der zweiten Ebene wird dabei vorzugsweise mechanisch unterbunden, sobald der Bremshebel gezogen, d.h. in der ersten Ebene verschwenkt wird. Auf diese Weise bleibt die Wirkung des Bremshebels während der Bremsung stabil und es kommt zu keiner Kippelbewegung. Ferner ist die sensorische Erfassung der Querbewegung, d.h. der Bewegung des Bremshebels in der zweiten Ebene, bei gezogenem Bremshebel nicht mehr sicher detektierbar und sollte auch aus diesem Grund mechanisch unterbunden werden.The direction of movement used for the additional function or functions in the second plane is preferably mechanically prevented as soon as the brake lever is pulled, i.e. pivoted in the first plane. In this way, the action of the brake lever remains stable during braking and there is no wobbling movement. Furthermore, the sensory detection of the transverse movement, i.e. the movement of the brake lever in the second plane, can no longer be reliably detected when the brake lever is pulled and should also be prevented mechanically for this reason.

Vorzugsweise stehen die erste und die zweite Ebene, in denen der Bremshebel verschwenkbar ist, senkrecht zueinander. Auf diese Weise sind die beiden Bewegungsebenen eindeutig zugeordnet und Fehlfunktionen können weitgehend ausgeschlossen werden.The first and second planes, in which the brake lever can be pivoted, are preferably perpendicular to one another. In this way, the two planes of movement are clearly assigned and malfunctions can be largely ruled out.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Lenkers handelt es sich bei der Zusatzfunktion um eine Betätigung eines Elektromotors des Fahrzeugs. Somit wirkt das zweite Linearsignal, das durch die Verschwenkung des Bremshebels in der zweiten Ebene ausgelöst wird, als Gashebel bei Elektrorollern. Aus dem Linearsignal kann jedoch auch eine definierte Schaltposition abgeleitet werden, mithin also ein digitales Signal, sodass auch Zusatzfunktionen ermöglicht werden, die eines „Tasters“, also einer digitalen Schaltung, bedürfen.According to a preferred embodiment of the handlebar, the additional function is an actuation of an electric motor of the vehicle. The second linear signal, which is triggered by the pivoting of the brake lever in the second plane, thus acts as a throttle lever in electric scooters. However, a defined switching position can also be derived from the linear signal, i.e. a digital signal, so that additional functions that require a "button", i.e. a digital circuit, are also made possible.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Lenkers erfasst der Sensor eine Verschwenkung des Bremshebels in beiden Ebenen durch eine Abstandsmessung zwischen Sensor und Magnet sowie einen Schwenkwinkel zwischen diesen. Dies entspricht der Ausführung eines klassischen Bremshebels.According to a further advantageous embodiment of the handlebar, the sensor detects pivoting of the brake lever in both planes by measuring the distance between the sensor and the magnet and a pivoting angle between them. This corresponds to the design of a classic brake lever.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines nicht beschränkenden Beispiels mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

  • 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkers und
  • 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkers.
The invention is referred to below by way of non-limiting example described on the drawing. Show in the drawing:
  • 1 a first embodiment of a link according to the invention and
  • 2 a second embodiment of a handlebar according to the invention.

In 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lenkers unter dem allgemeinen Bezugszeichen 10 dargestellt. Wie dies zu erkennen ist, umfasst der Lenker 10 einen Lenkerbügel 1, welcher ein vorderes Teil 1a aufweist, das unter einem Winkel zu dem Lenkerbügel angeordnet sein kann, welcher etwa 20° bis 160° in Bezug auf den Lenkerbügel 1 beträgt. Ein Bremshebel 2 zum Betätigen eines hydraulischen Bremszylinders 3 ist über einen Drehpunkt 4, beispielsweise ein Drehgelenk, in Bezug auf den vorderen Teil 1a des Lenkerbügels 1 in zwei Ebenen verschwenkbar angelenkt und somit direkt oder indirekt mit dem Lenkerbügel 1 verbunden.In 1 an embodiment of a control arm according to the invention is shown under the general reference number 10 . As can be seen, the handlebar 10 comprises a handlebar 1 which has a front part 1a which can be arranged at an angle to the handlebar which is about 20° to 160° with respect to the handlebar 1 . A brake lever 2 for actuating a hydraulic brake cylinder 3 is articulated via a pivot point 4, for example a rotary joint, so that it can pivot in two planes in relation to the front part 1a of the handlebar 1 and is thus directly or indirectly connected to the handlebar 1.

Auf dem Bremshebel 2 ist ein Magnet 5, vorzugsweise ein Permanentmagnet, starr, d.h. unbeweglich in Bezug auf den Bremshebel 2, angebracht, welcher mit einem Sensor 6 auf dem vorderen Teil 1a des Lenkerbügels 1 zusammenwirkt. Der Sensor 6 ist als ein Magnetfeldsensor ausgebildet. Dieser benötigt zur Funktion eine magnetische Flussdichte, welche durch den Magneten 5 erzeugt wird. Der Sensor 6 befindet sich auf der starren Gegenseite, also dem Lenkerbügel 1 bzw. dessen vorderen Teil 1a, um eine einfache Verkabelung zu gewährleisten. Vorteile von Magnetfeldsensoren sind dabei die berührungslose Positionserfassung, verschleißfreier Betrieb, Wartungsfreiheit, robustes Design und minimaler Bauraum.A magnet 5, preferably a permanent magnet, is fixed on the brake lever 2, i.e. immobile with respect to the brake lever 2, which interacts with a sensor 6 on the front part 1a of the handlebar 1. The sensor 6 is designed as a magnetic field sensor. To function, this requires a magnetic flux density, which is generated by the magnet 5 . The sensor 6 is located on the rigid opposite side, ie the handlebar 1 or its front part 1a, in order to ensure simple wiring. The advantages of magnetic field sensors are the non-contact position detection, wear-free operation, freedom from maintenance, robust design and minimal installation space.

Der Sensor wertet die drei Raumrichtungen x, y, z des Magnetfeldes einzeln aus und kann daraus die aktuelle Lage des Magneten 5, auch „Target“ genannt, dreidimensional ableiten.The sensor evaluates the three spatial directions x, y, z of the magnetic field individually and can use this to derive the current position of the magnet 5, also known as the “target”, in three dimensions.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform erfolgt sie Auswertung der Bewegung in den Verschwenkungsebenen xy und xz durch eine zweidimensionale Winkelbestimmung des Magneten 5 relativ zum Sensor 6 gesehen. In diesem Fall ist der Bremshebel 2 nach Art eines sogenannten „Joysticks“, wie es aus Spielkonsolen bekannt ist, angelenkt.in the in 1 In the illustrated embodiment, the movement in the pivoting planes xy and xz is evaluated by a two-dimensional determination of the angle of the magnet 5 relative to the sensor 6 . In this case, the brake lever 2 is articulated in the manner of a so-called “joystick”, as is known from game consoles.

Mit Bezug auf 2 ist dort eine Kombination aus Abstandsmessung zwischen Target (Magnet 5) und Sensor 6 und eine Winkelerfassung gezeigt, was der Ausführung eines klassischen Bremshebels entspricht.Regarding 2 a combination of distance measurement between target (magnet 5) and sensor 6 and angle detection is shown there, which corresponds to the design of a classic brake lever.

Für beide Ausführungen werden die Magnetfeldverläufe für beide Betätigungsrichtungen in Form einer elektronischen Tabelle, eines sogenannten „Look-up table“ im Sensor 6 hinterlegt, d.h. gespeichert, sodass für beide Bewegungsrichtungen und beide Ausführungsformen ein lineares Ausgangssignal ausgegeben werden kann. Wie erwähnt kann aus dem Linearsignal auch eine definierte Schaltposition zur Realisierung eines „Tasters“ also einer digitalen Schaltung abgeleitet werden.For both versions, the magnetic field curves for both directions of actuation are stored in the form of an electronic table, a so-called "look-up table" in the sensor 6, so that a linear output signal can be output for both directions of movement and both embodiments. As already mentioned, a defined switching position can be derived from the linear signal to implement a "button", i.e. a digital circuit.

Die Erfindung dient insbesondere dazu, einem Bremshebel eines Lenkers eine zusätzliche Funktion zu ermöglichen, beispielsweise die Bedienung von Funktionen wie elektronische Klingel, Blinker, Gashebel bei Elektrorollern, Wahl des Unterstützungsmaßes bei Elektrofahrrädern, Schalten der Fahrradbeleuchtung und der Wechsel von Anzeigen und Modi in Fahrradcomputern und Navigationsgeräten.The invention serves in particular to enable a brake lever of a handlebar to have an additional function, for example the operation of functions such as electronic bells, turn signals, throttle levers on electric scooters, selection of the degree of support on electric bicycles, switching on the bicycle lights and changing displays and modes in bicycle computers and navigation devices.

BezugszeichenlisteReference List

11
Lenkerbügelhandlebar
1a1a
vorderer Teilfront part
22
Bremshebelbrake lever
33
hydraulischer Bremszylinderhydraulic brake cylinder
44
Drehpunktpivot point
55
Magnetmagnet
66
Sensorsensor
1010
Lenkerhandlebars

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102019132992 [0002]DE 102019132992 [0002]
  • US 10479438 B2 [0003]US10479438B2 [0003]

Claims (4)

Lenker (10) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein mit Muskelkraft oder für ein kombiniert mit Muskelkraft und elektromotorisch antreibbares Fahrzeug oder um einen elektrisch betriebenen Roller, aufweisend einen um einen Drehpunkt (4) schwenkbeweglich gelagerten Bremshebel (2) sowie einen Dauermagneten (5) und einen das Magnetfeld des Dauermagneten (5) detektierenden Magnetfeldsensor (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Bremshebel (2) in einer ersten Ebene verschwenkbar ist, um einen hydraulischen Bremszylinder (3) zu betätigen, und in einer zweiten Ebene, um eine Zusatzfunktion auszulösen.Handlebar (10) for a vehicle, in particular for a vehicle that can be driven by muscle power or for a vehicle that can be driven in combination with muscle power and an electric motor, or for an electrically operated scooter, having a brake lever (2) pivotably mounted about a pivot point (4) and a permanent magnet (5) and a magnetic field sensor (6) detecting the magnetic field of the permanent magnet (5), characterized in that the brake lever (2) can be pivoted in a first plane in order to actuate a hydraulic brake cylinder (3) and in a second plane in order to perform an additional function trigger. Lenker (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Zusatzfunktion um eine Betätigung eines Elektromotors des Fahrzeugs handelt.Handlebar (10) after claim 1 , characterized in that the additional function is an actuation of an electric motor of the vehicle. Lenker (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Ebene senkrecht zueinander stehen.Handlebar (10) after claim 1 or 2 , characterized in that the first and the second plane are perpendicular to each other. Lenker (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (6) eine Verschwenkung des Bremshebels (2) in beiden Ebenen durch eine Abstandsmessung zwischen Sensor (6) und Magnet (5) sowie einen Schwenkwinkel zwischen diesen erfasst.Handlebar (10) after claim 2 or 3 , characterized in that the sensor (6) detects a pivoting of the brake lever (2) in both planes by measuring the distance between the sensor (6) and the magnet (5) and a pivoting angle between them.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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