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Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit der Antriebsanordnung.
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Im modernen Straßenverkehr werden vielfach Klein- bis Kleinstfahrzeuge mit elektrischem Antrieb eingesetzt, um überschaubare Strecken zu fahren. Um die Ressourcen an Bord dieser Fahrzeuge zu schonen, weisen diese oftmals die Möglichkeit auf, über Tretkraft Energie in das Fahrzeug einzubringen, wobei die Energie wahlweise den elektrischen Antrieb ersetzt oder unterstützt. Regelmäßig wird diese mechanische Energie unmittelbar und ohne Zwischenspeicherung in kinetische Energie für den Antrieb umgewandelt.
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Einen anderen Weg geht die Druckschrift
DE 59709997 D1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Hierin wird ein Fahrrad mit einer Generatoreinrichtung und einer Antriebseinrichtung vorgeschlagen, wobei über die Generatoreinrichtung elektrische Energie erzeugt wird, welche wahlweise in einer Batterie oder in die Antriebseinrichtungen zur Umsetzung in kinetische Energie weitergeleitet wird. Eine mechanische Verbindung zwischen der Generatoreinrichtung und der Antriebseinrichtung zur Übertragung der mechanischen Energie an die Antriebseinrichtung existiert allerdings nicht.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung für ein muskelbetriebenes Fahrzeug vorzuschlagen, welche sich durch einen besonders hohen Bedienungskomfort auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit der Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebsanordnung, welche für ein muskelbetriebenes Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist.
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Das Fahrzeug kann insbesondere ausschließlich mit elektrischem Antrieb angetrieben werden. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein Fahrrad, z.B. als ein Lastenfahrrad ausgebildet. Beispielsweise ist das Fahrzeug als ein einspuriges oder mehrspuriges Fahrzeug ausgebildet. Optional ist das Fahrzeug als ein niederfluriges Fahrzeug ausgebildet. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug ausgebildet. Beispielsweise ist das Fahrzeug ein Elektrokleinfahrzeug oder Elektrokleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet. Insbesondere sind darunter Fahrzeuge mit oder ohne Sitz oder selbstbalancierende Fahrzeuge mit oder ohne Sitz zu verstehen.
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Mit zwei oder mehr Rädern ist das Fahrzeug bevorzugt als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike, ausgebildet sein. Das Fahrzeug kann alternativ als ein mehrspuriges Fahrrad, insbesondere mit drei oder mehr Rädern ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Fahrzeug ein Transport- oder Lastenrad, insbesondere ein motorisiertes bzw. elektrisch angetriebenes Transport- oder Lastenrad, im Speziellen ein Dreirad- oder Vierrad-Pedelec oder eine Rikscha, insbesondere mit oder ohne Dach, oder ein Kabinenroller sein.
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Die Antriebsanordnung weist ein Antriebsmodul auf. Das Antriebsmodul dient zur Erzeugung eines elektrischen Antriebsmoments. Das Antriebsmodul umfasst vorzugsweise mindestens einen Elektromotor, welcher elektrische Energie in ein elektrisches Antriebsmoment wandelt. Dabei ist das Antriebsmodul, insbesondere der Elektromotor, mit mindestens oder genau einem Antriebsrad des Fahrzeugs antriebstechnisch verbindbar und/oder verbunden. Prinzipiell ist das Antriebsmodul als ein Radnabenantrieb ausgebildet, welcher in das Antriebsrad des Fahrzeugs integriert ist. Alternativ kann das Antriebsmodul jedoch auch außerhalb des Antriebsrades angeordnet und/oder als zentraler Antriebsmotor für ein oder mehrere Antriebsräder dienen. Grundsätzlich ist das Antriebsrad als ein Hinterrad des Fahrzeugs ausgebildet. Alternativ kann das Antriebsrad jedoch auch als ein Vorderrad des Fahrzeugs ausgebildet sein.
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Die Antriebsanordnung weist ein Generatormodul auf, welches zur Erzeugung elektrischer Energie für das Antriebsmodul ausgebildet und/oder geeignet ist. Das Generatormodul ist insbesondere separat zu dem Antriebsmodul ausgebildet. Das Generatormodul weist hierzu einen Generator auf, der durch einen Fahrzeugbenutzer per Tretkraft antreibbar ist. Insbesondere erzeugt der Generator eine elektrische Energie, welche aus der am Generator aufgebrachten Drehmomente und Drehzahlen resultiert. Vorzugsweise kann der Fahrzeugbenutzer die Größe der elektrischen Energie in Abhängigkeit der Tretkraft bzw. Trittfrequenz variieren. Besonders bevorzugt ist der Generator nicht zur Umsetzung eines Betriebs als Antriebsmotor ausgebildet und/oder kann ausschließlich in einem Generatorbetrieb laufen. Alternativ kann der Generator elektromotorisch betrieben werden, um z.B. die Kurbeln in eine bestimmte Position zu bringen.
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Das Generatormodul weist eine Tretkurbelwelle auf, welche zur Übertragung der Tretkraft auf den Generator ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind an der Tretkurbelwelle endseitig jeweils eine Tretkurbel, im Speziellen mit Pedalen, angeordnet, über welche die Tretkraft in die Tretkurbelwelle eingeleitet wird. Insbesondere ist die Tretkurbelwelle drehbar in dem Generatormodul gelagert. Bevorzugt definiert die Tretkurbelwelle mit ihrer Rotationsachse eine Hauptdrehachse des Generatormoduls. Die Tretkurbelwelle verläuft bevorzugt durchgängig von einer Tretkurbel zu der anderen Tretkurbel.
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Optional weist das Generatormodul eine Getriebeeinrichtung zur Übersetzung der Tretkraft von der Tretkurbelwelle auf den Generator auf. Die Tretkurbelwelle ist dabei über die Getriebebeinrichtung getriebetechnisch mit dem Generator verbunden. Insbesondere dient die Getriebeeinrichtung zur Übersetzung ins Schnelle (Betrag (i) < 1), wobei die Drehzahl am Generator vergrößert und das übertragene Drehmoment auf den Generator verkleinert wird. Die Tretkurbelwelle ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse bevorzugt durch die Getriebeeinrichtung geführt und/oder koaxial zu der Getriebeeinrichtung angeordnet. Somit wird ein Antriebsstrang gebildet, der von der Tretkurbelwelle zu dem Generator führt, wobei die Tretkurbelwelle und der Generator jeweils einen Teil des Antriebsstrangs bilden.
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In einer bevorzugten Realisierung ist vorgesehen, dass die Getriebeeinrichtung ein Übersetzungsverhältnis zwischen Getriebeeingang und Getriebeausgang mit einem Betrag von weniger als 1:40, insbesondere 1:30 aufweist. Vorzugsweise weist die Getriebeeinrichtung ein Übersetzungsverhältnis zwischen 1:10, insbesondere 1:30 und 1:100, insbesondere 1:50 auf. Vorzugsweise weist die Getriebeeinrichtung ein Übersetzungsverhältnis von 1:50 auf. Auf diese Weise wird das durch den Fahrer erzeugte hohe Tretmoment (im Bereich bis ca. 200Nm) am Getriebeeingang mit geringen Drehzahlen (im Bereich 30 bis 120 1/min) in ein geringeres Drehmoment mit hohen Drehzahlen am Getriebeausgang gewandelt.
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In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Generator einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei ein Getriebeausgang der Getriebeeinrichtung mit dem Rotor verbunden ist. In einem Fahrbetrieb wird somit das Tretmoment über die Getriebeeinrichtung auf den Rotor übertragen, sodass der Rotor relativ zu dem Stator um die Hauptdrehachse rotiert wird.
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Das Antriebsmodul und das Generatormodul sind mechanisch, insbesondere mechanisch antriebstechnisch, voneinander getrennt und/oder entkoppelt. Die Übertragung von Energie zwischen der Tretkurbelwelle und/oder dem Generatormodul zu dem Antriebsmodul erfolgt ausschließlich elektrisch. Die Antriebsanordnung kann somit auch als kettenlos bezeichnet werden.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Antriebsanordnung eine Steuereinrichtung aufweist, wobei die Steuereinrichtung insbesondere programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch eingerichtet ist, ein Gegenmoment in dem Generatormodul zu steuern. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise als eine digitale Datenverarbeitungseinrichtung, wie zum Beispiel als ein Mikrocontroller realisiert. Unter einem Gegenmoment, insbesondere Lastmoment, wird das Moment bezeichnet, welche das Generatormodul dem Benutzer des Fahrzeugs entgegensetzt. Insbesondere wird eine Last in dem Generatormodul variiert, um das Gegenmoment zu steuern. Der Benutzer des Fahrzeugs empfindet das Tretgefühl als „schwerer“ oder „leichter“ in Abhängigkeit des angesteuerten Gegenmoments.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Gegenmoment in Abhängigkeit einer Winkelstellung der Tretkurbelwelle gesteuert ist. Unter einer „Steuerung“ wird auch eine Regelung oder eine andere Kontrollstrategie verstanden. Insbesondere wird das Gegenmoment in dem Generatormodul so angesteuert, dass sich das Gegenmoment bei einer 360° Drehung der Tretkurbelwelle in Abhängigkeit der Winkelstellung insbesondere periodisch ändert.
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Optional weist die Antriebsanordnung einen Winkelsensor auf, wobei der Winkelsensor die Winkelstellung der Tretkurbelwelle oder eine dazu äquivalente Größe aufnimmt, aus der die Winkelstellung der Tretkurbelwelle abgeleitet werden kann. Die Steuerungseinrichtung ist datentechnisch mit dem Winkelsensor verbunden.
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Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass die Tretkurbelwelle und das Generatormodul in jeder Winkelstellung ein ähnliches oder sogar identisches Verhalten aufweisen. Die Einleitung des mechanischen Antriebsmoments erfolgt allerdings über den Benutzer, welcher die Tretkurbeln über Beine antreibt. Dieser Teil der „Mechanik“ des Gesamtsystems weist jedoch ein Verhalten auf, welches stark abhängig von der Stellung der Tretkurbel und damit von der Winkelstellung der Tretkurbelwelle ist. So kann der Benutzer beispielsweise bei einem Niedertreten der Pedale ein vergleichsweise großes mechanisches Drehmoment einleiten. In einem oberen und in einem unteren Totpunkt kann dagegen quasi kein mechanisches Drehmoment eingeleitet werden. Durch die winkelabhängige Steuerung des Gegenmoments kann dieses ungleichmäßige Verhalten des Benutzers im Antriebsstrang kompensiert werden und auf diese Weise der Bedienungskomfort der Antriebsanordnung signifikant erhöht werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, ein Muster mit variierendem Gegenmoment mit einer Periode von 360° der Tretkurbelwelle zu wiederholen. Mit 360° ist jede Winkelstellung der Tretkurbelwelle abgebildet, so dass winkelabhängige Schwächen des antreibenden Benutzers ausgeglichen werden können.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Steuereinrichtung ausgebildet ist, das Muster mit unterschiedlichen Verstärkungsstufen des Gegenmoments zu wiederholen. Es wird somit zwischen der Form des Musters und der Verstärkung des Musters unterschieden. Beispielsweise ist das Muster eine winkelabhängige Zuordnung von normierten Gegenmomenten, welche beispielsweise durch eine Multiplikation mit der Verstärkungsstufe auf die benötigte Höhe und/oder Intensität der Gegenmomente gebracht werden kann.
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Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist das Muster zwei Gegenmomentmaxima und zwei Gegenmomentminima innerhalb der 360° Periode auf. Diese Ausgestaltung reflektiert, dass in dem oberen und in dem unteren Totpunkt des Gegenmoment minimal sein soll, wohingegen in einer Winkelstellung zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt das Gegenmoment ein Maximum aufweist, da in dieser Position der Benutzer das maximale mechanische Antriebsmoment einleiten kann.
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Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Muster gleichgerichtet sinusförmig verläuft, wobei die Maxima des sinusförmigen Verlaufs besonders bevorzugt den Gegenmomentmaxima und/oder die Minima des umgeklappten sinusförmigen Verlaufs den Gegenmomentminima zugeordnet werden. Insbesondere bildet der umgeklappt sinusförmige Verlauf das Muster, welches entsprechend der Verstärkungsstufe verstärkt wird.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erster 180° Winkelbereich und/oder eine erste Halbwelle und ein zweiter, daran anschließender 180° Winkelbereich und/oder eine zweite Halbwelle des Musters ein unterschiedlich hohes, durchschnittliches, insbesondere normiertes Gegenmoment aufweisen. Diese Ausgestaltung kann zum Beispiel Einsatz finden, wenn die Beine des Benutzers aufgrund Krankheit, Behinderung etc. unterschiedlich ausgebildet sind. Beispielsweise ist es möglich, dass in dem ersten Winkelbereich das kräftigere Bein beim Niedertreten der Tretkurbel ist. In dem zweiten Winkelbereich ist dagegen das schwächere Bein beim Niedertreten der Tretkurbel. Für das Niedertreten bei dem schwächeren Bein wird das Gegenmoment kleiner eingestellt als bei dem stärkeren Bein. Auf diese Weise kann jedes Bein, dem eigenen Fitness-Level entsprechend trainiert werden.
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Beispielsweise beträgt die Differenz mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 20 % und insbesondere mindestens 30 % des höheren durchschnittlichen Gegenmoments.
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Es sind jedoch auch andere Muster vorstellbar, so dass beispielsweise besondere Winkelbereiche in der 360° Periode selektiv trainiert werden können. Insbesondere ist die Steuereinrichtung eingerichtet, so dass für jeden Winkelbereich ein eigenes, optional normiertes Gegenmoment eingestellt werden kann.
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Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Steuerung des Gegenmoments durch eine, einige oder alle der nachfolgenden Alternativen:
- Die Steuerung des Gegenmoments erfolgt durch Ansteuerung der mechanischen Getriebeeinrichtung, wobei diese beispielsweise eine steuerbare Übersetzung aufweist, wobei durch die Ansteuerung die steuerbare Übersetzung geändert wird.
- Die Steuerung des Gegenmoments erfolgt durch Ansteuerung des Generators, wobei beispielsweise Bereiche des Generators zu- bzw. weggeschaltet werden können, um die Generatorlast gesteuert zu ändern.
- Die Steuerung des Gegenmoments erfolgt durch Ansteuerung einer Ladeelektronik für ein Energiespeichermodul, wobei zur Erhöhung des Gegenmoments der Ladestrom erhöht und zur Erniedrigung des Gegenmoments der Ladestrom erniedrigt wird.
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Optional bilden die Getriebeeinrichtung, der Generator und/oder die Ladeelektronik einen Bestandteil der Antriebsanordnung.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Generatormodul zur Bereitstellung der elektrischen Energie über eine elektrische Leitung unmittelbar mit dem Antriebsmodul verbunden ist. Insbesondere kann der Elektromotor somit direkt durch den vom Generator erzeugten Strom gespeist werden. Alternativ oder optional ergänzend ist das Generatormodul zur Bereitstellung der elektrischen Energie mittelbar über ein oder das Energiespeichermodul mit dem Antriebsmodul verbunden. Insbesondere ist das Energiespeichermodul als ein Akkumulator ausgebildet, welcher während der Fahrt vom Generator über die Ladeelektronik gespeist wird und zudem von einer externen Stromquelle geladen werden kann. Insbesondere kann der Elektromotor und/oder das Antriebsmodul somit durch den in dem Energiespeichermodul gespeicherten Strom gespeist werden.
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Bevorzugt ist die Steuereinrichtung ausgebildet, das Antriebsmodul auf Basis der Winkelgeschwindigkeit der Tretkurbelwelle anzusteuern, so dass trotz des in Abhängigkeit der Winkelstellung der Tretkurbelwelle variierende mechanische Antriebsmoments ein davon unabhängiges elektrisches Antriebsmoment von der Antriebsanordnung erzeugt wird.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der Antriebsanordnung wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. Insbesondere ist das Fahrzeug als ein muskelbetriebenes Fahrzeug, insbesondere Fahrrad, ausgebildet, welches durch einen Elektromotor in dem Antriebsmodul angetrieben wird. Insbesondere zeichnet sich das Fahrzeug dadurch aus, dass die für den Elektromotor benötigte elektrische Energie zumindest teilweise mittels des Generatormoduls durch den Benutzer erzeugt wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Antriebsanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine stark schematisierte Draufsicht auf das Generatormodul zur Visualisierung von Winkelstellungen;
- 3a, b jeweils ein Koordinatensystem, zur Visualisierung eines Musters für den Gegenmomentverlauf, wobei ein variierendes Gegenmoment über die Winkelstellung aufgetragen ist.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug 1. Das Fahrzeug 1 ist als ein Fahrrad ausgebildet, welches im Wesentlichen aus einem Rahmen 2 sowie einem Vorderrad 3 und einem Hinterrad 4 gebildet ist.
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Das Fahrzeug 1 weist eine Antriebsanordnung 5 auf, welche zum Antrieb des Hinterrads 4 dient. Das Hinterrad 4 bildet somit ein Antriebsrad des Fahrzeugs 1, wobei das Vorderrad 3 antriebslos bleibt. Optional kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Vorderrad 3 angetrieben wird.
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Die Antriebsanordnung 5 umfasst ein Generatormodul 6, ein Antriebsmodul 7 und optional ein Energiespeichermodul 8. Das Generatormodul 6 ist im Bereich des Tretlagers angeordnet und kann durch einen Fahrzeugbenutzer per Tretkraft angetrieben werden, um elektrische Energie für das Antriebsmodul 7 zu erzeugen. Das Generatormodul 6 weist hierzu zwei diametral zueinander angeordnete Tretkurbeln 9 auf, welche per Tretkraft in Rotation versetzt werden, um über eine Tretkurbelwelle 12 elektrische Leistung in dem Generatormodul 6 zu erzeugen.
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Das Fahrzeug 1 weist keine mechanische Antriebsverbindung zwischen den Tretkurbeln 9 und dem Antriebsrad 4 auf. Das Generatormodul 6 ist lediglich über eine elektrische Leitung 10 mit dem Antriebsmodul 6 und/oder dem Energiespeichermodul 8 elektrisch verbunden, um die für das Antriebsmodul 7 nötige elektrische Energie bereitzustellen. Das Antriebsmodul 7 kann beispielsweise als ein in das Hinterrad 4 integrierter Radnabenmotor ausgebildet sein, welcher ein elektrisches Antriebsmoment auf das Hinterrad 4 überträgt. Das Antriebsmodul 7 kann dabei direkt durch die von dem Generatormodul 6 erzeugte elektrische Energie oder mittelbar durch die in dem Energiespeichermodul 8 gespeicherte elektrische Energie versorgt werden. Das Energiespeichermodul 8 kann während der Fahrt von Generatormodul 6 gespeist werden und darüber hinaus von einer externen Stromquelle geladen werden. Optional kann die vom Generatormodul 6 bereitgestellte elektrische Energie einem Verbraucher 11, z.B. Licht, zur Verfügung gestellt werden.
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Die Antriebsanordnung 5 weist einen Winkelsensor 13 auf, wobei der Winkelsensor 13 ausgebildet ist, eine Winkelstellung der Tretkurbelwelle 12 unmittelbar oder mittelbar zu erfassen und/oder zu bestimmen. Insbesondere wird eine absolute Winkelstellung durch den Winkelsensor 13 bestimmt. Ferner weist die Antriebsanordnung 5 eine Steuereinrichtung 14 auf, wobei die Steuereinrichtung 14 mit dem Winkelsensor 13 datentechnisch verbunden ist, so dass die Steuereinrichtung 14 auf die Winkelstellung der Tretkurbelwelle 12 in Echtzeit zugreifen kann.
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Die Steuereinrichtung 14 ist programmtechnisch und/oder schaltungstechnisch ausgebildet, ein Gegenmoment in dem Generatormodul 6 anzusteuern und zwar in Abhängigkeit der Winkelstellung der Tretkurbelwelle 12. Somit kann jeder Winkelstellung der Tretkurbelwelle 12 ein unterschiedliches Gegenmoment zugeordnet werden. Diese Funktion der Steuereinrichtung 14 ermöglicht es, das Gegenmoment und somit eine Schwere des aufzubringenden Tretmoment für den Benutzer in Abhängigkeit der Winkelstellung zu steuern.
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In der 2 ist in einer schematischen Darstellung in axialer Draufsicht das Generatormodul 6 mit der Tretkurbelwelle 12 dargestellt. Ferner ist die Winkelstellung visualisiert, wobei 4 Positionen dargestellt sind: Mit dem Buchstaben A wird eine 0° Position, mit dem Buchstaben B wird eine 90° Position mit dem Buchstaben C wird 180° Position, mit dem Buchstaben die wird eine 270° Position und nachfolgend mit dem Buchstaben A wird eine 360° Position dargestellt, die der 0° Position der Tretkurbelwelle 12 entspricht.
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In der 3 a ist ein Koordinatensystem dargestellt, wobei auf der X-Achse die Winkelstellung der Tretkurbelwelle 12 und auf der Y-Achse des Gegenmoment aufgetragen sind. Mit einer durchgezogenen Linie ist ein erstes Muster 15 mit variierendem Gegenmoment mit einer Periode von 360° dargestellt.
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Dieses erste Muster 15 weist zwei Winkelbereiche auf und zwar einen ersten Winkelbereich von A bis C und/oder von 0° bis 180° und einen zweiten Winkelbereich von C bis A und/oder von 180° bis 360°/0°. Die Halbwellen in den beiden Winkelbereichen sind identisch ausgeführt und können beispielsweise sinusförmig sein. Insbesondere ist das Muster als eine gleichgerichtete Sinuswelle ausgebildet.
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Das erste Muster 15 weist eine Periode von 360° und somit zwei Gegenmomentminima, nämlich bei A und bei C, sowie zwei Gegenmomentmaxima, nämlich bei B und D, auf. Die Position A betrifft einen oberen Totpunkt, die Position B betrifft einen unteren Totpunkt. In den Totpunkten kann der Benutzer nur ein geringes Antriebsmoment einleiten. Um dem Benutzer zu entlasten liegt an diesen Totpunkten jeweils ein Gegenmomentminimum vor. In den Punkten B und D, bei denen der Benutzer ein maximales Antriebsmoment einleiten kann, liegt dagegen ein Gegenmomentmaximum vor. Mit dem ersten Muster 15 wird somit die Fähigkeit des Benutzers, ein Antriebsmoment in die Tretkurbelwelle 12 einleiten zu können, berücksichtigt und auf diese Weise der Bedienungskomfort der Antriebsanordnung 5 verbessert.
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Es ist auch möglich, dass das erste Muster 15 oder ein beliebiges Muster phasenverschoben von der Steuereinrichtung 14 umgesetzt wird, da die Positionen des minimalen und maximalen Antriebsmoments möglicherweise nicht genau bei 0°/180° bzw. 90°/270° liegen.
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In Abhängigkeit der Leistungsfähigkeit oder der Umgebung der Antriebsanordnung 5 (Bergfahrt, Talfahrt, Ebene) des Benutzers kann die Steuereinrichtung 14 des ersten Muster 15 mit unterschiedlichen Verstärkungsstufen des Gegenmoments umsetzen. In der 3 a sind mit gestrichelten Linien zwei derartige Umsetzungen gezeigt, wobei die untere gestrichelte Linie ein verringertes Gegenmoment und die obere gestrichelte Linie ein erhöhtes Gegenmoment umsetzt. Beispielsweise kann die untere gestrichelte Linie bei einer Bergfahrt, die durchgezogene Linie bei einer Fahrt in der Ebene und die obere gestrichelte Linie bei einer Talfahrt umgesetzt werden.
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Es ist somit möglich, dass die Steuereinrichtung 14 das erste Muster 15 in einer normierten Form bereitstellt und beispielsweise mit einer Verstärkungsstufe multipliziert.
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Die 3b zeigt eine Alternative für das Muster 15, wobei das Gegenmoment in der ersten Halbwelle zwischen dem Position A und C größer gewählt ist als in der zweiten Halbwelle. Betrachtet man beispielsweise ein durchschnittliches Gegenmoment in der ersten und der zweiten Halbwelle, so ist das Gegenmoment in der zweiten Halbwelle mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 20 % und insbesondere mindestens 30 % kleiner als das durchschnittliche Gegenmoment der ersten Halbwelle. Dieses Muster 15 in der asymmetrischen Ausprägung kann beispielsweise umgesetzt werden, wenn der Benutzer ein stärkeres und ein schwächeres Bein hat. Dann kann bei der Leistungsphase des stärkeren Beins die höhere Halbwelle für das Gegenmoment verwendet werden und bei der Leistungsphase des schwächeren Beins die niedrigere Halbwelle für das Gegenmoment verwendet werden.
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In ähnlicher Weise ist auch möglich, dass für bestimmte Winkelbereiche höhere Gegenmomente und für andere Winkelbereiche niedrigere Gegenmomente angesteuert werden, um beispielsweise dem Benutzer für diese Winkelbereiche besonders zu trainieren und/oder zu entlasten.
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Die Steuereinrichtung 14 ist ausgebildet, wahlweise eine Getriebeeinrichtung in dem Generatormodul 6 mit steuerbarer Übersetzung anzusteuern, um das Gegenmoment zu variieren. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinrichtung 14 einen Generator in dem Generatormodul 6 ansteuern, um das Gegenmoment zu steuern. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinrichtung 14 eine Ladeelektronik für das Energiespeichermodul 8 ansteuern, um die elektrische Last und damit des Gegenmoment zu variieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Rahmen
- 3
- Vorderrad
- 4
- Hinterrad
- 5
- Antriebsanordnung
- 6
- Generatormodul
- 7
- Antriebsmodul
- 8
- Energiespeichermodul
- 9
- Tretkurbel
- 10
- Leitung
- 11
- Verbraucher
- 12
- Tretkurbelwelle
- 13
- Winkelsensor
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Muster
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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