DE102022125224A1

DE102022125224A1 - Pedal, electromechanical drive system, electric vehicle and stationary sports equipment

Info

Publication number: DE102022125224A1
Application number: DE102022125224.8A
Authority: DE
Inventors: Alexander Herm; Peter Mérimèche
Original assignee: Heinzmann & Co KG GmbH
Current assignee: Heinzmann & Co KG GmbH
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2024-04-04

Abstract

Zur Verbesserung des Bedienkomforts von Elektrofahrzeugen (19) aber auch elektrischen Sportgeräten (26) oder sonstigen elektromechanischen Antriebssystemen (18), die jeweils mithilfe einer Antriebskurbel (2) und einem daran angebrachten Pedal (1) mittels Muskelkraft betrieben werden können, wird vorgeschlagen, dass das Pedal (1) wenigstens eine Tritt- oder Grifffläche (5) bietet, die schwingungsgedämpft auf oder an einem Pedalachskörper (3) des Pedals (1) aufgehängt ist, der seinerseits drehfest oder aber drehbar mit der Antriebskurbel (2) mechanisch verbunden ist. Eine solche Konzeption hat den Vorteil, dass Vibrationen, die in die Antriebskurbel (2) von einem hieran angeschlossenen Generator (23) eingebracht werden, nur gedämpft über die Tritt- oder Grifffläche (5) auf einen Benutzer übertragen werden, der das Pedal (1) mit seinem Fuß oder seiner Hand bewegt.In order to improve the ease of use of electric vehicles (19) but also electric sports equipment (26) or other electromechanical drive systems (18), each of which can be operated by muscle power using a drive crank (2) and a pedal (1) attached to it, it is proposed that the pedal (1) has at least one tread or grip surface (5) which is suspended in a vibration-damped manner on or from a pedal axle body (3) of the pedal (1), which in turn is mechanically connected to the drive crank (2) in a rotationally fixed or rotatable manner. Such a design has the advantage that vibrations which are introduced into the drive crank (2) by a generator (23) connected to it are only transmitted in a dampened manner via the tread or grip surface (5) to a user who moves the pedal (1) with his foot or hand.

Description

Die Erfindung betrifft ein Pedal, welches insbesondere als Fußpedal oder als Handpedal ausgestaltet sein kann, und welches an einer Antriebskurbel befestigbar ist. Das Pedal ist somit zum Verbinden mit der Antriebskurbel und zum Antreiben der Antriebskurbel ausgestaltet. Mit dem Pedal kann die Antriebskurbel (entweder mit einem Fuß oder mit einer Hand) in Drehung versetzt werden, insbesondere um so mittels der Antriebskurbel einen elektrischen Generator anzutreiben. Wie üblich umfasst das Pedal einen Pedalachskörper, der zur Befestigung an der Antriebskurbel ausgestaltet ist und eine Pedalachse definiert. Ferner weist das Pedal (wenigstens) eine Tritt- oder Grifffläche auf, je nachdem ob es als Fußpedal oder aber als Handpedal ausgestaltet ist. Im Falle eines Handpedals kann die Grifffläche zum Beispiel zylindrisch oder sogar mit ergonomischer an die menschliche Hand angepasster Form ausgestaltet sein.The invention relates to a pedal, which can be designed in particular as a foot pedal or as a hand pedal, and which can be attached to a drive crank. The pedal is thus designed to connect to the drive crank and to drive the drive crank. The pedal can be used to rotate the drive crank (either with a foot or with a hand), in particular in order to drive an electric generator by means of the drive crank. As usual, the pedal includes a pedal axle body which is designed to be attached to the drive crank and defines a pedal axle. Furthermore, the pedal has (at least) one tread or grip surface, depending on whether it is designed as a foot pedal or as a hand pedal. In the case of a hand pedal, the grip surface can, for example, be cylindrical or even have an ergonomic shape that is adapted to the human hand.

Die Erfindung betrifft ferner ein elektromechanisches Antriebssystem, welches über Muskelkraft antreibbar ist. Dieses Antriebssystem kann beispielsweise einen Teil eines Elektrofahrzeugs bilden oder auch Teil eines stationären elektrischen Sportgeräts sein, wie etwa ein Home-Trainer, ein Ergometer oder ein „Spinning-Bike“. Das Antriebssystem umfasst dabei einen elektrischen Antriebsmotor sowie einen elektrischen Generator. Sofern erforderlich, kann das Antriebssystem auch einen elektrischen Akkumulator umfassen.The invention further relates to an electromechanical drive system that can be driven by muscle power. This drive system can, for example, form part of an electric vehicle or be part of a stationary electric sports device, such as a home trainer, an ergometer or a spinning bike. The drive system comprises an electric drive motor and an electric generator. If necessary, the drive system can also comprise an electric accumulator.

Mit dem Generator kann ein Generatorstrom erzeugt werden, der beispielsweise zum Bestromen des Akkumulators und/oder des Antriebsmotors eingesetzt werden kann. Mit anderen Worten kann durch Betätigen des Generators eine elektrische Leistung erzeugt werden, die entweder in den Akkumulator oder in den Antriebsmotor eingespeist werden kann.The generator can be used to generate generator current, which can be used, for example, to power the accumulator and/or the drive motor. In other words, by operating the generator, electrical power can be generated that can be fed into either the accumulator or the drive motor.

Die Erfindung betrifft auch ein Elektrofahrzeug, welches insbesondere als ein Elektrofahrrad, ein elektrisches Lastenrad, oder beispielsweise als ein elektrisches Tretboot ausgestaltet sein kann. Und schließlich betrifft die Erfindung ein stationäres Sportgerät, das insbesondere als ein Home-Trainer, als ein Spinning-Bike oder als ein Ergometer ausgestaltet sein kann.The invention also relates to an electric vehicle, which can be designed in particular as an electric bicycle, an electric cargo bike, or for example as an electric pedal boat. And finally, the invention relates to a stationary sports device, which can be designed in particular as a home trainer, as a spinning bike or as an ergometer.

Im Stand der Technik sind sogenannte „SERIAL HYBRID“-Antriebssysteme bekannt, die es ermöglichen, beispielsweise ein Elektrofahrzeug wie ein elektrisches Lastenrad kettenlos, d.h. ohne einen mechanischen Antriebsstrang, sondern nur mittels eines elektrischen Antriebstrangs, aber dennoch mittels Muskelkraft zu betreiben. „SERIAL HYBRID“-Systeme werden auch als „CHAINLESS“-Systeme oder „PEDAL-BY-WIRE“-Systeme bezeichnet.In the state of the art, so-called "SERIAL HYBRID" drive systems are known that make it possible, for example, to operate an electric vehicle such as an electric cargo bike without a chain, i.e. without a mechanical drive train, but only using an electric drive train, but still using muscle power. "SERIAL HYBRID" systems are also referred to as "CHAINLESS" systems or "PEDAL-BY-WIRE" systems.

„Serial hybrid“-Systeme umfassen typischerweise einen elektromechanischen Generator (oftmals auch als Lichtmaschine in Anlehnung an klassische KFZ-Technik bezeichnet, engl. alternator), welcher über eine Tretkurbel mit daran angebrachten Fußpedalen von einem Benutzer mit seiner Muskelkraft antreibbar ist; eine Batterie beziehungsweise einen elektrischen Akkumulator; einen elektrischen Antriebsmotor zum Antreiben wenigstens eines der Räder; und eine Antriebsregelung. Der elektrische Antriebsmotor kann beispielsweise als ein Nabenmotor ausgestaltet sein."Serial hybrid" systems typically include an electromechanical generator (often referred to as an alternator in reference to classic automotive technology), which can be driven by a user using muscle power via a crank with attached foot pedals; a battery or an electrical accumulator; an electric drive motor for driving at least one of the wheels; and a drive control. The electric drive motor can be designed as a hub motor, for example.

Ein „Serial hybrid“-System erfordert somit weder eine Kette, wie bei klassischen Fahrrädern, noch einen Antriebsriemen, um eine vom Benutzer gelieferte Antriebskraft / ein vom Benutzer geliefertes Antriebsmoment auf das angetriebene Rad zu übertragen, da die Übertragung rein elektrisch ausgestaltet ist (elektrischer Antriebsstrang). Der Benutzer betreibt somit während der Fahrt durch Treten der Kurbeln oder Drehen der Kurbeln mit seinen Armen den elektromechanischen Generator und erzeugt so einen elektrischen Generatorstromfluss. Dieser Stromfluss wird, gegebenenfalls ergänzt durch einen weiteren Stromfluss aus dem Akkumulator, als elektrischer Antriebsstrom rein elektrisch an den Antriebsmotor übertragen. Der Antriebsmotor erzeugt aus dem Stromfluss dann ein mechanisches Antriebsmoment zum Antreiben des angetriebenen Rads.A “Serial hybrid” system therefore requires neither a chain, as in classic bicycles, nor a drive belt to transmit a driving force/torque supplied by the user to the driven wheel, since the transmission is purely electrical (electric drivetrain). The user thus operates the electromechanical generator while driving by pedaling the cranks or turning the cranks with his arms and thus generates an electrical generator current flow. This current flow, optionally supplemented by another current flow from the accumulator, is transmitted purely electrically to the drive motor as electric drive current. The drive motor then uses the current flow to generate a mechanical drive torque to drive the driven wheel.

Ein Vorteil der „Serial hybrid“-Systeme ist die erhöhte Zuverlässigkeit der Komponenten gegenüber einem traditionellen mechanischen Antriebsstrang, da Wartungen oder Reparaturen für Ketten und Antriebsriemen entfallen. Trotz dieser technischen Vorteile dominieren auf dem Markt derzeit noch Pedelecs, also Elektrofahrräder, typischerweise mit elektrischem Mittelmotor, die einen klassischen mechanischen Antriebsstrang auf Basis einer Kette oder eines Antriebsriemens nutzen. Unter Pedelec kann hier ein „pedal electric bicycle“ verstanden werden, wobei dies ein Fahrrad mit elektrischer Unterstützung ist: Der Elektromotor unterstützt hierbei den Fahrer, kommt aber nur zum Einsatz, wenn der Fahrer in die Pedale tritt.One advantage of the "serial hybrid" systems is the increased reliability of the components compared to a traditional mechanical drive train, as maintenance or repairs for chains and drive belts are no longer necessary. Despite these technical advantages, the market is currently still dominated by Pedelecs, i.e. electric bicycles, typically with an electric mid-engine that uses a classic mechanical drive train based on a chain or drive belt. Pedelec can be understood here as a "pedal electric bicycle", which is a bicycle with electrical support: the electric motor supports the rider, but is only used when the rider is pedaling.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gebrauchseigenschaften eines „PEDAL-BY-WIRE“-Antriebstrangs zu verbessern. Insbesondere soll ein hoher Komfort für den Benutzer ermöglicht werden.Based on this, the invention is based on the object of improving the usage properties of a “PEDAL-BY-WIRE” drive train. In particular, a high level of comfort for the user should be made possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments The embodiments are described in the subclaims.

Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einem Pedal der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass die Tritt- oder Grifffläche des Pedals schwingungsentkoppelt mit dem Pedalachskörper verbunden ist. Ergänzend oder alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Tritt- oder Grifffläche des Pedals beweglich zu dem Pedalachskörper gelagert ist. Insbesondere kann die Tritt- oder Grifffläche des Pedals quer zur Pedalachse verschiebbar gelagert sein.To solve the stated problem, the features of claim 1 are provided according to the invention. In particular, according to the invention, in order to solve the problem with a pedal of the type described above, it is proposed that the tread or grip surface of the pedal is connected to the pedal axle body in a vibration-decoupled manner. In addition or as an alternative to this, it can also be provided that the tread or grip surface of the pedal is mounted movably relative to the pedal axle body. In particular, the tread or grip surface of the pedal can be mounted so as to be displaceable transversely to the pedal axis.

Somit wird also ein Pedal vorgeschlagen, bei dem eine Tritt- oder Grifffläche, die von einem Tritt- beziehungsweise Griffflächenelement bereitgestellt wird, gegenüber dem Pedalachskörper eine Ausgleichsbewegung ausführen kann und zwar quer zur Pedalachse.Thus, a pedal is proposed in which a tread or grip surface provided by a tread or grip surface element can perform a compensating movement relative to the pedal axle body, namely transversely to the pedal axis.

Vorteilhaft an einem solchen Pedal ist, dass sofern Vibrationen in die Antriebskurbel eingeleitet werden, an welcher das Pedal montiert ist, diese Vibrationen zwar von der Antriebskurbel auch in den Pedalachskörper notwendigerweise übergeleitet werden; dass aber diese Vibrationen des Pedalachskörpers, aufgrund der beweglichen Lagerung der Tritt- oder Grifffläche, nur noch in abgeschwächter Form auf die besagte Tritt- oder Grifffläche und damit auf den Fuß des Benutzers übertragen werden, der in das Pedal mit seinen Füßen tritt oder dieses mit seinen Händen beaufschlagt. Im Ergebnis kann so der Benutzer des Pedals relativ komfortabel die Antriebskurbel über das Pedal betätigen, ohne dabei von übermäßigen Vibrationen in seinem Fuß oder seiner Hand unangenehm gestört zu werden. Gerade bei Verwendung des Pedals an einer Antriebskurbel eines elektrischen Generators eines Elektrofahrzeugs oder eines stationären elektrischen Sportgeräts kann so der Benutzungskomfort für den Benutzer erheblich verbessert werden.The advantage of such a pedal is that if vibrations are introduced into the drive crank on which the pedal is mounted, these vibrations are necessarily transferred from the drive crank into the pedal axle body; but that these vibrations of the pedal axle body, due to the movable mounting of the tread or grip surface, are only transmitted in a weakened form to the said tread or grip surface and thus to the foot of the user who is stepping on or with the pedal applied to his hands. As a result, the user of the pedal can operate the drive crank relatively comfortably via the pedal without being unpleasantly disturbed by excessive vibrations in his foot or hand. Especially when using the pedal on a drive crank of an electric generator of an electric vehicle or a stationary electric sports device, the comfort of use for the user can be significantly improved.

Die Erfindung hat somit erkannt, dass viele „Pedal-by-Wire“-Systeme (insbesondere dann, wenn der erwähnte Generator ein mehrstufiges Getriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, aufweist) dazu neigen, im Betrieb mechanische Vibrationen hervorzurufen. Ursächlich scheint hierfür, dass vom Generator selbst, sobald dieser mit Muskelkraft betrieben wird, in bestimmten Betriebszuständen Vibrationen ausgehen. Diese Vibrationen können dann zum Beispiel an eine Tragkonstruktion, insbesondere einen Rahmen des „Pedal-by-Wire“-Elektrofahrzeugs, weitergeleitet werden, wo eine akustische Verstärkung auftreten kann. Die Vibrationen übertragen sich aber auch auf die Antriebskurbel, mit der der Generator betrieben wird, und können so den Fahrkomfort und die Sicherheit eines Benutzers des Elektrofahrzeugs negativ beeinflussen.The invention has thus recognized that many “pedal-by-wire” systems (particularly when the generator mentioned has a multi-stage gear, for example a planetary gear) tend to cause mechanical vibrations during operation. The reason for this seems to be that the generator itself emits vibrations in certain operating states as soon as it is operated with muscle power. These vibrations can then be passed on, for example, to a supporting structure, in particular a frame of the “pedal-by-wire” electric vehicle, where acoustic amplification can occur. However, the vibrations are also transmitted to the drive crank that operates the generator and can therefore have a negative impact on the driving comfort and safety of a user of the electric vehicle.

Durch die erfindungsgemäße bewegliche und vorzugsweise gedämpfte Lagerung der Tritt- oder Grifffläche kann die Weiterleitung der besagten Vibrationen bis zum Fuß beziehungsweise bis zur Hand des Benutzers (je nachdem ob ein Fuß- oder Handpedal ausgestaltet ist) wirksam verhindert oder zumindest stark verringert werden. Damit erhöht die Erfindung den Bedienkomfort aber auch die Sicherheit. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Schwingungsübertragung von der Antriebskurbel auf die Gliedmaßen des Benutzers wirksam reduziert.Due to the movable and preferably damped mounting of the tread or grip surface according to the invention, the transmission of said vibrations to the foot or to the hand of the user (depending on whether a foot or hand pedal is designed) can be effectively prevented or at least greatly reduced. The invention thus increases ease of use but also safety. In particular, the design according to the invention effectively reduces vibration transmission from the drive crank to the user's limbs.

Alternativ oder aber ergänzend zu den zuvor erläuterten Merkmalen ist gemäß dem Anspruch 2 zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe vorgesehen, dass die Tritt- oder Grifffläche gegen die Rückstellkraft von wenigstens einem Rückstellelement quer zu der Pedalachse verschiebbar auf dem Pedalachskörper befestigt ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Tritt- oder Grifffläche mittels wenigstens eines Dämpfungselements vibrationsgedämpft auf dem Pedalachskörper montiert ist. Auch dieses Pedal gemäß Anspruch 2 kann zusätzlich mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 ausgestaltet sein.Alternatively or in addition to the previously explained features, it is provided according to claim 2 to solve the problem mentioned at the outset that the tread or grip surface is fastened on the pedal axle body so as to be displaceable transversely to the pedal axle against the restoring force of at least one restoring element. Alternatively or in addition to this, it can also be provided that the tread or grip surface is mounted on the pedal axle body in a vibration-damped manner by means of at least one damping element. This pedal according to claim 2 can also be designed with the features according to claim 1.

Auch durch derartige Ausgestaltungen ist insbesondere erreichbar, dass Vibrationen, die von dem Pedalachskörper ausgehen, nur gedämpft auf die Tritt- oder Grifffläche übertragen werden. Auch hier können die Vibrationen wiederum von einem Generator ausgehen, an welchem die besagte Antriebskurbel, an dem das Pedal montiert ist, befestigt ist. Das heißt, diese Vibrationen gelangen ausgehend von dem Generator über die Antriebskurbel zum Pedalachskörper des erfindungsgemäßen Pedals, aber von dort nur in abgeschwächter Form zum Fuß beziehungsweise zur Hand, der/die das Pedal bedient.Such designs also make it possible in particular for vibrations emanating from the pedal axle body to be transmitted to the tread or grip surface only in a dampened manner. Here too, the vibrations can originate from a generator to which the drive crank on which the pedal is mounted is attached. This means that these vibrations travel from the generator via the drive crank to the pedal axle body of the pedal according to the invention, but from there only in a weakened form to the foot or hand that operates the pedal.

Das zuvor erläuterter kann auch so verstanden werden, dass zur Lösung der Aufgabe insbesondere eine Anordnung vorgeschlagen wird, die einen Generator umfasst, mit wenigstens einer mit dem Generator verbundenen Antriebskurbel (vorzugsweise kann jedoch ein Paar von zwei Antriebskurbeln vorgesehen sein, die links und rechts des Generators an diesem befestigt sind), und wobei an der (insbesondere jeweiligen) Antriebskurbel ein erfindungsgemäßes Pedal montiert ist.The above explanation can also be understood to mean that, in order to solve the problem, an arrangement is proposed in particular which comprises a generator, with at least one drive crank connected to the generator (preferably, however, a pair of two drive cranks can be provided which are attached to the generator to the left and right thereof), and wherein a pedal according to the invention is mounted on the (in particular respective) drive crank.

Der besagte Generator, oftmals auch als Lichtmaschine bezeichnet, ist über Muskelkraft mit Hilfe der Antriebskurbel bzw. des daran montierten Pedals antreibbar und kann so im Betrieb einen elektrischen Generatorstrom bereitstellen. Der Generator kann dabei auch über ein eigenes Gehäuse verfügen. Wie noch genauer erläutert werden wird, ist dieser mittels Muskelkraft durch Treten des Pedals generierte Generatorstrom, der vom Generator geliefert wird, vielfältig nutzbar, etwa zum Laden eines Akkumulators oder als Antriebsstrom, zum Betreiben eines Antriebsmotors eines elektromechanischen Antriebssystems.The generator in question, often also referred to as an alternator, can be driven by muscle power using the drive crank or the pedal mounted on it and can thus provide an electrical generator current during operation. The The generator can also have its own housing. As will be explained in more detail, this generator current, which is generated by muscle power when the pedal is pressed and which is supplied by the generator, can be used in a variety of ways, for example to charge a battery or as drive current to operate a drive motor in an electromechanical drive system.

Mit anderen Worten ist der Generator somit dazu eingerichtet, eine vom Benutzer gelieferte mechanische Antriebsleistung, die über das Pedal und die Antriebskurbel in den Generator eingebracht wird, in eine elektrische Antriebsleistung umzuwandeln. Die Idee hierbei ist, dass das vom Benutzer bereitgestellte mechanische Antriebsmoment anschließend nicht mehr klassisch mechanisch an einen Antrieb übertragen werden soll, sondern rein elektrisch, nämlich nach Umwandlung in den Generatorstrom mithilfe des Generators.In other words, the generator is thus set up to convert mechanical drive power supplied by the user, which is introduced into the generator via the pedal and the drive crank, into electrical drive power. The idea here is that the mechanical drive torque provided by the user should no longer be transmitted to a drive in the classic mechanical way, but purely electrically, namely after conversion into the generator current using the generator.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Pedals beschrieben, die allein oder in Kombination jeweils mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder von Anspruch 2 kombiniert werden können:

Der Pedalachskörper und/oder das Trittelement, welches die Tritt- oder Grifffläche bereitstellt, kann/können beispielsweise aus Metall oder aus einem hochfesten und abriebfesten Kunststoff gefertigt sein. Als geeignete Materialien bieten sich hierfür etwa Aluminium an oder der Kunststoff PA66, um nur zwei Beispiele zu nennen.

Advantageous embodiments of the pedal according to the invention are described below, which can be combined alone or in combination with the features of claim 1 or claim 2:

The pedal axle body and/or the tread element, which provides the tread or grip surface, can be made, for example, of metal or of a high-strength and abrasion-resistant plastic. Suitable materials for this include aluminum or the plastic PA66, to name just two examples.

Die Erfindung hat insbesondere erkannt, dass die besagten Vibrationen in das Pedal übertragen werden und bei Benutzung des Pedals / der Antriebskurbel über längere Zeiträume sehr unangenehme Effekte bei dem Benutzer im Fuß- oder Handballenbereich erzeugen können. Die Erfindung vermeidet gerade diese Effekte, durch die bewegliche Lagerung der Tritt- oder Grifffläche des Pedals. Das Ziel der Erfindung besteht dabei insbesondere darin, einem Fahrer beim Treten in das Pedal (was typischerweise mit einer Gewichtskraft unter 85 kg geschieht), ein vibrationsfreies Trittgefühl auf dem Pedal zu ermöglichen. Hierzu kann, beispielsweise vorgesehen sein, dass vier Federn als Rückstellelemente vorgesehen sind, jeweils mit einer Federkonstante von knapp 40 N/mm. Es können selbstverständlich aber auch mehr als vier Federn verwendet werden, etwa um den Kraftwiderstand über die Tritt- oder Grifffläche genauer verteilen zu können und/oder beispielsweise an bestimmten Stellen absenken zu können.The invention has in particular recognized that said vibrations are transmitted into the pedal and can produce very unpleasant effects in the user's foot or palm area when the pedal/drive crank is used over long periods of time. The invention avoids precisely these effects by movably mounting the tread or grip surface of the pedal. The aim of the invention is, in particular, to provide a driver with a vibration-free feeling when stepping on the pedal (which typically occurs with a weight of less than 85 kg). For this purpose, it can be provided, for example, that four springs are provided as restoring elements, each with a spring constant of just under 40 N/mm. Of course, more than four springs can also be used, for example in order to be able to distribute the force resistance more precisely over the tread or grip surface and/or to be able to lower it at certain points, for example.

Der Pedalachskörper des Pedals kann wenigstens eine Aufnahme bieten, in welcher das wenigstens eine Rückstellelement und/oder das wenigstens eine Dämpfungselement eingesetzt ist. Dadurch kann beispielsweise erreicht sein, dass sich das Rückstellelement und/oder das Dämpfungselement auf dem Pedalachskörper abstützt/abstützen.The pedal axle body of the pedal can offer at least one receptacle in which the at least one restoring element and/or the at least one damping element is inserted. This can, for example, ensure that the restoring element and/or the damping element is/are supported on the pedal axle body.

Mit anderen Worten kann also vorgesehen sein, dass der Benutzer seine Antriebskraft, die er auf die Tritt- oder Grifffläche aufbringt, durch Vermittlung des wenigstens einen Rückstellelements und/oder des wenigstens einen Dämpfungselements auf den Pedalachskörper übertragen kann. Wenn der Pedalachskörper an einer Antriebskurbel befestigt ist, kann so die Antriebskraft schlussendlich auf die Antriebskurbel übertragen werden.In other words, it can be provided that the user can transfer the driving force that he applies to the tread or grip surface to the pedal axle body by means of the at least one return element and/or the at least one damping element. If the pedal axle body is attached to a drive crank, the driving force can ultimately be transferred to the drive crank.

Wird eines oder mehrere Rückstellelemente verwendet, so kann vorgesehen sein, dass eine mittlere GesamtrückstellkraftKonstante, die insgesamt aufgrund des wenigstens einen Rückstellelements bei der Verschiebung der Tritt- oder Grifffläche auf die Tritt- oder Grifffläche einwirkt, wenigstens 100 N/mm, besonders bevorzugt sogar wenigstens 120 N/mm, beträgt. Werden beispielsweise vier Druckfedern als jeweiliges Rückstellelement vorgesehen, so kann jede dieser Federn eine Federkraftkonstante von 40 N/mm aufweisen. Dadurch kann also insgesamt eine Gesamt Rückstellkraft-Konstante von 160 N/mm auf die erste Tritt- oder Grifffläche wirken, sobald diese quer zur Pedalachse durch Beaufschlagung mit einer Antriebskraft bewegt wird.If one or more restoring elements are used, it can be provided that an average total restoring force constant, which acts on the treading or gripping surface due to the at least one restoring element during the displacement of the treading or gripping surface, is at least 100 N/mm, particularly preferably even at least 120 N/mm. If, for example, four compression springs are provided as the respective restoring element, each of these springs can have a spring force constant of 40 N/mm. As a result, a total restoring force constant of 160 N/mm can act on the first tread or grip surface as soon as it is moved transversely to the pedal axis by applying a driving force.

Wie bereits erläutert wurde, kann sich bei Beaufschlagen der Tritt- oder Grifffläche mit einer Kraft, die Tritt- oder Grifffläche (d.h. also insbesondere ein Tritt- oder Griffelement, welches die Tritt- oder Grifffläche ausbildet) quer zur Pedalachse verschieben. Hierzu kann auch ein Führungskörper vorgesehen sein, sodass sich die Tritt- oder Grifffläche entlang dieses wenigstens einen Führungskörpers quer zur Pedalachse verschieben lässt. Der wenigstens eine Führungskörper kann insbesondere von dem Pedalachskörper selbst ausgebildet sein. Alternativ hierzu kann der wenigstens eine Führungskörper aber auch an dem Pedalachskörper montiert sein und somit als eigener Körper ausgebildet sein.As already explained, when a force is applied to the tread or grip surface, the tread or grip surface (i.e. in particular a tread or grip element that forms the tread or grip surface) can move transversely to the pedal axis. For this purpose, a guide body can also be provided so that the tread or grip surface can be moved transversely to the pedal axis along this at least one guide body. The at least one guide body can in particular be formed by the pedal axis body itself. Alternatively, the at least one guide body can also be mounted on the pedal axis body and thus be formed as a separate body.

Bei den zuvor erläuterten Ausgestaltungen ist es generell zu bevorzugen, wenn die Tritt- oder Grifffläche ohne Beaufschlagung, also dann wenn gerade keine Kraft auf die Tritt- oder Grifffläche einwirkt, angetrieben durch die Rückstellkraft des wenigstens einen Rückstellelements, in eine Ausgangsposition (selbstständig) zurückkehrt.In the embodiments explained above, it is generally preferable if the tread or grip surface returns to an initial position (independently) without being subjected to any load, i.e. when no force is acting on the tread or grip surface, driven by the restoring force of the at least one restoring element.

Das wenigstens eine Rückstellelement kann beispielsweise jeweils als eine Druckfeder ausgestaltet sein. Auch eine Ausgestaltung als Zugfeder wäre denkbar, wobei dann die Tritt- oder Grifffläche an einer Tragkonstruktion aufgehängt werden müsste, die oberhalb der Tritt- oder Grifffläche liegt.The at least one restoring element can, for example, be designed as a compression spring. A design as a tension spring would also be conceivable, in which case the tread or grip surface would have to be hung on a support structure that is above the tread or grip surface.

Ferner ist es bevorzugt, wenn wenigstens drei, besonders bevorzugt sogar wenigstens vier, Rückstellelemente, insbesondere drei oder sogar vier Druckfedern, für die jeweilige Tritt- oder Grifffläche vorgesehen sind.Furthermore, it is preferred if at least three, particularly preferably even at least four, restoring elements, in particular three or even four compression springs, are provided for the respective tread or grip surface.

Die jeweilige Druckfeder bzw. das jeweilige Rückstellelement kann insbesondere mittels einer Verschraubung in Position gehalten werden oder sein.The respective compression spring or the respective return element can be held in position in particular by means of a screw connection.

Das wenigstens eine Rückstellelement kann bevorzugt mittels eines jeweiligen Befestigungsmittels in Position gehalten sein. Ein solches Befestigungsmittel kann zum Beispiel eine Schraube oder eine Schraubhülse sein.The at least one return element can preferably be held in position by means of a respective fastening means. Such a fastening means can be, for example, a screw or a screw sleeve.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Pedals sieht vor, dass die erwähnte Tritt- oder Grifffläche eine erste Tritt- oder Grifffläche ist und wobei das Pedal noch eine zweite Tritt- oder Grifffläche aufweist. Diese erste und zweite Tritt- oder Grifffläche können sich dabei gegenüberliegen, bevorzugt sind sie parallel zueinander ausgerichtet. Eine solche Ausgestaltung bietet sich insbesondere bei einem Fußpedal an.A preferred embodiment of the pedal provides that the mentioned tread or grip surface is a first tread or grip surface and the pedal also has a second tread or grip surface. These first and second tread or grip surfaces can be opposite each other, preferably they are aligned parallel to each other. Such an embodiment is particularly suitable for a foot pedal.

Bevorzugt ist auch die zweite Tritt- oder Grifffläche schwingungsentkoppelt mit dem Pedalachskörper verbunden. Ergänzend oder alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass auch die zweite Tritt- oder Grifffläche beweglich zu dem Pedalachskörper, also insbesondere quer zur Pedalachse verschiebbar, gelagert ist. Ferner ist es hierbei vorzuziehen, wenn auch die zweite Tritt- oder Grifffläche gegen die Rückstellkraft von wenigstens einem Rückstellelement quer zur Pedalachse verschiebbar gelagert ist.The second tread or grip surface is preferably also connected to the pedal axle body in a vibration-decoupled manner. In addition or alternatively, it can also be provided that the second tread or grip surface is mounted so that it can move relative to the pedal axle body, i.e. in particular that it can be displaced transversely to the pedal axle. Furthermore, it is preferable if the second tread or grip surface is also mounted so as to be displaceable transversely to the pedal axis against the restoring force of at least one restoring element.

Es kann auch vorgesehen sein, dass auch die zweite Tritt- oder Grifffläche mittels wenigstens eines Dämpfungselements vibrationsgedämpft auf dem Pedalachskörper montiert ist.It can also be provided that the second tread or grip surface is also mounted on the pedal axle body in a vibration-damped manner by means of at least one damping element.

Alternativ hierzu kann der Pedalachskörper aber auch die zweite Tritt- oder Grifffläche ausbilden. In diesem Fall ist also die zweite Tritt- oder Grifffläche gerade unbeweglich gegenüber dem Pedalachskörper gelagert. Mit anderen Worten kann also die zweite Tritt- oder Grifffläche auf dem Pedalachskörper fest montiert sein oder von diesem ausgebildet sein. In allen diesen Fällen ist somit die zweite Tritt- oder Grifffläche unbeweglich zum Pedalachskörper. Dies hat den Vorteil, dass in diesem Fall über die zweite Tritt- oder Grifffläche eine direkte und ungedämpfte Kraftübertragung von der zweiten Tritt- oder Grifffläche auf den Pedalachskörper ermöglicht ist. Der Benutzer kann also in diesem Fall entscheiden, ob er seine Antriebskraft über die erste vibrationsgedämpfte Tritt- oder Grifffläche auf den Pedalachskörper überträgt oder aber ungedämpft direkt über die zweite ungedämpfte Tritt- oder Grifffläche. Bei derartigen Ausgestaltungen kann also die erste Tritt- oder Grifffläche gegen die Rückstellkraft des wenigstens einen Rückstellelements auf die zweite Tritt- oder Grifffläche zu bewegbar sein.Alternatively, the pedal axle body can also form the second tread or grip surface. In this case, the second tread or grip surface is mounted immovably relative to the pedal axle body. In other words, the second tread or grip surface can be firmly mounted on the pedal axle body or can be formed by it. In all of these cases, the second tread or grip surface is immovable in relation to the pedal axle body. This has the advantage that in this case a direct and undamped power transmission from the second tread or grip surface to the pedal axle body is made possible via the second tread or grip surface. In this case, the user can decide whether he transfers his driving force to the pedal axle body via the first vibration-damped tread or grip surface or, undamped, directly via the second undamped tread or grip surface. In such configurations, the first tread or grip surface can be movable towards the second tread or grip surface against the restoring force of the at least one restoring element.

Bei den zuvor erläuterten unterschiedlichen Ausgestaltungen des Pedals mit erster und zweiter Tritt- oder Grifffläche aber auch bei Ausgestaltungen, bei denen das Pedal nur eine einzige (erste) Tritt- oder Grifffläche aufweist, kann der Pedalachskörper auf unterschiedliche Art und Weise mit einer zugeordneten Antriebskurbel, insbesondere der zuvor erwähnten Antriebskurbel der besagten erfindungsgemäßen Anordnung, verbindbar sein: Beispielsweise können die erste Tritt- oder Grifffläche und oder die zweite Tritt- oder Grifffläche jeweils (also insbesondere gemeinsam) auf dem Pedalachskörper drehbar gelagert sein. In diesem Fall ist der Pedalachskörper selbst somit nach vollständiger Montage an der Antriebskurbel drehfest mit der Antriebskurbel verbunden. Dadurch dreht sich der Pedalachskörper ständig mit der Antriebskurbel mit. Entsprechend müssen sich dann also die Tritt- oder Griffflächen gegenüber dem Pedalachskörper verdrehen können, um eine ordnungsgemäße Bedienung des Pedals zu ermöglichen, was durch die drehbare Lagerung erreicht wird.In the previously explained different embodiments of the pedal with first and second tread or grip surfaces, but also in embodiments in which the pedal only has a single (first) tread or grip surface, the pedal axle body can be connected in different ways with an associated drive crank, in particular the previously mentioned drive crank of the said arrangement according to the invention, can be connectable: For example, the first tread or grip surface and/or the second tread or grip surface can each (i.e. in particular together) be rotatably mounted on the pedal axle body. In this case, the pedal axle body itself is connected to the drive crank in a rotationally fixed manner after it has been completely assembled on the drive crank. This means that the pedal axle body constantly rotates with the drive crank. Accordingly, the tread or grip surfaces must then be able to rotate relative to the pedal axle body in order to enable proper operation of the pedal, which is achieved by the rotatable bearing.

Alternativ hierzu kann der Pedalachskörper aber auch eine Lagerfläche ausbilden, mit der der Pedalachskörper drehbar an bzw. in einer Antriebskurbel gelagert werden kann. Alternatively, the pedal axle body can also form a bearing surface with which the pedal axle body can be rotatably mounted on or in a drive crank.

Beispielsweise kann die besagte Lagerfläche eine zylindrische Außenfläche des Pedalachskörpers ausbilden, die dann drehbar in einer korrespondierenden zylindrischen Innenfläche der Antriebskurbel gelagert werden kann. Bei solchen Ausgestaltungen ist somit der Pedalachskörper drehbar mit der Antriebskurbel verbindbar bzw. verbunden. Bei einer solchen Ausgestaltung können dann die erste Tritt- oder Grifffläche und/oder die zweite Tritt- oder Grifffläche jeweils drehfest (in Bezug auf die Pedalachse) auf dem Pedalachskörper montiert sein.For example, said bearing surface can form a cylindrical outer surface of the pedal axle body, which can then be rotatably mounted in a corresponding cylindrical inner surface of the drive crank. In such configurations, the pedal axle body can be rotatably connected or connected to the drive crank. In such a configuration, the first tread or grip surface and/or the second tread or grip surface can each be mounted on the pedal axle body in a rotationally fixed manner (with respect to the pedal axle).

Selbstverständlich ist es dabei bevorzugt, wenn zwischen der Lagerfläche des Pedalachskörpers und der Antriebskurbel ein (vorzugsweise abgedichtetes) Lager angeordnet ist. Denn so kann eine möglichst reibungsarme drehbare Lagerung des Pedalachskörpers in der Antriebskurbel erzielt werden. Hierbei ist es auch ergänzend möglich, bereits an dieser Kopplungsstelle zwischen Antriebskurbel und Pedal ein Dämpfungselement vorzusehen. Diese Dämpfungselement zwischen Antriebskurbel und Pedalachskörper kann dann die Übertragung von Vibrationen von der Antriebskurbel bereits auf den Pedalachskörper wirksam unterbinden beziehungsweise verringern.Of course, it is preferred if a (preferably sealed) bearing is arranged between the bearing surface of the pedal axle body and the drive crank. This is because it is possible to achieve a rotating bearing of the pedal axle body in the drive crank with as little friction as possible. In addition, it is also possible to provide a damping element at this coupling point between the drive crank and the pedal. This damping element between the drive crank and the pedal axle body can then effectively prevent or reduce the transmission of vibrations from the drive crank to the pedal axle body.

Gemäß einer Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass der Pedalachskörper drehfest mit der Antriebskurbel verbindbar ist, insbesondere verschraubbar ist. Eine solche Ausgestaltung kann vorzugsweise mittels eines Außengewindes am Pedalachskörper realisiert sein. Ferner ist hierbei vorgesehen, dass die Trittfläche, also insbesondere die erste Trittfläche und/oder die zweite Trittfläche, jeweils auf dem Pedalachskörper drehbar gelagert sind. Bei einer solchen Ausgestaltung kann sich die jeweilige Trittfläche somit relativ zu dem Pedalachskörper um die Pedalachse verdrehen. Dies ist beispielsweise einfach möglich, in dem ein separater Pedalkörper vorgesehen wird, der drehbar in dem Pedalachskörper gelagert ist. Die jeweilige Trittfläche kann dann drehfest an dem Pedalkörper montiert sein, wobei natürlich die erfindungsgemäße Beweglichkeit der Trittfläche relativ zum Pedalkörper durch entsprechende Ausgestaltungen, wie sie zuvor mit Bezug auf den Pedalachskörper erläutert wurden, ausgestaltet sein sollte, um die gewünschte erfindungsgemäße Dämpfung von Vibrationen zu ermöglichen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann der zum Pedalachskörper gehörende Pedalkörper auch als Teil des dann mehrteiligen Pedalachskörpers aufgefasst werden, sodass dann alle zuvor getroffenen Beschreibungen mit Bezug auf den Pedalachskörper entsprechend auf den Pedalkörper anwendbar sind. Beispielsweise kann dann der Pedalkörper die Aufnahmen bereitstellen, in denen das jeweilige Rückstellelement und/oder Dämpfungselement eingesetzt ist, welches dann die relative Bewegung der Tritt- oder Grifffläche zum Pedalkörper ermöglicht.According to one embodiment, it is therefore provided that the pedal axle body can be connected to the drive crank in a rotationally fixed manner, in particular screwed. Such an embodiment can preferably be implemented by means of an external thread on the pedal axle body. Furthermore, it is provided that the tread, in particular the first tread and/or the second tread, are each rotatably mounted on the pedal axle body. With such an embodiment, the respective tread can thus rotate relative to the pedal axle body about the pedal axis. This is easily possible, for example, by providing a separate pedal body that is rotatably mounted in the pedal axle body. The respective tread can then be mounted on the pedal body in a rotationally fixed manner, whereby the mobility of the tread relative to the pedal body should of course be designed by corresponding embodiments, as previously explained with reference to the pedal axle body, in order to enable the desired damping of vibrations according to the invention. In such a design, the pedal body belonging to the pedal axle body can also be understood as part of the multi-part pedal axle body, so that all the descriptions given above with reference to the pedal axle body can then be applied to the pedal body. For example, the pedal body can then provide the receptacles in which the respective return element and/or damping element is inserted, which then enables the relative movement of the tread or grip surface to the pedal body.

Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein elektromechanisches Antriebssystem vorgeschlagen, welches per Muskelkraft mithilfe einer Antriebskurbel antreibbar ist. Ein solches Antriebssystem kann beispielsweise als Teil eines Elektrofahrzeugs wie etwa ein Elektrofahrrad oder ein elektrisches Tretboot, oder beispielsweise als Teil einer Seilwinde ausgestaltet sein. Das Antriebssystem umfasst einen elektrischen Antriebsmotor sowie einen elektrischen Generator. Der Generator kann mit der Antriebskurbel betrieben werden und so einen Generatorstrom liefern. Dieser Generatorstrom kann verwendet werden, um beispielsweise einen Akkumulator des Antriebssystems zu laden und/oder den Antriebsmotor zu bestromen.To solve the problem, an electromechanical drive system is also proposed, which can be driven by muscle power using a drive crank. Such a drive system can be designed, for example, as part of an electric vehicle such as an electric bicycle or an electric pedal boat, or, for example, as part of a cable winch. The drive system includes an electric drive motor and an electric generator. The generator can be operated with the drive crank and thus supply generator power. This generator current can be used, for example, to charge an accumulator of the drive system and/or to power the drive motor.

Das erfindungsgemäße Antriebssystem zeichnet sich nun gerade dadurch aus, dass der Generator mittels der wenigstens einen Antriebskurbel antreibbar ist beziehungsweise angetrieben werden kann und dass ferner an der Antriebskurbel ein erfindungsgemäßes Pedal montiert ist. Dieses Pedal kann also wie zuvor beschrieben oder nach einem der auf ein Pedal gerichteten Ansprüche ausgestaltet sein. Sind beispielsweise zwei Antriebskurbeln vorgesehen, die jeweils links und rechts des Generators montiert sind, um eine Rotation des Generators um eine Generatorachse bewirken zu können, so kann an jedem dieser Antriebskurbeln je ein erfindungsgemäßes Pedal montiert sein.The drive system according to the invention is characterized in that the generator is or can be driven by means of at least one drive crank and that a pedal according to the invention is also mounted on the drive crank. This pedal can therefore be designed as described above or according to one of the claims directed to a pedal. If, for example, two drive cranks are provided, each mounted to the left and right of the generator in order to be able to cause the generator to rotate about a generator axis, a pedal according to the invention can be mounted on each of these drive cranks.

Ein solches elektromechanisches Antriebssystem lässt sich vorteilhaft in vielfältigen Anwendungen einsetzen, insbesondere um ein Steuern eines elektrischen Antriebstrangs per Muskelkraft, also durch Betätigen der besagten Antriebskurbel, zu ermöglichen. Dabei wird der Komfort für den Benutzer wesentlich erhöht, weil die Vibrationen, die während des Betriebs des Generators entstehen können, nur noch gedämpft auf das Pedal übertragen werden. Dadurch entsteht insbesondere kein unangenehmes Kribbeln in den Füßen oder Händen des Benutzers, wenn sich Vibrationen vom Generator entlang der Antriebskurbel ausbreiten und von dort auf den Pedalachskörper des Pedals.Such an electromechanical drive system can be used advantageously in a variety of applications, in particular to enable an electric drive train to be controlled using muscle power, i.e. by actuating said drive crank. The comfort for the user is significantly increased because the vibrations that can occur during operation of the generator are only transmitted to the pedal in a dampened manner. In particular, this means that there is no unpleasant tingling sensation in the user's feet or hands when vibrations from the generator spread along the drive crank and from there to the pedal axle body of the pedal.

Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen, welches insbesondere als ein Elektrofahrrad, ein elektrisches Lastenrad oder beispielsweise als ein elektrisches Tretboot ausgestaltet sein kann. Dieses Elektrofahrzeug zeichnet sich nun dadurch aus, dass es ein Antriebssystem aufweist, welches erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Dieses Antriebssystem des Elektrofahrzeugs kann also wie zuvor beschrieben oder nach einem der auf ein Antriebssystem gerichteten Ansprüche ausgestaltet sein.To solve the problem, an electric vehicle is also proposed, which can be designed in particular as an electric bicycle, an electric cargo bike or, for example, as an electric pedal boat. This electric vehicle is characterized in that it has a drive system which is designed according to the invention. This drive system of the electric vehicle can therefore be designed as described above or according to one of the claims directed to a drive system.

Ein solches Elektrofahrzeug lässt sich beispielsweise auch mittels einer Handkurbel als elektrisches Liegefahrrad ausgestalten.Such an electric vehicle can, for example, also be designed as an electric recumbent bicycle using a hand crank.

Das Elektrofahrzeug kann ein angetriebenes Element umfassen. Dieses angetriebene Element oder antreibbare Element kann insbesondere als ein angetriebenes Laufrad oder beispielsweise als eine angetriebene Bootsschraube ausgestaltet sein. Das angetriebene Element bzw. das antreibbare Element ist somit mit dem elektrischen Antriebsmotor des Antriebssystems antreibbar. Dies kann insbesondere vermittelt durch ein Getriebe geschehen. Beispielsweise kann ein Übersetzungsgetriebe zwischen dem Antriebsmotor und dem angetriebenen Element angeordnet sein, sodass also zwischen dem angetriebenen Element und dem Antriebsmotor ein mechanischer Antriebstrang ausgebildet ist. Die vom Benutzer eingebrachte Muskelkraft wird aber weiterhin von dem Generator in einen Generatorstrom umgewandelt und die entsprechende elektrische Leistung wird rein elektrisch über einen elektrischen Antriebsstrang zum Antriebsmotor hin übertragen.The electric vehicle may include a powered element. This driven element or drivable element can in particular be designed as a driven impeller or, for example, as a driven boat propeller. The driven element or the drivable element can thus be driven with the electric drive motor of the drive system. This can happen in particular through a gearbox. For example, a transmission gear can be arranged between the drive motor and the driven element, so that a mechanical drive train is formed between the driven element and the drive motor. However, the muscle power introduced by the user is still converted by the generator into a generator current and the corresponding electrical power is supplied purely electrically via an electric transmitted from the drive train to the drive motor.

Auch dieses Elektrofahrzeug zeichnet sich also dadurch aus, dass an dem besagten Generator des Antriebssystems des Elektrofahrzeugs wenigstens eine, vorzugsweise jedoch zwei Antriebskurbeln, montiert sind, mit denen der Generator betreibbar ist, wobei an der/jeder Antriebskurbel ein erfindungsgemäßes Pedal montiert ist. Durch Betreiben des Generators, also durch Betätigung des wenigstens einen Pedals, welches an der Antriebskurbel des Generators montiert ist, kann so ein Generatorstrom zum Bestromen des Antriebsmotors bereitgestellt werden.This electric vehicle is also characterized in that at least one, but preferably two drive cranks are mounted on the said generator of the drive system of the electric vehicle, with which the generator can be operated, with a pedal according to the invention being mounted on the/each drive crank. By operating the generator, i.e. by actuating the at least one pedal which is mounted on the drive crank of the generator, a generator current can be provided to power the drive motor.

Unter Betätigung des Pedals wird hier verstanden, dass der Benutzer in das Pedal tritt oder dieses mit wenigstens einer Hand betätigt; also die jeweilige Antriebskurbel, die am Generator montiert ist, mittels des jeweiligen Pedals in Umdrehung versetzt, um so den Generator mit Muskelkraft anzutreiben und so einen elektrischen Generatorstrom zu erzeugen.Pressing the pedal here means that the user steps on the pedal or operates it with at least one hand; i.e. the respective drive crank, which is mounted on the generator, is rotated using the respective pedal in order to drive the generator with muscle power and thus generate an electrical generator current.

Zu guter Letzt wird zur Lösung der Aufgabe auch ein stationäres elektrisches Sportgerät vorgeschlagen. Dieses Sportgerät kann beispielsweise als ein Home-Trainer, als ein Spinning-Bike, oder beispielsweise als ein Ergometer ausgestaltet sein. Auch diese Sportgerät zeichnet sich dadurch aus, dass es ein Antriebssystem aufweist, welches erfindungsgemäß ausgestaltet ist. Das Antriebssystem kann also wie zuvor erläutert oder gemäß einem der auf ein Antriebssystem gerichteten Ansprüche ausgestaltet sein.Last but not least, a stationary electric sports device is also proposed to solve the problem. This sports device can be designed, for example, as a home trainer, as a spinning bike, or as an ergometer. This sports device is also characterized by the fact that it has a drive system which is designed according to the invention. The drive system can therefore be designed as previously explained or according to one of the claims directed to a drive system.

Vorzugsweise verfügt auch dieses stationäre Sportgerät über wenigstens ein angetriebenes Element, welches mit dem elektrischen Antriebsmotor des Antriebssystems des Sportgeräts antreibbar ist. Auch dieser Antrieb kann insbesondere vermittelt durch ein Getriebe geschehen. Zwischen dem angetriebenen Element und dem Antriebsmotor kann also ein Getriebe vorgesehen sein oder beispielsweise auch nur ein mechanisches Übermittlungselement, wie etwa eine Kette oder ein Antriebsriemen. Das heißt der Antriebsmotor muss nicht zwingend einen Direktantrieb des angetriebenen Elements implementieren. Auch bei diesem stationäre Sportgerät kann durch Betreiben des Generators, also mittels Betätigung des wenigstens einen Pedals, welches an einer Antriebskurbel des Generators befestigt ist, ein Generatorstrom zum Bestromen des Antriebsmotors bereitgestellt werden.Preferably, this stationary sports device also has at least one driven element, which can be driven by the electric drive motor of the drive system of the sports device. This drive can also be carried out in particular by a gearbox. A gearbox or, for example, just a mechanical transmission element, such as a chain or a drive belt, can therefore be provided between the driven element and the drive motor. This means that the drive motor does not necessarily have to implement a direct drive of the driven element. With this stationary sports equipment, too, a generator current can be provided for energizing the drive motor by operating the generator, i.e. by operating the at least one pedal, which is attached to a drive crank of the generator.

Vorteilhaft an einem solchen Sportgerät, beispielsweise wenn es als ein Spinning-Bike ausgestaltet ist, ist, dass durch geeignete Auslegung des Generators dem Benutzer ein Pedalgefühl oder Kurbelwiderstand vermittelt werden kann, das/der einstellbar ist. Somit kann also der Widerstand, den der Benutzer beim Bewegen des Pedals erfährt, insbesondere kontinuierlich beziehungsweise stufenlos veränderbar sein. Dies kann mittels einer Antriebsregelung geschehen, die in dem Generator elektrisch ein einstellbares elektromechanisches Rückmeldedrehmoment erzeugt.The advantage of such sports equipment, for example if it is designed as a spinning bike, is that through a suitable design of the generator the user can be given a pedal feeling or crank resistance that is adjustable. The resistance that the user experiences when moving the pedal can therefore be changed in particular continuously or steplessly. This can be done by means of a drive control that electrically generates an adjustable electromechanical feedback torque in the generator.

Mittels des einstellbaren Rückmeldedrehmoments können sehr einfach, insbesondere elektronisch, unterschiedliche Belastungsstufen an dem Sportgerät eingestellt werden. Dies ist beispielsweise einsetzbar, um bei einem Spinning-Bike unterschiedliche Fahrwiderstände zu simulieren, die beim Bergauffahren oder beispielsweise beim Fahren gegen Wind auftreten.Using the adjustable feedback torque, different load levels on the sports equipment can be set very easily, in particular electronically. This can be used, for example, to simulate different driving resistances on a spinning bike that occur when riding uphill or, for example, when riding against the wind.

Bei herkömmlichen rein mechanischen Spinning-Bikes kann der Benutzer allenfalls durch mechanische Veränderung der Bremswirkung, die auf das angetriebene Element wirkt, welches typischerweise rein mechanisch über eine Antriebskurbel angetrieben wird, die Belastung einstellen, die er auf dem Spinning-Bike überwinden muss. Die erfindungsgemäße Lösung bietet hier den Vorteil, dass mithilfe des elektrischen Antriebstrangs, der durch das erfindungsgemäß ausgestaltete Antriebssystem zur Verfügung gestellt wird, die Belastung elektronisch vorgegeben werden kann, die der Benutzer durch Betätigen der Antriebskurbel / des Pedals überwinden muss. Die nachteiligen Vibrationen, die bei Verwendung eines Generators auf die Antriebskurbel übertragen werden, können dabei wirksam durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Pedals in ihrer Wirkung auf den Benutzer minimiert werden. Dadurch kann ein solches stationäres elektrisches Sportgerät mit hohem Komfort für den Benutzer eingesetzt werden.With conventional purely mechanical spinning bikes, the user can only adjust the load that he has to overcome on the spinning bike by mechanically changing the braking effect that acts on the driven element, which is typically driven purely mechanically via a drive crank. The solution according to the invention offers the advantage here that, with the help of the electric drive train, which is provided by the drive system designed according to the invention, the load that the user must overcome by operating the drive crank/pedal can be specified electronically. The adverse vibrations that are transmitted to the drive crank when using a generator can be effectively minimized in their effect on the user by the design of the pedal according to the invention. This means that such a stationary electric sports device can be used with a high level of comfort for the user.

Stellt die Antriebsregelung das Rückmeldedrehmoment hoch ein, so muss der Benutzer einen hohen Widerstand beim Betreiben des Generators überwinden und zwar zusätzlich zu dem Widerstand, der alleine durch das Erzeugen des Generatorstroms im Generator entsteht (hohe Belastungsstufe für den Benutzer). Wird das Rückmeldedrehmoment hingegen elektronisch abgesenkt, so sinkt der mechanische Widerstand, den der Benutzer beim Bewegen des Pedals überwinden muss (geringe Belastungsstufe für den Benutzer).If the drive control sets the feedback torque high, the user must overcome a high resistance when operating the generator, in addition to the resistance that arises solely from generating the generator current in the generator (high load level for the user). If, on the other hand, the feedback torque is reduced electronically, the mechanical resistance that the user has to overcome when moving the pedal decreases (low load level for the user).

Mittels einer elektronischen Antriebsregelung kann das Rückmeldedrehmoment dabei, insbesondere stufenlos, verändert werden, um so die Belastung für den Benutzer einzustellen. Ein solches Verändern des Rückmeldedrehmoments kann dabei insbesondere abhängig von der Drehzahl der Antriebskurbel und/oder des Generators geschehen. Mit diesem Ansatz lassen sich sehr komplexe Lastverläufe einstellen bzw. simulieren, sodass auch komplexe Fahrsituationen simuliert werden können, etwa vergleichbar mit der Situation, wenn ein Radfahrer abrupt auf eine beginnende Steigung stößt oder gegen eine beginnende Windböe ankämpfen muss.Using an electronic drive control, the feedback torque can be changed, particularly steplessly, in order to adjust the load for the user. Such a change in the feedback torque can be done in particular depending on the speed of the drive crank and/or the generator. With this approach, very complex loads can be courses can be set or simulated so that even complex driving situations can be simulated, comparable to the situation when a cyclist suddenly encounters the beginning of an incline or has to fight against the beginning of a gust of wind.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das elektrische Sportgerät mit einer Anzeigeeinheit, vorzugsweise in Form eines Bildschirms, elektronisch verbunden ist, auf dem eine virtuelle aktuelle Position des Fahrers angezeigt wird und zwar in Abhängigkeit einer momentanen mechanischen Leistung, die der Benutzer durch Betätigen des Pedals in dem Antriebssystem des Sportgeräts, genauer mit dem besagten Generator des Antriebssystems, erzeugt. Hierzu kann eine im Stand der Technik vorbekannte Computersimulation verwendet werden, wie Sie bereits in virtuellen Trainingsfahrten auf Spinning-Bikes eingesetzt wird.According to a particularly preferred embodiment, the electric sports device is electronically connected to a display unit, preferably in the form of a screen, on which a virtual current position of the driver is displayed, depending on a current mechanical power that the user generates by operating the pedal in the drive system of the sports device, more precisely with the said generator of the drive system. For this purpose, a computer simulation known in the prior art can be used, as is already used in virtual training rides on spinning bikes.

Eine mögliche Anwendung besteht darin, den Benutzer des stationären elektrischen Sportgeräts als virtuellen Fahrer auf einem Fahrrad auf dem Bildschirm darzustellen, wobei die aktuelle Position und/oder Geschwindigkeit des Fahrers jeweils in Abhängigkeit der momentanen vom Benutzer abgegebenen elektrischen Leistung, die er über den Generator erzeugt, angepasst wird.One possible application is to display the user of the stationary electric sports equipment as a virtual rider on a bicycle on the screen, with the current position and/or speed of the rider being adjusted depending on the current electrical power output by the user, which he generates via the generator.

Um nun ein möglichst realistisches Fahrerlebnis zu vermitteln, ist vorgesehen, dass auf der Anzeigeeinheit auch Informationen über die momentane virtuelle Straßenlage, insbesondere die Steigung und/oder über momentane Windverhältnisse angezeigt werden. Ferner ist vorgesehen, dass eine momentane Belastungsstufe, die durch elektronische Veränderung des Rückmeldedrehmoments einstellbar ist, in Abhängigkeit einer momentanen virtuellen Steigung des Straßenprofils und/oder einer momentanen virtuellen und auf dem Bildschirm angezeigten Windströmungssituation, angepasst wird. Die Regelung des Rückmeldedrehmoments kann dabei von einer elektronischen Antriebsregelung des Sportgeräts übernommen werden.In order to provide the most realistic driving experience possible, the display unit is also intended to show information about the current virtual road conditions, in particular the gradient and/or current wind conditions. It is also intended that a current load level, which can be set by electronically changing the feedback torque, is adjusted depending on a current virtual gradient of the road profile and/or a current virtual wind flow situation displayed on the screen. The feedback torque can be controlled by an electronic drive control of the sports equipment.

Durch ein solches Vorgehen wird also eine Übereinstimmung hergestellt, zwischen dem realen Belastungszustand, den der Benutzer des Sportgeräts beim Bewegen der Pedale über seine Muskeln spürt und der Fahrsituation, die der Fahrer mittels der Anzeigeeinheit angezeigt bekommt.Such an approach creates a correspondence between the real load state that the user of the sports equipment feels through his muscles when moving the pedals and the driving situation that is displayed to the driver by means of the display unit.

Beispielsweise wäre vorstellbar, dass der Benutzer auf dem Bildschirm eine Straßensituation erkennt, bei der in einiger Entfernung eine Steigung beginnt. Sobald der Fahrer (also das virtuelle Pedant des Benutzers des Sportgeräts auf dem Bildschirm) auf die besagte Steigung trifft, was dann entsprechend auf dem Bildschirm angezeigt wird, passt die Antriebsregelung den momentanen Belastungszustand an dem Sportgerät auf die Steigung der Straße an, die der Fahrer virtuell gerade auf dem Bildschirm zurücklegt. Somit ist es also möglich, mit diesem stationären Sportgerät reale Belastungen einzustellen, die von einer virtuellen Fahrsituation, wie sie auf dem Bildschirm angezeigt wird, vorgegeben werden.For example, it would be conceivable that the user would recognize a road situation on the screen in which an incline begins at some distance. As soon as the driver (i.e. the virtual pedant of the user of the sports device on the screen) encounters the incline in question, which is then displayed accordingly on the screen, the drive control adapts the current load state on the sports device to the incline of the road that the driver is driving virtually straight back on the screen. This makes it possible to use this stationary sports device to set real loads that are dictated by a virtual driving situation as displayed on the screen.

Um derartige Funktionen zu implementieren kann eine Steuereinheit, insbesondere in Form eines Computers, vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, die Anzeigeeinheit anzusteuern und/oder der Antriebsregelung Vorgaben zu machen hinsichtlich der am elektrischen Generator einzustellenden elektromechanischen Belastung, also des erläuterten Rückmeldedrehmoments. Diese Belastung spürt der Benutzer, sobald er das Pedal bewegt. Diese Steuereinheit kann also die Regelung des Rückmeldedrehmoments aber auch die Anzeige auf dem Bildschirm vorgeben.In order to implement such functions, a control unit, in particular in the form of a computer, can be provided, which is set up to control the display unit and / or to give the drive control specifications with regard to the electromechanical load to be set on the electrical generator, i.e. the feedback torque explained. The user feels this load as soon as he moves the pedal. This control unit can regulate the feedback torque but also specify the display on the screen.

Das angetriebene Element des Sportgeräts kann zum Beispiel als ein Laufrad oder als eine Schwungscheibe ausgestaltet sein. Ein solches Laufrad oder eine solche Schwungscheibe kann vorzugsweise drehbar aufgehängt sein. Ferner kann auch ergänzend oder alternativ vorgesehen sein, dass dieses Laufrad/diese Schwungscheibe, zum Beispiel mechanisch oder aber elektromagnetisch, gebremst ist. Eine solche Ausgestaltung des Sportgeräts hat den Vorteil, dass Fahrsituationen besser simuliert werden können, weil durch die Abbremsung des Laufrads/der Schwungscheibe eine zusätzliche Möglichkeit besteht, Bewegungsenergie zu dissipieren, die in dem Antriebssystem erzeugt wird. Eine weitere Möglichkeit, um elektrische Energie, die in dem Antriebssystem von dem Benutzer im Generator erzeugt wird, zu dissipieren, besteht darin, den Generatorstrom zum Laden eines Akkumulators einzusetzen oder schlicht in einem Lastwiderstand zu dissipieren.The driven element of the sports equipment can be designed, for example, as a running wheel or as a flywheel. Such an impeller or flywheel can preferably be suspended so that it can rotate. Furthermore, it can also be additionally or alternatively provided that this impeller/flywheel is braked, for example mechanically or electromagnetically. Such a design of the sports equipment has the advantage that driving situations can be better simulated because the braking of the impeller/flywheel provides an additional opportunity to dissipate kinetic energy that is generated in the drive system. Another possibility for dissipating electrical energy that is generated in the drive system by the user in the generator is to use the generator current to charge a battery or simply to dissipate it in a load resistor.

Bevorzugt umfasst ein erfindungsgemäßes Antriebssystem somit auch einen Akkumulator. Dies ist aber gerade bei Verwendung des Antriebssystems in einem stationären Sportgerät nicht zwingend erforderlich. Vielmehr kann dort der vom Benutzer mit dem Generator erzeugte Generatorstromfluss unter Umständen ausreichend sein, um eine reale Belastungssituation zu simulieren.A drive system according to the invention therefore preferably also includes an accumulator. However, this is not absolutely necessary, especially when using the drive system in a stationary sports device. Rather, the generator current flow generated by the user with the generator may be sufficient under certain circumstances to simulate a real load situation.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausbildungen der Erfindung können aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der allgemeinen Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen gewonnen werden.The invention will now be described in more detail using exemplary embodiments, but is not limited to these exemplary embodiments. Further developments of the invention can be obtained from the following description of the exemplary embodiments in conjunction with the general description, the claims and the drawings.

Bei der folgenden Beschreibung verschiedener bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugszahlen.In the following description of various preferred embodiments of the invention, elements that have the same function are given the same reference numbers even if they have a different design or shape.

Es zeigt:

1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemäß ausgestalteten Pedals samt einer zugehörigen Antriebskurbel, an welcher das Pedal befestigt werden kann und
2 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Pedals in einer Explosionsansicht,
3 da erfindungsgemäße Pedal aus 2 im zusammengebauten Zustand und montiert an einer Antriebskurbel und
4 ein Beispiel der Nutzung eines erfindungsgemäßen Pedals an einem Elektrofahrzeug beziehungsweise einem stationären elektrischen Sportgerät.

It shows:

1 an exploded view of a pedal designed according to the invention including an associated drive crank to which the pedal can be attached and
2 another example of a pedal according to the invention in an exploded view,
3 the pedal according to the invention 2 in assembled condition and mounted on a drive crank and
4 an example of the use of a pedal according to the invention on an electric vehicle or a stationary electric sports device.

Die 1 zeigt ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Pedal 1, welches an der ebenfalls illustrierten Antriebskurbel 2 montiert werden kann. Die Antriebskurbel 2 kann zusammen mit dem Pedal 1 eingesetzt werden, um einen elektrischen Generator 23 mit Muskelkraft zu betreiben und so einen elektrischen Generatorstrom zu erzeugen. Der Generator 23 (vgl. 4) wandelt somit die vom Benutzer über das Pedal 1 eingebrachte mechanische Leistung in eine elektrische Leistung um.The 1 shows a pedal 1 designed according to the invention, which can be mounted on the drive crank 2, which is also illustrated. The drive crank 2 can be used together with the pedal 1 to operate an electrical generator 23 with muscle power and thus generate an electrical generator current. The generator 23 (cf. 4 ) thus converts the mechanical power supplied by the user via the pedal 1 into electrical power.

Wie man in 1 gut erkennt, weist das Pedal 1 einen Pedalachskörper 3 auf. Der Pedalachskörper 3 bildet antriebskurbelseitig einen zylindrischen Zapfen aus, der drehbar in dem gezeigten Lager 27 montiert werden kann. Das Lager 27 wiederum wird dann zusammen mit dem Pedal 1 in eine entsprechende Aufnahme 33 der Antriebskurbel 2 eingesetzt, wobei das Lager 27 dort drehfest verankert wird.How to 1 As can be clearly seen, the pedal 1 has a pedal axle body 3. The pedal axle body 3 forms a cylindrical pin on the drive crank side, which can be rotatably mounted in the bearing 27 shown. The bearing 27 is then inserted together with the pedal 1 into a corresponding receptacle 33 of the drive crank 2, with the bearing 27 being anchored there in a rotationally fixed manner.

Das Pedal 1 ist als Fußpedal ausgestaltet und weist daher ein Trittflächenelement 29 auf, welches eine Trittfläche 5 ausbildet und in Form einer steifen Platte ausgebildet ist. Das Pedal 1 könnte aber beispielsweise auch als Handpedal ausgestaltet werden, dann mit einem Griffflächenelement 29, welches eine Grifffläche 5 zum Umgreifen mit der Hand ausbildet. Diese Grifffläche 5 könnte beispielsweise zylindrisch ausgestaltet werden.The pedal 1 is designed as a foot pedal and therefore has a tread element 29, which forms a tread surface 5 and is designed in the form of a rigid plate. The pedal 1 could, for example, also be designed as a hand pedal, then with a grip surface element 29, which forms a grip surface 5 for gripping with the hand. This grip surface 5 could, for example, be designed cylindrical.

In 1 ist das Trittflächenelement 29 über die vier gezeigten Schrauben 13 mit dem Pedalachskörper 3 verbunden. Genauer sind die jeweiligen Schrauben 13 in korrespondierende Schraubhülsen 14 eingeschraubt, die ihrerseits in entsprechenden Aufnahmen des Pedalachskörpers 3 verschiebbar gelagert sind. Hierzu werden die Schraubhülsen 14 von unten in entsprechende Bohrungen im Pedalachskörper 3 bis auf Anschlag eingeschoben und anschließend mit den Schrauben 13 verschraubt. Zwischen dem Pedalachskörper 3 und dem die Trittfläche 5 ausbildenden Trittflächenelement 29 sind vier Rückstellelemente 6 in Form von Druckfedern 10 angeordnet. Somit ist das Trittflächenelement 29 auf den Rückstellelementen 6 gelagert und daher schwingungsentkoppelt mit dem Pedalachskörper 3 verbunden.In 1 the tread element 29 is connected to the pedal axle body 3 via the four screws 13 shown. More precisely, the respective screws 13 are screwed into corresponding screw sleeves 14, which in turn are slidably mounted in corresponding receptacles of the pedal axle body 3. For this purpose, the screw sleeves 14 are inserted from below into corresponding holes in the pedal axle body 3 up to the stop and then screwed with the screws 13. Four restoring elements 6 in the form of compression springs 10 are arranged between the pedal axle body 3 and the tread surface element 29 forming the tread surface 5. The tread element 29 is therefore mounted on the restoring elements 6 and is therefore connected to the pedal axle body 3 in a vibration-decoupled manner.

Mit anderen Worten kann sich also die Trittfläche 5, sobald ein Benutzer auf das Trittflächenelement 29 tritt, quer zu der (in 1 mittels der gestrichelten Linie illustrierten) Pedalachse 4 zu dem Pedalachskörper 3 verschieben. Die bewegliche Lagerung der Trittfläche 5 ist dabei mittels der Schraubhülsen 14 realisiert, die jeweils als Führungskörper 9 dienen, da die zylindrischen Außenflächen der Schraubhülsen 14 jeweils eine Gleitfläche bieten, entlang derer sich die gezeigten Druckfedern 10 bewegen können, sobald die Trittfläche 5 mit einer Kraft belastet wird.In other words, as soon as a user steps on the tread element 29, the tread 5 can move transversely to the (in 1 by means of the dashed line illustrated) pedal axle 4 to the pedal axle body 3. The movable mounting of the tread 5 is realized by means of the screw sleeves 14, which each serve as a guide body 9, since the cylindrical outer surfaces of the screw sleeves 14 each offer a sliding surface along which the compression springs 10 shown can move as soon as the tread 5 is loaded with a force.

In der 1 nur mit Strichlinien angedeutet sind vier Elastomerelemente, die jeweils innerhalb der Druckfedern 10 angeordnet werden können oder aber alternativ zu den Druckfedern verwendet werden können. Diese Elastomerkörper, die vorzugsweise aus einem synthetischen Kautschuk oder aus einem anderen elastischen Material hergestellt sein können, dienen als Dämpfungselement 7 und können somit die Bewegung der Trittfläche 5 relativ zum Pedalachskörper 3 dämpfen.In the 1 Only indicated with dashed lines are four elastomer elements, which can each be arranged within the compression springs 10 or can be used as an alternative to the compression springs. These elastomer bodies, which can preferably be made from a synthetic rubber or from another elastic material, serve as a damping element 7 and can thus dampen the movement of the tread 5 relative to the pedal axle body 3.

Auch die Rückstellelemente 6 selbst können mit dämpfenden Eigenschaften ausgestaltet werden, sodass durch alle solche Ausgestaltungen jeweils ein Dämpfungselement 7 im Sinne der Erfindung vorgegeben sein kann, mit dem die Trittfläche 5 vibrationsgedämpft auf dem Pedalachskörper 3 montiert werden kann.The restoring elements 6 themselves can also be designed with damping properties, so that all such configurations can provide a damping element 7 in the sense of the invention, with which the tread surface 5 can be mounted on the pedal axle body 3 in a vibration-damped manner.

Alle der zuvor geschilderten möglichen Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Pedals 1 ermöglichen es, dass Vibrationen, die von dem Generator 23 ausgehen und in die Antriebskurbel 2 eingeleitet werden, zwar möglicherweise noch auf den Pedalachskörper 3 übertragen werden, aber nur noch gedämpft vom Pedalachskörper 3 auf die Trittfläche 5 und damit auf den Benutzer, der mit seinem Fuß die Trittfläche 5 des Pedals 1 belastet.All of the previously described possible embodiments of a pedal 1 according to the invention make it possible for vibrations which emanate from the generator 23 and are introduced into the drive crank 2 to possibly still be transmitted to the pedal axle body 3, but only in a dampened manner from the pedal axle body 3 to the tread 5 and thus to the user who places his foot on the tread 5 of the pedal 1.

Die besagten Rückstellelemente 6 in Form der gezeigten Druckfedern 10 aber auch die nicht gezeigten Dämpfungselemente 8 können sich jeweils auf dem Pedalachskörper 3 abstützen, wie dies anhand der in 1 gezeigten Explosionsansicht einfach nachvollziehbar ist.The said restoring elements 6 in the form of the compression springs 10 shown but also the damping elements 8 not shown can each be supported on the pedal axle body 3, as shown in FIG 1 the exploded view shown is easy to understand.

Tritt ein Benutzer auf die Trittfläche 5 und verschiebt diese entgegen der Rückstellkraft der vier in 1 gezeigt Rückstellelemente 6, so muss der Benutzer eine Rückstellkraftkonstante dieser Rückstellelemente überwinden. Die gesamte, von den Rückstellelementen des Fußpedals 1, gelieferte Rückstellkraftkonstante kann bevorzugt wenigstens 100 N/mm betragen.If a user steps on the tread 5 and moves it against the restoring force of the four 1 shown reset elements 6, the user must overcome a reset force constant of these reset elements. The total reset force constant provided by the reset elements of the foot pedal 1 can preferably be at least 100 N/mm.

Wenn der Benutzer auf das Fußpedal 1, genauer auf dessen Trittfläche 5 tritt, so verschiebt sich das Trittflächenelement 29 auf den Pedalachskörper 3 zu, wobei sich die Trittfläche 5 dabei entlang der vier gezeigten Führungskörper 9 quer zur Pedalachse 4 verschiebt.When the user steps on the foot pedal 1, more precisely on its tread 5, the tread element 29 moves towards the pedal axle body 3, whereby the tread 5 moves along the four guide bodies 9 shown transversely to the pedal axle 4.

Bei dem in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Fußpedal 1 ist die Trittfläche 5, genauer das Trittflächenelement 29, zwar schwingungsentkoppelt mit dem Pedalachskörper 3 verbunden und dabei beweglich zu dem Pedalachskörper 3 gelagert und kann ferner mittels wenigstens eines Dämpfungselements 7 vibrationsgedämpft auf dem Pedalachskörper 3 montiert sein. Allerdings ist die Trittfläche 5 drehfest in Bezug auf die Pedalachse 4 auf dem Pedalachskörper 3 montiert. Denn sobald sich der Pedalachskörper 3 aufgrund der mittels des Lagers 27 bereitgestellten Lagerung um die Pedalachse 4 (deren aktuelle Position durch die momentane Stellung der Antriebskurbel 2 vorgegeben ist) dreht, so dreht sich die Trittfläche 5, genauer das Trittflächenelement 29 (welches die Trittfläche 5 ausbildet) mit dem Pedalachskörper 3 mit, wie man anhand der Explosionsansicht der 1 einfach nachvollziehen kann.In the 1 In the foot pedal 1 according to the invention shown, the tread 5, more precisely the tread element 29, is connected to the pedal axle body 3 in a vibration-decoupled manner and is thereby movably mounted to the pedal axle body 3 and can also be mounted on the pedal axle body 3 in a vibration-damped manner by means of at least one damping element 7. However, the tread 5 is mounted on the pedal axle body 3 in a rotationally fixed manner with respect to the pedal axle 4. This is because as soon as the pedal axle body 3 rotates around the pedal axle 4 (the current position of which is predetermined by the current position of the drive crank 2) due to the bearing provided by the bearing 27, the tread 5, more precisely the tread element 29 (which forms the tread 5) rotates with the pedal axle body 3, as can be seen from the exploded view of the 1 can easily understand.

Eine in 1 nicht gezeigte hierzu alternative Möglichkeit wäre es, den Pedalachskörper 3 drehfest mit der Antriebskurbel 2 zu verbinden. Dies wäre beispielsweise mittels einer Verschraubung möglich, die mithilfe eines Außengewindes am Pedalachskörper 3 ausgebildet ist. In diesem Fall müsste die jeweilige Trittfläche 5 drehbar an beziehungsweise in dem Pedalachskörper 3 gelagert werden. Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise realisiert sein, in dem ein separater Pedalkörper vorgesehen wird, der drehbar in den Pedalachskörper 3 gelagert ist. In diesem Fall können dann die wenigstens eine Trittfläche 5, also insbesondere die erste Trittfläche 15 und/oder die zweite Trittfläche 16, drehfest an dem besagten Pedalkörper montiert sein, wobei alle zuvor erläuterten Ausgestaltungen, bezüglich der Rückstellelemente 6 oder der Dämpfungselemente 7 oder der Führungskörper 9 dann entsprechend am Pedalkörper ausgebildet sein könnten. Eine solche Ausgestaltung ist dem Fachmann prinzipiell von klassischen Pedalen vorbekannt, die in einem Innengewinde einer Antriebskurbel eingeschraubt werden können, was eine weitverbreitete Ausgestaltung darstellt.One in 1 An alternative option, not shown, would be to connect the pedal axle body 3 to the drive crank 2 in a rotationally fixed manner. This would be possible, for example, by means of a screw connection that is formed on the pedal axle body 3 using an external thread. In this case, the respective tread surface 5 would have to be rotatably mounted on or in the pedal axle body 3. Such a configuration can be realized, for example, by providing a separate pedal body which is rotatably mounted in the pedal axle body 3. In this case, the at least one tread surface 5, i.e. in particular the first tread surface 15 and/or the second tread surface 16, can then be mounted in a rotationally fixed manner on the said pedal body, with all previously explained configurations relating to the restoring elements 6 or the damping elements 7 or the guide body 9 could then be designed accordingly on the pedal body. Such a design is in principle known to those skilled in the art from classic pedals that can be screwed into an internal thread of a drive crank, which represents a widespread design.

Die 4 zeigt, wie ein erfindungsgemäßes Fußpedal 1 (welches in der Zeichnung nur schematisch wiedergegeben ist) in vorteilhafter Weise an einem elektromechanischen Antriebsystem 18 eingesetzt werden kann, um den Bedienkomfort für den Benutzer des Antriebsystems 18 zu erhöhen. Gezeigt ist ein Rahmen 31, der dazu verwendet werden könnte, entweder ein Ergometer oder ein Spinning-Bike als ein stationäres Sportgerät 26 aufzubauen oder beispielsweise um ein mobiles Elektrofahrzeug 19 in Form eines Elektrofahrrads aufzubauen.The 4 shows how a foot pedal 1 according to the invention (which is only shown schematically in the drawing) can be used advantageously on an electromechanical drive system 18 in order to increase the ease of use for the user of the drive system 18. Shown is a frame 31 that could be used to build either an ergometer or a spinning bike as a stationary sports device 26 or, for example, to build a mobile electric vehicle 19 in the form of an electric bicycle.

Wie man in 4 sieht, umfasst das erfindungsgemäße Antriebsystem 18 neben einem elektrischen Generator 23, der über zwei Antriebskurbeln 2 mit jeweils daran befestigten erfindungsgemäß ausgestalteten Fußpedalen 1 über Muskelkraft betreibbar ist, einen elektrischen Antriebsmotor 21. Der Antriebsmotor 21 ist als Nabenmotor ausgestaltet und treibt ein (nur als Strichlinien-Oval angedeutetes) angetriebenes Element 25 in Form eines Laufrads an. Im Falle eines Elektrofahrzeugs 19 würde dieses Laufrad 25 den Vortrieb erzeugen; im Falle eines stationären Sportgeräts 26 könnte das Laufrad beispielsweise eine gebremste Laufrolle antreiben oder aber das Laufrad könnte durch eine (ebenfalls gebremste) Schwungscheibe ersetzt werden, wie sie etwa bei einem Spinning-Bike verwendet wird.How to 4 sees, the drive system 18 according to the invention comprises an electric drive motor 21 in addition to an electric generator 23, which can be operated by muscle power via two drive cranks 2, each with foot pedals 1 designed according to the invention attached to it. The drive motor 21 is designed as a hub motor and drives a driven element 25 in the form of a running wheel (indicated only as a dashed oval). In the case of an electric vehicle 19, this running wheel 25 would generate the propulsion; in the case of a stationary sports device 26, the running wheel could, for example, drive a braked roller or the running wheel could be replaced by a (also braked) flywheel, such as is used on a spinning bike.

Wenn der Benutzer bei dem in 4 gezeigten Antriebssystem 18 in die erfindungsgemäßen Pedale 1 tritt, so betätigt er die jeweilige Antriebskurbel 2 und versetzt dadurch den elektrischen Generator 23 in Umdrehungen. Hierbei wird das mechanische Antriebsmoment, das über die jeweilige Antriebskurbel 2 eingebracht wird, mittels eines in den Generator 23 integrierten Getriebes 24 umgesetzt, wodurch höhere Umdrehungszahlen des Generators 23 möglich sind.If the user at the in 4 shown drive system 18 enters the pedals 1 according to the invention, it actuates the respective drive crank 2 and thereby sets the electric generator 23 in rotation. Here, the mechanical drive torque, which is introduced via the respective drive crank 2, is implemented by means of a transmission 24 integrated into the generator 23, whereby higher speeds of rotation of the generator 23 are possible.

Der Generator 23 erzeugt infolge seiner Rotation einen Generatorstrom. Dieser Generatorstrom wird von einer elektronischen Antriebsregelung 20, die einen Teil des Antriebssystems 18 bildet, gemessen. Die Antriebsregelung 20 führt dann dem Antriebsmotor 21 einen Antriebsstrom zu, wobei sie hierzu nicht nur den Generatorstrom aus dem elektrischen Generator 23 verwendet, sondern auch einen Strom, der einem Akkumulator 22 entnommen wird, wobei dies nicht zwingend erforderlich wäre. Mittels dieser Antriebsströme wird also der Antriebsmotor 21 in Umdrehungen versetzt, wodurch die Nabe des Laufrads bzw. der Schwungscheibe angetrieben wird und somit das angetriebene Element 25 in Rotation versetzt wird.The generator 23 generates a generator current as a result of its rotation. This generator current is measured by an electronic drive control 20, which forms part of the drive system 18. The drive control 20 then supplies a drive current to the drive motor 21, using not only the generator current from the electrical generator 23, but also a current taken from an accumulator 22, although this is not absolutely necessary. The drive motor 21 is thus rotated by means of these drive currents, which drives the hub of the impeller or flywheel and thus causes the driven element 25 to rotate.

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, dass die beim Betrieb des Generators 23 in dem internen Getriebe 24 entstehenden Vibrationen, die sich vom Generator 23 ausgehend auch auf die Antriebskurbel 2 übertragen, nur in gedämpfter Form über die jeweilige Trittfläche 5 auf den Benutzer übertragen werden. Wenn also der Benutzer das gezeigte Sportgerät 26 in Form eines Spinning-Bikes verwendet und mit voller Kraft in die Pedale 1 tritt, so werden die Vibrationen, die von dem Getriebe 24 des Generators 23 ausgehen, vom Benutzer nicht mehr als störend empfunden.The main advantage of the present invention is that the energy generated in the internal gear 24 during operation of the generator 23 The vibrations that are transmitted from the generator 23 to the drive crank 2 are only transmitted to the user in a dampened form via the respective tread 5. If the user uses the sports equipment 26 shown in the form of a spinning bike and pedals 1 with full force, the vibrations that emanate from the gear 24 of the generator 23 are no longer perceived as disturbing by the user.

Ein weiterer wichtiger Vorteil eines solchen Systems besteht darin, dass die elektronische Antriebsregelung 20 durch entsprechende elektrische Ansteuerung des Generators 23 ein elektromechanisches Rückmeldedrehmoment einstellen kann, das der Benutzer beim Treten in die Pedale 1 überwinden muss. Hierüber erhält der Benutzer somit ein haptisches Feedback vom Antriebssystem 18. Dadurch kann etwa bei einem Spinning-Bike eine elektronische Regelung der Belastung erfolgen, die der Benutzer beim Pedalieren mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem 18 erfährt.Another important advantage of such a system is that the electronic drive control 20 can set an electromechanical feedback torque that the user must overcome when pedaling 1 by appropriate electrical control of the generator 23. The user thus receives haptic feedback from the drive system 18. This makes it possible, for example, to electronically control the load that the user experiences when pedaling with the drive system 18 according to the invention on a spinning bike.

Zur Verbesserung des Komforts beim Betreiben einer Antriebskurbel 2, welche an einem elektrischen Generator 23 montiert ist, wird unter anderem ein Pedal 1 vorgeschlagen, welches wenigsten eine Tritt- oder Grifffläche 5 bietet, die schwingungsgedämpft an einem Pedalachskörper 3 des Pedals 1 aufgehängt ist. Dadurch kann wirksam vermieden werden, dass sich Vibrationen, die von dem Generator 23 ausgehen, über die Antriebskurbel 2 und das Pedal 1 auf den Fuß oder die Hand des Benutzers übertragen, der das Pedal 1 mit Muskelkraft bedient (Vgl. 1). Es wird ferner vorgeschlagen, ein solches Pedal 1 einzusetzen, um damit einen Generator 23 eines elektromechanischen Antriebs 18 eines mobilen Elektrofahrzeugs 19 oder aber eines stationären elektrischen Sportgeräts 26, wie etwa einem Ergometer, anzutreiben (Vgl. 4).To improve the comfort when operating a drive crank 2, which is mounted on an electric generator 23, a pedal 1 is proposed, among other things, which offers at least one tread or grip surface 5, which is suspended from a pedal axle body 3 of the pedal 1 in a vibration-damped manner. This can effectively prevent vibrations emanating from the generator 23 from being transmitted via the drive crank 2 and the pedal 1 to the foot or hand of the user who operates the pedal 1 with muscle power (cf. 1 ). It is also proposed to use such a pedal 1 in order to drive a generator 23 of an electromechanical drive 18 of a mobile electric vehicle 19 or a stationary electrical sports device 26, such as an ergometer (cf. 4 ).

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: Pedal (insbesondere ausgestaltet als Fußpedal oder Handpedal)Pedal (in particular designed as a foot pedal or hand pedal)
22: AntriebskurbelDrive crank
33: PedalachskörperPedal axle body
44: PedalachsePedal axle
55: Tritt- oder GriffflächeTread or grip surface
66: RückstellelementReset element
77: DämpfungselementsDamping element
88th: Aufnahme (für 6 und/oder 7)Recording (for 6 and/or 7)
99: FührungskörpersGuide body
1010: DruckfederCompression spring
1111: VerschraubungScrew connection
1212: BefestigungsmittelFasteners
1313: Schraube (mit Außengewinde)Screw (with external thread)
1414: Schraubhülse (mit Innengewinde)Screw sleeve (with internal thread)
1515: erste Tritt- oder Griffflächefirst step or grip surface
1616: zweite Tritt- oder Griffflächesecond step or grip surface
1717: Lagerflächestorage area
1818: AntriebssystemDrive system
1919: (mobiles) Elektrofahrzeug(mobile) electric vehicle
2020: elektronische Antriebsregelungelectronic drive control
2121: Antriebsmotor, zum Beispiel ausgestaltet als NabenmotorDrive motor, for example designed as a hub motor
2222: Akkumulatoraccumulator
2323: elektrischer Generatorelectric generator
2424: Getriebe (integriert in 23, insbesondere ausgestaltet als Planetengetriebe)Gearbox (integrated in 23, in particular designed as a planetary gearbox)
2525: angetriebenes Element und/oder antreibbares Elementdriven element and/or drivable element
2626: Sportgerät (z.B. auf Füßen stehend)Sports equipment (e.g. standing on feet)
2727: Lagercamp
2828: UnterlegscheibeWasher
2929: Tritt- oder Griffflächenelement (bildet 5 aus)Step or grip surface element (forms 5)
3030: Durchgangsloch (für 13)Through hole (for 13)
3131: RahmenFrame
3232: Stromleitung (zur Weiterleitung eines Antriebsstroms an 21 oder zur Weiterleitung eines Stromflusses aus 22)Power line (for forwarding a drive current to 21 or for forwarding a current flow from 22)
3333: Aufnahme (an 2 zur Aufnahme von 1 und/oder 27)Recording (on 2 to record 1 and/or 27)

Claims

Pedal (1), in particular for driving a drive crank (2) of an electric generator (23), - with a pedal axle body (3), which is designed for attachment to a drive crank (2) and defines a pedal axle (4), and with a Tread or grip surface (5), characterized in that - the tread or grip surface (5) is connected to the pedal axle body (3) in a vibration-decoupled manner and/or movable to the pedal axle body (3), in particular displaceable transversely to the pedal axle (4), is stored.

Pedal (1) according to the generic term of Claim 1 , especially according to Claim 1 , characterized in - that the tread or grip surface (5) counteracts the restoring force of at least one restoring element (6) is mounted on the pedal axle body (3) so as to be displaceable transversely to the pedal axle (4) and/or - that the tread or grip surface (5) is mounted on the pedal axle body (3) in a vibration-damped manner by means of at least one damping element (8), - preferably so that vibrations that emanate from the pedal axle body (3), in particular these vibrations starting from the generator (23) via the drive crank (2) reach the pedal axle body (3), are only transmitted to the tread or grip surface (5) in a damped manner.

Pedal (1) according to Claim 2 , wherein the pedal axle body (3) has at least one receptacle (8) in which the at least one return element (6) and/or the at least one damping element (7) is inserted, in particular so that the at least one return element (6) and/or the at least one damping element (7) is supported on the pedal axle body (3).

Pedal (1) according to Claim 2 or 3 , wherein an average total restoring force constant, which acts on the tread or grip surface (5) due to the at least one restoring element (6) upon displacement of the tread or grip surface (5), is at least 100 N/mm, particularly preferably at least 120 N/mm.

Pedal (1) according to one of the preceding claims, wherein when a force is applied to the tread or grip surface (5), the tread or grip surface (5) can be displaced along at least one guide body (9) transversely to the pedal axis (4), - in particular, wherein the at least one guide body (9) is formed by the pedal axle body (3) or is mounted on the pedal axle body (3), - preferably wherein the tread or grip surface (5) returns to a starting position without being acted upon, driven by the restoring force of the at least one restoring element (6).

Pedal (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one return element (6) is designed as a compression spring (10), - preferably wherein at least three, particularly preferably at least four, return elements (6), in particular compression springs (10), are provided for the tread or grip surface (5) and/or - wherein the respective compression spring (10) is held in position by means of a screw connection (11).

Pedal (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one restoring element (6) is held in position by means of a respective fastening means (12), preferably by means of a respective screw (13) or a respective screw sleeve (14).

Pedal (1) according to one of the preceding claims, wherein the mentioned tread or grip surface (5) is a first tread or grip surface (15) and wherein the pedal (1) also has a second tread or grip surface (16), wherein the first and the second tread or grip surface (15) are opposite one another, preferably and are aligned parallel to one another, - preferably wherein the second tread or grip surface (16) is also connected to the pedal axle body (3) in a vibration-decoupled manner and/or is mounted so as to be movable relative to the pedal axle body (3), in particular transversely to the pedal axle (4), preferably displaceable against the restoring force of at least one restoring element (6).

Pedal (1) according to the preceding claim, wherein the second tread or grip surface (16) is mounted on the pedal axle body (3) in a vibration-damped manner by means of at least one damping element (7).

Pedal (1) according to one of the two preceding claims, wherein the pedal axle body (3) forms the second tread or grip surface (16) and/or - wherein the second tread or grip surface (16) is fixedly mounted on the pedal axle body (3), - in particular wherein the second tread or grip surface (16) is immovable to the pedal axle body (3) in order to enable a direct and undamped transmission of force from the second tread or grip surface (16) to the pedal axle body (3) and/or - wherein the first tread or grip surface (15) is movable against the restoring force of the at least one restoring element (6) towards the second tread or grip surface (16).

Pedal (1) according to one of the preceding claims, - wherein the pedal axle body (3) can be connected in a rotationally fixed manner to the drive crank (2), in particular screwed, preferably by means of an external thread on the pedal axle body (3), and wherein the tread or grip surface (5 ), in particular the first tread or grip surface (15) and / or the second tread or grip surface (16), are each rotatably mounted on the pedal axle body (3), - in particular by means of a separate pedal body, which is rotatable in the pedal axle body (3 ) is mounted, wherein the tread or grip surface (5), in particular the first tread or grip surface (15) and / or the second tread or grip surface (16), are mounted on the pedal body in a rotationally fixed manner. or - wherein the pedal axle body (3) forms a bearing surface (17) with which the pedal axle body (3) can be rotatably mounted on a drive crank (2), - In particular, the first tread or grip surface (15) and/or the second tread or grip surface (16) are mounted on the pedal axle body (3) in a rotationally fixed manner with respect to the pedal axle (4).

Electromechanical drive system (18), which can be driven by muscle power with the aid of at least one drive crank (2), in particular wherein the drive system (18) is designed as part of an electric vehicle (19) or, for example, as part of a cable winch, the drive system (18) - an electric drive motor (21) and - an electric generator (23) for energizing an accumulator (22) and / or the drive motor (21), characterized in that - the generator (23) by means of the at least one drive crank (2) , preferably mediated by an internal gear (24) of the generator (23), can be driven, and - that a pedal (1) according to one of the preceding claims is mounted on the at least one drive crank (2).

Electric vehicle (19), in particular designed as an electric bicycle, as an electric cargo bike, or as an electric pedal boat, characterized in that - the electric vehicle (19) has a drive system (18) according to the preceding claim, - preferably and at least one driven element (25), in particular designed as a driven impeller or as a driven boat propeller, which can be driven with the electric drive motor (21) of the drive system (18), in particular via a gearbox, - in particular by operating the generator (23) by means of Actuation of the at least one pedal (1) a generator current for energizing the drive motor (21) can be provided.

Stationary electrical sports equipment (26), in particular designed as a home trainer, as a spinning bike, or as an ergometer, characterized in that - the sports equipment (26) has a drive system (18) according to Claim 11 has, - preferably and at least one driven element (25), which can be driven with the electric drive motor (21) of the drive system (18), in particular via a gearbox, - in particular by operating the generator (23) by actuating the at least a pedal (1) a generator current for energizing the drive motor (21) can be provided.

Stationary sports equipment (26) according to the preceding claim, wherein the driven element (25) - as a driven, preferably rotatably suspended and/or mechanically or electromagnetically braked impeller or - Is designed as a flywheel, preferably rotatably suspended and/or mechanically or electromagnetically braked.