DE112020006104T5

DE112020006104T5 - Bicycle component and bike

Info

Publication number: DE112020006104T5
Application number: DE112020006104.3T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Morioka
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2020-12-10
Publication date: 2022-09-22
Also published as: WO2021117806A1; JP2021094870A; JP7403071B2

Abstract

Eine Fahrradkomponente (20), die dafür ausgestaltet ist, an einem Rahmen (2) eines Fahrrades (1) angebracht zu sein, beinhaltet: ein Gehäuse (22), das dafür ausgestaltet ist, mit dem Rahmen (2) gekoppelt zu sein; und eine Sensoreinheit (60), die dafür ausgestaltet ist, an dem Gehäuse (22) angebracht zu sein und wenigstens eine von einer Veränderung, die von dem Rahmen (2) auf das Gehäuse (22) übertragen wird, oder einer Veränderung in dem Rahmen (2) zu detektieren.A bicycle component (20) designed to be attached to a frame (2) of a bicycle (1), includes: a housing (22) designed to be coupled to the frame (2); and a sensor unit (60) adapted to be attached to the housing (22) and at least one of a change transmitted from the frame (2) to the housing (22) or a change in the frame (2) to detect.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradkomponente und ein Fahrrad, das die Fahrradkomponente beinhaltet.The present invention relates to a bicycle component and a bicycle including the bicycle component.

Hintergrundbackground

Seit einigen Jahren ist ein elektrisches Fahrrad bekannt, das einen Motor beinhaltet, der von einer Leistungsspeichervorrichtung, so beispielsweise einer Batterie, mit Leistung versorgt wird und das sogar auf einer aufwärts führenden Strecke leicht gefahren werden kann, indem über einen Drehmomentsensor eine menschliche Antriebskraft, die von einem die Pedale tretenden Fahrer ausgeübt wird, detektiert wird, und zusätzlich eine Hilfsantriebskraft (Unterstützungskraft) für den Motor entsprechend der menschlichen Antriebskraft ausgeübt wird (siehe beispielsweise Patentdruckschrift (PTL) 1).In recent years, an electric bicycle has been known which includes a motor powered by a power storage device such as a battery and which can be easily ridden even on an uphill route by detecting human driving force via a torque sensor exerted by a pedaling driver is detected, and in addition, an auxiliary driving force (assist force) for the motor corresponding to the human driving force is exerted (see, for example, Patent Document (PTL) 1).

Zitierstellen listecitation list

Patentliteraturpatent literature

PTL 1: Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 2009 - 208710 PTL 1: Release of the unaudited Japanese Patent Application No. 2009 - 208710

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Technisches ProblemTechnical problem

Seit einigen Jahren ist die Notwendigkeit, den aktuellen Zustand eines Fahrrades zu detektieren, stetig angestiegen. Der aktuelle Zustand eines elektrischen Fahrrades beinhaltet beispielsweise die Detektion des Fahrers, die Detektion des Gewichtes des Fahrers, die Detektion der Beanspruchung in dem Rahmen, die Detektion des Pedaltretens, Die Abschätzung der Lebensdauer des Rahmens, die Detektion von Bedingungen einer Straßenoberfläche, die Detektion einer Druckkraft gegen die Lenkstange, die Detektion einer Bremsung, die Detektion von Gepäck, die Detektion eines Mitfahrenden und die Detektion des Gewichtes des Mitfahrenden. Das Bereitstellen eines eigens vorgesehenen Sensors für jede Detektion würde die mechanische und elektrische Struktur des Fahrrades komplizierter machen.For several years, the need to detect the current condition of a bicycle has steadily increased. The current state of an electric bicycle includes, for example, the detection of the rider, the detection of the rider's weight, the detection of stress in the frame, the detection of pedaling, the estimation of the lifespan of the frame, the detection of road surface conditions, the detection of a pushing force against the handlebars, detection of braking, detection of luggage, detection of a passenger and detection of the passenger's weight. Providing a dedicated sensor for each detection would complicate the mechanical and electrical structure of the bicycle.

Eingedenk dessen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Fahrrades, das den aktuellen Zustand des Fahrrades detektieren kann und bei dem die strukturelle Komplexität verringert ist.With this in mind, an object of the present invention is to provide a bicycle which can detect the current condition of the bicycle and in which the structural complexity is reduced.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Um das vorbeschriebene Problem zu lösen, beinhaltet eine Fahrradkomponente, die dafür ausgestaltet ist, an einem Rahmen eines Fahrrades angebracht zu sein, ein Gehäuse, das dafür ausgestaltet ist, mit dem Rahmen gekoppelt zu sein, und eine Sensoreinheit, die dafür ausgestaltet ist, an dem Gehäuse angebracht zu sein. Die Sensoreinheit detektiert wenigstens eine von einer Veränderung, die von dem Rahmen auf das Gehäuse übertragen wird, oder einer Veränderung in dem Rahmen.In order to solve the problem described above, a bicycle component configured to be attached to a frame of a bicycle includes a housing configured to be coupled to the frame, and a sensor unit configured to be coupled to be attached to the housing. The sensor unit detects at least one of a change transmitted from the frame to the housing or a change in the frame.

Ein Fahrrad entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet die vorbeschriebene Fahrradkomponente.A bicycle according to an aspect of the present invention includes the above bicycle component.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann der aktuelle Zustand des Fahrrades detektiert werden, während die strukturelle Komplexität des Fahrrades verringert wird.According to the present invention, the current condition of the bicycle can be detected while reducing the structural complexity of the bicycle.

Figurenlistecharacter list

1 14 is an overall side view of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
2 12 is a side view of a cutaway portion of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
3 12 is a plan view of the assembled structure of a motor unit and a frame according to an embodiment of the present invention.
4 Fig. 12 is a plan view of a motor unit and a frame disassembled according to an embodiment of the present invention.
5 12 is a perspective view schematically showing a motor unit according to an embodiment of the present invention.
6 12 is a perspective view schematically showing a sensor unit according to an embodiment of the present invention.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

Im Folgenden wird ein elektrisches Fahrrad entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert anhand der Zeichnung beschrieben. Man beachte, dass die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein spezifisches bevorzugtes Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Die nummerischen Werte, Formen, Materialien, Elemente sowie die Anordnung und Verbindung der Elemente und dergleichen sind daher so, wie sie bei den nachfolgenden exemplarischen Ausführungsformen beschrieben sind, bloße Beispiele und sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Entsprechend sind von den Elementen der nachfolgenden Ausführungsformen diejenigen, die nicht in einem der unabhängigen Ansprüche, die die allgemeinsten Konzepte der vorliegenden Erfindung angeben, beschrieben sind, als optionale Elemente beschrieben.Hereinafter, an electric bicycle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiments described below each represent a specific preferred example of the present invention show Therefore, the numerical values, shapes, materials, elements, as well as the arrangement and connection of elements, and the like as described in the exemplary embodiments below are mere examples and are not intended to limit the present invention. Accordingly, among the elements of the following embodiments, those that are not described in any one of the independent claims that state the broadest concepts of the present invention are described as optional elements.

Die Figuren sind schematische Diagramme und nicht unbedingt genaue Darstellungen. Beispielsweise sind die Figuren daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Darüber hinaus bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Figuren, wobei doppelte Beschreibungen hiervon weggelassen oder vereinfacht sind.The figures are schematic diagrams and not necessarily accurate representations. For example, the figures are therefore not necessarily to scale. Moreover, like reference numerals denote like elements in the figures, duplicate descriptions of which are omitted or simplified.

Die Links-Rechts- und Vorne-Hinten-Richtungen sind in der nachfolgenden Beschreibung relativ zu der Richtung, in der der Fahrer das elektrische Fahrrad 1 beim Vorwärtsfahren fährt, gegeben.The left-right and front-back directions in the following description are given relative to the direction in which the rider rides the electric bicycle 1 when running forward.

Ausgestaltungdesign

1 ist eine Gesamtseitenansicht eines elektrischen Fahrrades 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine Seitenansicht eines abgeschnittenen Teiles des elektrischen Fahrrades 1 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in 1 und 2 dargestellt ist, beinhaltet das elektrische Fahrrad 1 einen Rahmen 2, ein Vorderrad 3, ein Hinterrad 4, eine Lenkstange 5, einen Sattel 6, eine Kurbel 7, Pedale 8, eine Motoreinheit 20, eine Batterie 12, ein Kettenrad 13, ein Hinterkettenrad 14, eine Kette 15, eine Kettenabdeckung 17 und einen Ständer 16. 1 12 is an overall side view of an electric bicycle 1 according to an embodiment of the present invention. 2 12 is a side view of a cut part of the electric bicycle 1 according to an embodiment of the present disclosure. As in 1 and 2 As shown, the electric bicycle 1 includes a frame 2, a front wheel 3, a rear wheel 4, a handlebar 5, a saddle 6, a crank 7, pedals 8, a motor unit 20, a battery 12, a sprocket 13, a rear sprocket 14 , a chain 15, a chain cover 17 and a stand 16.

Der Rahmen 2 ist ein Metallrahmen und beinhaltet ein Kopfrohr 2a, eine Vordergabel 2b, ein Hauptrohr 2c, ein Vertikalrohr 2d, Kettenstreben 2e und Sitzstreben 2f.The frame 2 is a metal frame and includes a head tube 2a, a front fork 2b, a main tube 2c, a vertical tube 2d, chain stays 2e and seat stays 2f.

Das Vorderrad 3 ist am unteren Ende der Vordergabel 2b frei drehbar. Das Hinterrad 4 ist am hinteren Ende der Kettenstreben 2e frei drehbar. Die Lenkstange 5 dient dem Ändern der Richtung des Vorderrades 3 und ist mit dem Kopfrohr 2a verbunden. Der Bremsgriff 55 dient . dem Betätigen einer Bremse und einer handbedienten Einheit (in der Zeichnung nicht dargestellt), die beispielsweise von dem Fahrer bedient werden können und an der Lenkstange 5 angebracht sind. Der Sattel 6 ist an dem Vertikalrohr 2d angebracht.The front wheel 3 is freely rotatable at the lower end of the front fork 2b. The rear wheel 4 is freely rotatable at the rear end of the chainstays 2e. The handlebar 5 is for changing the direction of the front wheel 3 and is connected to the head pipe 2a. The brake handle 55 is used. actuating a brake and a hand-operated unit (not shown in the drawing) which can be operated by the driver, for example, and is attached to the handlebar 5. The saddle 6 is attached to the vertical tube 2d.

Die Kurbel 7 beinhaltet Kurbelarme 7b, von denen jeweils einer an jeder der rechten und linken Seiten vorgesehen ist, und eine Kurbelwelle 7a, die die linken und rechten Kurbelarme 7b miteinander koppelt. Die Pedale 8 sind an den Kurbelarmen 7b angebracht. Eine menschliche Antriebskraft wird von dem die Pedale 8 tretenden Fahrer auf die Pedale 8 ausgeübt.The crank 7 includes crank arms 7b provided one on each of the right and left sides, and a crankshaft 7a coupling the left and right crank arms 7b to each other. The pedals 8 are attached to the crank arms 7b. A human driving force is exerted on the pedals 8 by the driver stepping on the pedals 8 .

Die Motoreinheit 20 ist ein Beispiel für eine Fahrradkomponente, die an dem elektrischen Fahrrad 1 angebracht ist. Die Motoreinheit 20 beinhaltet als Antriebsquelle einen Elektromotor 21 (siehe 3), der eine Hilfsantriebskraft (Unterstützungskraft) erzeugt, und eine Steuer- bzw. Regeleinheit 24 (siehe 3), die verschiedenartige elektrische Steuerungen bzw. Regelungen, darunter die Steuerung bzw. Regelung des Motors 21, übernimmt. Die Motoreinheit 20 wird nachstehend detaillierter beschrieben.The motor unit 20 is an example of a bicycle component attached to the electric bicycle 1 . The motor unit 20 includes an electric motor 21 (see Fig 3 ) that generates an auxiliary driving force (assist force), and a control unit 24 (see 3 ), which performs various electrical controls, including the control of the motor 21. The motor unit 20 is described in more detail below.

Die Batterie 12 ist eine Leistungsspeichervorrichtung, die den Motor 21 mit Antriebsleistung versorgt. Beispiele für die Leistungsspeichervorrichtung beinhalten eine Sekundärbatterie und einen Kondensator.The battery 12 is a power storage device that supplies the motor 21 with driving power. Examples of the power storage device include a secondary battery and a capacitor.

Das Kettenrad 13 ist ein Antriebskraftausgaberadkörper, der an der Kurbelwelle 7a derart angebracht ist, dass er sich integral mit der Kurbelwelle 7a um seine koaxiale Mitte dreht, und die menschliche Antriebskraft ausgibt. Das Kettenrad 13 wird auch als Vorderkettenrad, Kurbelkettenrad oder Vorderzahnrad bezeichnet. Das Hinterkettenrad 14 ist ein Hinterradkörper, der an einer Nabe 9 des Hinterrades 4 angebracht ist. Das Hinterkettenrad 4 wird auch als Hinterzahnrad bezeichnet.The sprocket 13 is a driving force output gear body that is attached to the crankshaft 7a in such a manner as to rotate integrally with the crankshaft 7a around its coaxial center, and outputs the human driving force. The sprocket 13 is also referred to as a front sprocket, crank sprocket or front gear. The rear sprocket 14 is a rear wheel body attached to a hub 9 of the rear wheel 4 . The rear sprocket 4 is also referred to as a rear gear.

Zusätzlich zu dem Kettenrad 13 beinhaltet das elektrische Fahrrad 1 ein Hilfsantriebskraftausgabekettenrad 29, das die Hilfsantriebskraft von dem Motor 21 ausgibt. Das Hilfsantriebskraftausgabekettenrad 29 ist mit der Doppelwellenmotoreinheit 20 gekoppelt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Hilfsantriebskraft des Motors 21 von dem Hilfsantriebskraftausgabekettenrad 29 über einen Verlangsamungsmechanismus, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, ausgegeben, mit der menschlichen Antriebskraft durch die Kette 15 kombiniert und auf die Hinterräder 4 übertragen.In addition to the sprocket 13 , the electric bicycle 1 includes an auxiliary driving force output sprocket 29 that outputs the auxiliary driving force from the motor 21 . The auxiliary driving force output sprocket 29 is coupled to the double shaft motor unit 20 . In the present embodiment, the auxiliary driving force of the engine 21 is output from the auxiliary driving force output sprocket 29 via a deceleration mechanism not shown in the drawing, combined with the human driving force through the chain 15 and transmitted to the rear wheels 4 .

Die Kette 15 ist eine Endlosantriebskraftübertragungsvorrichtung, die endlos über das Kettenrad 13, das Hinterkettenrad 14 und das Hilfsantriebskraftausgabekettenrad 29 drehbar gewickelt ist. Die Kettenabdeckung 17 ist eine Abdeckung, die die Kette 15 beispielsweise von der Seite her abdeckt.The chain 15 is an endless driving force transmission device endlessly wound over the sprocket 13, the rear sprocket 14 and the auxiliary driving force output sprocket 29 rotatably. The chain cover 17 is a cover that covers the chain 15 from the side, for example.

Bei dem elektrischen Fahrrad 1 ist die Motoreinheit 20 an einer Zwischenposition zwischen dem Vorderrad 3 und dem Hinterrad 4 (insbesondere am unteren Teil der Zwischenposition), so beispielsweise annähernd hinter der Kurbelwelle 7a, befindlich. Bei dieser Anordnung ist die Motoreinheit 20, die vergleichsweise schwer ist, in Vorne-Hinten-Richtung in der Mitte des elektrischen Fahrrades 1 platziert. Hierdurch wird es leicht, das Radgestell (Rahmen 2 und dergleichen) des elektrischen Fahrrades 1 zu manövrieren und ein stabiles Fahren zu ermöglichen. Hierdurch wird es beispielsweise wiederum leicht, das Vorderrad 3 und das Hinterrad 4 anzuheben, und es wird leicht, über sich beliebig ändernde Erhebungen auf der Straße zu fahren.In the electric bicycle 1, the motor unit 20 is at an intermediate position between the Front wheel 3 and the rear wheel 4 (particularly at the lower part of the intermediate position), for example approximately behind the crankshaft 7a. With this arrangement, the motor unit 20, which is comparatively heavy, is placed at the center of the electric bicycle 1 in the front-rear direction. This makes it easy to maneuver the bogie (frame 2 and the like) of the electric bicycle 1 and enable stable riding. This in turn makes it easy, for example, to lift the front wheel 3 and the rear wheel 4, and it becomes easy to drive over arbitrarily changing bumps on the road.

3 ist eine Planansicht der zusammengebauten Struktur der Motoreinheit 20 und des Rahmens 2 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine Planansicht der Motoreinheit 20 und des Rahmens 2, die auseinandergebaut sind, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 und 4 zeigen lediglich einen Abschnitt des Hauptrohres 2c und des Vertikalrohres 2d. In 3 und 4 ist die Welle, die Leistung auf das Hilfsantriebskraftausgabekettenrad 29 überträgt, nicht dargestellt. 3 12 is a plan view of the assembled structure of the engine unit 20 and the frame 2 according to an embodiment of the present invention. 4 12 is a plan view of the engine unit 20 and the frame 2 being disassembled according to an embodiment of the present invention. 3 and 4 only show a section of the main pipe 2c and the vertical pipe 2d. In 3 and 4 the shaft that transmits power to the auxiliary driving force output sprocket 29 is not shown.

Wie in 3 und 4 dargestellt ist, beinhaltet der untere Abschnitt des mittleren Bereiches des Rahmens 2 einen Flansch 50, der an dem Hauptrohr 2c und dem Vertikalrohr 2d befestigt ist. Der Flansch 50 beinhaltet einen Vorderflansch 51 und einen Hinterflansch 52.As in 3 and 4 As shown, the lower portion of the middle portion of the frame 2 includes a flange 50 fixed to the main tube 2c and the vertical tube 2d. The flange 50 includes a front flange 51 and a rear flange 52.

Der Vorderflansch 51 ist vor dem Hinterflansch 52 positioniert und nahe am Hinterende des Haupttores 2c befestigt. Der Vorderflansch 51 beinhaltet ein Paar von linken und rechten plattenartigen Teilen, die das Vorderende der Motoreinheit 20 abdecken.The front flange 51 is positioned in front of the rear flange 52 and fixed close to the rear end of the main gate 2c. The front flange 51 includes a pair of left and right plate-like parts covering the front end of the engine unit 20 .

Der Hinterflansch 52 ist hinter dem Vorderflansch 51 positioniert und nahe am unteren Ende des Vertikalrohres 2d befestigt. Der Hinterflansch 52 beinhaltet ein Paar von linken und rechten plattenartigen Teilen, die das obere Ende der Motoreinheit 20 abdecken.The rear flange 52 is positioned behind the front flange 51 and fixed close to the lower end of the vertical pipe 2d. The rear flange 52 includes a pair of left and right plate-like parts that cover the upper end of the engine unit 20. As shown in FIG.

Als Nächstes wird die Motoreinheit 20 beschrieben. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Motoreinheit 20 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.Next, the motor unit 20 will be described. 5 12 is a perspective view schematically showing the motor unit 20 according to an embodiment of the present invention.

Wie in 3 bis 5 dargestellt ist, beinhaltet die Motoreinheit 20 ein Gehäuse 22, einen Motor 21, eine Sensoreinheit 60 und eine Steuer- bzw. Regeleinheit 24.As in 3 until 5 is shown, the motor unit 20 includes a housing 22, a motor 21, a sensor unit 60 and a control unit 24.

Das Gehäuse 22 besteht aus einem Paar von linken und rechten Gehäusekörpern, die zusammengebaut sind, um den Motor 21, die Steuer- bzw. Regeleinheit 24 und andere Komponenten unterzubringen. Die Kurbelwelle 7a geht durch den Vorderabschnitt des Gehäuses 22 in Links-Rechts-Richtung hindurch.The case 22 consists of a pair of left and right case bodies assembled to house the motor 21, the control unit 24 and other components. The crankshaft 7a passes through the front portion of the case 22 in the left-right direction.

Das Gehäuse 22 beinhaltet Vordermontierungen 221, die an dem Vorderflansch 51 an einer Stelle vor der Kurbelwelle 7a angebracht sind. Eine Vordermontierung 221 ist an jedem von den linken und rechten Gehäusekörpern vorgesehen. Die Vordermontierungen 221 sind mit dem Vorderflansch 51 durch Befestiger, so beispielsweise Schrauben oder Nieten, gekoppelt.The housing 22 includes front mounts 221 attached to the front flange 51 at a position forward of the crankshaft 7a. A front mount 221 is provided on each of the left and right case bodies. The front mounts 221 are coupled to the front flange 51 by fasteners such as screws or rivets.

Das Oberende des Gehäuses 22 beinhaltet Hintermontierungen 222, die an dem Hinterflansch 52 angebracht sind. Eine Hintermontierung 222 ist an jedem von den linken und rechten Gehäusekörpern vorgesehen. Die Hintermontierungen 222 sind mit dem Hinterflansch 52 durch Befestiger, so beispielsweise Schrauben oder Nieten, gekoppelt.The top of housing 22 includes rear mounts 222 attached to rear flange 52 . A rear mount 222 is provided on each of the left and right case bodies. The rear mounts 222 are coupled to the rear flange 52 by fasteners such as screws or rivets.

Da entsprechend die Vordermontierungen 221 des Gehäuses 22 mit dem Vorderflansch 51 gekoppelt sind und die Hintermontierungen 222 des Gehäuses 22 mit dem Hinterflansch 52 gekoppelt sind, verändert sich das Gehäuse 22 zusammen mit Veränderungen in dem Rahmen 2.Accordingly, since the front mounts 221 of the housing 22 are coupled to the front flange 51 and the rear mounts 222 of the housing 22 are coupled to the rear flange 52, the housing 22 changes along with changes in the frame 2.

Die Sensoreinheit 60 ist an dem Gehäuse 22 zwischen den Vordermontierungen 221 und den Hintermontierungen 222 angebracht. Insbesondere wird das Vorderende der Sensoreinheit 60 zwischen den Vordermontierungen 221 des Paares von linken und rechten Gehäusekörpern gehalten, während das Hinterende der Sensoreinheit 60 zwischen den Hintermontierungen 222 des Paares von linken und rechten Gehäusekörpern gehalten wird. Die Veränderungen in dem Rahmen 2 werden so auch auf die Sensoreinheit 60 übertragen.The sensor unit 60 is attached to the housing 22 between the front mounts 221 and the rear mounts 222 . Specifically, the front end of the sensor unit 60 is held between the front mounts 221 of the pair of left and right case bodies, while the rear end of the sensor unit 60 is held between the rear mounts 222 of the pair of left and right case bodies. The changes in the frame 2 are also transmitted to the sensor unit 60 in this way.

Als Nächstes wird die Sensoreinheit 60 beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Sensoreinheit 60 entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 6 dargestellt ist, beinhaltet die Sensoreinheit 60 eine Basis 61 und einen Verformungs- bzw. Belastungssensor 62. Die Sensoreinheit 60 soll wenigstens einen Verformungs- bzw. Belastungssensor 62 beinhalten. Die Basis 61 ist ein länglicher, stangenförmiger Körper und beinhaltet ein Paar von Kopplungsabschnitten (Vorderkopplungsabschnitt 611 und Hinterkopplungsabschnitt 612), die bezugsrichtig mit dem Gehäuse 22 und dem Rahmen 2 gekoppelt sind.Next, the sensor unit 60 will be described. 6 12 is a perspective view schematically showing the sensor unit 60 according to an embodiment of the present invention. As in 6 As shown, the sensor unit 60 includes a base 61 and a strain sensor 62. The sensor unit 60 is intended to include at least one strain sensor 62. The base 61 is an elongated rod-shaped body and includes a pair of coupling portions (front coupling portion 611 and rear coupling portion 612) coupled to the housing 22 and the frame 2 in relation to each other.

Insbesondere beinhaltet das vordere Ende der Basis 61 den Vorderkopplungsabschnitt 611, der zusammen mit den Vordermontierungen 221 mit dem Vorderflansch 51 gekoppelt ist. Das hintere Ende der Basis 61 beinhaltet den Hinterkopplungsabschnitt 612, der zusammen mit den Hintermontierungen 222 mit dem Hinterflansch 52 gekoppelt ist. Durchgangslöcher 613 und 614, durch die Befestiger eingeführt sind, sind in dem Vorderkopplungsabschnitt 611 beziehungsweise dem Hinterkopplungsabschnitt 612 ausgebildet.In particular, the front end of the base 61 includes the front coupling portion 611, which together with the front mounts 221 with the front flange 51 is coupled. The rear end of the base 61 includes the rear coupling portion 612 coupled to the rear flange 52 along with rear mounts 222 . Through holes 613 and 614 through which fasteners are inserted are formed in the front coupling portion 611 and the rear coupling portion 612, respectively.

In der Basis 61 weist der mittlere Abschnitt zwischen dem Vorderkopplungsabschnitt 611 und dem Hinterkopplungsabschnitt 612 einen dünnen Abschnitt 615 auf, der dünner als die anderen Abschnitte ist. Der dünne Abschnitt 615 ist derjenige Teil, in dem auf die Basis 61 wirkende Beanspruchungen konzentriert sind, da er dünner als die anderen Abschnitte ist. Der dünne Abschnitt 615 ist zudem stärker belastungsgeeignet, da er dünner als die anderen Abschnitte ist. Der dünne Abschnitt 615 ist daher derjenige Teil, in dem die Veränderungen, die von dem Rahmen 2 und dem Gehäuse 22 auf die Basis 61 übertragen werden, besonders gut wahrzunehmen sind.In the base 61, the intermediate portion between the front coupling portion 611 and the rear coupling portion 612 has a thin portion 615 thinner than the other portions. The thin portion 615 is the part where stress acting on the base 61 is concentrated because it is thinner than the other portions. The thin section 615 is also more load bearing since it is thinner than the other sections. The thin portion 615 is therefore the part where the changes transmitted from the frame 2 and the housing 22 to the base 61 are particularly noticeable.

Der Verformungs- bzw. Belastungssensor 62 ist an der Oberfläche des dünnen Abschnittes 615 der Basis 61 festgemacht. Der Belastungssensor 62 ist ein plattenartiger Belastungssensor, der die Verformung bzw. Belastung in dem dünnen Abschnitt 615 detektiert. Der Belastungssensor 62 ist elektrisch mit der Steuer- bzw. Regeleinheit 24 über eine in den Figuren nicht dargestellte Verdrahtung verbunden. Die Steuer- bzw. Regeleinheit 24 übernimmt verschiedene Steuerungen bzw. Regelungen auf Grundlage der Detektionsergebnisse, die von dem Belastungssensor 62 empfangen werden. Die Steuer- bzw. Regeleinheit 24 kann den aktuellen Zustand des elektrischen Fahrrades 1 beispielsweise auf Grundlage der Detektionsergebnisse abschätzen. Der untere Abschnitt des mittleren Bereiches des Rahmens 2 ist insbesondere dort, wo das Hauptrohr 2c und das Vertikalrohr 2d verbunden sind, derjenige Ort, wo sich die an dem elektrischen Fahrrad 1 platzierte Last konzentriert. Anders gesagt, es ist wahrscheinlich, dass sich der Zustand des elektrischen Fahrrades 1 als Veränderung in der Motoreinheit 20, die in der Umgebung dieses Ortes vorgesehen ist, zeigt. Eine tiefgehende Studie des Erfinders hat offengelegt, dass es möglich ist, mehrere Arten von Zuständen des elektrischen Fahrrades 1 dadurch abzuschätzen, dass die Veränderungen in der Motoreinheit 20 analysiert werden. Insbesondere ist es durch Analysieren der Verformung bzw. Belastung, die von dem Belastungssensor 62 detektiert wird, in der Basis 61 möglich, mehrere Arten von Zuständen des elektrischen Fahrrades 1 abzuschätzen. Anders gesagt, ist ein Analyseprogramm auf Grundlage der Detektionsergebnisse des Belastungssensors 62 in der Steuer- bzw. Regeleinheit 24 vorab aufgezeichnet worden, so können mehrere Arten von Zuständen, die den aktuellen Zustand des elektrischen Fahrrades 1 definieren, detektiert werden. Der aktuelle Zustand des elektrischen Fahrrades 1 beinhaltet beispielsweise die Detektion des Fahrers, die Detektion des Gewichtes des Fahrers, die Detektion der Beanspruchung in dem Rahmen 2, die Detektion des Pedaltretens, die Abschätzung der Lebensdauer des Rahmens 2, die Detektion von Bedingungen einer Straßenoberfläche, die Detektion einer Druckkraft gegen die Lenkstange 5, die Detektion einer Bremsung, die Detektion von Gepäck, die Detektion eines Mitfahrenden und die Detektion des Gewichtes des Mitfahrenden. Die Detektion des Fahrers bezeichnet das Detektieren dessen, ob ein Fahrer auf dem elektrischen Fahrrad 1 ist. Die Detektion des Gewichtes des Fahrers bezeichnet das Detektieren des Gewichtes des Fahrers auf dem elektrischen Fahrrad 1. Die Detektion der Beanspruchung in dem Rahmen 2 bezeichnet das Detektieren einer an dem Rahmen 2 wirkenden Beanspruchung. Die Detektion des Pedaltretens bezeichnet das Detektieren der an den Pedalen 8 wirkenden Drehkraft. Die Abschätzung der Lebensdauer des Rahmens 2 bezeichnet das Detektieren der Lebensdauer des Rahmens 2. Die Detektion von Bedingungen der Straßenoberfläche bezeichnet das Detektieren von sich ändernden Erhebungen in der Straßenoberfläche, so beispielsweise von Höckern und Neigungen in der Straßenoberfläche. Die Detektion einer Druckkraft gegen die Lenkstange 5 bezeichnet das Detektieren der an der Lenkstange 5 wirkenden Druckkraft von dem Fahrer. Die Detektion einer Bremsung bezeichnet das Detektieren dessen, ob die Bremse betätigt wird. Die Detektion von Gepäck bezeichnet das Detektieren dessen, ob Gepäck auf dem Rahmen 2 platziert ist. Die Detektion eines Mitfahrenden bezeichnet das Detektieren dessen, ob ein Mitfahrender auf dem elektrischen Fahrrad 1 ist. Die Detektion des Gewichtes des Mitfahrenden bezeichnet das Detektieren des Gewichtes des Mitfahrenden oder der Mitfahrenden auf dem elektrischen Fahrrad 1.The strain sensor 62 is fixed to the surface of the thin portion 615 of the base 61 . The strain sensor 62 is a plate-like strain sensor that detects the strain in the thin portion 615 . The load sensor 62 is electrically connected to the control unit 24 via wiring not shown in the figures. The control unit 24 performs various controls based on the detection results received from the load sensor 62 . The control unit 24 can estimate the current state of the electric bicycle 1 based on the detection results, for example. Specifically, the lower portion of the middle portion of the frame 2 where the main pipe 2c and the vertical pipe 2d are connected is the place where the load placed on the electric bicycle 1 is concentrated. In other words, the state of the electric bicycle 1 is likely to show up as a change in the motor unit 20 provided around that location. The inventor's in-depth study has revealed that it is possible to estimate various kinds of states of the electric bicycle 1 by analyzing the changes in the motor unit 20 . Specifically, by analyzing the strain detected by the strain sensor 62 in the base 61, it is possible to estimate plural kinds of states of the electric bicycle 1. In other words, if an analysis program based on the detection results of the load sensor 62 has been prerecorded in the control unit 24, plural kinds of states defining the current state of the electric bicycle 1 can be detected. The current state of the electric bicycle 1 includes, for example, the detection of the rider, the detection of the rider's weight, the detection of the stress in the frame 2, the detection of the pedaling, the estimation of the durability of the frame 2, the detection of road surface conditions, the detection of a pressing force against the handlebar 5, the detection of braking, the detection of baggage, the detection of a passenger and the detection of the weight of the passenger. The detection of the rider means detecting whether there is a rider on the electric bicycle 1 . The detection of the rider's weight denotes the detection of the rider's weight on the electric bicycle 1 . The detection of the stress in the frame 2 denotes the detection of a stress acting on the frame 2 . The detection of pedaling refers to the detection of the torque acting on the pedals 8 . Estimating the life of the frame 2 refers to detecting the life of the frame 2. Detecting road surface conditions refers to detecting changing elevations in the road surface, such as bumps and slopes in the road surface. The detection of a pushing force against the handlebar 5 indicates the detection of the pushing force acting on the handlebar 5 from the driver. Detection of braking refers to detecting whether the brake is applied. Baggage detection means detecting whether baggage is placed on the frame 2 . The detection of a rider means detecting whether there is a rider on the electric bicycle 1 . The detection of the weight of the rider refers to the detection of the weight of the rider or riders on the electric bicycle 1.

Dies ermöglicht, dass die Steuer- bzw. Regeleinheit 24 die Hilfsantriebskraft in einem Ausmaß, das für den aktuellen Zustand ausreichend ist, steuert bzw. regelt. Ist die Steuer- bzw. Regeleinheit 24 in der Lage, mehrere Arten von Zuständen, die den aktuellen Zustand des elektrischen Fahrrades 1 definieren, zu detektieren, so kann man für jede Art einen Zeitverlauf erhalten, was das Beziehen von vielfältigeren Daten ermöglicht. Zudem kann die Genauigkeit der Abschätzung der Lebensdauer und der Abschätzung einer Fehlfunktion des elektrischen Fahrrades 1 auf Grundlage der bezogenen vielfältigen Daten verbessert werden.This allows the control unit 24 to control the auxiliary driving force to an extent sufficient for the current state. If the control unit 24 is capable of detecting a plurality of types of states defining the current state of the electric bicycle 1, a time history can be obtained for each type, enabling more diverse data to be obtained. In addition, the accuracy of life estimation and malfunction estimation of the electric bicycle 1 based on the obtained various data can be improved.

Vorteilhafte Wirkungen und dergleichenBeneficial effects and the like

Wie vorstehend beschrieben worden ist, beinhaltet entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Motoreinheit 20, die an dem Rahmen 2 angebracht ist: das Gehäuse 22, das dafür ausgestaltet ist, mit dem Rahmen 2 gekoppelt zu sein; den Motor 21, der in dem Gehäuse 22 untergebracht ist und dem Ausüben einer Hilfsantriebskraft für eine menschliche Antriebskraft von den Pedalen 8, die mit dem Paar der getretenen Kurbelarme 7b gekoppelt sind, dient; und die Sensoreinheit 60, die dafür ausgestaltet ist, an dem Gehäuse 22 angebracht zu sein, und wenigstens eine von einer Veränderung, die von dem Rahmen 2 auf das Gehäuse 22 übertragen wird, oder einer Veränderung in dem Rahmen 2 detektiert.As described above, according to the present embodiment, the motor unit 20 attached to the frame 2 includes: the housing 22 configured to be coupled to the frame 2; the motor 21 housed in the case 22 and for applying an auxiliary driving force to a human driving force from the pedals 8 coupled to the pair of pedaled crank arms 7b; and the sensor unit 60 configured to be attached to the case 22 and detects at least one of a change transmitted from the frame 2 to the case 22 or a change in the frame 2.

Das elektrische Fahrrad 1 beinhaltet die vorbeschriebene Motoreinheit 20.The electric bicycle 1 includes the motor unit 20 described above.

Da bei diesen Ausgestaltungen die Sensoreinheit 60, die an dem Gehäuse 22 angebracht ist, wenigstens eine von den Veränderungen, die von dem Rahmen 2 auf das Gehäuse 22 übertragen wird, oder den Veränderungen in dem Rahmen 2 detektiert, ist es möglich, mehrere Arten von Zuständen des elektrischen Fahrrades 1 auf Grundlage der Detektionsergebnisse abzuschätzen. Kann die einzelne Sensoreinheit 60 mehrere Arten von Zuständen des elektrischen Fahrrades 1 auf diese Weise abschätzen, so besteht keine Notwendigkeit für einen eigens vorgesehenen Sensor für jede Art, wodurch es möglich wird, die strukturelle Komplexität zu verringern.In these embodiments, since the sensor unit 60 attached to the case 22 detects at least one of the changes transmitted from the frame 2 to the case 22 or the changes in the frame 2, it is possible to use plural kinds of Estimate states of the electric bicycle 1 based on the detection results. If the single sensor unit 60 can estimate plural kinds of states of the electric bicycle 1 in this way, there is no need for a dedicated sensor for each kind, making it possible to reduce the structural complexity.

Die Sensoreinheit 60 beinhaltet die Basis 61, die dafür ausgestaltet ist, mit dem Gehäuse 22 und dem Rahmen 2 gekoppelt zu sein, und den Belastungssensor 62, der eine Veränderung, die von dem Gehäuse 22 und dem Rahmen 2 auf die Basis 61 übertragen wird, detektiert.The sensor unit 60 includes the base 61 configured to be coupled to the housing 22 and the frame 2, and the load sensor 62 which transmits a change transmitted from the housing 22 and the frame 2 to the base 61. detected.

Bei dieser Ausgestaltung kann eine Verformung bzw. Belastung, die sich als Veränderung in der Basis 61 zeigt, von dem Verformungs- bzw. Belastungssensor 62 detektiert werden. Anders gesagt, da die Belastung in der Basis 61 indirekt über die Veränderung in dem Rahmen 2 detektiert wird, kann die Veränderung in dem Rahmen 2 indirekt durch Anbringen der Sensoreinheit 60 an dem Gehäuse 22 detektiert werden.With this configuration, a strain that manifests itself as a change in the base 61 can be detected by the strain sensor 62 . In other words, since the stress in the base 61 is indirectly detected via the change in the frame 2 , the change in the frame 2 can be indirectly detected by attaching the sensor unit 60 to the case 22 .

Die Basis 61 beinhaltet ein Paar von Kopplungsabschnitten (den Vorderkopplungsabschnitt 611 und den Hinterkopplungsabschnitt 612), die jeweils dafür ausgestaltet sind, mit dem Gehäuse 22 und dem Rahmen 2 gekoppelt zu sein, und den dünnen Abschnitt 615, der dünner als die anderen Teile ist, zwischen dem Paar von Kopplungsabschnitten. Der Belastungssensor 62 ist an dem dünnen Abschnitt 615 angebracht.The base 61 includes a pair of coupling portions (the front coupling portion 611 and the rear coupling portion 612), each configured to be coupled to the housing 22 and the frame 2, and the thin portion 615, which is thinner than the other parts, between the pair of coupling portions. The load sensor 62 is attached to the thin portion 615 .

Da bei dieser Ausgestaltung der Belastungssensor 62 an dem dünnen Abschnitt 615 angebracht ist, der derjenige Teil ist, an dem Veränderungen, die von dem Rahmen 2 und dem Gehäuse 22 auf die Basis 61 übertragen werden, besonders gut wahrnehmbar sind, kann die Belastung in der Basis 61 mit dem Belastungssensor 62 zuverlässiger detektiert werden.In this configuration, since the load sensor 62 is attached to the thin portion 615, which is the part where changes transmitted from the frame 2 and the housing 22 to the base 61 are particularly noticeable, the load in the Base 61 are detected more reliably with the load sensor 62.

Die Motoreinheit 20 beinhaltet die Steuer- bzw. Regeleinheit 24, die in dem Gehäuse 22 untergebracht ist, den Motor 21 steuert bzw. regelt und ein Detektionsergebnis von der Sensoreinheit 60 empfängt.The motor unit 20 includes the control unit 24 housed in the case 22 , controls the motor 21 and receives a detection result from the sensor unit 60 .

Die vorliegende Ausgestaltung vereinfacht die Verdrahtungsstruktur, da die Steuer-bzw. Regeleinheit 24, die in dem Gehäuse 22 untergebracht ist, und die Sensoreinheit 60 elektrisch verbunden sind. Die strukturelle Komplexität kann so weiter verringert werden.The present configuration simplifies the wiring structure since the control or Control unit 24, which is housed in the housing 22, and the sensor unit 60 are electrically connected. The structural complexity can thus be further reduced.

Zusätzliche BemerkungenAdditional Comments

Obwohl das elektrische Fahrrad entsprechend der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der obigen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt.Although the electric bicycle according to the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.

Beispielsweise ist bei den obigen Ausführungsformen die Sensoreinheit 60 gegeben, die den Belastungssensor 62 beinhaltet. Die Sensoreinheit kann jedoch eine beliebige Sensoreinheit sein, die an dem Gehäuse angebracht ist und wenigstens eine von einer Veränderung, die von dem Rahmen auf das Gehäuse übertragen wird, oder einer Veränderung in dem Rahmen detektiert. Die Sensoreinheit kann innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angebracht sein. Ist die Sensoreinheit innerhalb des Gehäuses angebracht, so kann die elektrische Verbindung zwischen der Sensoreinheit und der Steuer- bzw. Regeleinheit vereinfacht werden. Beispiele für andere Sensoreinheiten beinhalten solche, die einen Drucksensor, eine Vibrationssensor, einen optischen Veränderungssensor und dergleichen beinhalten. Die Sensoreinheit kann mehrere Sensoren derselben Art oder mehrere Sensoren verschiedener Arten beinhalten. Das Analysieren der kombinierten Detektionsergebnisse mehrerer Sensoren verbessert die Genauigkeit der Abschätzung des Zustandes des elektrischen Fahrrades. Beinhaltet die Sensoreinheit beispielsweise mehrere Verformungs- bzw. Belastungssensoren, so können die Belastungssensoren vorgesehen sein, um die Verformung bzw. Belastung in verschiedenen Richtungen zu detektieren.For example, in the above embodiments, the sensor unit 60 including the load sensor 62 is given. However, the sensor unit may be any sensor unit that is attached to the case and detects at least one of a change transmitted from the frame to the case or a change in the frame. The sensor unit can be mounted inside or outside the housing. If the sensor unit is mounted inside the housing, then the electrical connection between the sensor unit and the control unit can be simplified. Examples of other sensor units include those that include a pressure sensor, a vibration sensor, an optical change sensor, and the like. The sensor unit can contain several sensors of the same type or several sensors of different types. Analyzing the combined detection results of multiple sensors improves the accuracy of the electric bicycle state estimation. If the sensor unit contains, for example, a plurality of deformation or load sensors, the load sensors can be provided in order to detect the deformation or load in different directions.

Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist das elektrische Fahrrad 1 als Beispiel angegeben. Das Fahrrad kann jedoch auch ein klassisches Fahrrad sein, bei dem keine Hilfsantriebskraft erzeugt wird.In the above embodiments, the electric bicycle 1 is given as an example. However, the bicycle can also be a classic bicycle in which no auxiliary driving force is generated.

Bei den vorgenannten Ausführungsformen ist die Motoreinheit 20 als Beispiel für die Fahrradkomponente angegeben. Die Fahrradkomponente ist jedoch nicht auf eine Motoreinheit beschränkt, sondern kann eine beliebige Komponente sein, die an einem Fahrrad anbringbar ist. Beispiele für weitere Fahrradkomponenten beinhalten Fahrradzubehörteile, Kindersitze, Radfahrcomputer und Schlösser. Die Fahrradkomponente kann zudem eine Komponente sein, die eigens dafür vorgesehen ist, wenigstens eine von einer Veränderung, die von dem Rahmen auf das Gehäuse übertragen wird, oder einer Veränderung in dem Rahmen zu detektieren.In the above embodiments, the motor unit 20 is given as an example of the bicycle component. However, the bicycle component is not limited to a motor unit, but may be any component attachable to a bicycle. Examples of other bicycle components include bicycle accessories, child seats, cycling computers, and locks. The bicycle component may also be a component dedicated to detecting at least one of a change transmitted from the frame to the housing or a change in the frame.

Obwohl vorstehend nur einige exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erschließt sich einem Fachmann auf dem Gebiet ohne Weiteres, dass zahlreiche Abwandlungen an den exemplarischen Ausführungsformen möglich sind, ohne von der neuartigen Lehre und den Vorteilen der vorliegenden Erfindung abzugehen. Entsprechend sollen all diese Abwandlungen im Umfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet sein.Although only a few exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will readily appreciate that numerous modifications can be made to the exemplary embodiments without departing from the novel teachings and advantages of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

11: elektrisches Fahrradelectric bike
22: Rahmenframe
7b7b: Kurbelarmcrank arm
88th: Pedalpedal
2020: Motoreinheitmotor unit
2121: Motorengine
2222: GehäuseHousing
2424: Steuer- bzw. RegeleinheitControl or regulation unit
6060: Sensoreinheitsensor unit
6161: BasisBase
6262: Verformungs- bzw. BelastungssensorDeformation or load sensor
611611: Vorderkopplungsabschnitt (Kopplungsabschnitt)Front coupling section (coupling section)
612612: Hinterkopplungsabschnitt (Kopplungsabschnitt)rear coupling section (coupling section)
615615: dünner Abschnittthin section

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

JP 2009 [0003]
JP 208710 [0003]

Claims

A bicycle component configured to be attached to a frame of a bicycle, the bicycle component comprising: a housing configured to be coupled to the frame; and a sensor unit configured to be attached to the housing, wherein the sensor unit detects at least one of a fluctuation transmitted from the frame to the housing or a fluctuation in the frame.

bike component claim 1 , wherein the sensor unit includes: a base configured to be coupled to the housing and the frame; and a strain sensor that detects a change transmitted from the housing and the frame to the base.

bike component claim 2 , wherein the base includes: a pair of coupling portions each configured to be coupled to the housing and the frame; and a thin portion thinner than other parts between the pair of coupling portions; wherein the strain sensor is attached to the thin portion.

Bicycle component according to one of Claims 1 until 3 wherein the bicycle component is a motor unit for an electric bicycle, the motor unit including a motor housed in the housing and serving to generate an auxiliary driving force for a human driving force of pedals coupled to a pair of crank arms to be pushed are to exercise.

bike component claim 4 wherein the bicycle component includes a control unit housed in the housing, controls the motor, and receives a detection result from the sensor unit.

A bicycle comprising the bicycle component according to any one of Claims 1 until 5 .