DE19803812A1 - Fully electronically authorised cycle gear changing mechanism defines specific system with which gear changes can be fully implemented during travel using centralised control unit - Google Patents
Fully electronically authorised cycle gear changing mechanism defines specific system with which gear changes can be fully implemented during travel using centralised control unitInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine velospezifische Mechatronik, welche das Schalten der Antriebs-/Abtriebskettenradgangschaltungs- Übersetzungsschaltstufen vollelektromatisch - ohne jegliche manuelle Einflussnahme des Fahrers - bewerkstelligt.The invention relates to a bicycle-specific mechatronics, which shifting the input / output sprocket gear shifting Gear ratios fully electronic - without any manual driver intervention - accomplished.
Aus dem gegenwertigen Stand der Technik sind lediglich manuell bedienbare Antriebs-/Abtriebskettenradgangschaltungen bekannt, welche das ohnehin durch die Tretkurbel-Antriebskinematik erschwehrte kontinuierliche Ausbalancieren u. Dirigieren dieser Fahrzeuge noch zusätzlich erschwert, womit auch die Konzentrati onsfähigkeit des Fahrers auf das bezügliche Verkehrsgeschehen dezimiert wird.From the current state of the art are only manual operable input / output sprocket gearshifts known, which is due to the pedal crank drive kinematics anyway difficult continuous balancing u. Conducting this Vehicles even more difficult, which also makes the concentrate ability of the driver to relate to the traffic situation is decimated.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde diesen Schaltmodus vollends optimal zu mechatronisieren.The object of the invention is therefore this switching mode fully mechatronic.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale im Anspruch 1.This object is achieved by the features in claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Unteran sayings marked.
Die erfindungsgemässe Velo-Gangschaltung definiert eine spezifische Mechatronik, mittels welcher die fahrdynamisch/ tretkinematisch günstigsten Antriebs-/Abtriebskettenradgang schaltungs-Übersetzungsschaltstufen vollelektromatisch im Fahrbetrieb geschaltet werden, wobei sämtliche fahrdynamischen Parameter wie Fahrstrecken-Gefälle-/Steigungs-Inklinati onswerte; Fahrgeschwindigkeit; Tretkurbeldrehzahl u. -belastung; Pedalbetrieb bei sitzendem/in den Pedalen "stehenden" Fahrer sowie die Reifen/Fahrbahn-Haftreibungswerte (resultierend aus den präsenten Reifeninnendruck-Werten beider Räder) konti nuierlich in den diesbezüglichen Rechenprozess der kennfeldge stützten zentralisierten elektronischen Steuereinheit mit einfliessen.The bicycle gear shift according to the invention defines one specific mechatronics, by means of which the driving dynamics / Pedal kinematically cheapest input / output sprocket circuit translation switching stages fully electronic in Driving mode can be switched, all driving dynamics Parameters such as route gradient / incline inclination values; Driving speed; Pedal crank speed u. -burden; Pedal operation with driver seated / "standing" in the pedals and the tire / road stiction values (resulting from the present tire pressure values of both wheels) in the relevant calculation process of the map supported centralized electronic control unit with flow in.
Die Fahrstrecken-Gefälle-Inklinationswinkelwerte werden hierbei im Fahrbetrieb kontinuierlich via eines hierfür spezi fisch konzipierten elektronischen Neigungswinkelmessers erfasst und aktualisiert der zentralisierten elektronischen Steuereinheit zugeleitet.The travel slope inclination angle values are continuously while driving via a special fish designed electronic inclinometer and updates the centralized electronic control unit forwarded.
Die präsenten Fahrgeschwindigkeitswerte werden wiederum von einem spezifischen Induktionszahnflankenring der Vorderradnabe fahrbetrieblich zu einem mit definiertem Luftspalt angrenzenden Induktionsgebersensor transmittiert, welcher die derart erfassten Werte aktualisiert der zentralisierten elektronischen Steuerein heit zuleitet.The present driving speed values are again from a specific induction tooth flank ring on the front wheel hub operational to an adjacent one with a defined air gap Induction transmitter sensor transmits, which are detected in this way Values updated by the centralized electronic tax forwarded.
Analog dazu werden die präsenten Drehzahlen der Pedaltretkurbel von einem spezifischen Induktionszahnflankenring der dazu gleichfalls konzentrischen Tretkurbelachse zu einem definiertem Luftspalt angrenzenden Induktionsgebersensor transmittiert, welcher die derart erfassten Werte aktualisiert der zentrali sierten elektronischen Steuereinheit zuleitet.The present speeds of the pedal crank are analogous to this from a specific induction tooth flank ring likewise concentric pedal crank axis to a defined Air gap adjacent induction sensor transmitted, which updates the values recorded in this way based electronic control unit.
Die pedalen Antriebsmomente der Antriebszahnrad-Tretkurbel werden via einer elektromechanischen Antriebskettenbelastungs- Sensoreinheit erfasst und aktualisiert der zentralisierten elektronischen Steuereinheit zugeleitet.The pedal drive torques of the drive gear pedal crank are loaded via an electromechanical drive chain Sensor unit records and updates the centralized electronic control unit.
Darüber hinaus wird die steuerungstechnische Faktizität des pedalen Antriebes bei sitzendem oder aber beschleunigungsbewil ligten - somit in den Pedalen "stehenden" Fahrers fahrbetrieblich via eines piezoelektrischen Sitzsattel - Belastungssensors erfasst und aktualisiert der zentralisierten elektronischen In addition, the control engineering factuality of the Pedal drive when sitting or accelerating ligt - thus driving in the pedals of "standing" driver via a piezoelectric seat saddle load sensor captures and updates the centralized electronic
Devinitiv werden noch die Reifen/Fahrbahn-Haftreibungswerte beider Räder (resultierend aus den präsenten Reifeninnendruck- Werten) via spezifischer, passiver Druckgeber binnen der Reifen- Hohlräume - welche mittels einer jeweiligen magnetostatischen Signaltransmission - ohne Energiezufuhr - zu den chassisinstal lierten Signalaufnehmern übertragen, fahrbtrieblich permanent erfasst und aktualisiert der zentralisierten elektronischen Steuereinheit zugeleitet.The tire / road stiction values are still significant of both wheels (resulting from the present tire pressure Values) via specific, passive pressure sensors within the tire Cavities - which by means of a respective magnetostatic Signal transmission - without energy supply - to the chassis instal transmitted signal transducers, permanently driving captures and updates the centralized electronic Control unit fed.
Alle diese divers angeführten fahrdynamischen Parameter werden der zentralisierten elektronischen Steuereinheit nach Passieren der bezüglichen Analog/Digitalwandler, - bzw. Impulsformerschalt stufen als auf die definitive Steuer-Endstufen-Antriebs-/ Abtriebskettenrad-Schaltaktuatorik spezifisch einflussnehmede Steuersignale zugeleitet und hiernach im medialen Mikrocomputer system via CPU-Rechenwerk; ROM-Programm-/Datenspeicher; RAM-Arbeitsspeicher sowie der 1/0-Eingabe-Ausgabe-Einheit kennfeldgestützt derart moduliert, sodass die bezüglichen digital getakteten Ausgangs-Steuersignale zu den beiden Gangschalt- Schrittmotor-Aktoren dieselben zu den jeweils tretkinetisch u. fahrdynamisch günstigsten Gangschaltmomenten funktions animieren.All of these diverse driving dynamics parameters are listed the centralized electronic control unit after passing the relevant analog / digital converter, or pulse shaper classify as on the definitive control final stage drive / Output sprocket shift actuator specifically influencing Control signals fed and then in the media microcomputer system via CPU arithmetic unit; ROM program / data storage; RAM work memory and the 1/0 input / output unit Map-based modulated so that the related digital clocked output control signals to the two gearshift Stepper motor actuators are the same as the pedal kinetic u. Functionally favorable driving dynamics gear shifting torque animate.
Die detaillierte Erläuterung über Aufbau und Funktion der dargestellten Erfindung erfolgt im Anschluss anhand der Zeichnungen. Es zeigtThe detailed explanation of the structure and function of the illustrated invention is subsequently carried out using the Drawings. It shows
Fig. 1: schaltungstechnisch-funktionsrelevante Integration/Kompatibilität aller modus spezifischen Elemente; Fig. 1: circuit-related function-relevant integration / compatibility of all mode-specific elements;
Fig. 2: internes/externes Schaltschema des als zentralisierte elektronische Steuereinheit funktionsspezifizierten elektronischen Steuergerätes - im Blockschaltbild. Fig. 2: internal / external circuit diagram of the electronic control unit which is functionally specified as a centralized electronic control unit - in the block diagram.
In der Fig. 1 ist die schaltungstechnisch-funktionsrelevante Integration/Kompatibilität aller modusspezifischen Elemente dargestellt, deren elementare sowie modusrelevante Erläuterung sich nun auf Basis jeweilig anstehender Bezugszeichen numerisch-reihefolgend angliedert. FIG. 1 shows the integration / compatibility of all mode-specific elements relevant to circuit technology and functionality, the elementary and mode-relevant explanation of which are now arranged numerically and in sequence on the basis of the respective reference numerals.
1 kapazitiv spezifisch definierter Akumulator zur
Betriebsspeisung aller modusrelevanten Bau-/Schaltungs
einheiten.
2 photovoltaisches Modul (Solarzellen-Generator), dessen
Si-Zellen hinter dem Sattelsitz auf einem simultan das rück
wärtige Rad-Schmutzfängerelement bildenden Verstrebungsabsatz
in einer derartigen Vielzahl installiert sind, sodass die in
Reihe nachgeschaltete elektrische Betriebsspeisungseinheit "1"
(Nickel-Cadmium-Elektrolytbatterie) davon in ausreichender
Intensität kapazitiv regeneriert wird und sich somit stationäre
Ladestromergenzungen weitestgehend erübrigen.
3 Induktionszahnflankenring der Vorderradnabe, an dessen
externen Diameter mit jew. definiertem Luftspalt zwei Induk
tionsgebersensoren angrenzen, von denen einer ab Fahrtantritt
- wie hier dargestellt - einen "diodengesiebten" kontinuierlich-
positiven Steuerspannungsimpuls an den Basisanschluss eines
spezifischen Darlington-Transistors anlegt, welcher dabei
als zentrales Schaltelement die diversen Betriebsströme an die
Schaltelemente (5/7/10) durchschaltet und somit alle
modusrelevanten Schaltelemente funktionsanimiert, der andere
hingegen dem nun permanent aktivierten elektronischen Steuer
gerät - der zentralisierten Steuereinheit - durch die Anzahl
dieser von den Induktionszahnflanken pro Zeiteinheit induzierten
Magnetfeldänderungen - u. somit Wechselspannungsimpulsen der
integrierten Induktionswicklung kontinuierlich die aktualisierten
Fahrgeschwindigkeitswerte zuleitet.
4 spezifisch konzipierter Darlington-Transistor, dessen
Basis eine spezielle Gleichrichter-Halbleiterdiode vorge
schaltet ist, um derselben die positiven sinusförmigen Wechel
spannungssignale des Induktionsgebers herauszusieben.
5 zentralisierte elektronische Steuereinheit, welche im
Fahrbetrieb alle diversen analogen/digitalen Eingangssignale
nach Passieren der bezüglichen Analog/Digitalwandler;
Digital/Analogwandler- bzw. Impulsformerschaltstufen als
auf die definitive Steuer-Endstufen-Antriebs-/Abtriebs
kettenräderschaltwerke-Schaltbedienungsaktuatorik einfluss
nehmende Steuersignale spezifisch erfasst/auswertet und
hiernach im medialen Mikrocomputersystem - analog Fig. 2 -
via CPU-Rechenwerk; ROM-Programm-/Datenspeicher;
RAM-Arbeitsspeicher sowie der 1/0-Eingabe-Ausgabe-
Einheit dieselben kennfeldgestützt derart moduliert, sodass
die definitiven, digital getakteten Ausgangs-Steuersignale
zu den beiden Gangschalt-Schrittmotor-Aktoren
diese zu den jeweils tretkinetisch u. fahrdynamisch günstigsten
Gangschaltmomenten funktionsanimieren.
6 Kettenoberlauf-Andruckkettenrad der elektromechanischen
Antriebsketten-Sensoreinheit (7), welches via eines
spezifischen federbelasteten Umlenkgestänges mit definiertem
Federdruck auf das mit ihm im permanentem Eingriff stehende
Oberlauf-Kettensegment drehbeweglich aufläuft, um somit die
tretkinetischen Antriebsmomente proportional auf ein am
Umlenkgestänge-Gegenende - analog der Darstellung - angelenktes
Potentiometer mit definierter Übersetzung transmittiert.
7 elektromechanische Antriebskettenbelastungs-Sensoreinheit,
welche die Kettenantriebsmomente in den diversen Pfeilrichtungen
via spezifisch-proportionierter, potentiometrischer Analog
signale zur zentralisierten elektronischen Steuereinheit "5"
transmittiert.
8 piezoelektrischer Sitzsattel-Belastungssensor, welcher
die Faktizität des pedalen Antriebes bei sitzendem oder aber
beschleunigungsbewilligten - somit in den Pedalen "stehenden"
Fahrers - fahrbetrieblich permanent dem elektron. Steuergerät "5"
zuleitet.
Zu diesem Zweck ist eine definierte piezoelektrische Quarz
aufnehmereinheit unterhalb des Sattelsitz-(Bezuges) in geeigneter
Weise installiert, sodass jegliche Belastungsdruckmomente eine
bezügliche elektrische Ladung erzeugt, deren Ausbleiben dem
nachgeschaltetem elektron. Steuergerät bei simultan präsenter
Tretkurbelachs-Drehzahl (welche analog zu "3" dem Steuergrät
vermittelt wird) eine exekutive Beschleunigungsbewilligung des
Fahrers signalisiert.
9 Induktionszahnflankenring, welcher konzentrisch an der
Pedal-Tretkurbelachse installiert ist und dessen externer
Diameter mit definiertem Luftspalt an einem Induktionsgebersensor
angrenzt und somit - analog "3" - durch die Anzahl der beim
pedalen Tretmodus pro Zeiteinheit passierten Induktionszahnflanken/
induzierten Magnetfeldänderungen - u. somit Wechselspannungs
impulsen der integrierten Induktionswicklung kontinuierlich die
aktualisierte Pedalkurbel - Drehzahlwerte der zentralisierten
elektron. Steuereinheit zuleitet.
10 elektronisches Goniometer in Konzeption eines in Fahrzeug
längsachse funktionsrelevanten Neigungswinkelmessers, welcher
akribisch genau alle potentionellen Fahrstrecken-Gefälle-/
Steigungs-Inklinationswerte kontinuierlich-fahrbetrieblich
- wie hier dargestellt - der zentr. elektron. Steuereinheit
zuleitet.
11/12 passive Druckgeber - binnen der Reifen-Hohlräume
(hier jeweils links dargestellt), welche jeweils via einer
magnetostatischen Signalübertragung zu einem bezüglichen
radaufhängungs-/chassisinstallierten Signalaufnehmer (hier
jeweils links dargestellt) die präsenten Reifeninnendruck-Werte
primär transmittiert.
Damit ist eine rein induktive Transmission - ohne Energiezufuhr -
je Radumdrehung vom dynamischen Radreifen zum adynamischen
- jew. bezügl. Signalaufnehmer möglich, da sich bei diesem System
in Abhängigkeit des Reifeninnendruckes die Lage eines Dauermagne
ten in einem spezifischen Faltenbalg ändert.
Der dadurch variable Abstand dieses Magneten zu dem an der
Radaufhängung/Chassis installierten Signalaufnehmer bewirkt
eine Änderung des wirksamen Magnetfeldes den Aufnehmer.
Zuzüglich dazu dient ein in dem Druckgeber neben dem Magnet
ortsfest an der Felge angebrachter Referenzmagnet zu Kompensa
tionszwecken bei Abstandsänderungen, die nicht durch eine
Druckänderung hervorgerufen werden (z. B. Lagerspiel oder Felgen
deformierung).
Die von dem Signalaufnehmer bei jeder Radumdrehung erfassten
Magnetfelder des Mess-/Referenzmagneten werden als Impulse
an die Erfassungs-/Auswertelektronik - analog dieses Schalt
bildes - jeweils bipolar abgeleitet.
13 Gangschalt-Schrittmotor-Aktor des Antriebs-Kurbel
kettenrad-Schaltwerk/Umwerfer bzw. dessen Betätigungsseilzuges,
welcher mit dem zentralen Steuerwerk spezifisch bipolar mit den
Steuereingangs-/Steuerausgangssignalflussleitern kontinuierlich-
fahrbetrieblich, mechatronisch korrespondiert.
14 mechatronischer Gangschaltungs-Schrittmotor-Aktor
des Abtriebskettenrad-Schaltwerk/Umwerfer bzw. dessen
Betätigungsseilzuges, welcher gleichfalls - wie hier ersichtlich -
mit den Steuereingangs-/Steuerausgangssignalflussleitern
kontinuierlich-fahrbetrieblich mit der zentralen Steuereinheit
"5" korrespondiert.
1 capacitively specifically defined accumulator for operating supply of all mode-relevant building / circuit units.
2 photovoltaic module (solar cell generator), the Si cells of which are installed behind the saddle seat on a bracing shoulder that simultaneously forms the rear wheel dirt trap element, so that the series-connected electrical operating power unit " 1 " (nickel-cadmium electrolyte battery ) of which is regenerated capacitively with sufficient intensity and thus largely eliminates stationary charging current generation.
3 Induction tooth flank ring of the front wheel hub, on the external diameter of which are adjoined by a defined air gap, two induction sensor sensors, one of which - as shown here - from the start of the trip - applies a "diode-screened" continuously positive control voltage pulse to the base connection of a specific Darlington transistor, which acts as central switching element, the various operating currents (/ 5/7 10) turns on the switching elements and thus function animated all mode-related switching elements, the other, however, comes the now permanently activated electronic control - the centralized control unit - by the number of this induced by the induction tooth flanks per unit time changes in magnetic field - u. AC pulses of the integrated induction winding thus continuously feed the updated vehicle speed values.
4 specifically designed Darlington transistor, the base of which is preconfigured by a special rectifier semiconductor diode in order to filter out the positive sinusoidal AC voltage signals from the induction generator.
5 centralized electronic control unit which, when driving, all various analog / digital input signals after passing the relevant analog / digital converter; Digital / analog converter or pulse shaper switching stages as specific control signals influencing the definitive control output stage drive / output chain sprocket switching gear shift actuator actuators and then evaluated and then in the media microcomputer system - analogously to FIG. 2 - via CPU arithmetic unit; ROM program / data storage; RAM main memory and the 1/0 input / output unit modulate the same map-supported in such a way that the definitive, digitally clocked output control signals to the two gearshift stepper motor actuators relate them to the respective pedal kinetic and. Functionally animating the most favorable gear shifting torque in terms of driving dynamics.
6 Chain overflow pressure sprocket of the electromechanical drive chain sensor unit ( 7 ), which runs via a specific spring-loaded deflection linkage with a defined spring pressure onto the overflow chain segment in permanent engagement with it, so that the pedaling kinetic drive torques are proportional to an opposite end of the deflection linkage - analogously the representation - articulated potentiometer with defined translation transmitted.
7 electromechanical drive chain load sensor unit, which transmits the chain drive torques in the various arrow directions via specifically proportioned, potentiometric analog signals to the centralized electronic control unit " 5 ".
8 piezoelectric seat saddle load sensor, which permanently controls the factuality of the pedal drive when the driver is seated or accelerated - thus in the pedals "standing" - electronically. Control unit " 5 " feeds.
For this purpose, a defined piezoelectric quartz transducer unit is installed below the saddle seat (cover) in a suitable manner, so that any load pressure moments generate a related electrical charge, the absence of which the downstream electron. Control unit with simultaneous pedal crank axle speed (which is conveyed to the control unit in analogy to " 3 ") signals an executive acceleration authorization by the driver.
9 induction tooth flank ring, which is installed concentrically on the pedal pedal crank axis and whose external diameter with a defined air gap is adjacent to an induction sensor and thus - analogously " 3 " - by the number of induction tooth flanks / induced magnetic field changes that occurred in the pedal pedaling mode per time unit - u. AC voltage pulses of the integrated induction winding continuously the updated pedal crank - speed values of the centralized electron. Control unit feeds.
10 electronic goniometers in the concept of an inclinometer that is functionally relevant in the vehicle's longitudinal axis and which meticulously and precisely describes all potential route incline / incline values continuously - as shown here - the centr. electron. Control unit feeds.
11/12 Passive pressure sensor - inside the tire cavities (shown here on the left), which primarily transmits the present tire pressure values via magnetostatic signal transmission to a related wheel suspension / chassis-installed signal sensor (shown here on the left).
This is a purely inductive transmission - without energy supply - per wheel revolution from dynamic wheel tire to adynamic - in each case. Signal pick-up possible because with this system the position of a permanent magnet changes in a specific bellows depending on the tire pressure.
The variable distance of this magnet from the signal sensor installed on the wheel suspension / chassis causes a change in the effective magnetic field of the sensor.
In addition to this, a reference magnet mounted in the pressure sensor next to the magnet on the rim is used for compensation purposes in the event of changes in distance that are not caused by a change in pressure (e.g. bearing play or rim deformation).
The magnetic fields of the measuring / reference magnet detected by the signal pickup at each wheel revolution are derived as pulses to the detection / evaluation electronics - analogously to this circuit diagram - in each case bipolar.
13 gearshift stepper motor actuator of the drive crank sprocket rear derailleur / derailleur or its actuating cable, which corresponds to the central control unit in a specifically bipolar manner with the control input / control output signal flow conductors in a continuously driving, mechatronic manner.
14 mechatronic gearshift stepper motor actuator of the output sprocket rear derailleur / front derailleur or its actuating cable, which also - as can be seen here - corresponds to the control input / control output signal flow conductors with the central control unit " 5 " in continuous operation.
Erläuterung spezifisch-komponentärer Funktionseskalation aller vorab funktionsrelevant beschriebenen Modus-Elemente anhand einer hypothetischen Fahrbetriebsanimation einer inklinationslosen Fahrstrecke:Explanation of specific-component functional escalation of all mode elements described in advance in terms of function a hypothetical driving animation of an inclinationless Driving distance:
Ab Fahrtantritt induziert der mit der Vorderradnabe konzentrische Induktionszahnflankenring in den zwei zugeordneten Induktions gebersensoren fahrgeschwindigkeitsproportionalzahlige, sinusförmige Wechselspannungssignale.From the start of the journey, the one with the front hub concentric Induction tooth flank ring in the two associated induction encoder sensors speed-proportional, sinusoidal AC signals.
Herbei schaltet zunächst der Darlington-Transistor "4" via der vorgeschalteten Silizium-Gleichrichterdiode "3" die divers definierten Betriebsströme an die emitterpolig angelegten Schaltelemente (5/7/10) durch, womit alle modusrelevanten - gemäss des hier angeführten Schaltbildes - funktionsanimiert werden.Inducing first turns on the Darlington transistor is "4", the divers defined operating currents to the emitter pin applied switching elements (5/7/10), so that all mode relevant via the upstream silicon rectifier diode "3" - are functional animated - according to the cited here diagram.
Die zentralisierte elektronische Steuereinheit "5" erfasst nun via der mechatronischen Signalaufnehmer "3/7/8/9/10/ 11/12/13/14" kontinuierlich die fahrdynamischen Parameter der Fahrgeschwindigkeit/Antriebskettenbelastungsmoment /Sitzsattelgewichtsbeaufschlagung ja/nein (binärischer 1/0- Signaltakt)/Drehzahl der Pedaltretkurbel/goniometrische Inklinationswinkelwerte der Fahrzeuglängsachse bezügl. der Fahrstrecken-Steigung/Gefälle/haftreibungsbezüglicher Reifeninnendruck-Wert des Vorderrades/haftreibungsbezüglicher Reifeninnendruck-Wert des Hinterrades/Schaltwerk-Umwerfer- Kettenritzelschaltstellung bezüglich dessen Betätigungsseilzug aus-/-einlenkung des exekutiv-mechatronisch gesteuerten Antriebs- Kurbelkettenzahnrad-Schaltgetriebes sowie der Schaltwerk- Umwerfer-Kettenritzelschaltstellung bezgl. d. Betätigungsseilzug aus-/-einlenkung des exekutiv-mechatronisch gesteuerten Abtriebs- Kettenritzel-Schaltgetriebes und errechnet hiernach im medialen Mikrocomputersystem die tretkinetisch sowie fahrdynamisch günstigsten Übersetzungsverhältnisse des Antriebskettenradsatzes zum antriebsradaxialen Kettenradsatz.The centralized electronic control unit "5" then detected via the mechatronic signal pick "3/7/8/9/ 10/11/12/13/14 " continuously the driving dynamics parameters of the vehicle speed / drive chain load torque / Sitzsattelgewichtsbeaufschlagung yes / no (binärischer 1/0 - Signal cycle) / speed of the pedal crank / goniometric inclination angle values of the vehicle's longitudinal axis with respect to the incline / slope / static tire pressure value of the front wheel / static friction tire pressure value of the rear wheel / derailleur derailleur - chain sprocket shift position with regard to its actuating cable from - / - steering of the executive-mechatronically controlled drive- crank-chain-gear-shift transmission- as well as the rear derailleur- Chain sprocket switch position regarding d. Actuating cable from - / - steering of the executive-mechatronically controlled output-sprocket-manual gearbox and calculates in the medial microcomputer system the pedal kinetic as well as dynamic driving ratios of the drive sprocket set to the drive sprocket axial sprocket set.
Da es sich um eine inklinationslose Fahrstrecke handelt, werden bei sitzendem Fahrer ab einer spezifisch definierten Tretkurbel- Drehzahl-Konstante stetig-progressiv höhere Übersetzungs schaltstufen kennfeldgestützt eingesteuert.Since it is an inclination-free route, when the driver is seated from a specifically defined pedal crank Speed constant steadily progressively higher gear ratio Switching levels controlled map-based.
Steht jedoch der Fahrer hierbei in den Pedalen, so werden diese höheren Übersetzungsschaltstufen schon bei spezifisch niedrigeren Tretkurbel-Drehzahlwerten gegenüber dem Sitz-Tretbetrieb kennfeldgestützt eingesteuert, da dabei der Fahrer ein spezifisch - via "7" ermitteltes individuell-gesteigertes Tretkraftmoment erzeugt und in dieser lediglichen Fahrer-Lenkergriff-Pedale- Fahrzeugführungskontaktierung die fahrdynamische Ausbalancierung bei spezifisch niedrigeren Tretrotationen erleichtert wird. In welchem Masse diese spezifischen Übersetzungsschaltstufen gegenüber der sitzbetrieblichen Tretkinematik bei kongruenter Fahrgeschwindigkeit gesteigert werden das richtet sich bei diesem Modus nach dem exakten - via "7" - erfassten Tretkraftmoment, bzw. verhält sich proportional dazu.However, if the driver is on the pedals, these higher gear shift stages are controlled using map-based support even at specifically lower pedal crank speed values, since the driver generates a specific, individually increased pedal force torque determined via " 7 " and only in this Driver-handlebar-pedals-vehicle guidance contact, the dynamic driving balance is made easier with specifically lower pedal rotation. The extent to which these specific gear shift stages are increased compared to the seat-operated pedal kinematics at a congruent driving speed depends in this mode on the exact pedal force torque recorded via " 7 ", or is proportional to it.
So wird diesbezüglich bei verhältnismässig hohem Tretkraftmoment - woraus sich bei inklinationsloser Fahrstrecke eine verhältnis gleiche Beschleunigungsbewilligung/Aktivität des Fahrers ableitet - spezifisch eher mechatronisch hochgeschaltet als bei entsprechend niedrigeren Tretkraftmomenten, wofür das steuer gerätinterne Kennfeld als signalaussteuerungsrelevantes Bezugs medium fungiert.This is the case with a relatively high pedal torque - Which results in a ratio when there is no inclination same driver's acceleration / activity derives - specifically mechatronically upshifted than at correspondingly lower pedaling torques, for which the tax device-internal map as a signal-relevant reference medium acts.
Verringert nun der Fahrer wieder die Tretkurbeldrehzahl, so leitet die zentralisierte elektronische Steuereinheit in beiden Fällen wieder die der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit proportionalen rückläufigen Übersetzungsschaltstufen mechatronisch ein, welche bei Fahrzeug-Stillstand wieder retour in der untersten Übersetzungsschaltstufe endet.If the driver now reduces the pedal crank speed again, then leads the centralized electronic control unit in both cases again those proportional to the respective driving speed declining gear shift levels mechatronic, which when the vehicle is at a standstill, return to the bottom Gear ratio stage ends.
Erläuterung der spezifisch komponentären Funktionseskalation bei einer hypothetischen Fahrbetriebsanimation einer steigungs inklinierten Fahrstrecke:Explanation of the specific component function escalation at a hypothetical driving operation animation of an incline inclined route:
Der elektronische Neigungswinkelmesser "10" ermittelt goniometrisch eine variable fahrzeuglängsaxiale Steigungs-Inklination, wonach die zentralisierte Steuereinheit "5" unter Einrechnung der weiteren signifikanten Fahrdynamik-Parameter, welche da lauten: Fahrgeschwindigkeit/Antriebsketten-Belastungsmoment sowie Sitzsattelgewichtsbeaufschlagung ja/nein, die in Bezug zu inklinationslosen Fahrtstrecken spezifisch dezimierten Übersetzungsverhältnisse mikrocomputerintern via Kennfeldabgriff errechnet und bezüglich der gleichfalls sensorisch erfassten Pedal-Tretkurbeldrehzahl die Antriebskurbelkettenzahnrad- Schaltwerk-Umwerfer-Betätigungsseilzug-Schrittmotoreinheit "13" sowie die Abtriebskettenzahnrad-Schaltwerk/Umwerfer- Betätigungsseilzug-Schrittmotoreinheit "14" derart ansteuert, sodass die Tretkurbeldrehzahlen dabei vom Fahrer zu denen der inklinationslosen Fahrtstrecke analogisiert kinematisiert werden können. The electronic inclinometer " 10 " goniometrically determines a variable inclination of the vehicle along the longitudinal axis, according to which the centralized control unit " 5 ", taking into account the other significant driving dynamics parameters, which are: driving speed / drive chain loading torque and seat saddle weighting yes / no, in relation to Inclinationless travel distances, specifically decimated gear ratios, calculated internally in the microcomputer via a map tap, and with regard to the pedal pedal crank speed, which is also sensed by sensors, the drive crank chain gearwheel-derailleur-actuating cable-stepper motor unit " 13 " and the output chain gearwheel-switching unit / derailleur-actuating cable 14 so that the stepping motor Pedal crank speeds can be kinematized by the driver to those of the inclinationless route.
Bei hierbei unbelastetem Sitzsattel - also dementsprechend in den Pedalen stehenden Fahrer - werden im Vergleich zur sitzbe trieblichen Tretkinematik - kennfeldgestützt - spezifisch höhere Übersetzungsschaltstufen via "5" von den exekutiven Aktoren "13/14" eingesteuert, weil der Fahrer offensichtlich auch unter diesem gravitierenden Fahrbelastungseinfluss spurtbewilligt ist. Verringert nun hingegen der Fahrer das Antriebsketten-Belastungs moment u. somit deren Umfangsgeschwindigkeit, so leitet die zentralisierte elektronische Steuereinheit in beiden Fällen die der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit proportionalen rückläufigen Übersetzungsschaltstufen mechatronisch ein, welche bei Fahrzeug- Stillstand wieder retour in der untersten Übersetzungsschaltstufe endet.In this unloaded seat saddle - so accordingly, standing on the pedals drivers - are compared to sitzbe propulsive Tretkinematik - map-based - specifically higher gear shift stages via "5" is controlled by the executive Actuators "13/14" because the driver obviously under this gravitating driving load influence is allowed to sprint. However, the driver now reduces the drive chain load moment u. thus their peripheral speed, the centralized electronic control unit mechatronically initiates in both cases the declining gear ratio steps which are proportional to the respective driving speed and which ends when the vehicle comes to a standstill in the lowest gear ratio step.
Erläuterung der spezifisch komponentären Funktionseskalation bei einer hypothetischen Fahrbetriebsanimation einer neigungs inklinierten Fahrstrecke:Explanation of the specific component function escalation at a hypothetical driving operation animation of a slope inclined route:
Der elektronische Neigungswinkelmesser "10" ermittelt goniometrisch eine variable fahrzeuglängsaxiale Gefälle-Inklination, bezüglich deren die zentralisierte elektronische Steuereinheit "5" unter kontinuierlicher Einrechnung der weiteren steuerungs spezifischen Fahrdynamik-Parameter der Fahrgeschwindigkeit; der Pedal-Tretkurbel-Drehzahl; des Antriebsketten- Belastungsmoments sowie der Sitzsattelgewichtskraftbeaufschlagung 1/0 die in Bezug zu inklinationslosen Fahrstrecken wiederum spezifisch potenzierten Übersetzungsverhältnisse via Kennfeld abgriff mikrocomputerintern errechnet und diesbezüglich die Antriebskurbelkettenzahnrad-Schaltwerk/Umwerfer-Betätigungs seilzug-Schrittmotoreinheit "13", sowie die Abtriebsketten zahnrad-Schaltwerk/Umwerfer-Betätigungsseilzug-Schritt motoreinheit "14" derart ansteuert, sodass die Tretkurbeldrehzahlen hierbei vom Fahrer im Fahrgeschwindigkeitsverhältnis zu inkli nationsloser Fahrstrecke - balancebegünstigend - spezifisch de zimiert kinematisiert werden.The electronic inclinometer " 10 " goniometrically determines a variable inclination of the vehicle along the longitudinal axis, with respect to which the centralized electronic control unit " 5 " with continuous inclusion of the other control-specific driving dynamics parameters of the driving speed; the pedal crank speed; of the drive chain load torque and the seat saddle weight load 1/0, the gear ratios, which in turn are specifically potentiated in relation to non-inclined routes, are calculated internally by the microcomputer and in this respect the drive crank chain gearwheel derailleur / front derailleur actuation cable pull stepper motor unit " 13 " and the output gear / derailleur gearwheel gear -Actuating the cable control step motor unit " 14 " in such a way that the pedal crank speeds are kinematized by the driver in terms of the speed of travel to the inclineless route - favoring balance - specifically decimated.
Bei hierbei zuzüglich unbelastetem Sitzsattel - also dementspechend in den Pedalen "stehendem" Fahrer - werden im Vergleich zur sitzbetrieblichen Tretkinematik - kennfeldgestützt - wiederum spezifisch höhere Übersetzungsschaltstufen via der zentralisierten elektron. Steuereinheit "5" von den exekutiven Aktoren "13"/ "14" eingesteuert, weil der Fahrer ganz offensichtlich auch hier spurt- oder vielmehr schnellfahrtbewilligt ist.In addition to the unloaded seat saddle - in other words, the driver is "standing" in the pedals - in comparison to the seat-operated pedal kinematics - map-based support - again specifically higher gear shift levels via the centralized electron. Control unit " 5 " controlled by the executive actuators " 13 " / " 14 " because the driver is obviously also permitted to sprint or rather to travel at high speed here.
Bei Dezimierung der Fahrgeschwindigkeit sind die entsprechend rückläufigen mechatronischen Gangschaltmomente dazu gleichfalls proportional, da sie auch hierbei spezifisch kennfeldgestützt eingesteuert werden. When the driving speed is decimated, they are corresponding declining mechatronic gear shifting torques as well proportional, since it is also supported by a specific map be controlled.
In der Fig. 2 ist das interne/externe Schaltschema des als zentralisierte elektronische Steuereinheit für diesen Modus spezifisch konzipierten elektronischen Steuergerätes im Blockschaltbild dargestellt, dessen Erläuterung sich nun wie folgt definiert/aufgliedert. FIG. 2 shows the internal / external circuit diagram of the electronic control unit specifically designed as a centralized electronic control unit for this mode, the explanation of which is now defined / broken down as follows.
Dies mediale Velo-Gangschalt-Steuerorgan verfügt - analog der Darstellung - über ein Mikrocomputersystem mit Mikrocomputer einheit, welche die diversen elektronischen Kennfelder, sowie über ein CPU-Rechenwerk; einen ROM-Programm-/Datenspeicher; einen RAM-Arbeitsspeicher sowie der 1/0-Eingabe-Ausgabe- Einheit integriert und alle mit diesen Elementen alle diversen Eingangs-/Ausgangssignale aufbereitet/moduliert.This media Velo gear shift control unit has - analogously the representation - via a microcomputer system with microcomputer unit, which the various electronic maps, as well via a CPU arithmetic unit; a ROM program / data memory; a RAM working memory as well as the I / O input-output Unit integrated and all with these elements all diverse Input / output signals processed / modulated.
Hierzu durchlaufen die Eingangssignale jeweils spezifische Analog/Digitalwandler - Digital/Analogwandler - sowie Impulsformerschaltmodule.For this purpose, the input signals pass through specific ones Analog / digital converter - digital / analog converter - as well Pulse shaper switching modules.
Die Ausgangssignale an die beiden exekutiven Antriebs-/Abtriebs ketten-Schrittmotor-Schaltaktuatoren werden wiederum - wie hier ebenfalls dargestellt - binnen einer spezifischen Analog/ Digitalwandler-Schaltmoduleinheit aufbereitet/moduliert, bzw. akribisch genau bezüglich Impulszahl u. -folge schaltstufungs- u. richtungsindividuell digital bivalent vorgetaktet, wobei sie spezifisch potenziert werden.The output signals to the two executive drives chain stepper motor switch actuators are in turn - like also shown here - within a specific analog / Digital converter switching module unit prepared / modulated, or meticulously accurate with regard to pulse number u. - sequence of switching levels u. digitally pre-clocked individually for each direction, whereby be specifically potentiated.
Das Mikrocomputersystem weist dementsprechend einen medialen sta bilen Grundtakt auf, in dessen Zeitraster alle modusrelevanten Rechenvorgänge ablaufen. Den Takt hierzu liefert ein Quarz- Oszillator mit 9 Megahertz.The microcomputer system accordingly has a media sta bile basic clock, in whose time grid all mode-relevant Calculations run. The clock for this is provided by a quartz 9 megahertz oscillator.
Alle diversen Ein-/Ausgangssignale sind hier mit den zu Fig. 1 analogisierten numerischen Bezugszeichen qadratisch-gerahmt symbolisiert veranschaulicht.All various input / output signals are illustrated here with the numerical reference numerals that are analogous to FIG .
Die elektronisch komponentären Produktbausteine dieser Velo- Gangschalt-Zentralsteuereinheit, welche die Elemente: metal lische Grundplatte; Dickschichtplatte; Kondensatoren-Chip sowie die Kontaktbausteine für die divers-relevanten Anschlusspins sind hierbei bezüglich ihrer komponentären Verkopplung analog zu konventionellen mobilen (Kfz-)Steuereinheiten integriert angeordnet.The electronic component product blocks of these bicycle Gear shift central control unit, which the elements: metal base plate; Thick film board; Capacitor chip as well the contact modules for the various relevant connection pins are analogous with regard to their component coupling integrated into conventional mobile (motor vehicle) control units arranged.
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