DE69935750T2

DE69935750T2 - Pedalkraftdetektor für Fahrrad und Verfahren

Info

Publication number: DE69935750T2
Application number: DE1999635750
Authority: DE
Inventors: Satoshi 4-1 Chuo 1-chome Wako-shi Honda; Nobuo 4-1 Chuo 1-chome Wako-shi Miura; Seishi 4-1 Chuo 1-chome Wako-shi Miura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: ES2284221T3; TW404914B; EP0941918A2; CN1147718C; EP0941918A3; EP0941918B1; DE69935750D1; CN1229914A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pedaldruckkrafterfassungseinrichtung und ein Pedaldruckkrafterfassungsverfahren für ein Fahrrad und insbesondere eine Pedaldruckkrafterfassungseinrichtung und ein Pedaldruckkrafterfassungsverfahren für ein Fahrrad, welches eine Pedaldruckkraft ungeachtet einer Fehlausrichtung zwischen einem Paar von Drehelementen zur Erfassung der Pedaldruckkraft genau erfassen kann und selbst dann, wenn eine Anfangsabweichung zwischen dem Paar von Drehelementen zur Erfassung der Pedaldruckkraft in ihrer Drehrichtung nach der Montage des Drehelements groß ist.
Verschiedene Erfindungen wurden im Stand der Technik gemacht, welche ein motorunterstütztes Fahrrad betreffen. Eine Pedaldruckkrafterfassungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 sind aus der DE-A-19617959 bekannt. Darüber hinaus sind beispielsweise in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. Hei 9-290795 ein manuelles Antriebssystem und ein elektrisches Antriebssystem parallel vorgesehen und eine Leistungsabgabe von dem elektrischen Antriebssystem wird gemäß einer Änderung in dem manuellen Antriebssystem gesteuert/geregelt, um auf diese Weise eine Änderung bei der Motorantriebskraft infolge einer raschen Änderung des manuellen Antriebsdrehmoments zu moderieren und einen Stoß durch eine solche Änderung bei der Motorantriebskraft zu reduzieren. Folglich kann ein Fahrkomfort auf dem motorunterstützten Fahrrad verbessert werden.
Der obige Stand der Technik umfasst ein manuelles Antriebsdrehmomenterfassungsmittel mit der folgenden Konfiguration. Ein Paar Drehelemente sind vorgesehen zur Übertragung einer Drehung durch ein elastisches Element zu dem manuellen Antriebssystem und Permanentmagneten sind an jedem der Drehelemente derart befestigt, dass sie in vorgegebenen Winkelintervallen angeordnet sind. Ein Sensor (zum Beispiel ein Hall-Sensor) ist an einem Fahrzeugkörper des Fahrrads angebracht, um die nahe diesem passierenden Permanentmagneten zu erfassen. Gemäß diesem manuellen Antriebsdrehmomenterfassungsmittel kann eine einfache Struktur und eine kompakte Größe desselben realisiert werden.
Bei dem obigen manuellen Antriebsdrehmomenterfassungsmittel kann jedoch dann, wenn das Paar von Drehelementen zueinander fehlerhaft ausgerichtet sind, das manuelle Antriebsdrehmoment nicht genau erfasst werden. Und wenn eine Anfangsphasendifferenz zwischen dem Paar von Drehelementen in ihrer Drehrichtung nach der Montage der Drehelemente groß ist, besteht eine Möglichkeit, dass dann, wenn ein großes manuelles Drehmoment zugeführt wird, eine große Phasendifferenz erzeugt werden kann, die nicht weniger als eine Periode der von dem Sensor erzeugten Impulse beträgt, so dass die Phasendifferenz zwischen dem Paar von Drehelementen nicht genau erhalten werden kann. Als Ergebnis ist eine hohe Montagegenauigkeit des Paars von Drehelementen verlangt und eine hohe strukturelle Genauigkeit der Drehelemente ist auch verlangt. Folglich wird die Zeit und Arbeit, welche dafür benötigt wird, die Drehelemente zu montieren, vergrößert, um eine Kostenzunahme zu bewirken.
Es ist folglich ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Pedaldruckkrafterfassungseinrichtung und ein Pedaldruckkrafterfassungsverfahren für ein Fahrrad bereitzustellen, welche eine Pedaldruckkraft ungeachtet einer Fehlaus richtung zwischen dem Paar von Drehelementen zur Erfassung der Pedaldruckkraft genau erfassen kann.
Es ist folglich ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Pedaldruckkrafterfassungsverfahren für ein Fahrrad bereitzustellen, welches eine Phasendifferenz zwischen einem Paar von Drehelementen zur Erfassung einer Pedaldruckkraft während einer Fahrt des Fahrrads ungeachtet einer großen Anfangsphasendifferenz zwischen den Drehelementen genau erfassen kann, um auf diese Weise die Pedaldruckkraft genau zu erfassen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Pedaldruckkrafterfassungsverfahren für ein Fahrrad bereitzustellen, welches einen kostengünstigen Pedaldruckkrafterfassungsmechanismus bereitstellen kann, ohne eine hohe Montagegenauigkeit der Drehelemente zu verlangen.
Diese Ziele wurden durch eine Pedaldruckkrafterfassungseinrichtung oder ein Pedaldruckkrafterfassungsverfahren, wie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert, gelöst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
1 ist eine Seitenansicht eines motorunterstützten Fahrrads gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils von 1.
3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in 2.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils von 3.
5 ist ein Querschnitt längs der Linie 5-5 in 4.
6 ist ein Querschnitt längs der Linie 6-6 in 4.
7 ist ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie 7-7 in 2.
8 ist ein Querschnitt längs der Linie 8-8 in 4.
9 ist ein Querschnitt längs der Linie 9-9 in 4.
10 ist eine schematische Ansicht, welche eine relative Positionsbeziehung zwischen ersten Sensoren und Magnetpolen eines ersten Magnetrings zeigt.
11 ist eine schematische Ansicht, um Erfassungsmuster von den ersten Sensoren in Verbindung mit Änderungen in der relativen Umfangsposition des ersten Magnetrings zu veranschaulichen.
12 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuer-/Regelroutine für einen Elektromotor zeigt, welche in einer Steuer-/Regeleinheit auszuführen ist.
13 ist eine schematische Ansicht, um Erfassungsmuster von den ersten und zweiten Sensoren in Verbindung mit einer Relativdrehung der ersten und zweiten Magnetringe zu veranschaulichen.
14(a) und 14(b) sind Zeitdiagramme, um eine Erfassung einer Phasendifferenz in einem normalen Fahrzustand des Fahrrads zu veranschaulichen.
15(a) bis 15(d) sind schematische Ansichten, welche typische Drehzustände des ersten und des zweiten Magnetrings in dem Fall zeigen, dass sie zueinander falsch ausgerichtet sind.
16(a) bis 16(c) sind Zeitdiagramme, um die Erfassung von Phasendifferenzen in den Fahrzuständen zu veranschaulichen, welche in den 15(a) bis 15(d) gezeigt sind.
17 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Positionsbeziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring und ersten bis vierten Sensoren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
18(a) bis 18(d) sind schematische Ansichten, welche Drehzustände des ersten und des zweiten Magnetrings in Verbindung mit den ersten bis vierten Sensoren in dem Fall zeigen, dass der erste und der zweite Magnetring zueinander fehlerhaft ausgerichtet sind.
19(a) bis 19(d) sind Zeitdiagramme, um eine Erfassung von Phasendifferenzen in den Fahrzuständen zu veranschaulichen, welche in den 18(a) bis 18(d) gezeigt sind.
20 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuer-/Regelroutine für den Elektromotor zeigt, welche in der Steuer-/Regeleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen ist.
21(a) bis 21(d) sind Zeitdiagramme, um eine Erfassung der Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring während einer Fahrt des Fahrrads in dem Fall zu veranschaulichen, dass die Anfangsphasendifferenz zwischen den zwei Magnetringen groß ist.
22 ist ein Flussdiagramm, welches eine Steuer-/Regelroutine für den Elektromotor zeigt, welche in der Steuer-/Regeleinheit gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die 1 bis 14 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche bei einem motorunterstützten Fahrrad angewendet wird, in welchen 1 eine Seitenansicht des motorunterstützten Fahrrads ist; 2 eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils von 1 ist; 3 ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in 2 ist; 4 eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils von 3 ist; 5 ein Querschnitt längs der Linie 5-5 in 4 ist; 6 ein Querschnitt längs der Linie 6-6 in 4 ist; 7 ein vergrößerter Querschnitt längs der Linie 7-7 in 2 ist; 8 ein Querschnitt längs der Linie 8-8 in 4 ist; 9 ein Querschnitt längs der Linie 9-9 in 4 ist; 10 eine schematische Ansicht ist, welche eine relative Positionsbeziehung zwischen ersten Sensoren und Magnetpolen eines ersten Magnetrings zeigt; 11 eine schematische Ansicht ist, um Erfassungsmuster von den ersten Sensoren in Verbindung mit Änderungen in der relativen Umfangsposition des ersten Magnetrings zu veranschaulichen; 12 ein Flussdiagramm ist, welches eine Steuer-/Regelroutine für einen Elektromotor zeigt, welche in einer Steuer-/Regeleinheit auszuführen ist; 13 eine schematische Ansicht ist, um Erfassungsmuster von den ersten und zweiten Sensoren in Verbindung mit einer Relativdrehung von dem ersten und dem zweiten Magnetring zu veranschaulichen; und 14(a) und 14(b) Zeitdiagramme sind, um die Erfassung einer Phasendifferenz in einem normalen Fahrzustand des Fahrrads zu veranschaulichen.
Zuerst auf die 1 bis 3 Bezug nehmend hat das motorunterstützte Fahrrad einen im Wesentlichen U-förmigen Rumpfrahmen 21, welcher in einer Seitenansicht gesehen zur Oberseite hin offen ist. Der Rumpfrahmen 21 hat ein vorderes Kopfrohr 22, ein Unterrohr 23, welches sich von dem Kopfrohr 22 aus nach hinten und schräg nach unten erstreckt, ein Tragrohr 24, welches an dem hinteren Ende des Unterrohrs 23 angebracht ist und sich seit lich von diesem erstreckt und ein Sitzrohr 25, welches von dem Tragrohr 24 aus ansteigt.
Eine Vordergabel 26 ist lenkbar an dem Kopfrohr 22 getragen. Ein Vorderrad WF ist drehbar an den unteren Enden der Vordergabel 26 gelagert. Ein Lenker 27 ist an dem oberen Ende der Vordergabel 26 angebracht. Ein Paar von rechten und linken hinteren Gabeln 28R und 28L erstrecken sich von dem Tragrohr 24 an einem hinteren Abschnitt des Rumpfrahmens 21 nach hinten. Ein Hinterrad WR ist drehbar an den hinteren Enden der hinteren Gabeln 28R und 28L gelagert. Ein Paar von rechten und linken Stützen 29 erstrecken sich zwischen einem oberen Abschnitt des Sitzrohrs 25 und den hinteren Enden der hinteren Gabeln 28R und 28L. Eine Sattelstütze 31 ist vertikal beweglich in dem Sitzrohr 25 angebracht, um sich von dem oberen Ende desselben nach oben zu erstrecken. Ein Sitz 30 ist an dem oberen Ende des Sitzrohrs 31 derart angebracht, dass die Höhe des Sitzes 30 einstellbar ist.
Ein im Wesentlichen L-förmiger hinterer Träger 67 ist oberhalb des Hinterrads WR angeordnet und ein hinterer Korb 33 ist an dem hinteren Träger 67 angebracht. Der hintere Träger 67 ist fest durch ein Paar von rechten und linken vertikalen Tragelementen 68 abgestützt, welche sich von den hinteren Enden der hinteren Gabeln 28R und 28L nach oben erstrecken, und durch ein horizontales Tragelement 69, welches sich von dem oberen Ende des Sitzrohrs 25 aus nach hinten erstreckt. Ein Batterieaufnahmekasten 32 zur entfernbaren Aufnahme/Aufbewahrung einer Batterie B ist an der Innenseite des hinteren Korbs 33 an ihrem vorderen Endabschnitt vorgesehen.
Eine Antriebseinheit 35 mit einem Elektromotor 34 als einer Unterstützungskraftquelle, welche mit Elektrizität von der Batterie B versorgt wird, ist hinter dem Sitzrohr 25 angeordnet. Die Antriebseinheit 35 wird durch das Sitzrohr 25 und die rechte hintere Gabel 28R abgestützt.
Eine Pedalwelle 36 erstreckt sich koaxial durch das Tragrohr 24 des Rumpfrahmens 21. Ein Paar von rechten und linken Kurbelpedalen 37R und 37L sind jeweils fest mit dem rechten und dem linken Ende der Pedalwelle 36 verbunden. Ein Paar von rechten und linken Abdeckungsplatten 38R und 38L sind vorgesehen, um das rechte und das linke offene Ende des Tragrohrs 24 jeweils derart zu schließen, dass die Pedalwelle 36 drehbar durch die Abdeckungsplatten 38R und 38L geführt ist. Ein Paar Kugellager 39 sind zwischen der Pedalwelle 36 und den Abdeckungsplatten 38R und 38L angeordnet. Somit ist die Pedalwelle 36 drehbar an dem Rumpfrahmen 21 gelagert.
Eine auf die Kurbelpedale 37R und 37L an dem rechten und dem linken Ende der Pedalwelle 36 ausgeübte Druckkraft wird zu einer ersten Drehscheibe 40 in Synchronisation mit der Drehung der Kurbelpedale 37R und 37L übertragen. Eine erste Einwegkupplung 41, um eine Drehmomentübertragung von der ersten Drehscheibe 40 zu dem rechten Kurbelpedal 37R zu unterbrechen, ist zwischen dem rechten Kurbelpedal 37R und der ersten Drehscheibe 40 vorgesehen.
Auch auf die 4 bis 6 Bezug nehmend umfasst die erste Einwegkupplung 41 einen Kupplungsinnenring 42, welcher an einem Basisendabschnitt des rechten Kurbelpedals 37R durch eine Mehrzahl von Bolzen 47 befestigt ist und die Pedalwelle 36 koaxial umgibt, einen Kupplungsaußenring 43, welcher den Kupplungsinnenring 42 koaxial umgibt, und eine Mehrzahl von (zum Beispiel drei) Sperrklinken 44, welche an dem äußeren Umfang des Kupplungsinnenrings 42 schwenkbar getragen sind und durch eine ringförmige Feder 45 radial nach außen vorgespannt sind. Eine Mehrzahl von Sperrzähnen 46 zum Eingriff der Sperrklinken 44 sind am Innenumfang des Kupplungsaußenrings 43 ausgebildet. Der Innenumfang der ersten Drehscheibe 40 ist an dem äußeren Umfang des Kupplungsaußenrings 43 durch Anschweißen oder dergleichen befestigt.
Die erste Einwegkupplung 41 arbeitet in einer solchen Weise, dass dann, wenn die Kurbelpedale 37R und 37L gedrückt werden, um die Pedalwelle 36 normal zu drehen, die auf die Kurbepedale 37R und 37L ausgeübte Druckkraft zu der ersten Drehscheibe 40 übertragen wird, wohingegen dann, wenn die Kurbelpedale 37R und 37L so gedrückt werden, dass die Pedalwelle 36 rückwärts gedreht wird, die erste Einwegkupplung 41 durchrutscht, um die Rückwärtsdrehung der Pedalwelle 36 zu erlauben und eine Übertragung eines Drehmoments von der ersten Drehscheibe 40 zu dem Kurbelpedal 37R zu verhindern.
Eine zweite Drehscheibe 48, welche einen größeren Durchmesser hat als die erste Drehscheibe 40, ist benachbart der ersten Drehscheibe 40 an der axialen Innenseite derselben längs der Achse der Pedalwelle 36 derart angeordnet, dass sie die Pedalwelle 36 koaxial umgibt. Ein Innenumfangsabschnitt der zweiten Drehscheibe 48 ist relativ drehbar zwischen dem Kupplungsinnenring 42 der ersten Einwegkupplung 41 und einem Flanschabschnitt 50a eines zylindrischen Tragelements 50 angeordnet. Das Tragelement 50 ist mit dem Innenumfang des Kupplungsinnenrings 42 beispielsweise durch ein Schraubengewinde verbunden und umgibt die Pedalwelle 36 relativ drehbar. Ferner ist eine ringartige Halteplatte 49 benachbart der ersten Drehscheibe 40 an der axialen Außenseite derselben längs der Achse der Pedalwelle 36 derart angeordnet, dass ein äußerer Umfangsabschnitt der ersten Drehscheibe 40 im Zusammenwirken mit der zweiten Drehscheibe 48 eingeschlossen wird.
Eine Mehrzahl von (beispielsweise vier) gleichmäßig beabstandeten Führungslöchern 51, welche jeweils bogenförmig längs eines Phantomkreises um die Achse der Pedalwelle 36 verlängert sind, sind an einem äußeren Umfangsabschnitt der ersten Drehscheibe 40 ausgebildet. Eine Mehrzahl von zylindrischen Ringen 52 sind jeweils in die Führungslöcher 51 derart einge setzt, dass sie zwischen der zweiten Drehscheibe 48 und der Halteplatte 49 angeordnet sind. Eine Mehrzahl von Nieten 53 sind jeweils durch die Ringe 52 eingesetzt, um die zweite Drehscheibe 48 und die Halteplatte 49 zu verbinden. Folglich können die zweite Drehscheibe 48 und die Halteplatte 49 relativ zu der ersten Drehscheibe 40 in einem beweglichen Bereich von jedem Ring 42 innerhalb des entsprechenden Führungslochs 52 drehen. Obwohl nicht gezeigt, sind dünne Rostschutzschichten oder Folien, um eine Rostbildung zu verhindern, an entgegengesetzten Flächen der ersten Drehscheibe 40 und der zweiten Drehscheibe 48 angebracht und ähnliche dünne Rostschutzschichten oder Folien sind auch an entgegengesetzten Flächen der ersten Drehscheibe 40 und der Halteplatte 49 angebracht.
Eine Mehrzahl von Federhaltelöchern 54, die jeweils in Umfangsrichtung der ersten Drehscheibe 40 verlängert sind, sind ferner an dem äußeren Umfangsabschnitt der ersten Drehscheibe 40 ausgebildet. Jeweils zweite der Mehrzahl von Federhaltelöchern 54 sind zwischen den benachbarten Führungslöchern 51 angeordnet. Die zweite Drehscheibe 48 ist mit einer Mehrzahl von Federbegrenzungslöchern 55 ausgebildet, welche jeweils der Mehrzahl von Federhaltelöchern 54 der ersten Drehscheibe 40 entsprechen, und die Halteplatte 49 ist auch mit einer Mehrzahl von Federbegrenzungslöchern 56 ausgebildet, welche jeweils der Mehrzahl von Federhaltelöchern 54 der ersten Drehscheibe 40 entsprechen. Eine Mehrzahl von Schraubenfedern 57 sind jeweils in den mehrfachen Federhaltelöchern 54 gehalten und werden durch die mehrfachen Federbegrenzungslöcher 55 und 56 in der axialen Richtung längs der Achse der Pedalwelle 36 begrenzt. Wenn sich die erste Drehscheibe 40 nicht in einer Relativdrehung zu der zweiten Drehscheibe 48 und der Halteplatte 49 befindet, sind beide Enden von jeder Schraubenfeder 57 in Kontakt mit den entgegengesetzten Enden des entsprechenden Federhaltelochs 54 der ersten Drehscheibe 40, den entgegengesetzten Enden des entsprechenden Federbegrenzungslochs 55 der zweiten Drehscheibe 48 und den entgegengesetzten Enden des entsprechenden Federbegrenzungslochs 56 der Halteplatte 49. Wenn die erste Drehscheibe 40 relativ zu der zweiten Drehscheibe 48 und der Halteplatte 49 gedreht wird, wird ein Ende von jeder Schraubenfeder 57 in Kontakt mit einem Ende des entsprechenden Haltelochs 54 gehalten und das andere Ende von jeder Schraubenfeder 57 wird durch das andere Ende von jedem der entsprechenden Begrenzungslöcher 55 und 56 gedrückt, um sich von dem anderen Ende des entsprechenden Haltelochs 54 zu entfernen. Somit wird die erste Drehscheibe 40 relativ zu der zweiten Drehscheibe 48 und der Halteplatte 49 gedreht, wobei die Schraubenfedern 57 zusammengedrückt werden.
Um den Haltezustand der Schraubenfedern 57 in den Haltelöchern 54 und den Begrenzungslöchern 55 und 56 beizubehalten, ist die zweite Drehscheibe 48 mit einer Mehrzahl von Paaren von Begrenzungsstreifen 55a ausgebildet, wobei jedes Paar von den entgegengesetzten Seitenrändern des entsprechenden Begrenzungslochs 55 im Wesentlichen längs der zylindrischen Außenfläche der entsprechenden Schraubenfeder 57 vorsteht, und die Halteplatte 49 ist auch mit einer Mehrzahl von Paaren von Begrenzungsstreifen 56a ausgebildet, wobei jedes Paar von den entgegengesetzten Seitenrändern des entsprechenden Begrenzungslochs 56 im Wesentlichen längs der zylindrischen Außenfläche der entsprechenden Schraubenfeder 57 vorsteht.
Eine ringförmige Abdeckung 58 ist an dem äußeren Umfang der Halteplatte 49 angebracht, um die erste Drehscheibe 40 und die Halteplatte 49 abzudecken. Ein ringförmiges elastisches Dichtungselement 59 ist an dem Kupplungsaußenring 53 von der ersten Einwegkupplung 41 angebracht. Das Dichtungselement 59 hat einen äußeren Umfangslippenabschnitt 59a, welcher in elastischem Kontakt mit der Innenfläche des Innenumfangsabschnitts der Abdeckung 58 gehalten ist und hat ferner einen inneren Umfangslippenabschnitt 59b, welcher in elastischem Kontakt mit dem Kupplungsinnenring 42 gehalten ist. Ein ringförmiger Raum zwischen dem Kupplungsinnenring 42 und dem Kupplungsaußenring 43 der ersten Einwegkupplung 42 ist mit ei nem Schmierfett 60 in einer solchen Weise gefüllt, dass das Schmierfett 60 durch den Lippenabschnitt 59b des Dichtungselemets 59 abgedichtet ist.
Der äußere Umfang der zweiten Drehscheibe 48, welche von der Abdeckung 58 radial auswärts vorsteht, ist mit einem Pedalkettenrad 61 ausgebildet, welches zu der Pedalwelle 36 koaxial ist. Eine endlose Kette 64 ist um das Pedalkettenrad 61, ein Unterstützungskettenrad 62, welches durch die Antriebseinheit 35 anzutreiben ist, und ein Abtriebskettenrad 63 gewickelt, welches an der Achse des Hinterrads WR vorgesehen ist. Eine Spanneinrichtung 65, um eine Spannung auf die Kette 64 auszuüben, ist zwischen dem Unterstützungskettenrad 62 und dem Abtriebskettenrad 63 vorgesehen. Die Spanneinrichtung 65 hat ein Kettenrad 66, welches mit der Kette 64 im Eingriff ist.
Folglich wird eine auf die Kurbelpedale 37R und 37L ausgeübte Druckkraft durch die erste Einwegkupplung 41 zu der ersten Drehscheibe 40 übertragen, weiter zu der zweiten Drehscheibe 48 übertragen, das heißt dem Pedalkettenrad 61, während die Schraubenfedern 57 zusammengedrückt werden, und ferner durch die Kette 64 und das Abtriebskettenrad 63 zu dem Hinterrad WR übertragen. Andererseits wird eine von der Antriebseinheit 35 auf das Unterstützungskettenrad 62 ausgeübte Unterstützungskraft durch die Kette 64 und das Abtriebskettenrad 63 zu dem Hinterrad WR übertragen. Zu dieser Zeit wird durch die Wirkung der Einwegkupplung 41 verhindert, dass das Drehmoment von der Unterstützungskraft von der Antriebseinheit 35 zu den Kurbelpedalen 37R und 37L übertragen wird.
Auf 7 Bezug nehmend bezeichnet die Bezugszahl 70 ein Gehäuse der Antriebseinheit 35. Das Gehäuse 70 besteht aus einer linken Gehäusehälfte 71, einer rechten Gehäusehälfte 72, welche mit der linken Gehäusehälfte 71 so verbunden ist, dass eine erste Kammer 74 zwischen der linken Gehäusehälfte 71 und der rechten Gehäusehälfte 72 definiert ist, und einer Abde ckung 73, welche mit der linken Gehäusehälfte 71 derart verbunden ist, dass eine zweite Kammer 75 zwischen der linken Gehäusehälfte 71 und der Abdeckung 73 definiert ist. Eine Gummidichtung 76 ist an einer Endfläche der Abdeckung 73 angebracht, welche mit der linken Gehäusehälfte 71 verbunden ist.
Der Elektromotor 34, welcher eine zu der Drehachse der Pedalwelle 36 parallele Drehachse hat, ist an dem Gehäuse 70 angebracht. Eine Ausgangsleistung von dem Elektromotor 34 wird durch einen Untersetzungsgetriebezug 77 zu dem Unterstützungskettenrad 62 übertragen, um eine auf die Kurbelpedale 37R und 37L ausgeübte Druckkraft zu unterstützen.
Der Untersetzungsgetriebezug 77 zur Übertragung der Antriebskraft von dem Elektromotor 34 zu dem Unterstützungskettenrad 62 umfasst ein Antriebszahnrad 79, welches an einer Motorwelle 78 des Elektromotors 34 in der zweiten Kammer 75 befestigt ist, ein erstes Zwischenzahnrad 81, welches an einem Ende einer Leerlaufwelle 80 befestigt ist und mit dem Antriebszahnrad 79 in der zweiten Kammer 75 kämmt, ein zweites Zwischenzahnrad 82, welches integral an dem äußeren Umfang der Leerlaufwelle 80 in der ersten Kammer 74 ausgebildet ist, ein Abtriebszahnrad 83, welches mit dem zweiten Zwischenzahnrad 82 in der ersten Kammer 74 kämmt, eine Drehwelle 84, welche koaxial zu dem Abtriebszahnrad 83 in der ersten Kammer 74 angeordnet ist, und eine zweite Einwegkupplung 85, welche zwischen dem Abtriebszahnrad 83 und der Drehwelle 84 angeordnet ist. Die Drehwelle 84 steht von der rechten Gehäusehälfte 72 hervor und das Unterstützungskettenrad 62 ist an einem rechten Endabschnitt der Drehwelle 84 befestigt, welcher von der rechten Gehäusehälfte 72 vorsteht.
Die Leerlaufwelle 80 hat eine Achse, welche zu der Achse der Motorwelle 78 des Elektromotors 34 parallel ist. Ein Kugellager 86 ist zwischen der rechten Gehäusehälfte 72 und der Leerlaufwelle 80 angeordnet und ein Kugellager 87 ist zwischen der linken Gehäusehälfte 71 und der Leerlaufwelle 80 angeordnet. Die Drehwelle 84 hat eine Achse, welche zu der Achse der Leerlaufwelle 80 parallel ist. Ein Kugellager 88 ist zwischen der rechten Gehäusehälfte 72 und der Drehwelle 84 angeordnet und ein Kugellager 89 ist zwischen der linken Gehäusehälfte 71 und der Drehwelle 84 angeordnet.
In dem Untersetzungsgetriebezug 77 wird das durch den Betrieb des Elektromotors 34 erzeugte Drehmoment zu dem Unterstützungskettenrad 62 übertragen. Wenn der Betrieb des Elektromotors 34 gestoppt wird, ist der Leerlauf der Drehwelle 84 erlaubt durch die Funktion der zweiten Einwegkupplung 85, um eine Beeinträchtigung der Drehung des Unterstützungskettenrads 62 durch die auf die Kurbelpedale 37R und 37L ausgeübte Druckkraft zu verhindern.
Die linke Gehäusehälfte 71 des Gehäuses 70 ist integral mit einem zylindrischen Abschnitt 90 ausgebildet, welcher zu der Seite entgegengesetzt zu der Abdeckung 73 vorsteht. Der Elektromotor 34 hat ein zylindrisches Motorgehäuse 91 mit einem geschlossenen rechten Ende und einem offenen linken Ende. Das Motorgehäuse 91 ist an seinem offenen Ende mit dem zylindrischen Abschnitt 90 der linken Gehäusehälfte 71 im Eingriff und an der linken Gehäusehälfte 71 durch eine Mehrzahl von (beispielsweise zwei) Bolzen 92 befestigt. Ein Positionierungsstift 93 ist in die linke Gehäusehälfte 71 eingesetzt und ist mit dem offenen Ende des Motorgehäuses 91 derart in Eingriff, dass das Motorgehäuse 91 an der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 90 in Umfangsrichtung angeordnet ist. Ferner sind die Außenfläche des Motorgehäuses 91 an einer Position nahe dem offenen Ende und die Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 90 mit einander entgegengesetzten Schulterabschnitten ausgebildet, um ein ringförmiges Dichtungselement 94 dazwischen zu halten, so dass dann, wenn das Motorgehäuse 91 mit dem zylindrischen Abschnitt 90 in Eingriff ist und an der linken Gehäusehälfte 71 befes tigt ist, das Dichtungselement 94 zwischen dem Motorgehäuse 91 und dem zylindrischen Abschnitt 90 gehalten ist.
Der Elektromotor 34 hat die Motorwelle 78, welche eine zu der Achse der Pedalwelle 36 parallele Achse hat. Ein Kommutator 95 ist an der Motorwelle 78 vorgesehen und eine Mehrzahl von Bürsten 96 sind im Gleitkontakt mit dem Kommutator 95. Die linke Gehäusehälfte 71 ist ferner integral mit einem Tragwandabschnitt 100 gegenüber dem offenen Ende des Motorgehäuses 91 ausgebildet, um das innere Ende des zylindrischen Abschnitts 90 zu schließen. Eine nicht leitende Tragplatte 97 ist an dem Tragwandabschnitt 100 befestigt und eine Mehrzahl von Halterungen 98 sind an der Tragplatte 97 angebracht. Die mehreren Bürsten 96 sind jeweils zwischen der Tragplatte 97 und den Halterungen 98 gehalten. Eine Mehrzahl von Federn 99 sind jeweils zwischen den Halterungen 98 und den Bürsten 96 angeordnet, so dass die Bürsten 96 durch die Federn 99 vorgespannt werden, um in Gleitkontakt mit dem Kommutator 95 zu kommen.
Die Motorwelle 78 ist drehbar durch den Tragwandabschnitt 100 geführt, um in die zweite Kammer 75 vorzustehen. Das heißt, ein Kugellager 101 ist mit dem Tragwandabschnitt 100 durch Presssitz verbunden und die Motorwelle 78 ist durch das Kugellager 101 geführt. Ein Anschlagring 102 ist an der Motorwelle 78 angebracht, um eine axiale Bewegung des Innenrings des Kugellagers 101 zu dem Kommutator 95 hin zu verhindern.
Das Gehäuse 70 ist an dem Sitzrohr 25 des Rumpfrahmens 21 und der rechten hinteren Gabel 28R in einer solchen Weise abgestützt, dass der Elektromotor 34 hinter und oberhalb der Pedalwelle 36 angeordnet ist. Das heißt, ein Aufhängungsabschnitt 106, welcher von dem oberen Ende der linken Gehäusehälfte 71 nach oben vorsteht, ist an einer Halterung 105 durch einen Bolzen 107 und eine Mutter 108 befestigt. Die Halterung 105 ist an dem Sitzrohr 25 befestigt. Ferner ist ein Aufhängungsabschnitt 110, welcher von der rechten und der linken Gehäusehälfte 72 und 71 nach vorne vorsteht, an einer Halterung 109 durch einen Bolzen 111 und eine Mutter 112 befestigt. Die Halterung 109 ist an der rechten hinteren Gabel 28R befestigt.
Das Antriebszahnrad 79 ist mit einem Endabschnitt der Motorwelle 78, welcher in die zweite Kammer 75 vorsteht, durch eine Keilwellenverbindung verbunden. Ein Bolzen 113 ist mit dem vorstehenden Endabschnitt der Motorwelle 78 in einer koaxialen Beziehung mit dieser in einer solchen Weise im Schraubeingriff, das das Antriebszahnrad 79 und ein Impulsgeberrad 114 unter Mitwirkung des Innenrings des Kugellagers 101 gehalten sind, um auf diese Weise das Antriebszahnrad 79 an der Motorwelle 78 zu befestigen und eine axiale Bewegung des Antriebszahnrads 79 längs der Achse der Motorwelle 78 zu verhindern.
Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Drehzahlsensor 116 vom elektromagnetischen Aufnehmerspulentyp zur Erfassung einer Drehzahl der Motorwelle 78 unter Beteiligung des Impulsgeberrads 114 an der linken Gehäusehälfte 71 des Gehäuses 70 befestigt und in der zweiten Kammer 75 derart angeordnet, dass er zu dem Impulsgeberrad 114 weist.
Das erste Zwischenzahnrad 81 hat einen äußeren Umfangsabschnitt, welcher aus Kunstharz ausgebildet ist, welcher mit dem Antriebszahnrad 79 kämmt. Das heißt, das erste Zwischenzahnrad 81 besteht aus einer Metallnabe 117 und einem Kunstharzring 119, welche aneinander durch eine Mehrzahl von Bolzen 120 befestigt sind. Die Nabe 117 ist mit der Leerlaufwelle 80 verbunden und der Ring 119 hat einen gezahnten äußeren Umfangsabschnitt 118.
Die Nabe 117 ist mit der Leerlaufwelle 80 derart im Keilwelleneingriff, dass ein Ende der Nabe 117 an dem Innenring des Kugellagers 87 anliegt, welcher an der Leerlaufwelle 80 gelagert ist. Ein Anschlagring 121 ist an einem in der zweiten Kammer 75 vorhandenen Ende der Leerlaufwelle 80 angebracht, und ein Federhaltering 122 ist an der Leerlaufwelle 80 derart angebracht, dass verhindert wird, dass er sich axial von der Nabe 117 weg bewegt. Eine kegelförmige Scheibenfeder 123 ist zwischen dem anderen Ende der Nabe 117 und dem Federhaltering 122 angeordnet. Die kegelförmige Scheibenfeder 123 übt eine Federkraft aus, um das erste Zwischenzahnrad 81 gegen den Innenring des Kugellagers 78 vorzuspannen, um auf diese Weise das erste Zwischenzahnrad 81 an der Leerlaufwelle 80 zu fixieren. Ferner ist eine Metallverstärkungsscheibe 124 in Anlage an einer Seitenfläche des Rings 119 und ist an dem Ring 119 durch die Bolzen 120 befestigt, um den Ring 119 an der Nabe 117 zu befestigen.
Die Drehwelle 84 ist drehbar an dem Gehäuse 70 auf eine solche Weise abgestützt, dass ein unterer Abschnitt des Abtriebszahnrads 83, welches an der Drehwelle 84 durch die zweite Einwegkupplung 85 angebracht ist, zwischen der rechten und der linken hinteren Gabel 28R und 28L angeordnet ist. Die rechte und die linke Gehäusehälfte 72 und 71 sind aneinander durch eine Mehrzahl von Bolzen 125 befestigt. Untere Abschnitte der rechten und der linken Gehäusehälfte 72 und 71 erstrecken sich zwischen der rechten und der linken hinteren Gabel 28R und 28L derart nach unten, dass sie einen unteren Abschnitt des Abtriebszahnrads 83 abdecken. Somit sind die unteren Abschnitte der rechten und der linken Gehäusehälfte 72 und 71, das heißt, der untere Abschnitt des Gehäuses 70 auf einem Niveau angeordnet, welches tiefer als das Niveau der hinteren Gabeln 28R und 28L ist, so dass der Schwerpunkt der Antriebseinheit 35 auf einem möglichst niedrigen Niveau angeordnet werden kann, um auf diese Weise zu einer Absenkung des Schwerpunkts des motorunterstützten Fahrrads beizutragen.
Die rechte Gehäusehälfte 72 ist integral an ihrem unteren Ende mit einem Armabschnitt 126 ausgebildet. Eine Spanneinrichtung 65 zur Ausübung einer Spannung auf die Kette 64 ist an dem Armabschnitt 126 angebracht. Die Spanneinrichtung 65 umfasst einen Hebel 127, welcher an seinem Basisendabschnitt an dem Armabschnitt 126 derart abgestützt ist, dass er um eine Achse parallel zu der Achse der Drehwelle 84 schwenkbar ist, ein Kettenrad 66, welches an dem vorderen Ende des Hebels 127 drehbar abgestützt ist, und eine Feder 128, um den Hebel 127 in eine Richtung vorzuspannen, in welcher die mit dem Kettenrad 66 im Eingriff befindliche Kette 64 straff gespannt wird.
Der Hebel 127 ist an seinem Basisendabschnitt mit einem zylindrischen Abschnitt 127a versehen, welcher eine Achse parallel zu der Achse der Drehwelle 84 hat. Eine zylindrische Schwenkwelle 129 ist in den zylindrischen Abschnitt 127a des Hebels 127 eingesetzt und an dem Armabschnitt 126 durch einen Bolzen 130 befestigt. Die Feder 128 ist eine Torsionsfeder, welche den zylindrischen Abschnitt 127a umgibt und ein Ende hat, welches mit dem Armabschnitt 126 im Eingriff ist, und das andere Ende hat, welches mit dem Hebel 127 im Eingriff ist.
Eine Welle 131 mit einer Achse parallel zu der Achse der Schwenkwelle 129 ist an dem vorderen Endabschnitt des Hebels 127 befestigt und das Kettenrad 66 ist drehbar an dem vorderen Endabschnitt des Hebels 127 durch ein Kugellager 132 angebracht, welches zwischen der Welle 131 und dem Kettenrad 66 angeordnet ist.
Das Unterstützungskettenrad 62, welches an der Drehwelle 84 angebracht ist, kämmt mit einer unteren Kettenlinie als einem durchhängenden Abschnitt der Kette 64, welche zwischen das Pedalkettenrad 61 und das angetriebene Kettenrad 63 gewickelt ist. Die Drehwelle 84 oder das Unterstützungszahnrad 62 ist oberhalb der hinteren Gabeln 28R und 28L angeordnet und das Kettenrad 66 der Spanneinrichtung 65 ist in der Nähe des Unterstützungskettenrads 62 an einer Position angeordnet, welche tiefer als eine Linie ist, welche die Mitte des Pedalkettenrads 61 und die Mitte des Unterstützungsket tenrads 62 verbindet. Ferner ist ein Wicklungswinkel α der Kette 64 um das Unterstützungskettenrad 62 auf einen großen Winkel eingestellt, welcher nicht kleiner als 120° ist, zum Beispiel auf 160°, wie in 2 gezeigt.
Eine Ausnehmung 135 ist an der äußeren Seitenfläche der rechten Gehäusehälfte 72 zwischen der Drehwelle 84 und dem Elektromotor 34 definiert. Eine Abdeckung 137 zur Abdeckung der Ausnehmung 135 und eines Teils des Elektromotors 34 ist an der linken Gehäusehälfte 71 durch eine Mehrzahl von Bolzen 138 befestigt. Eine Kammer 136 ist durch die Abdeckung 137 und die Ausnehmung 135 definiert, um eine Steuer-/Regeleinheit 140 aufzunehmen. Wie in 7 gezeigt, ist die Steuer-/Regeleinheit 140 zwischen der Kette 64 und dem Untersetzungsgetriebezug 77 angeordnet.
Die Funktionsweise des Elektromotors 34 wird durch die Steuer-/Regeleinheit 140 gesteuert/geregelt. Insbesondere steuert/regel die Steuer-/Regeleinheit 140 den Betrieb des Elektromotors 34 gemäß einer Drehzahl des Elektromotors 34, welche durch den Drehzahlsensor 116 erfasst wird, und einem Eingangsdrehmoment, welches durch die Kurbelpedale 37R und 37L erzeugt wird.
Die Außenfläche der Abdeckung 137 ist integral mit einem Führungsvorsprung 139 ausgebildet, um die Kette 64 in einer solchen Weise zu führen, dass ein gegenseitiger Kontakt eines Abschnitts der Kette 64, welche um das Unterstützungskettenrad 62 gewickelt ist, und einem Abschnitt der Kette 64, welcher sich zwischen dem Abtriebskettenrad 63 und dem Pedalkettenrad 61 erstreckt, vermieden wird. Wie in 2 gezeigt ist, deckt der Führungsvorsprung 139 den umwickelten Abschnitt der Kette 64 um das Unterstützungskettenrad 62 von der oberen Seite derselben ab.
Wiederum auf 4 Bezug nehmend, ist ein mit der ersten Drehscheibe 40 drehender erster Magnetring 141 gegenüber der ersten Drehscheibe 40 be züglich der zweiten Drehscheibe 48 angeordnet. Ferner ist ein zweiter Magnetring 142, welcher mit der zweiten Drehscheibe 48 dreht, derart angeordnet, dass der erste Magnetring 141 zwischen dem zweiten Magnetring 142 und der zweiten Drehscheibe 48 angeordnet ist. Mit anderen Worten, grenzen der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 auf einer Seite der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 in ihrer axialen Richtung aneinander an.
Auch auf 8 Bezug nehmend besteht der erste Magnetring 141 aus einem zylindrischen ersten Gehäuse 144, welches aus einem nicht magnetischen Material wie zum Beispiel Kunstharz, ausgebildet ist, und einem Ring, welcher aus einer Mehrzahl von N-Polen 143N und einer Mehrzahl von S-Polen 143S besteht, welche abwechselnd an dem Innenumfang des ersten Gehäuses 144 derart vorgesehen sind, dass sie angeordnet sind. Beispielsweise sind jeweils 60 N-Pole und 60 S-Pole abwechselnd als die N-Pole 143N und die S-Pole 143S mit einem jeweiligen Mittelwinkel von 3° am Innenumfang des ersten Gehäuses 144 angeordnet.
Die zweite Drehscheibe 48 benachbart dem ersten Magnetring 141 ist mit einer Mehrzahl von (beispielsweise vier) Durchgangslöchern 145 ausgebildet, welche in Intervallen in der Umfangsrichtung angeordnet sind. In ähnlicher Weise ist die erste Drehscheibe 40 mit einer Mehrzahl von Eingriffslöchern 146 entsprechend den Durchgangslöchern 145 ausgebildet. Andererseits ist das erste Gehäuse 144 des ersten Magnetrings 141 integral mit einer Mehrzahl von Beinabschnitten 144a ausgebildet, welche jeweils durch die Durchgangslöcher 145 der zweiten Drehscheibe 48 eingesetzt sind und an der ersten Drehscheibe 40 anliegen, und einer Mehrzahl von Hakenabschnitten 144b, welche jeweils durch die Durchgangslöcher 45 der zweiten Drehscheibe 48 eingesetzt sind und mit den Eingriffslöchern 146 der ersten Drehscheibe 40 elastisch im Eingriff sind. Somit ist der erste Magnetring 141 mit der ersten Drehscheibe 40 elastisch im Eingriff. Die erste und die zweite Dreh scheibe 40 und 48 können relativ zueinander drehen. Folglich ist jedes Durchgangsloch 145 relativ lang in der Umfangsrichtung der zweiten Drehscheibe 48, um einen Kontakt des entsprechenden Beinabschnitts 144a und des entsprechenden Hakenabschnitts 144b mit den in Umfangsrichtung entgegengesetzten Enden des Durchgangslochs 45 selbst während einer Relativdrehung der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 zu vermeiden.
Auch auf 9 Bezug nehmend besteht der zweite Magnetring 142 aus einem zylindrischen zweiten Gehäuse 148, welches aus einem nicht magnetischen Material, wie zum Beispiel Kunstharz, ausgebildet ist, und einem Ring, welcher aus einer Mehrzahl von N-Polen 147N und einer Mehrzahl von S-Polen 147S besteht, welche an dem Innenumfang des zweiten Gehäuses 148 derart vorgesehen sind, dass sie abwechselnd angeordnet sind. Die N-Pole 147N und die S-Pole 147S sind an dem Innenumfang des zweiten Gehäuses 148 jeweils mit demselben Mittelwinkel wie dem von den N-Polen 143S und den S-Polen 143S des ersten Magnetrings 141 angeordnet.
Die zweite Drehscheibe 48 ist mit einer Mehrzahl von (beispielsweise vier) Eingriffslöchern 149 ausgebildet, welche in Intervallen in Umfangsrichtung angeordnet sind. Das zweite Gehäuse 148 des zweiten Magnetrings 142 ist integral mit einer Mehrzahl von (zum Beispiel vier) Beinabschnitten 148a ausgebildet, welche an der zweiten Drehscheibe 48 anliegen, und einer Mehrzahl von Hakenabschnitten 148b, welche jeweils elastisch mit den Eingriffslöchern 149 der zweiten Drehscheibe 48 im Eingriff sind. Somit ist der zweite Magnetring 142 elastisch mit der zweiten Drehscheibe 48 im Eingriff. Andererseits ist die erste Drehscheibe 40 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 150 ausgebildet zur jeweiligen Aufnahme der Hakenabschnitte 148b, welche mit den Eingriffslöchern 149 im Eingriff sind. Da die erste und die zweite Drehscheibe 40 und 48 relativ zueinander drehen können, ist jede Öffnung 150 in der Umfangsrichtung der ersten Drehscheibe 40 relativ lang, um einen Kontakt des entsprechenden Hakenabschnitts 148b mit den in Umfangsrich tung entgegengesetzten Enden der Öffnung 150 sogar während einer Relativdrehung der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 zu vermeiden.
Das zweite Gehäuse 148 des zweiten Magnetrings 142 ist integral mit einem ringförmigen Abdeckungsabschnitt 148c ausgebildet, welcher sich radial auswärts von der Position erstreckt, wo die Beinabschnitte 148a ausgebildet sind. Der Abdeckungsabschnitt 148c deckt die Begrenzungslöcher 55 der zweiten Drehscheibe 48 von einer Seite davon, welche der ersten Drehscheibe 40 entgegengesetzt ist, ab.
Eine Mehrzahl von (zum Beispiel vier) ersten Sensoren 151 zur Erfassung der N-Pole 143N und der S-Pole 143S des ersten Magnetrings 141 sind radial einwärts des ersten Magnetrings 141 in gleichen Intervallen angeordnet. In ähnlicher Weise sind eine Mehrzahl von (zum Beispiel vier) zweiten Sensoren 152 zur Erfassung der N-Pole 147N und der S-Pole 147S des zweiten Magnetrings 142 radial einwärts des zweiten Magnetrings 142 in gleichen Intervallen angeordnet. Alle Sensoren, welche in der Lage sind, Magnetpole zu erfassen, wie zum Beispiel Hall-Elemente und MR-Elemente, können als die ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 verwendet werden.
Die ersten Sensoren 151 und die zweiten Sensoren 152 sind in ein Basiselement 153 eingebettet, welches aus Kunstharz oder dergleichen ausgebildet ist. Das Basiselement 153 ist durch eine Mehrzahl von (beispielsweise zwei) Schraubelemente 155 an einem Tragring 154 befestigt, welcher zwischen der Abdeckungsplatte 38R, welche mit dem Tragrohr 24 des Rumpfrahmens 21 im Gewindeeingriff ist, und dem rechten Ende des Tragrohrs 42 gehalten ist.
Auf 10 Bezug nehmend sind die vier ersten Sensoren 151 ringförmig in gleichen Intervallen mit einem Mittelwinkel von 6,75° angeordnet, während der Mittelwinkel von jedem der N-Pole 143N und der S-Pole 143S auf 3° ein gestellt ist. Mit dieser Anordnung der N-Pole 143N, der S-Pole 143S und der ersten Sensoren 151 werden eine erste Stufe ST1 bis eine achte Stufe ST8 so eingestellt, dass sie einen Winkelbereich von 0,75N (N ist eine ganze Zahl von 1 bis 8) haben. Wenn folglich der erste Magnetring 141 relativ zu den festgelegten ersten Sensoren 151 in einer durch einen Pfeil in 10 gezeigten Richtung winkelig verschoben wird, wird das Kombinationsmuster von Erfassungssignalen von den vier ersten Sensoren 151 gemäß der Differenz von den ersten bis achten Stufen ST1 bis ST8 verschieden.
Wenn man annimmt, dass die vier ersten Sensoren 151 in der Reihenfolge der Anordnung mit NR. 1 bis NR. 4 nummeriert sind und dass jeder der ersten Sensoren 151 ein Signal mit hohem Niveau bei der Erfassung von jedem N-Pol 143N ausgibt, geben die ersten Sensoren 151 von NR. 1 bis NR. 4 Signale mit hohem Niveau und niedrigem Niveau in den ersten bis achten Stufen ST1 bis ST8 aus, wie in 11 gezeigt. Insbesondere wenn man das Signal mit hohem Niveau mit „1" bezeichnet und das Signal mit niedrigem Niveau mit „0" bezeichnet, wird die Kombination der Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 in der ersten Stufe ST1 als „1111" in Binärschreibweise (0F in Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt. In ähnlicher Weise wird die Kombination der Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 in der zweiten Stufe ST2 als „1110" in Binärschreibweise (0E in Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt; die Kombination der Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 in der dritten Stufe ST3 wird als „1100" in Binärschreibweise (0C in Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt; die Kombination der Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 in der vierten Stufe ST4 wird als „1000" in Binärschreibweise (08 in Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt; die Kombination der Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 in der fünften Stufe ST5 wird als „0000" in Binärschreibweise (00 in Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt; die Kombination der Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 in der sechsten Stufe ST6 wird als „0001" in Binärschreibweise (01 in Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt; die Kombination der Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 in der siebten Stufe ST7 wird als „0011" in Binärschreibweise (03 in Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt; und die Kombination der Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 in der achten Stufe ST8 wird als „0111" in Binärschreibweise (07 in Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt.
Die vier zweiten Sensoren 152 sind in das Basiselement 153 derart eingebettet, dass sie mit derselben Positionsbeziehung wie der zwischen den ersten Sensoren 151 und den N-Polen 143N und den S-Polen 143S des ersten Magnetrings 141 zu den N-Polen 147N und den S-Polen 147S des zweiten Magnetrings 142 weisen. Folglich wird dann, wenn der zweite Magnetring 142 relativ zu den festgelegten zweiten Sensoren 152 winkelig von der ersten Stufe ST1 zu der achten Stufe ST8 verschoben wird, das Kombinationsmuster der Erfassungssignale von den vier zweiten Sensoren 152 verschieden, wie in dem Fall der vier ersten Sensoren 151.
Wenn folglich der Maximalwert einer Drehphasendifferenz zwischen der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 im Bereich der achten Stufe ST8 (8 × 0,75° = 6°) liegt, verändert sich das Kombinationsmuster der Erfassungssignale von den ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 gemäß der obigen Drehphasendifferenz, welche durch ein Eingangsdrehmoment auf die Kurbelpedale 37R und 37L bewirkt wird, so dass die Steuer-/Regeleinheit 140 die Drehphasendifferenz zwischen den Drehscheiben 40 und 48 bestimmen kann.
Die Erfassungssignale von den ersten Sensoren 151 und den zweiten Sensoren 152 werden in die Steuer-/Regeleinheit 140 eingegeben. Die Steuer-/Regeleinheit 140 steuert/regelt die Funktionsweise des Elektromotors 34 gemäß den Erfassungssignalen von den ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 gemäß der in 12 gezeigten Steuer-/Regelroutine.
Auf 12 Bezug nehmend wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit im Schritt S1 berechnet und es wird im Schritt S2 bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als eine gesetzte Geschwindigkeit VS ist oder nicht. Die gesetzte Geschwindigkeit VS ist ein voreingestellter Wert nahe „0" zur Bestimmung, ob das motorunterstützte Fahrrad nahezu in der Ruhestellung ist oder nicht, vor dem Losfahren, wenn begonnen wird, die Kurbelpedale 37R und 37L niederzudrücken. Beispielsweise liegt dieser voreingestellte Wert in dem Bereich von 0,5 bis 1 km/h. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die gesetzte Geschwindigkeit VS ist, das heißt, wenn begonnen wird, die Kurbelpedale 37R und 37L zu drücken, geht das Programm zum Schritt S3 weiter.
Im Schritt S3 werden Ausgangssignale von den vier ersten Sensoren 151 gelesen und im Schritt S4 wird ein Erfassungsmuster von den vier ersten Sensoren 151 berechnet. Ferner werden im Schritt S5 Ausgangssignale von den vier zweiten Sensoren 152 gelesen und im Schritt S6 wird ein Erfassungsmuster von den vier zweiten Sensoren 152 berechnet. Ferner wird im Schritt S7 eine Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142, das heißt eine Drehphasendifferenz zwischen der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 aus der Kombination der Erfassungsmuster von den ersten Sensoren 151 und den zweiten Sensoren 152 berechnet.
Es wird nun angenommen, dass die Ausgangssignale von den ersten Sensoren 151 von NR. 1 bis NR. 4 und die Ausgangssignale von den zweiten Sensoren 152 von NR. 1 bis NR. 4 in 13 in Verbindung mit der Erzeugung der Drehphasendifferenz zwischen den Drehscheiben 40 und 48 gemäß dem Eingangsdrehmoment gezeigt sind. In diesem Fall ist das Erfassungsmuster von den ersten Sensoren 151 zu einer Erfassungszeit T1 als „0E" (Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt, wohingegen das Erfassungsmuster von den zweiten Sensoren 152 zur Erfassungszeit T1 als „07" (Hexadezimalschreib weise) ausgedrückt ist. Das heißt, das Erfassungsmuster von den ersten Sensoren 151 zur Erfassungszeit T1 bezeichnet die zweite Stufe ST2, wohingegen das Erfassungsmuster von den zweiten Sensoren 152 zur Erfassungszeit T1 die achte Stufe ST8 bezeichnet. Folglich ist die Drehphasendifferenz zwischen den Drehscheiben 40 und 48 gleich (2 – 8 = –6). Dieser Wert wird einer komplementären Verarbeitung unterzogen, basierend auf der Bedingung, dass die Zahl der Stufen „8" ist, um ein Ergebnis zu erhalten, dass die Drehphasendifferenz ein Winkelbereich von 2 Stufen (1,5°) ist. In ähnlicher Weise wird das Erfassungsmuster von den ersten Sensoren 151 zu einer Erfassungszeit T2 als „00" (Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt, wohingegen das Erfassungsmuster von den zweiten Sensoren 152 zur Erfassungszeit T2 als „08" (Hexadezimalschreibweise) ausgedrückt wird. Das heißt, das Erfassungsmuster von den ersten Sensoren 151 zur Erfassungszeit T2 gibt die fünfte Stufe S5 an, wohingegen das Erfassungsmuster von den zweiten Sensoren 152 zur Erfassungszeit T2 die vierte Stufe ST4 angibt. Folglich ist die Drehphasendifferenz zwischen den Drehscheiben 40 und 48 gleich (5 – 4 = 1), was einem Winkelbereich von einer Stufe (0,75°) entspricht.
Auf diese Weise wird dann, wenn 1/8 bis 2/8 eines maximal erfassbaren Drehmoments zugeführt wird, die Drehphasendifferenz entsprechend einem Winkelbereich von einer oder zwei Stufen gemäß einer Erfassungszeit als ein Digitalwert erhalten durch die Kombination der Erfassungsmuster von den ersten Sensoren 151 und den zweiten Sensoren 152 im Schritt S7. Im Schritt S8 wird die Drehphasendifferenz mit einer Federkonstante von jeder Schraubenfeder 57, welche zwischen der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 vorgesehen ist, multipliziert, um ein Eingangsdrehmoment zu erhalten.
Im Schritt S9 wird eine Motor-Steuer-/Regelgröße gemäß dem im Schritt S8 erhaltenen Eingangsdrehmoment bestimmt. Insbesondere wird der Betrieb des Elektromotors 34 tastgesteuert/geregelt. Folglich wird die Tast-Steuer-/Regelgröße des Elektromotors 34 im Schritt S9 berechnet und diese berechnete Tast-Steuer-/Regelgröße wird dann im Schritt S10 ausgegeben.
Die obige Prozedur der Schritte S1 bis S10 wird durchgeführt, um ein auf die Kurbelpedale 37R und 37L ausgeübtes Eingangsdrehmoment zu erfassen und den Betrieb des Elektromotors 34 gemäß dem erfassten Eingangsdrehmoment beim Beginn eines Niederdrückens der Kurbelpedale 37R und 37L zu steuern/regeln. Wenn das motorunterstützte Fahrrad einen normalen Fahrzustand erhält, werden die Schritte S11 bis S17 durchgeführt und die nachfolgenden Schritte S8 bis S10 werden durchgeführt. Das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit bei der Entscheidung des Schritts S2 gleich oder größer als die gesetzte Geschwindigkeit VS wird, geht das Programm zum Schritt S11 weiter. Im Schritt S11 wird bestimmt, ob das Ausgangssignal von dem NR. 1-erster-Sensor 151 der vier ersten Sensoren 151 ein hohes Niveau erhalten hat oder nicht. Wenn das Ausgangssignal von dem NR. 1-erster-Sensor 151 ein hohes Niveau erhalten hat, wird im Schritt S12 eine Zählung von einem Zeitgeber begonnen.
Im Schritt S13 wird bestimmt, ob das Ausgangssignal von dem NR. 1-zweiter-Sensor 152 der vier zweiten Sensoren 152 ein hohes Niveau erhalten hat oder nicht. Wenn das Ausgangssignal von dem NR. 1-zweiter-Sensor 152 ein hohes Niveau erhalten hat, wird ein Zählerwert t von dem Zeitgeber in dem Schritt S14 gespeichert. Im Schritt S15 wird bestimmt, ob das Ausgangssignal von dem NR. 1-erster-Sensor 151 erneut ein hohes Niveau erhalten hat oder nicht. Wenn das Ausgangssignal von dem NR. 1-erster-Sensor 151 erneut ein hohes Niveau erhalten hat, wird ein Zählerwert T von dem Zeitgeber gespeichert und der Zeitgeber wird im Schritt S16 zurückgesetzt.
In dem Fall, dass in der Prozedur der Schritte S11 bis S16 das Ausgangssignal von dem NR. 1-erster-Sensor 151 in 14(a) gezeigt ist und das Aus gangssignal von dem NR. 1-zweiter-Sensor 152 in 14(b) gezeigt ist, zeigt der Zählerwert t eine Verzögerung des Ausgangssignals von dem NR. 1-zweiter-Sensor 152 von dem Ausgangssignal von dem NR. 1-erster-Sensor 151 und der Zählerwert T zeigt eine Erfassungsperiode des Ausgangssignals von dem NR. 1-erster-Sensor 151.
Im Schritt S17 wird t/T berechnet. Das heißt, eine Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142, das heißt, eine Phasendifferenz zwischen der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48, kann als t/T, was ein Analogwert ist, im Schritt S17 erhalten werden. Danach werden die Schritte S8 bis S10 der Reihe nach ausgeführt, um auf diese Weise den Betrieb des Elektromotors 34 während einer normalen Fahrt des motorunterstützten Fahrrads zu steuern/regeln.
In der Prozedur der Schritte S11 bis S17 kann die Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142 genau in dem Zustand erfasst werden, dass der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 perfekt zueinander ausgerichtet sind. Wenn die Ausrichtung des Kurbelpedals 37R und des Kettenrads 61 schlecht ist, so dass der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 zueinander falsch ausgerichtet sind, wird eine Erfassungsgenauigkeit der obigen Phasendifferenz aus dem folgenden Grund reduziert.
Die 15(a) bis 15(d) sind schematische Ansichten, welche vier verschiedene Zustände an einem Ort einer exzentrischen Drehung zeigen, in dem Fall, dass die Achsen 141c und 142c des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 von der Mitte C der exzentrischen Drehung der Ringe 141 und 142 abweichen. Die Zustände der Ringe 141 und 142 ändern sich von 15(a) bis 15(d) und 15(c) zu 15(b) im Zusammenhang mit der Drehung der Ringe 141 und 142 in einer durch einen Pfeil a gezeigten Richtung. In den 15(a) bis 15(d) bezeichnen die Bezugszahlen 151a und 152a einen von den ersten Sensoren 151 und entsprechend dazu einen von den zweiten Sensoren 152.
Es wird nun angenommen, dass der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 in der Richtung a gedreht werden. In dem Fall, dass die Achsen 141c und 142c des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 voneinander vertikal abweichen, das heißt, dass die Achsen 141c und 142c vertikale Positionen bezüglich der Mitte C der Drehung einnehmen, wie in den 15(a) und 15(c) gezeigt, werden der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 in dem Fall der 15(a) in einer solchen Weise phasenverschoben, dass der erste Sensor 151a die Achse 141c des ersten Magnetrings 141 erfasst und der zweite Sensor 152a die Achse 142c des zweiten Magnetrings 142 erfasst. Folglich wird die Achse 142c als eine Position erfasst, welche von der Achse 141c verzögert ist. In dem Fall der 15(c) wird die Achse 142c als eine Position erfasst, welche von der Achse 141c vorverlegt ist. Somit sind die Positionen des Rings 142 zu dem Ring 141 in den Fällen der 15(a) und 15(c) eine verzögerte Position bzw. eine vorverlegte Position. Andererseits werden in dem Fall, dass die Achsen 141c und 142c des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 horizontal voneinander abweichen, das heißt, dass die Achsen 141c und 142c horizontale Positionen bezüglich der Mitte C der Drehung einnehmen, wie in den 15(b) und 15(d) gezeigt, der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 phasengleich.
Die 16(a) bis 16(c) sind Zeitdiagramme von Erfassungssignalen von dem ersten und dem zweiten Sensor 151a und 152a in dem Fall, dass der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 zueinander fehlerhaft ausgerichtet sind. Insbesondere zeigt 16(a) ein Erfassungssignal von dem ersten Sensor 151a, welcher die Magnetpole des ersten Magnetrings 141 erfasst, und 16(b) zeigt ein Erfassungssignal von dem zweiten Sensor 152a, welcher die Magnetpole des zweiten Magnetrings 142 erfasst, welcher mit einer konstanten Geschwindigkeit ohne ein darauf ausgeübtes Drehmoment dreht. In diesem Zustand gibt der zweite Sensor 152a dann, wenn ein Drehmoment auf die Kurbelpedale ausgeübt wird, ein Erfassungssignal aus, wie es in 16(c) gezeigt ist.
In dem Fall, dass der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 perfekt zueinander ausgerichtet sind oder dass sie in der Position sind, wo die Achsen des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 horizontal voneinander abweichen, wie in 15(b) oder 15(d) gezeigt, sind die Ringe 141 und 142 während der Drehung mit einer konstanten Geschwindigkeit, ohne dass ein Drehmoment ausgeübt wird, phasengleich. Wenn ein Drehmoment ausgeübt wird, wird eine Phasendifferenz zwischen den Ringen 141 und 142 als t1 erfasst, welche proportional zu dem Drehmoment ist. In dem Fall der 15(a), wird eine Phasendifferenz zwischen den Ringen 141 und 142 bei t2 erfasst, welche kürzer als die ursprüngliche Phasendifferenz t1 ist, welche durch ein gegenwärtiges Pedaldrehmoment verursacht wird, da der zweite Magnetring 142 ursprünglich um t0 in der Phase von dem ersten Magnetring 141 während der Drehung bei einer konstanten Geschwindigkeit, bei der kein Drehmoment ausgeübt wird, verzögert ist. Andererseits wird im Fall der 15(c) eine Phasendifferenz zwischen den Ringen 141 und 142 als t3 erfasst, welches länger als t1 ist, da der zweite Magnetring 142 ursprünglich um t0 in der Phase von dem ersten Magnetring 141 vorverlegt ist.
Im Schritt S17, welcher in 12 gezeigt ist, kann ein Phasenänderungswinkel A bei einer Ausübung eines Drehmoments aus der folgenden Gleichung erhalten werden. A = {(t1 – t0)/T} × {360°/(die Anzahl der Magnetpole der Magnetringe)/2}
Jedoch ist in dem Fall der 15(a) die ursprüngliche Phasendifferenz t1, welche durch ein gegenwärtiges Pedaldrehmoment verursacht wird, zu t2 verändert, wie oben erwähnt, während in dem Fall der 15(c) die Phasendifferenz t1 zu t3 verändert ist, wie oben erwähnt (t3 > t1 > t2). In Verbindung mit der Drehung der Ringe 141 und 142 verändert sich die Phasendifferenz in der Sequenz von t2 → t1 → t3 → t1 → t2 ..., so dass kein korrekter Wert des Phasenänderungswinkels A erhalten werden kann.
Somit kann in dem Fall, dass der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 zueinander falsch ausgerichtet sind, ein korrekter Wert des Phasenänderungswinkels A nicht stabil erhalten werden, so dass keine korrekte Pedaldruckkraft erhalten werden kann.
Um dieses Problem zu lösen, umfasst die vorliegende Erfindung eine Konfiguration, wie sie in 17 gezeigt ist. Das heißt, ein dritter Sensor 151a' ist etwa 180° entfernt von dem ersten Sensor 151a in der Drehrichtung des ersten Magnetrings 141 angeordnet und ein vierter Sensor 152a' ist etwa 180° entfernt von dem zweiten Sensor 152a in der Drehrichtung des zweiten Magnetrings 142 angeordnet. Während der erste und der dritte Sensor 151a und 151a' an der Außenseite des ersten Magnetrings 141 angeordnet sind und der zweite und der vierte Sensor 152a und 152a' an der Außenseite des zweiten Magnetrings 142 angeordnet sind, können diese Sensoren an der Innenseite der jeweiligen Ringe 141 und 142 angeordnet sein.
Die 18(a) bis 18(d) sind schematische Ansichten, welche vier verschiedene Zustände an einem Ort einer exzentrischen Drehung in dem Fall zeigen, dass die Achsen 141c und 142c des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 von der Mitte C einer exzentrischen Drehung der Ringe 141 und 142 abweichen gemäß der in 17 gezeigten Konfiguration. Die Zustände der Ringe 141 und 142 ändern sich von 18(a) zu 18(d) und 18(c) zu 18(b) im Zusammenhang mit der Drehung der Ringe 141 und 142 in einer durch einen Pfeil a gezeigten Richtung. Die 19(a) bis 19(d) zeigen Zeitdiagramme von Erfassungssignalen von den ersten, zweiten, dritten und vierten Sensoren 151a, 152a, 151a' und 152a'.
In dem in 18(a) gezeigten Zustand ist der zweite Magnetring 142 in der Phase von dem ersten Magnetring 141 verzögert, so dass der zweite Sensor 152a eine Phasendifferenz t2 (= t1 – Δt) erfasst, wie in 19(c) gezeigt. Andererseits ist die Phase des zweiten Magnetrings 142 zu dem ersten Magnetring 141 an der Position des vierten Sensors 152a' entgegengesetzt zu oben, da der vierte Sensor 152a' etwa 180° entfernt von dem zweiten Sensor 152a angeordnet ist, wie oben erwähnt. Das heißt, der zweite Magnetring 142 ist in der Phase gegenüber dem ersten Magnetring 141 vorverlegt. Folglich erfasst der vierte Sensor 152a' eine Phasendifferenz t3 (= t1 + Δt), wie in 19(d) gezeigt.
Ein Phasenänderungswinkel B bei Anwendung eines Drehmoments wird aus der folgenden Gleichung gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten. B = [{(t2 – t0)/T} + {(t3 – t0')/T}]/2 × {360°/(Die Anzahl der Magnetpole der Magnetringe)/2} = [{t1 – (t0 + t0')/2}/T] × {360°/(Die Anzahl der Magnetpole der Magnetringe)/2} (1)
Indem der Phasenänderungswinkel B aus der Gleichung (1) erhalten wird, kann die verzögerte Phasendifferenz und die vorverlegte Phasendifferenz gelöscht werden und ein korrekter Wert des Phasenänderungswinkels B kann stabil erhalten werden. Als Ergebnis kann eine korrigierte Pedaldruckkraft erhalten werden.
20 zeigt eine Routine zur Steuerung/Regelung des Betriebs des Elektromotors 34 gemäß der vorliegenden Erfindung. In 20 sind dieselben Schritte wie jene, die in 12 gezeigt sind, nicht gezeigt und deren Be schreibung wird hier unterlassen. Im Schritt S21 wird bestimmt, ob die Anfangsabweichungen erfasst wurden oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt S21 JA ist, geht das Programm zum Schritt S1 weiter, wohingegen dann, wenn die Antwort im Schritt S21 NEIN ist, das Programm zum Schritt S22 weitergeht. Im Schritt S22 werden die Anfangsabweichungen t0 und t0' erfasst, wobei t0 eine Abweichung zwischen den Sensoren 151a und 152a ist und t0' eine Abweichung zwischen den Sensoren 151a' und 152a' ist.
Im Schritt S23 wird bestimmt, ob ein Speicherschalter EIN ist oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt S23 JA ist, geht das Programm zum Schritt S24 weiter, in welchem die erfassten Anfangsabweichungen t0 und t0' in einem Speicher gespeichert werden. Wenn die Anfangsabweichungen t0 und t0' einmal in dem Speicher gespeichert sind, wird die Antwort im Schritt S21 in dem nächsten Zyklus der Routine immer JA. Im Allgemeinen werden die Schritte S22 bis S24 in der Fabrik vor einem Versand durchgeführt.
Eine Fahrzeuggeschwindigkeit wird im Schritt S1 berechnet und es wird im Schritt S2 bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder größer als eine gesetzte Geschwindigkeit VS ist oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt S2 NEIN ist, geht das Programm zum Schritt S3 weiter, welcher in 12 gezeigt ist, um denselben Vorgang wie oben erwähnt durchzuführen. Wenn die Antwort im Schritt S2 JA ist, geht das Programm zum Schritt S25 weiter, in welchem eine Phasendifferenz t2 durch die Sensoren 151a und 152a, welche in den 17 oder 18 gezeigt sind, erfasst wird. Als nächstes wird im Schritt S26 eine Phasendifferenz t3 durch die Sensoren 151a' und 152a' erfasst, welche jeweils etwa 180° entfernt von den Sensoren 151a und 152a angeordnet sind. Als nächstes wird im Schritt S27 eine Periode T durch die Sensoren 151a oder 151a' erfasst. Als nächstes wird im Schritt S28 ein Phasenänderungswinkel B aus der Gleichung (1) erhalten. Danach werden die Schritte S8 bis S10, welche in 12 gezeigt sind, der Reihe nach durchge führt, um den Betrieb des Elektromotors 34 während einer normalen Fahrt des motorunterstützten Fahrrads zu steuern/regeln.
Es wird nun der Fall untersucht, wo der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 gut zueinander ausgerichtet sind und die Anfangsphasendifferenz t0 zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142 groß ist, wie in 21(b) gezeigt. In dem Fall, dass die Pedaldruckkraft relativ klein ist, das heißt in dem Fall, dass die Phasendifferenz t11 des von dem Sensor 152a erfassten Signals in dem Bereich von t0 ≤ t11 < T liegt, wie in 21(c) gezeigt, kann der Phasenänderungswinkel A zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142 korrekt aus der Gleichung (1) erhalten werden.
Wenn die Pedaldruckkraft groß wird, das heißt, wenn die Phasendifferenz t13 zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142 in dem Bereich von T ≤ t13 < T + t0 fällt, wie in 21(d) gezeigt, wird die Phasendifferenz des von dem Sensor 152a erfassten Signals t12 (< t0). Als Ergebnis wird der aus der Gleichung (1) erhaltene Phasenänderungswinkel A negativ, so dass er nicht korrekt erhalten werden kann.
Um dieses Problem zu lösen, wird die Gleichung (1) durch die Gleichung (3) ersetzt, welche nachfolgend gezeigt ist, in dem Fall, dass die von dem Sensor 152a erfasste Phasendifferenz t12 kleiner als die Anfangsphasendifferenz t0 ist. A = [{t12 – t0)/T} + 1] × {360°/(die Anzahl der Magnetpole der Magnetringe/2)} (3)
In dem Fall, wo der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 zueinander fehlerhaft ausgerichtet sind, das heißt in dem Fall, wo die Achsen 141c und 142c des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 voneinander ab weichen, wird der Phasenänderungswinkel B bei einer Ausübung eines Drehmoments in der folgenden Weise gemäß der Größe der Anfangsphasendifferenz erhalten. In der folgenden Gleichung ist t0 die Anfangsphasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142 an den Sensoren 151a und 152a; t11 ist die von den Sensoren 151a und 152a erfasste Phasendifferenz; t0' ist die Anfangsphasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142 an den Sensoren 151a' und 152a', welche jeweils in einem Winkelabstand von etwa 180° entfernt von den Sensoren 151a und 152a bezüglich des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 angeordnet sind; und t11' ist die von den Sensoren 151a' und 152a' erfasste Phasendifferenz.

(1) Für t11 ≥ t0 und t11' ≥ t0', B = [{t11 – t0)/T} + {(t11' – t0')/T}]/2 × {360°/(die Anzahl der Ma gnetpole der Magnetringe/2)} (4)
(2) Für t11 ≥ t0 und t11' < t0', B = [{t11 – t0)/T] + [(t11' + T – t0')/T}]/2 × {360°/die Anzahl der Magnetpole der Magnetringe/2)} (5)
(3) Für t11 < t0 und t11' ≥ t0', B = [{t11 + T – t0)/T} + {(t11' – t0')/T}]/2 × {360°/die Anzahl der Ma gnetpole der Magnetringe/2)} (6)
(4) Für t11 < t0 und t11' < t0', B = [{t11 + T – t0)/T] + {(t11' + T – t0')/T}]/2 × {360°/die Anzahl der Magnetpole der Magnetringe/2)} (7)

Die Steuer-/Regelroutine für den Betrieb des Elektromotors 34 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 22 beschrieben, in welcher dieselben Schritte wie jene in 12 und 20 gezeigten nicht gezeigt sind und deren Beschreibung hier ausgelassen wird.
Im Schritt S31 wird eine Phasendifferenz t11 von dem ersten und dem zweiten Sensor 151a und 152a erfasst. Im Schritt S32 wird eine Phasendifferenz t11' von dem dritten und dem vierten Sensor 151a' und 152a' erfasst.
Im Schritt S34 wird bestimmt, ob der Zustand t11 ≥ t0 erfüllt ist oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt S34 JA ist, geht das Programm zum Schritt S35 weiter, in welchem bestimmt wird, ob der Zustand t11' ≥ t0' erfüllt ist oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt S35 JA ist, geht das Programm zum Schritt S37 weiter, in welchem der Phasenänderungswinkel B aus der Gleichung (4) erhalten wird. Wenn die Antwort im Schritt S35 NEIN ist, geht das Programm zum Schritt S38 weiter, in welchem der Phasenänderungswinkel B aus der Gleichung (5) erhalten wird.
Wenn die Antwort im Schritt S34 NEIN ist, geht das Programm zum Schritt S36 weiter, in welchem bestimmt wird, ob der Zustand von t11' ≥ t0' erfüllt ist oder nicht. Wenn die Antwort im Schritt S36 JA ist, geht das Programm zum Schritt S39 weiter, in welchem der Phasenänderungswinkel B aus der Gleichung (6) erhalten wird. Wenn die Antwort im Schritt S36 NEIN ist, geht das Programm zum Schritt S40 weiter, in welchem der Phasenänderungswinkel B aus der Gleichung (7) erhalten wird.
Nachdem der Phasenänderungswinkel B, wie oben erwähnt, erhalten ist, werden die Schritte S8 bis S10, welche in 12 gezeigt sind, der Reihe nach durchgeführt, um den Betrieb des Elektromotors 34 während einer normalen Fahrt des motorunterstützten Fahrrads ungeachtet einer fehlerhaften Ausrichtung des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 genau zu steuern/regeln.
Zurück auf 4 Bezug nehmend ist eine ringartige Schutzabdeckung 158 an dem Tragring 154 durch eine Mehrzahl von Schraubelementen 159 befestigt, um den ersten und den zweiten Magnetring 141 und 142 und das Basiselement 153, in welches die ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 eingebettet sind, von der Seite abzudecken, welche der ersten und zweiten Drehscheibe 40 und 48 entgegengesetzt ist. Ferner ist eine Labyrinthstruktur 160 zwischen einem äußeren Umfangsabschnitt der Schutzabdeckung 158 und dem zweiten Gehäuse 148 des zweiten Magnetrings 142 ausgebildet, welcher um die Achse der Pedalwelle 36 dreht, um eine Verunreinigung der ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 und der Magnetringe 141 und 142 durch Wasser, Schmutz usw. zu minimieren.
Die Funktionsweise der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsform wird nun beschrieben. Wenn die Kurbelpedale 37R und 37L gedrückt werden, um das motorunterstützte Fahrrad zu fahren, wird eine auf die Kurbelpedale 37R und 37L ausgeübte Druckkraft durch die erste Einwegkupplung 41, die erste Drehscheibe 40, die Schraubenfedern 57 und die zweite Drehscheibe 48 zu dem Pedalkettenrad 61 übertragen. Ferner wird das dem Pedalkettenrad 61 zugeführte Drehmoment durch die Kette 64 und das Abtriebskettenrad 63 zu dem Hinterrad WR übertragen.
Zu dieser Zeit wird eine Drehphasendifferenz zwischen der ersten Drehscheibe 40 und der zweiten Drehscheibe 48 erzeugt, wobei die Schraubenfedern 57 gemäß der auf die Kurbelpedale 37R und 37L ausgeübten Druckkraft zusammengedrückt werden. Dann berechnet die Steuer-/Regeleinheit 140 das Eingangsdrehmoment gemäß der Kombination der Erfassungssignale von der Mehrzahl von ersten Sensoren 151, welche die N-Pole 143N und die S-Pole 143S des ersten Magnetrings 141 erfassen, welche mit der ersten Drehscheibe 40 drehen, und der Erfassungssignale von der Mehrzahl von zweiten Sensoren 152, welche die N-Pole 147N und die S-Pole 147S des zweiten Magnetrings 142 erfassen, welcher mit der zweiten Drehscheibe 48 dreht. Die Steuer-/Regeleinheit 140 steuert/regelt ferner den Elektromotor 34 derart, dass der Elektromotor 34 eine Unterstützungskraft gemäß dem oben berechneten Eingangsdrehmoment ausübt. Folglich kann ein Unterstützungsdrehmoment, welches dem Unterstützungskettenrad 62 zuzuführen ist, gemäß der auf die Kurbelpedale 37R und 37L ausgeübten Druckkraft gesteuert/geregelt werden, um auf diese Weise eine Last auf den Fahrer zu reduzieren.
Auch wenn begonnen wird, die Kurbelpedale 37R und 37L zu betätigen und das Hinterrad WR noch nicht gedreht wird, wird eine Drehphasendifferenz der ersten Drehscheibe 40 relativ zu der zweiten Drehscheibe 48 erzeugt. Folglich wird eine Drehphasendifferenz des ersten Magnetrings 141 relativ zu dem zweiten Magnetring 142 erzeugt, so dass sich ein Muster einer Kombination von Erfassungssignalen von den ersten Sensoren 151 und den zweiten Sensoren 152 gegenüber dem verändert, bevor mit der Betätigung der Kurbelpedale 37R und 37L begonnen wird. Als Ergebnis kann ein Eingangsdrehmoment erfasst werden beim Beginn einer Betätigung der Kurbelpedale 37R und 37L im Ruhezustand des motorunterstützten Fahrrads und eine Unterstützungskraft durch den Elektromotor 34 gemäß dem erfassten Eingangsdrehmoment kann sofort auf das Hinterrad WR ausgeübt werden.
In diesem Zustand, bei dem das Hinterrad WR beim Start einer Betätigung der Kurbelpedale 37R und 37L nicht gedreht wird, wird ein Eingangsdrehmoment gemäß der Drehphasendifferenz berechnet, welche als ein Digitalwert erhalten wird. Im Gegensatz dazu, wenn der Zustand des motorunterstützten Fahrrads ein normaler Fahrzustand wird, kann die Drehphasendifferenz erhalten werden als ein Analogwert und ein Eingangsdrehmoment kann linear gemäß der oben erhaltenen analogen Drehphasendifferenz berechnet werden. Dann kann der Elektromotor 34 eine Unterstützungskraft gemäß dem linearen Eingangsdrehmoment ausüben. Folglich kann ein linear auf das Eingangsdrehmoment reagierendes Unterstützungsdrehmoment erhalten wer den. Auf diese Weise kann ein Eingangsdrehmoment in einem gesamten Bereich von dem Betriebsstartzustand der Kurbelpedale 37R und 37L zu dem normalen Fahrzustand des motorunterstützten Fahrrads zuverlässig erfasst werden und eine Unterstützungskraft durch den Elektromotor 34 gemäß dem erfassten Eingangsdrehmoment kann dem Hinterrad WR zugeführt werden.
Die erste Drehscheibe 40 ist durch die erste Einwegkupplung 41 mit dem rechten Kurbelpedal 37R verbunden und die zweite Drehscheibe 48 ist benachbart der ersten Drehscheibe 40 angeordnet, wobei die Schraubenfedern 57 zwischen ihnen in einer solchen Weise angeordnet sind, dass die zwei Drehscheiben 40 und 48 relativ um dieselbe Achse gedreht werden. Ferner sind der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 auf einer axialen Seite der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 angeordnet. Folglich reicht es aus, einen Raum zur Anordnung der ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 auf der einen axialen Seite der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 zu definieren und es ist nicht notwendig, einen zusätzlichen Raum zur Anordnung der Sensoren 151 und 152 sicherzustellen. Zusätzlich sind der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 und die ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 gemeinsam auf der einen axialen Seite der Drehscheiben 40 und 48 angeordnet, so dass sie leicht montiert werden können.
Der erste und der zweite Magnetring 141 und 142 sind mit der ersten und der zweiten Drehscheibe 40 und 48 jeweils elastisch im Eingriff. Folglich kann die Wartung und der Montagevorgang des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 leicht durchgeführt werden.
Der erste Magnetring 141 ist ausgebildet, indem die Mehrzahl an N-Polen 143N und die Mehrzahl an S-Polen 143S an dem Innenumfang des ringartigen ersten Gehäuses 144 vorgesehen werden, und der zweite Magnetring 142 ist ausgebildet, indem die Mehrzahl an N-Polen 147N und die Mehrzahl an S-Polen 147S an dem Innenumfang des ringartigen zweiten Gehäuses 148 vorgesehen werden. Ferner sind die ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 in das gemeinsame Basiselement 153 eingebettet und jeweils an der Innenseite des ersten und des zweiten Magnetrings 141 und 142 angeordnet. Somit sind die ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 jeweils an der Innenseite der zylindrischen ersten und zweiten Magnetringe 141 und 142 angeordnet, um dadurch weiter einen Raum einzusparen. Ferner sind die ersten und zweiten Sensoren 151 und 152 jeweils mit dem ersten und dem zweiten Gehäuse 144 und 148 abgedeckt, um auf diese Weise einen Schutz sicherzustellen.
Der Umwicklungswinkel α der Kette 64 um das Unterstützungskettenrad 62 ist auf einen großen Winkel eingestellt, welcher nicht kleiner als 120° ist, zum Beispiel auf 160°. Folglich kann die Kette 64 daran gehindert werden, sich von dem Unterstützungskettenrad 62 zu lösen und ein Unterstützungsdrehmoment des Unterstützungskettenrads 62 kann effektiv und zuverlässig zu der Kette 64 übertragen werden.
Das Unterstützungskettenrad 62 ist oberhalb der hinteren Gabeln 28R und 28L und oberhalb der Linie, welche die Mitte des Pedalkettenrads 62 und die Mitte des Abtriebskettenrads 63 verbindet, angeordnet. Ferner ist das Kettenrad 66 der Spanneinrichtung 65 unterhalb dieser Linie in der Nähe des Unterstützungskettenrads 62 angeordnet. Folglich kann die Antriebseinheit 35 effektiv in einem begrenzten Raum zwischen der Pedalwelle 36 und dem Hinterrad WR angeordnet werden und die Spanneinrichtung 65 kann auf einer maximalen Höhe von der Straßenoberfläche angeordnet werden, um auf diese Weise die Antriebseinheit 35 an dem Rumpfrahmen 21 zu montieren, ohne eine Bodenfreiheit zu reduzieren.
Das Unterstützungskettenrad 62 kämmt mit der unteren Kettenlinie als einem lockeren Abschnitt der Kette 64, welche sich zwischen dem Pedalkettenrad 61 und dem Abtriebskettenrad 63 erstreckt. Folglich kann die Antriebseinheit 35 an dem Rumpfrahmen 21 an ihrer relativ niedrigen Position angebracht werden, um auf diese Weise den Schwerpunkt des Rumpfrahmens 21 an eine relativ niedrige Position zu setzen, um zu einer Verbesserung der Fahrstabilität beizutragen. Zusätzlich ist ein unterer Abschnitt der Antriebseinheit 35 zwischen den hinteren Gabeln 28R und 28L angeordnet und die Spanneinrichtung 65 ist an dem unteren Abschnitt der Antriebseinheit 35 angebracht. Folglich kann das Unterstützungskettenrad 62 zwischen dem Niveau der hinteren Gabeln 28R und 28L und der oberen Kettenlinie als einem gespannten Abschnitt der Kette 64, welche sich zwischen dem Pedalkettenrad 61 und dem Abtriebskettenrad 63 erstreckt, angeordnet werden. Somit kann die Antriebseinheit 35 kompakt in einem begrenzten Raum zwischen der Pedalwelle 36 und dem Hinterrad WR angeordnet werden, ohne das leichte Aussehen des motorunterstützten Fahrrads zu schädigen.
Die Steuer-/Regeleinheit 140 ist zwischen der Kette 64 und dem Untersetzungsgetriebezug 77 angeordnet. Durch diese Anordnung kann die Steuer-/Regeleinheit 140 an der Antriebseinheit 35 angebracht werden, indem ein Raum effektiv verwendet wird, welcher notwendigerweise zwischen dem Untersetzungsgetriebezug 77 und der Kette 64 definiert ist. Ferner ist die Abdeckung 137, welche an dem Gehäuse 70 der Antriebseinheit 35 angebracht ist, integral mit dem Führungsvorsprung 139 zur Abdeckung des umwickelten Abschnitts der Kette 64 um das Unterstützungskettenrad 62 ausgebildet, um auf diese Weise effektiv ein Flattern der Kette 64 an dem umwickelten Abschnitt um das Unterstützungskettenrad 62 zu verhindern und das Unterstützungsdrehmoment von dem Unterstützungskettenrad 62 effektiver zu der Kette 64 zu übertragen.
Indem so eine spezielle bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obige bevorzugte Ausführungsform beschränkt ist, son dern dass verschiedene Designänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Effekt der Erfindung:
Wie es aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, übt die im Anspruch 1 definierte Erfindung einen dahingehenden Effekt aus, dass selbst dann, wenn der erste und der zweite Magnetring zueinander falsch ausgerichtet sind, eine korrekte Phasendifferenz und eine Pedaldruckkraft nur durch die Hinzufügung der dritten und vierten Magnetsensoren erfasst werden kann, welche jeweils etwa 180° entfernt von den ersten und zweiten Magnetsensoren bezüglich des ersten und des zweiten Magnetrings angeordnet sind. Ferner kann die Erfassung durch einfache und kostengünstige Mittel realisiert werden.
Gemäß der im Anspruch 2 oder 4 definierten Erfindung wird eine Pedaldruckkraft erhalten, indem Phasendifferenzen gemittelt werden, welche an zwei verschiedenen Positionen erfasst werden, welche etwa 180° entfernt voneinander bezüglich des ersten und des zweiten Magnetrings vorgesehen sind. Folglich kann selbst dann, wenn der erste und der zweite Magnetring zueinander falsch ausgerichtet sind, eine korrekte Phasendifferenz erhalten und eine korrekte Pedaldruckkraft erfasst werden.
Die im Anspruch 3 oder 4 definierte vorliegende Erfindung übt einen Effekt aus, das selbst dann, wenn die Anfangsphasendifferenz zwischen einem Paar von Drehelementen zur Erfassung einer Pedaldruckkraft groß ist, die Phasendifferenz zwischen den Drehelementen während einer Fahrt des Fahrrads genau erfasst werden kann und die Pedaldruckkraft genau erfasst werden kann. Folglich ist es möglich, einen kostengünstigen Pedaldruckkraf terfassungsmechanismus vorzusehen, ohne eine hohe Genauigkeit einer Montage der Drehelemente zu benötigen.
Ziel: Es zu ermöglichen, eine Pedaldruckkraft selbst dann genau zu erfassen, wenn ein Paar von Drehelementen zur Erfassung der Pedaldruckkraft zueinander fehlerhaft ausgerichtet sind.
Aufbau: In einer Pedaldruckkrafterfassungseinrichtung für ein Fahrrad, welches dazu ausgebildet ist, eine auf ein Pedal ausgeübte Druckkraft durch ein elastisches Element zu einem Kettenrad zu übertragen, sind ein erster und ein zweiter Magnetring 141 und 142, die jeweils eine Mehrzahl von abwechselnd angeordneten N-Polen und S-Polen haben, jeweils an dem Pedal und dem Kettenrad angebracht. Ein erstes Paar von Sensoren 151a und 151a' zur Erfassung der Magnetpole des ersten Magnetrings 141 sind etwa 180° entfernt voneinander angeordnet und ein zweites Paar von Sensoren 152a und 152a' zur Erfassung der Magnetpole des zweiten Magnetrings 142 sind etwa 180° entfernt voneinander angeordnet. Eine Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142 wird erhalten, indem Phasendifferenzen gemittelt werden, welche von den ersten und zweiten Paaren von Sensoren erhalten wird. Durch diese Konfiguration kann die Phasendifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142 korrekt erhalten werden und die Pedaldruckkraft kann genau erfasst werden, ungeachtet einer fehlerhaften Ausrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetring 141 und 142.
ERLÄUTERUNG DER EINZELNEN SCHRITTE S1–S17 IN 12:

S1: BERECHNE EINE FAHRZEUGGESCHWINDIGKEIT
S2: FAHRZEUGGESCHWINDIGKEIT ≥ VS?
S3: LESE AUSGABEN VON ERSTEN SENSOREN
S4: BERECHNE EIN ERFASSUNGSMUSTER VON DEN ERSTEN SENSO REN
S5: LESE AUSGABEN VON ZWEITEN SENSOREN
S6: BERECHNE EIN ERFASSUNGSMUSTER VON DEN ZWEITEN SEN SOREN
S7: BERECHNE EINE PHASENDIFFERENZ (DIGITAL) ZWISCHEN ERS TEN UND ZWEITEN MAGNETRINGEN
S8: BERECHNE EIN EINGANGSDREHMOMENT
S9: BESTIMME EINE MOTOR-STEUER-/REGELGRÖSSE (EINSCHALT DAUER)
S10: GEBE DIE MOTOR-STEUER-/REGELGRÖSSE AUS (EINSCHALT DAUER)
S11: IST EINE AUSGABE VON NR. 1-ERSTER-SENSOR HOCH?
S12: STARTE ZÄHLEN DES ZEITGEBERS
S13: IST EINE AUSGABE VON NR. 1-ZWEITER-SENSOR HOCH?
S14: SPEICHERE EINEN ZEITGEBER-ZÄHLERWERT (t)
S15: IST EINE AUSGABE VON NR. 1-ERSTER-SENSOR ERNEUT HOCH?
S16: SPEICHERE EINEN ZEITGEBER-ZÄHLERWERT (T) UND SETZE DEN ZEITGEBER ZURÜCK
S17: BERECHNE t/T (ANALOG)

ERLÄUTERUNG DER EINZELNEN SCHRITTE S1, S2, S21–S28 IN 20:

S21: WURDEN ANFANGSABWEICHUNGEN ERFASST?
S22: ERFASSE ANFANGSABWEICHUNGEN t0 UND t0'
S23: IST DER SPEICHERSCHALTER EIN?
S24: SPEICHERE DIE ANFANGSABWEICHUNGEN t0 UND t0'
S1: BERECHNE EINE FAHRZEUGGESCHWINDIGKEIT
S2: FAHRZEUGGESCHWINDIGKEIT ≥ VS?
S25: ERFASSE EINE PHASENDIFFERENZ t2 DURCH SENSOREN 151a UND 152a
S26: ERFASSE EINE PHASENDIFFERENZ t3 DURCH SENSOREN 151a' UND 152a'
S27: ERFASSE EINE PERIODE T DURCH SENSOREN 151a ODER 151a'
S28: BERECHNE EINEN PHASENÄNDERUNGSWINKEL B AUS GLEI CHUNG (2)

ERLÄUTERUNG DER EINZELNEN SCHRITTE S1, S2, S21–S24, S31, S32, S37–S40 IN 22:

S21: WURDEN ANFANGSABWEICHUNGEN ERFASST?
S22: ERFASSE ANFANGSABWEICHUNGEN t0 UND t0'
S23: IST DER SPEICHERSCHALTER EIN?
S24: SPEICHERE DIE ANFANGSABWEICHUNGEN t0 UND t0'
S1: BERECHNE EINE FAHRZEUGGESCHWINDIGKEIT
S2: FAHRZEUGGESCHWINDIGKEIT ≥ VS?
S31: ERFASSE EINE PHASENDIFFERENZ t11 DURCH SENSOREN 151a UND 152a
S32: ERFASSE EINE PHASENDIFFERENZ t11' DURCH SENSOREN 151a' UND 152a'
S37: BERECHNE EINEN PHASENÄNDERUNGSWINKEL B AUS GLEI CHUNG (4)
S38: BERECHNE EINEN PHASENÄNDERUNGSWINKEL B AUS GLEI CHUNG (5)
S39: BERECHNE EINEN PHASENÄNDERUNGSWINKEL B AUS GLEI CHUNG (6)
S40: BERECHNE EINEN PHASENÄNDERUNGSWINKEL B AUS GLEI CHUNG (7)

Claims

Eine Pedaldruckkrafterfassungseinrichtung für ein Fahrrad, welches dafür ausgebildet ist, eine auf ein Pedal (37R, 37L) ausgeübte Druckkraft durch ein elastisches Element (57) zu einem Kettenrad (61) zu übertragen, umfassend: einen ersten und einen zweiten Drehring (141, 142), welche jeweils an dem Pedal (37R, 37L) und dem Kettenrad (61) angebracht sind, wobei jeder von dem ersten und dem zweiten Drehring (141, 142) eine Mehrzahl von Erfassungselementen (143N, 143S, 147N, 147S) aufweist, welche in vorgegebenen Intervallen in einer Drehrichtung angeordnet sind; und erste und zweite Sensoren (151a, 152a), welche jeweils fest in gegensätzlicher Beziehung zu dem ersten und dem zweiten Drehring (141, 142) angeordnet sind, um die Erfassungselemente (143N, 143S, 147N, 147S) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbesserung ferner umfasst: dritte und vierte Sensoren (151a', 152a'), welche jeweils etwa 180° entfernt von den ersten und zweiten Sensoren (151a, 152a) bezüglich des ersten und des zweiten Drehrings (141, 142) fest angeordnet sind, um die Erfassungselemente (143N, 143S, 147N, 147S) zu erfassen; wobei die auf das Pedal (37R, 37L) ausgeübte Druckkraft gemäß einer ersten Phasendifferenz, welche durch die ersten und zweiten Sensoren (151a, 152a) erhalten wird, und einer zweiten Phasendifferenz, welche durch die dritten und vierten Sensoren (151a', 152a') erhalten wird, erfasst wird.
Pedaldruckkrafterfassungsverfahren für ein Fahrrad, welches dafür ausgebildet ist, eine auf ein Pedal (37R, 37L) ausgeübte Druckkraft durch ein elastisches Element (57) zu einem Kettenrad (61) zu übertragen, umfassen die Schritte: Erfassen einer ersten Phasendifferenz (t11) zwischen einem ersten und einem zweiten Magnetdrehring (141, 142), welche jeweils an dem Pedal (37R, 37L) und dem Kettenrad (61) angebracht sind, wobei jeder von dem ersten und dem zweiten Magnetdrehring (141, 142) eine Mehrzahl von magnetischen Elementen (143N, 143S, 147N, 147S) umfasst, welche in vorgegebenen Intervallen in einer Drehrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbesserung ferner die Schritte umfasst: Erfassen einer zweiten Phasendifferenz (t11') zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetdrehring (141, 142) an einer Position, welche in einem Winkelabstand von etwa 180° entfernt von einer Position zur Erfassung der ersten Phasendifferenz (t11) bezüglich des ersten und des zweiten Magnetdrehrings (141, 142) angeordnet ist; Erhalt eines Mittelwerts (B) der ersten und der zweiten Phasendifferenz (t11, t11'); und Erhalt der auf das Pedal (37R, 37L) ausgeübten Druckkraft unter Verwendung des Mittelwerts (B).
Pedaldruckkrafterfassungsverfahren für ein Fahrrad gemäß Anspruch 2, umfassend die Schritte: Vergleichen der Phasendifferenz (t11, t11') zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetdrehring (141, 142) an zwei Positionen, welche in einem Winkelabstand von etwa 180° entfernt voneinander bezüglich des ersten und des zweiten Magnetdrehrings (141, 142) angeordnet sind, mit einer vorläufig erfassten Anfangsabweichung (t0, t0') zwischen dem ersten und dem zweiten Drehring (141, 142); Korrigieren der Phasendifferenz (t11, t11'), wenn die Phasendifferenz (t11, t11') kleiner als die Anfangsabweichung (t0, t0') ist; und Erhalt der auf das Pedal (37R, 37L) ausgeübten Druckkraft unter Verwendung der korrigierten Phasendifferenz (t11, t11').
Pedaldruckkrafterfassungsverfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Mittelwert (B) ein arithmetisches Mittel ist.