NL2002322C2

NL2002322C2 - VEHICLE-POWERED VEHICLE AND METHOD FOR DRIVING SUCH A VEHICLE.

Info

Publication number: NL2002322C2
Application number: NL2002322A
Authority: NL
Inventors: Maurice Petrus Wilhelmus Tak; Andreas Farwerk
Original assignee: Indes Holding Bv
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-06-15

Description

Door menskracht aangedreven voertuig en werkwijze voor het aandrijven van een dergelijk voertuigMan-powered vehicle and method for driving such a vehicle

De uitvinding heeft betrekking op een door menskracht aangedreven voertuig. De 5 uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het aandrijven van een dergelijk voertuig.The invention relates to a vehicle driven by manpower. The invention also relates to a method for driving such a vehicle.

De markt van door menskracht aangedreven elektrische voertuigen is sterk groeiende. Een belangrijk deel van deze groei wordt bepaald door de stijgende verkoop van 10 elektrische fietsen, ook wel E-bikes genoemd. Dit soort voertuigen is voorzien van een elektromotor die het een gebruiker makkelijker maakt om het voertuig door middel van spierkracht (menskracht) voort te bewegen. In een eerste generatie door menskracht aangedreven voertuigen is het door de hulpmotor geleverde vermogen slechts gerelateerd aan de snelheid waarmee het voertuig wordt voortbewogen. Dit heeft echter 15 als nadeel dat de gebruiker niet aanvullend wordt ondersteund ingeval de gebruiker meer weerstand ondervindt tijdens het voortbewegen van het voertuig, bijvoorbeeld als gevolg van tegenwind en/of geaccidenteerd terrein. Teneinde de gebruiker verbeterd te kunnen ondersteunen is het derhalve voordelig om het actuele vermogen van de elektromotor te relateren aan de actuele inspanning van een gebruiker. In het Europese 20 octrooischrift EP 1324913 wordt een door menskracht aangedreven voertuig beschreven waarin de door elektromotor geleverde aandrijfkracht evenredig is met een door de gebruiker geleverde inspanning. De door de gebruiker geleverde inspanning wordt daarbij berekend op basis van een deformatie van een voertuigas door toepassing van één of meerdere op de as aangebrachte als verbuigingssensor fungerende, rekstroken.The market for electric-powered electric vehicles is growing rapidly. An important part of this growth is determined by the increasing sales of 10 electric bicycles, also known as E-bikes. This type of vehicle is equipped with an electric motor that makes it easier for a user to move the vehicle through muscle power (manpower). In a first generation of vehicles powered by manpower, the power supplied by the auxiliary engine is only related to the speed at which the vehicle is propelled. However, this has the disadvantage that the user is not additionally supported in the event that the user encounters more resistance while the vehicle is moving, for example as a result of headwind and / or damaged terrain. In order to provide improved support to the user, it is therefore advantageous to relate the current power of the electric motor to the current effort of a user. European patent EP 1324913 describes a human-powered vehicle in which the driving force supplied by the electric motor is proportional to an effort made by the user. The effort made by the user is thereby calculated on the basis of a deformation of a vehicle axle by applying one or more strain gauges arranged on the axle and acting as a deflection sensor.

25 Alhoewel het voertuig de gebmiker op verbeterde wijze faciliteert heeft het voertuig meerdere nadelen. Een belangrijk nadeel is dat de toegepaste rekstroken relatief defectgevoelig, in het bijzonder breukgevoelig, zijn hetgeen afbreuk doet aan de duurzaamheid en betrouwbaarheid van het voertuig. Daardoor worden de toegepaste rekstroken veelal afgeschermd, teneinde beschadiging van de rekstroken te kunnen 30 tegengaan, hetgeen omslachtig is. Daarnaast dient de positionering van de rekstroken ten opzichte van voertuigas bijzonder nauwgezet te geschieden, teneinde tot een correcte detectie van de geleverde inspanning te kunnen komen. Na nauwkeurige positionering van de rekstroken dienen de rekstroken bovendien gekalibreerd te worden, hetgeen relatief omslachtig en tijdrovend en derhalve minder efficiënt is. Een verder 2 nadeel van de toegepaste rekstroken is dat de kostprijs van de rekstroken relatief hoog is, hetgeen vanuit bedrijfseconomisch oogpunt nadelig is.Although the vehicle facilitates the user in an improved manner, the vehicle has several disadvantages. A major drawback is that the strain gauges used are relatively susceptible to defect, in particular susceptible to breakage, which detracts from the durability and reliability of the vehicle. As a result, the strain gauges used are often shielded in order to prevent damage to the strain gauges, which is cumbersome. In addition, the positioning of the strain gauges with respect to the vehicle axle must be carried out with particular care in order to be able to correctly detect the effort made. After accurate positioning of the strain gauges, the strain gauges must moreover be calibrated, which is relatively time-consuming and time-consuming and therefore less efficient. A further disadvantage of the strain gauges used is that the cost price of the strain gauges is relatively high, which is disadvantageous from a business economic point of view.

De uitvinding heeft als doel het verschaffen van een relatief efficiënt door menskracht 5 aangedreven voertuig, waarmee ten minste één van bovengenoemde nadelen kan worden ondervangen.The invention has for its object to provide a relatively efficient vehicle driven by manpower 5, with which at least one of the above-mentioned disadvantages can be overcome.

De uitvinding verschaft daartoe een voertuig van het in aanhef genoemde type, omvattende: een gestel, roteerbaar met het gestel verbonden wielen, ten minste één 10 elektromotor voor aandrijving van ten minste één wiel, ten minste één een meetsignaal genererende sensor voor het detecteren van een verandering van een door een gebruiker op het voertuig uitgeoefende aandrijvende kracht en/of het detecteren van een versnelling van het voertuig, en ten minste één met de sensor communicerende besturingseenheid voor het afhankelijk van het meetsignaal aansturen van de 15 elektromotor. Door het toepassen van een sensor voor het detecteren van een verandering van een door een gebruiker op het voertuig uitgeoefende aandrijvende kracht en/of het detecteren van een versnelling van het voertuig, kan een door de gebmiker geleverde inspanning op een alternatieve, doch efficiëntere wijze worden gemeten dan ingeval van toepassing van één of meerdere rekstroken. Daarbij wordt de 20 sensor voor het detecteren van een verandering van een door een gebruiker op het voertuig uitgeoefende aandrijvende kracht bij voorkeur gevormd door een piëzo-elektrische sensor. Een piëzo-elektrische sensor is relatief betrouwbaar, met name doordat de piëzo-elektrische sensor minder defectgevoelig is. Bovendien is de positionering van de piëzo-elektrische sensor minder kritisch dan de positionering van 25 een conventionele rekstrook. Daarnaast is de rekstrook relatief goedkoop, hetgeen vanuit bedrijfseconomisch oogpunt gunstig is. Een verder belangrijk voordeel van de piëzo-elektrische sensor is dat deze niet gekalibreerd hoeft te worden en derhalve na aanbrenging direct gebruiksgereed is. Door toepassing van een piëzo-elektrische sensor wordt een verandering (per tijdseenheid) van een door de gebruiker geleverde kracht 30 gedetecteerd. Door als gebmiker, doorgaans via het voertuig, dmk uit te oefenen op de piëzo-elektrische sensor zal de piëzo-elektrische sensor volledig of althans plaalsseleclief worden gedeformeerd, waardoor een meetsignaal zal worden gegenereerd dat representatief is voor een door gebmiker geleverde inspanning. Het voordeel van het toepassen van een versnellingssensor, naast of in plaats van een piëzo- 3 elektrische sensor, ten opzichte van een rekstrook is dat een versnellingssensor tevens relatief goedkoop is en fungeert op relatief duurzame betrouwbare wijze. In tegenstelling tot een rekstrook detecteren zowel de piëzo-elektrische sensor alsook de versnellingssensor een toestandverandering in de tijd, waardoor een gebruiker op meer 5 nauwkeurige wijze motorisch kan worden ondersteund in het voortbewegen van het voertuig.To this end the invention provides a vehicle of the type mentioned in the preamble, comprising: a frame rotatably connected to the frame, at least one electric motor for driving at least one wheel, at least one sensor generating a measurement signal for detecting a change of a driving force exerted on the vehicle by a user and / or the detection of an acceleration of the vehicle, and at least one control unit communicating with the sensor for controlling the electric motor depending on the measurement signal. By applying a sensor to detect a change in a driving force exerted on the vehicle by a user and / or to detect an acceleration of the vehicle, an effort made by the user can be achieved in an alternative, but more efficient, manner. measured in the event of the application of one or more strain gauges. The sensor for detecting a change in a driving force exerted on the vehicle by a user is preferably formed by a piezoelectric sensor. A piezoelectric sensor is relatively reliable, in particular because the piezoelectric sensor is less susceptible to failure. Moreover, the positioning of the piezoelectric sensor is less critical than the positioning of a conventional strain gauge. In addition, the strain gauge is relatively inexpensive, which is favorable from a business point of view. A further important advantage of the piezoelectric sensor is that it does not need to be calibrated and is therefore ready for use immediately after application. By using a piezoelectric sensor, a change (per unit of time) of a force supplied by the user is detected. By exercising as a user, usually through the vehicle, on the piezoelectric sensor, the piezoelectric sensor will be completely or at least flat-shaped, so that a measurement signal will be generated which is representative of an effort made by the user. The advantage of using an acceleration sensor, in addition to or instead of a piezoelectric sensor, over a strain gauge is that an acceleration sensor is also relatively inexpensive and functions in a relatively durable and reliable manner. In contrast to a strain gauge, both the piezoelectric sensor and the acceleration sensor detect a state change over time, as a result of which a user can be assisted in a more accurate way in the motor of the vehicle.

De piëzo-elektrische sensor kan zijn aangebracht op het gestel en/of een wiel. Daarbij kan eventueel een directe kracht worden uitgeoefend op de piëzo-elektrische sensor.The piezoelectric sensor can be mounted on the frame and / or a wheel. A direct force may possibly be exerted on the piezoelectric sensor.

10 Echter, het is tevens denkbaar dat de piëzo-elektrische sensor is ingericht voor het detecteren van een plaatssclccticvc verbuiging van het gestel of het wiel. Ingeval het voertuig bijvoorbeeld een fiets betreft, zal het gestel een trapashuis omvatten, waarin een trapas is aangebracht die is gekoppeld met twee, ieder van een trapper voorziene, krukken, waarbij een door de gebruiker uitgeoefende aandrijvende kracht middels een 15 overbrengorgaan, in het bijzonder een ketting, wordt overgedragen naar het wiel. Het piëzo-elektrische element is alsdan bij voorkeur aangebracht op ten minste één kruk, ten minste één trapper, de trapperas, en/of het trapashuis en/of op een andere locatie op het gestel. Op deze wijze kan de plaatsselectieve vervorming van het gestel worden gedetecteerd ter plaatse van of nabij de trappers (pedalen) van de fiets, aldus op of nabij 20 de locatie waar dc menskracht vanuit dc gebruiker wordt overgedragen naar het voertuig. In een alternatieve voorkeursuitvoering is het ten minste één piëzo-elektrische element aangebracht op het overbrengorgaan, in het bijzonder de ketting. De communicatie van de sensor met de besturingseenheid geschiedt alsdan bij voorkeur draadloos. Het draadloos laten communiceren van de sensor met de besturingseenheid is 25 tevens voordelig ingeval de sensor is ingericht om te worden gedragen door de gebruiker.However, it is also conceivable that the piezoelectric sensor is adapted to detect a location-specific bending of the frame or the wheel. If the vehicle is, for example, a bicycle, the frame will comprise a bottom bracket housing, in which a bottom bracket is mounted which is coupled to two cranks each provided with a pedal, wherein a driving force exerted by the user by means of a transfer member, in particular a chain, is transferred to the wheel. The piezoelectric element is then preferably arranged on at least one crank, at least one pedal, the pedal axis, and / or the bottom bracket housing and / or at another location on the frame. In this way the site-selective deformation of the frame can be detected at the location of or near the pedals (pedals) of the bicycle, thus at or near the location where the manpower from the user is transferred to the vehicle. In an alternative preferred embodiment, the at least one piezoelectric element is arranged on the transfer member, in particular the chain. The communication of the sensor with the control unit then preferably takes place wirelessly. Allowing the sensor to communicate wirelessly with the control unit is also advantageous if the sensor is adapted to be worn by the user.

In een voorkeursuitvoering is het voertuig voorzien van met de elektromotor gekoppelde bedieningsmiddelen voor het door een gebruiker kunnen uitoefenen van een 30 aandrijvende kracht op het voertuig. Ingeval van een fiets worden de bedieningsmiddelen gevormd door de trappers van het gestel. Ingeval met de armen aangedreven voertuigen worden toegepast, is het veelal voordelig ingeval de bedieningsmiddelen in hoofdzaak lateraal ten opzichte van het gestel zijn gepositioneerd, hetgeen de toegankelijkheid van de bedieningsmiddelen voor de 4 gebruiker doorgaans ten goede komt. Bij voorkeur is ten minste één piëzo-elektrische sensor aangebracht op een deformeerbaar deel van de bedieningsmiddelen, waardoor de door de gebruiker geleverde inspanning relatief snel en effectief kan worden gedetecteerd. Ingeval van een rolstoel is het veelal voordelig ingeval een van het gestel 5 afgekeerde zijde van ten minste één wiel is voorzien van een hoepel, welke hoepel onder tussenkomst van ten minste één deformeerbaar verbindingselement is verbonden met het wiel, waarbij ten minste één piëzo-elektrische sensor is gekoppeld met het deformeerbare verbindingselement. Als gevolg van deze onderlinge koppeling tussen het wiel en de hoepel, zal de hoepel tijdens transport van de rolstoel doorgaans 10 meeroteren met de wielen. Een bijkomende voordeel van het toepassen van een hoepel is dat het esthetisch aanzicht van de rolstoel grote gelijkenis vertoont met het aanzicht op een conventionele manueel aangedreven rolstoel, waarbij bovendien de lichaamshouding van de gebruiker in de rolstoel bij beide typen in hoofdzaak ongewijzigd is gebleven. Dergelijke overeenkomsten in aanzicht en houding hebben 15 doorgaans een positieve invloed op de gebruiker van een gemotoriseerde rolstoel. Met name bij het overstappen van de gebruiker van een manueel bestuurde rolstoel naar een gemotoriseerde rolstoel overeenkomstig de uitvinding zal een eventuele psychologische drempel voor een dergelijke overstap worden verlaagd. Het verlagen van de psychologische drempel zal doorgaans resulteren in een snellere acceptatie van de 20 gebruiker bij het overstappen van ccn manueel aangedreven rolstoel naar ccn (volledig) gemotoriseerde rolstoel. Bovendien speelt naast een psychologisch aspect veelal een cognitief aspect een rol bij de gebruiker. De bedieningsmiddelen van de rolstoel overeenkomstig de uitvinding zijn zodanig gepositioneerd dat een gebruiker de bediening van de rolstoel relatief snel en zelfstandig kan leren. Een dergelijk cognitief 25 aspect draagt doorgaans tevens bij aan de snellere acceptatie van de rolstoel door de gebruiker.In a preferred embodiment the vehicle is provided with operating means coupled to the electric motor for enabling a user to exert a driving force on the vehicle. In the case of a bicycle, the operating means are formed by the pedals of the frame. If vehicles powered by the arms are used, it is often advantageous if the operating means are positioned substantially laterally with respect to the frame, which generally benefits the accessibility of the operating means for the user. At least one piezoelectric sensor is preferably arranged on a deformable part of the operating means, whereby the effort made by the user can be detected relatively quickly and effectively. In the case of a wheelchair, it is often advantageous if a side of at least one wheel remote from the frame 5 is provided with a hoop, which hoop is connected to the wheel via at least one deformable connecting element, at least one piezoelectric sensor is coupled to the deformable connecting element. As a result of this mutual coupling between the wheel and the hoop, the hoop will usually rotate with the wheels during transport of the wheelchair. An additional advantage of using a hoop is that the aesthetic view of the wheelchair is very similar to the view of a conventional manually driven wheelchair, while moreover the posture of the user in the wheelchair has remained substantially unchanged for both types. Such similarities in appearance and posture generally have a positive influence on the user of a motorized wheelchair. In particular when the user switches from a manually controlled wheelchair to a motorized wheelchair according to the invention, a possible psychological threshold for such a transfer will be lowered. Lowering the psychological threshold will generally result in a faster acceptance of the user when switching from a manually driven wheelchair to a (fully) motorized wheelchair. In addition to a psychological aspect, a cognitive aspect often plays a role with the user. The operating means of the wheelchair according to the invention are positioned such that a user can learn to operate the wheelchair relatively quickly and independently. Such a cognitive aspect generally also contributes to the faster acceptance of the wheelchair by the user.

Bij voorkeur is ten minste één karakteristiek van het meetsignaal, bij nadere voorkeur de intensiteit van het meetsignaal, gerelateerd aan de grootte van een door de 30 elektromotor te leveren ondersteunende kracht. De relatie tussen de karakteristiek van het meetsignaal en de te leveren motorische kracht kan daarbij evenredig of omgekeerd evenredig zijn, doch kan tevens meer complex van aard zijn. Doorgaans zal de besturingseenheid op basis van het ontvangen meetsignaal een stuursignaal genereren dat wordt doorgeleid aan de elektromotor voor aansturing daarvan. Bij voorkeur is ten 5 minste één karakteristiek van het meetsignaal, bij nadere voorkeur de intensiteit van het meetsignaal, gerelateerd aan de grootte van een door de gebruiker geleverde kracht. Ingeval een versnellingssensor wordt toegepast dan is het doorgaans voordelig ingeval de versnellingssensor deel uitmaakt van de hulpmotor en/of de besturingseenheid. Op 5 deze wijze kan de versnellingssensor relatief efficiënt en relatief compact worden afgeschermd. Bij voorkeur omvat het voertuig tevens één of meerdere snelheidssensoren, bijvoorbeeld gevormd door Hall-sensoren, voor het detecteren van de snelheid van het voertuig. Op basis van de gedetecteerde snelheid en de gedetecteerde acceleratie kan de elektromotor op verbeterde wijze worden aangestuurd. 10 De versnellingssensor en/of de snelheidssensor maken bij voorkeur deel uit van de elektromotor en/of de besturingseenheid ingcricht voor het aansturen van de elektromotor.Preferably, at least one characteristic of the measurement signal, more preferably the intensity of the measurement signal, is related to the magnitude of a supporting force to be supplied by the electric motor. The relationship between the characteristic of the measurement signal and the motor power to be supplied can be proportional or inversely proportional, but it can also be more complex in nature. The control unit will generally generate a control signal on the basis of the received measurement signal, which signal is passed on to the electric motor for driving thereof. Preferably, at least one characteristic of the measurement signal, more preferably the intensity of the measurement signal, is related to the magnitude of a force supplied by the user. If an acceleration sensor is used, then it is generally advantageous if the acceleration sensor forms part of the auxiliary motor and / or the control unit. In this way the acceleration sensor can be shielded relatively efficiently and relatively compact. The vehicle preferably also comprises one or more speed sensors, for example formed by Hall sensors, for detecting the speed of the vehicle. The electric motor can be controlled in an improved manner on the basis of the detected speed and the acceleration detected. The acceleration sensor and / or the speed sensor preferably form part of the electric motor and / or the control unit for controlling the electric motor.

De versnellingssensor zal doorgaans zijn ingericht voor het detecteren van een 15 voorwaartse of achterwaartse versnelling van het detecteren. Het detecteren van de versnelling van het voertuig kan daarbij direct geschieden door het registreren van feitelijke versnelling van het voertuig, doch het is tevens denkbaar dat de versnelling op indirecte wijze wordt gedetecteerd, waarbij de versnelling wordt berekend op basis van de gedetecteerde snelheid, doorgaans meerdere snelheden in de tijd, van het voertuig.The acceleration sensor will generally be adapted to detect a forward or reverse acceleration of the detection. Detection of the acceleration of the vehicle can be done directly by registering the actual acceleration of the vehicle, but it is also conceivable that the acceleration is detected indirectly, the acceleration being calculated on the basis of the detected speed, usually several speeds in time of the vehicle.

20 Het is tevens denkbaar dat voomoemde versnellingssensor, of eventueel een andere versnellingssensor, is ingericht voor het detecteren van de zijwaartse versnelling van het voertuig, waardoor de gebruiker in het nemen van bochten verbeterd kan worden ondersteund door de elektromotor. Het is daarnaast denkbaar dat voomoemde versnellingssensor, of eventueel een andere versnellingssensor, is ingericht voor het 25 detecteren van de opwaartse of neerwaartse versnelling van het voertuig, w aardoor de gebruiker in een geaccidenteerde omgeving verbeterd kan worden ondersteund door de elektromotor. Derhalve kan de in het voertuig overeenkomstig de uitvinding toegepaste versnellingssensor een eendimensionale, tweedimensionale, of driedimensionale werking hebben.It is also conceivable that the aforementioned acceleration sensor, or possibly another acceleration sensor, is adapted to detect the lateral acceleration of the vehicle, whereby the user can be better supported by the electric motor in taking turns. In addition, it is conceivable that the aforementioned acceleration sensor, or possibly another acceleration sensor, is adapted to detect the upward or downward acceleration of the vehicle, whereby the user can be improved supported by the electric motor in an accelerated environment. Therefore, the acceleration sensor used in the vehicle according to the invention can have a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional effect.

3030

In een voorkeursuitvoering is de elektromotor ten minste in hoofdzaak aangebracht in een naaf van het aan te drijven wiel, en kan bijvoorbeeld worden gevormd door een ‘direct drive’ motor. In een direct drive motor wordt de naaf direct, zonder tussenkomst van andersoortige mechanische componenten, aangedreven door de elektromotor.In a preferred embodiment the electric motor is at least substantially arranged in a hub of the wheel to be driven, and can for instance be formed by a "direct drive" motor. In a direct drive motor, the hub is driven directly by the electric motor, without the intervention of other mechanical components.

66

In een voorkeursuitvoering omvat het voertuig meerdere sensoren voor het detecteren van een verandering van een door een gebruiker op het voertuig uitgeoefende aandrijvende kracht en/of het detecteren van een versnelling van het voertuig. Het 5 toepassen van meerdere sensoren kan de nauwkeurigheid van het nieten van de door de gebruiker geleverde inspanning vergroten,In a preferred embodiment the vehicle comprises a plurality of sensors for detecting a change of a driving force exerted on the vehicle by a user and / or for detecting an acceleration of the vehicle. The use of multiple sensors can increase the accuracy of stapling the effort made by the user,

In een andere voorkeursuitvoering omvat het voertuig een met het gestel verbonden weergave-inrichting voor weergave van aan het ten minste ene meetsignaal gerelateerde 10 informatie. Deze informatie kan divers van aard zijn en kan bijvoorbeeld betrekking hebben op de door de gebruiker geleverde inspanning, de door de elektromotor geleverde inspanning, en/of de acceleratie van het voertuig.In another preferred embodiment the vehicle comprises a display device connected to the frame for displaying information related to the at least one measuring signal. This information can be of a diverse nature and can relate, for example, to the effort made by the user, the effort made by the electric motor, and / or the acceleration of the vehicle.

Het voertuig overeenkomstig de uitvinding kan zoals reeds aangegeven worden 15 gevormd door een rolstoel of fiets. Echter, het is tevens denkbaar dat het voertuig overeenkomstig de uitvinding wordt gevormd door een tillift voor minder valide personen, een mobiel (ziekenhuisbed, een driewieler, et cetera.The vehicle according to the invention can, as already indicated, be formed by a wheelchair or bicycle. However, it is also conceivable that the vehicle according to the invention is formed by a hoist for disabled persons, a mobile (hospital bed, a tricycle, etc.).

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het aandrijven van een 20 door menskracht aangedreven voertuig overeenkomstig dc vinding, omvattende de stappen: A) het genereren van een meetsignaal op basis van een gedetecteerde verandering van een door een gebmiker op het voertuig uitgeoefende aandrijvende kracht en/of een gedetecteerde versnelling van het voertuig, en B) het afhankelijk van het gegenereerde meetsignaal aansturen van de met ten minste één wiel van het voertuig 25 verbonden elektromotor. Voordelen en uitvoeringsvarianten van de werkwijze overeenkomstig de uitvinding zijn reeds in het voorgaande op uitvoerige wijze beschreven.The invention also relates to a method for driving a human-powered vehicle according to the invention, comprising the steps of: A) generating a measurement signal on the basis of a detected change of a driving force exerted on the vehicle by a user. and / or a detected acceleration of the vehicle, and B) controlling the electric motor connected to at least one wheel of the vehicle, depending on the generated measurement signal. Advantages and embodiments of the method according to the invention have already been described in detail in the foregoing.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren 30 weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur 1 een zijaanzicht op een elektrische fiets overeenkomstig de uitvinding, figuur 2 een perspectivisch gedetailleerd onderaanzicht op een deel van de fiets volgens figuur 1, figuur 3 een perspectivisch aanzicht op een rolstoel overeenkomstig de uitvinding, 7 figuur 4 een schematische weergave van de aandrijving van een door menskracht aangedreven voertuig overeenkomstig de uitvinding, en figuur 5 een schematische weergave van een andersoortige aandrijving van een door menskracht aangedreven voertuig overeenkomstig de uitvinding.The invention will be elucidated on the basis of non-limitative exemplary embodiments shown in the following figures. Herein: figure 1 shows a side view of an electric bicycle according to the invention, figure 2 shows a perspective detailed bottom view of a part of the bicycle according to figure 1, figure 3 shows a perspective view of a wheelchair according to the invention, figure 4 shows a schematic representation of the drive of a human-powered vehicle according to the invention, and figure 5 shows a schematic representation of a different type of drive of a human-powered vehicle according to the invention.

55

Figuur 1 toont een zijaanzicht op een elektrische fiets 1 overeenkomstig de uitvinding. De fiets 1 omvat een gestel 2, een met het gestel 2 verbonden gemotoriseerd achterwiel 3, en een met het gestel verbonden voorwiel 4. Het gestel omvat 2 een trapashuis 5 (zie figuur 2) waarin een roteerbare trapas 6 is opgenomen. De trapas 6 is aan beiden 10 uiteinden voorzien van een kruk 7 voorzien van een trapper 8. De trapas 6 is tevens voorzien van een voorste tandwiel 9, welk voorste tandwiel 9 samenwerkt met een achterste tandwiel 10 onder tussenkomst van een ketting 11. Op deze wijze kan een door een gebruiker op de trappers 7 uitgeoefende kracht worden overgedragen naar het achterwiel, waardoor de fiets 1 wordt voortbewogen. De gebruiker kan daarbij worden 15 ondersteund door het activeren van een elektromotor 12 die is aangebracht in een naaf 13 van het achterwiel 3. Het moge duidelijk zijn dat het tevens denkbaar zou zijn de elektromotor in het voorwiel 4 te positioneren, Het actuele vermogen van de elektromotor 12 is daarbij afhankelijk van de door de gebmiker op beide trappers 8 uitgeoefende kracht. Daartoe omvat de fiets 1 twee piëzo-elektrische sensoren 14 die op 20 de respectievelijke krukken 7 zijn aangebracht. Als gevolg van een door de gebruiker geleverde inspanning zullen de krukken 7, en daarmee de piëzo-elektrische sensoren 14 deformeren, waardoor een elektrisch meetsignaal zal worden gegenereerd in de piëzo-elektrische sensoren 14. Dit meetsignaal zal draadloos worden verzonden door de piëzo-elektrische sensoren 14, waarbij het meetsignaal kan worden opgevangen door een met 25 het gestel 2 verbonden besturingseenheid 15. De besturingseenheid 15 zet het meetsignaal om in een stuursignaal voor aansturing van de elektromotor 12 , waardoor de gebruiker motorisch kan worden ondersteund. De positionering van de piëzo-elektrische sensoren 14 op de krukken 7 is doorgaans bijzonder voordelig, daar de door de gebruiker geleverde kracht via de knikken 7 wordt doorgegeven aan een overig 30 deel van het gestel 2, waardoor de krukken 7 onderhevig zijn aan een relatief grote belasting. Figuur 2 toont een perspectivisch gedetailleerd onderaanzicht op een deel van de fiets volgens figuur 1, waarin met name het trapashuis 5, de trapas 6, en beide knikken 7 zijn getoond. Bij wijze van voorbeeld is in figuur 2 tevens aangegeven dat de piëzo-elektrische sensoren 14, of ten minste één piëzo-elektrische sensor, tevens op 8 andere locaties kunnen zijn aangebracht, waaronder op de trapas 6 en/of het trapashuis 5. Daarbij is het tevens denkbaar dat de één of meerdere piëzo-elektrische sensoren bedraad zijn verbonden met de besturingseenheid 15 (schematisch aangegeven).Figure 1 shows a side view of an electric bicycle 1 according to the invention. The bicycle 1 comprises a frame 2, a motorized rear wheel 3 connected to the frame 2 and a front wheel 4 connected to the frame. The frame 2 comprises a bottom bracket 5 (see Figure 2) in which a rotatable bottom bracket 6 is received. The bottom bracket 6 is provided on both ends with a crank 7 provided with a pedal 8. The bottom bracket 6 is also provided with a front sprocket 9, which front sprocket 9 cooperates with a rear sprocket 10 with the intervention of a chain 11. In this way a force exerted by a user on the pedals 7 can be transferred to the rear wheel, whereby the bicycle 1 is moved. The user can thereby be supported by activating an electric motor 12 which is arranged in a hub 13 of the rear wheel 3. It may be clear that it would also be conceivable to position the electric motor in the front wheel 4. electric motor 12 is thereby dependent on the force exerted by the user on both pedals 8. To that end, the bicycle 1 comprises two piezoelectric sensors 14 which are mounted on the respective cranks 7. As a result of an effort made by the user, the cranks 7, and hence the piezoelectric sensors 14, will deform, whereby an electrical measurement signal will be generated in the piezoelectric sensors 14. This measurement signal will be transmitted wirelessly by the piezoelectric sensors 14, wherein the measurement signal can be received by a control unit 15 connected to the frame 2. The control unit 15 converts the measurement signal into a control signal for controlling the electric motor 12, so that the user can be motor-assisted. The positioning of the piezoelectric sensors 14 on the cranks 7 is generally particularly advantageous, since the force supplied by the user is transmitted via the bends 7 to an other part of the frame 2, so that the cranks 7 are subject to a relative big load. Figure 2 shows a perspective detailed bottom view of a part of the bicycle according to Figure 1, in which in particular the bottom bracket housing 5, the bottom bracket shaft 6, and both kinks 7 are shown. By way of example, Figure 2 also indicates that the piezoelectric sensors 14, or at least one piezoelectric sensor, can also be arranged at 8 other locations, including on the bottom bracket 6 and / or the bottom bracket housing 5. it is also conceivable that the one or more piezoelectric sensors are wired connected to the control unit 15 (shown diagrammatically).

5 Figuur 3 toont een perspectivisch aanzicht op een gemotoriseerde rolstoel 16 overeenkomstig de uitvinding, De rolstoel 16 omvat een gestel 17, twee met het gestel 17 verbonden zwenkwielen 18, en twee met het gestel 17 verbonden aandrijfwielen 19. De aandrijfwielen 19 zijn ieder verbonden met een elektromotor 20 die deels in de naaf van de aandrijfwielen 19 is opgenomen. Elk aandrijfwiel 19 is voorzien met een hoepel 10 21 voor manuele aandrijving van de rolstoel 16. De hoepel 21 is door middel van een drietal bcvcstigingsclcmcntcn 22 verbonden met het wiel 19. Elk bcvcstigingsclcmcnt 22 omvat een deformeerbaar deel 23 waarop een piëzo-elektrische sensor 24 is aangebracht. In totaal omvat de rolstoel 16 dan ook meerdere, in het bijzonder zes piëzo-elektrische sensoren 24. De piëzo-elektrische sensoren 24 zijn ingericht voor 15 genereren van een meetsignaal op basis van het meten van een door een gebruiker op de hoepels 21 uitgeoefende menskracht. Door de krachten die de gebruiker uitoefent op de hoepels 21 zullen de deformeerbare delen van de bevestigingselementen 22, en daarmee de piëzo-elektrische sensoren 24, deformeren, waardoor de meetsignalen worden gegenereerd. De meetsignalen vervolgens worden doorgeleid aan een met de 20 elektromotoren 20 gekoppelde besturingseenheid 25 voor het afhankelijk van de door de gebmiker geleverde inspanning kunnen reguleren van het actieve vermogen van de elektromotoren 20.Figure 3 shows a perspective view of a motorized wheelchair 16 according to the invention. The wheelchair 16 comprises a frame 17, two swivel wheels 18 connected to the frame 17, and two drive wheels 19 connected to the frame 17. The drive wheels 19 are each connected to an electric motor 20 which is partly received in the hub of the drive wheels 19. Each drive wheel 19 is provided with a hoop 10 for manual driving of the wheelchair 16. The hoop 21 is connected to the wheel 19 by means of three fixing elements 22. Each fixing element 22 comprises a deformable part 23 on which a piezoelectric sensor 24. is applied. In total, the wheelchair 16 therefore comprises several, in particular six, piezoelectric sensors 24. The piezoelectric sensors 24 are adapted to generate a measuring signal on the basis of measuring a manpower exerted on hoops 21 by a user. . Due to the forces that the user exerts on the hoops 21, the deformable parts of the fastening elements 22, and thus the piezoelectric sensors 24, will deform, whereby the measurement signals are generated. The measurement signals are then passed on to a control unit 25 coupled to the electric motors 20 for being able to regulate the active power of the electric motors 20 depending on the effort made by the user.

Figuur 4 toont een schematische weergave van de aandrijving van een door menskracht 25 aangedreven voertuig 26 overeenkomstig de uitvinding. Ingeval een gebmiker een kracht F uitoefent op het voertuig 26 voor voortbeweging van het voertuig 26 zal een snelheidsverandering optreden. Deze snelheidsverandering (acceleratie) kan worden gedetecteerd door een van het voertuig 26 deel uitmakende versnellingssensor 27. De door de versnellingssensor 27 gedetecteerde versnelling (of vertraging) kan in de vorm 30 van een meetsignaal worden doorgegeven aan een besturingseenheid 28 voor het kunnen activeren en reguleren van een elektromotor 29, teneinde de gebmiker in de voortbeweging van het voertuig 26 te kunnen ondersteunen. Veelal is het daarbij voordelig ingeval het voertuig tevens één of meerdere snelheidssensoren omvat, 9 teneinde het reguleren van het actuele motorvermogen voor de gebruiker te kunnen optimaliseren.Figure 4 shows a schematic representation of the drive of a vehicle 26 driven by manpower 25 according to the invention. In the event that a user exerts a force F on the vehicle 26 for propelling the vehicle 26, a speed change will occur. This speed change (acceleration) can be detected by an acceleration sensor 27 forming part of the vehicle 26. The acceleration (or deceleration) detected by the acceleration sensor 27 can be transmitted in the form of a measuring signal to a control unit 28 for being able to activate and regulate of an electric motor 29 in order to be able to support the user in the travel of the vehicle 26. It is often advantageous in this case if the vehicle also comprises one or more speed sensors, in order to be able to optimize the regulation of the current engine power for the user.

Figuur 5 toont een schematische weergave van een andersoortige aandrijving van een 5 door menskracht aangedreven voertuig 30 overeenkomstig de uitvinding, in het bijzonder een fiets. Ingeval een gebruiker een kracht F uitoefent op het voertuig 30 zal het voertuig 30 sneller of langzamer voortbewegen. Deze versnelling of vertraging kan worden gedetecteerd door toepassing van een door de gebruiker gedragen versnellingssensor 31. Deze versnellingssensor 31 is dus niet fysiek gekoppeld met het 10 voertuig 30. De door de versnellingssensor 31 verzamelde informatie wordt draadloos doorgegeven aan een besturingseenheid 32 die opvolgend een elektromotor 33 van het voertuig 30 zal aansturen, teneinde het voortbewegen van het voertuig 30 voor de gebruiker te faciliteren.Figure 5 shows a schematic representation of a different type of drive for a vehicle powered by manpower according to the invention, in particular a bicycle. In case a user exerts a force F on the vehicle 30, the vehicle 30 will move faster or slower. This acceleration or deceleration can be detected by using an acceleration sensor 31 worn by the user. This acceleration sensor 31 is therefore not physically coupled to the vehicle 30. The information collected by the acceleration sensor 31 is transmitted wirelessly to a control unit 32 which subsequently has an electric motor. 33 of the vehicle 30, in order to facilitate the propulsion of the vehicle 30 for the user.

15 Het moge duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies legio varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen.It will be clear that the invention is not limited to the exemplary embodiments shown and described here, but that within the scope of the appended claims, countless variants are possible which will be obvious to those skilled in the art.

2020

Claims

A human-powered vehicle, comprising: - a frame, 5. wheels rotatably connected to the frame, - at least one electric motor for driving at least one wheel, - at least one sensor generating a measurement signal for detecting a change of a driving force exerted on the vehicle by a user and / or for detecting an acceleration of the vehicle, and - at least one control unit communicating with the sensor for controlling the electric motor as a function of the measurement signal.

2. Vehicle as claimed in claim 1, characterized in that the vehicle comprises at least one piezo-electric element for detecting a change of a driving force exerted on the vehicle by a user.

Vehicle as claimed in claim 2, characterized in that at least one piezoelectric sensor is arranged on the frame. 20

Vehicle as claimed in claim 2 or 3, characterized in that at least one piezoelectric sensor is arranged on at least one wheel.

5. A vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that the vehicle is provided with operating means coupled to the electric motor for enabling a user to exert a driving force on the vehicle.

Vehicle as claimed in claim 5, characterized in that the operating means are positioned substantially laterally with respect to the frame. 30

A vehicle according to claim 5 or 6, characterized in that at least one piezoelectric sensor is arranged on a deformable part of the operating means.

Vehicle as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the vehicle is adapted for transporting disabled persons.

9. Vehicle according to claim 8, characterized in that the vehicle is a wheelchair 5.

Vehicle as claimed in any of the claims 2-4, and claim 9, characterized in that a side of at least one wheel remote from the frame is provided with a hoop, which hoop is connected via at least one deformable connecting element 10 with the wheel, wherein at least one piezoelectric sensor is coupled to the dcformccrbarc connecting element.

A vehicle according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the vehicle is a bicycle. 15

12. Vehicle as claimed in any of the claims 2-4, and claim 11, characterized in that the frame comprises a bottom bracket housing, in which a bottom bracket is arranged which is coupled to two crutches, each provided with a trapper, with a handle provided by the user. applied driving force by means of a transfer member, in particular a chain, is transferred to the wheel.

A vehicle according to claim 12, characterized in that at least one piezoelectric element is arranged on at least one crank.

A vehicle according to claim 12 or 13, characterized in that at least one piezoelectric element is arranged on at least one pedal.

A vehicle according to any one of claims 12-14, characterized in that at least one piezoelectric element is arranged on the pedal axle. 30

A vehicle according to any one of claims 12-15, characterized in that at least one piezoelectric element is arranged on the bottom bracket housing.

A vehicle according to any one of claims 12-16, characterized in that at least one piezoelectric element is arranged on the transfer member.

18. A vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that the intensity of the measurement signal is related to the magnitude of a driving force to be supplied by the electric motor.

A vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that the vehicle comprises at least one acceleration sensor for detecting the acceleration 10 of the vehicle.

A vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that the vehicle comprises at least one speed sensor for detecting the speed of the vehicle. 15

A vehicle according to claim 19 or 20, characterized in that the acceleration sensor and / or the speed sensor forms part of the electric motor and / or the control unit.

22. Vehicle as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the electric motor is arranged at least partially in a hub of a wheel to be driven.

23. Vehicle as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the vehicle comprises a plurality of sensors for detecting a change of a driving force exerted on the vehicle by a user and / or for detecting an acceleration of the vehicle.

A vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that the control unit is adapted for wireless communication with the sensor. 30

25. Vehicle as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the sensor is adapted to be carried by the user.

26. Vehicle as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that the vehicle comprises display information connected to the frame for displaying information related to the at least one measuring signal.

A method for driving a human-powered vehicle according to any one of claims 1-26, comprising the steps of: A) generating a measurement signal based on a detected change of a driving force cn / exerted by a user on the vehicle or a detected acceleration of the vehicle, and B) depending on the generated measurement signal driving the electric motor connected to at least one wheel of the vehicle.