WO2012010344A1 - Tretlager für ein fahrrad - Google Patents

Tretlager für ein fahrrad Download PDF

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WO2012010344A1
WO2012010344A1 PCT/EP2011/058199 EP2011058199W WO2012010344A1 WO 2012010344 A1 WO2012010344 A1 WO 2012010344A1 EP 2011058199 W EP2011058199 W EP 2011058199W WO 2012010344 A1 WO2012010344 A1 WO 2012010344A1
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bottom bracket
permanent magnet
ferromagnetic
mark
torque
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PCT/EP2011/058199
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English (en)
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Inventor
Michael Bogner
Frank Benkert
Markus Neubauer
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M3/00—Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/003—Combination of crank axles and bearings housed in the bottom bracket
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/104—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a bottom bracket for a bicycle according to the preamble of claim 1.
  • a generic bottom bracket comprises a Tret- bearing housing in which rolling bearings are arranged for rotatably supporting the bottom bracket shaft at the lateral ends.
  • the force or the torque can be measured via the signal of a force sensor on the pedals of the crank, the chain or the wheel.
  • the measurement can be processed mechanically or electronically and is used to switch the engine on and off or to steplessly control it by means of a control function to assist the cyclist.
  • the fed-in power of the electric motor is calculated on the basis of the sensor data (force sensor, crank speed, driving speed) depending on the selected degree of support from the engine control.
  • DE 44 31 029 A1 discloses a torque transducer for a cycle computer.
  • two permeability discs are arranged at a constant distance on a shaft.
  • the permeability disks have a variable permeability in the tangential direction.
  • a permanent magnet, a converter and possibly also ferromagnetic material are arranged stationary in the vicinity of both circular disks.
  • the permeability disks roam the air gap of the magnetic circuit. In doing so, changes of the magnetic flux take place, which at the converter (Hall Sensor) are detected.
  • a rotation of the shaft thus causes a phase shift of the two converter signals to each other.
  • the phase shift, based on the period length of a signal, is ultimately proportional to the torque.
  • the device is proposed for a rear hub of a bicycle or for a bottom bracket of a bicycle.
  • DE 198 53 734 A1 describes a device for measuring the torque at a crank pivot. This device is useful for measuring the torque on vehicles on crank drive (bicycle, stationary ergometer). At the two outer ends of a torsion (bottom bracket) two identical code discs are arranged, each generating signals on a sensor disposed near the code disc.
  • the sensors may e.g. be optoelectronic components or Hall sensors ren. These are connected to an evaluation unit for evaluating the pulse trains.
  • a bottom bracket with a torque sensor which allows safe and rapid detection of torque of both pedal cranks of a bicycle.
  • the torque detecting device includes a first magnetization and a sensor that detects a change in the first magnetization due to the torque introduced into the shaft.
  • the bottom bracket is designed for this purpose as a split hollow shaft, wherein the magnetization is arranged at least at a portion of the shaft. The joint of the split hollow shaft is subject to extreme loads by torques and is therefore endangered in their stability.
  • the torque sensor comprises a Hall sensor, a permanent magnet and a ferromagnetic brand, which are arranged within the bottom bracket shell.
  • the permanent magnet and the ferromagnetic mark are arranged radially spaced from one another on the bottom bracket shaft.
  • the Hall sensor detects a change in position between the permanent magnet and the mark in a torsion of the bottom bracket, which is done by the introduction of torque.
  • the torque sensor can be integrated in a conventional bottom bracket during its assembly, without complicated conversions or a redesign of the proven bearings and existing structures must be made.
  • the torque sensor comprises two Hall sensors, two permanent magnets and two ferromagnetic brands, which are arranged on the bottom bracket in each case in the vicinity of the lateral ends of the bottom bracket.
  • the radially spaced attachment of permanent magnet and ferromagnetic marker is preferably such that one of the elements is attached directly to the bottom bracket shaft, while the other is disposed across an axially extending auxiliary structure opposite and radially spaced from the respective first element.
  • This auxiliary construction can for example be a sleeve which is pressed on one side on the bottom bracket sleeve.
  • the sleeve In this first region, the sleeve has an inner diameter that essentially corresponds to the outer diameter of the bottom bracket shaft.
  • the sleeve has at its other end to a second region with an expanded inner diameter, which extends in the axial direction of the bottom bracket. At the end of the second region, which is at a distance from the first region, the permanent magnet or the ferromagnetic mark is arranged.
  • the auxiliary construction ensures that a relative movement between the shaft and the auxiliary construction takes place when a torque is introduced to the shaft.
  • those skilled in the art may use other auxiliary structures that serve the same purpose.
  • the bottom bracket shaft Hall sensor is powered directly on the bottom bracket shaft with energy.
  • This can be realized, for example, by means of a generator bearing whose rotor winding is arranged on an inner ring of one of the roller bearings, wherein the Hall sensors are operated by means of a voltage induced in the rotor winding.
  • generator bearings are known in principle. They have the particular advantage in this application that a power supply from the outside via sliding contacts or the like is not required. It only has to be ensured that the signals detected by the sensor are fed to the evaluation unit.
  • This evaluation unit could in principle be integrated in the bottom bracket shell.
  • the permanent magnet and the ferromagnetic mark are formed by individual elements, which are arranged radially by means of the auxiliary construction opposite to each other on the bottom bracket.
  • the ferromagnetic brand may be formed by a metal pin, for example.
  • the ferromagnetic marker and the permanent magnet are annular, the ferromagnetic marker having a pattern of magnetically conductive and non-conductive regions.
  • the ferromagnetic mark may be formed, for example, by a magnetically patterned or correspondingly perforated metal foil, which is applied flat on the bottom bracket. Such a design avoids imbalances.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive device.
  • FIG. 1 shows a particularly preferred embodiment of a bottom bracket according to the invention with an integrated torque sensor in a longitudinal sectional view.
  • the bottom bracket comprises a bottom bracket shaft 01, which is arranged by means of two roller bearings 02 in a bottom bracket shell 03.
  • the rolling bearings 02 are arranged on the lateral ends of the bottom bracket shell 03.
  • the sleeve 04 extends in the interior of the bottom bracket housing 03 in the axial direction.
  • the first region 06 has an inner diameter which essentially corresponds to the outer diameter of the bottom bracket shaft 01.
  • the sleeve 04 further has a second region 07, whose inner diameter is larger than the outer diameter of the bottom bracket 01.
  • a Hall sensor 09 and a permanent magnet 11 are attached to the inner diameter of the sleeve 04.
  • a metal pin 12 is arranged directly on the treadle shaft 01 as a ferromagnetic mark, via which a magnetic circuit is closed via the bottom bracket shaft 01 to the sleeve 04, the Hall sensor 09 and back to the permanent magnet 11.
  • the signal of the sensor 09 is fed via a line 13 to a sliding contact 14 and led out via a further line 16 from the bottom bracket shell 03.
  • a processing can be carried out within the bottom bracket shell and the signal will be transmitted wirelessly to the engine control.
  • a so-called smart sensor with integrated processing circuit can be used. If a torque is exerted on one of the two sides of the bottom bracket shaft 01 (by pedaling the cranks), then the shaft 01 is twisted relative to the sleeve 04 or relative to the second portion 07 of the sleeve 04.
  • the sensor delivers a corresponding signal, which is led out via the sliding contact 14 from the bottom bracket shell.
  • the signal of the Hall sensor 09 is then fed to a processing unit, not shown, and to a control unit which, for example, assumes the control of an electric motor as a function of the sensor signal.
  • the sleeve 04 may have a third region which extends in the other direction of the first region 06.
  • the first region 06 would then have to be arranged approximately in the middle of the bottom bracket housing 03, while the second and the third region each extend in both directions of the lateral ends of the rolling bearing housing 03.
  • the already described torque sensors could be arranged in each case in the end regions.
  • the symmetrical design allows more precise signals to be generated that represent the torque acting on the bottom bracket shaft. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tretlager für ein Fahrrad. Das Tretlager umfasst eine Tretlagerwelle (01), ein Tretlagergehäuse (03) mit zwei an den seitlichen Enden des Tretlagergehäuses (03) angeordneten Wälzlagern (02) zur Lagerung der Tretlagerwelle (01) und einen innerhalb des Tretlagergehäuses (03) angeordneten Drehmomentsensor zur Erfassung eines auf die Tretlagerwelle (01) ausgeübten Drehmomentes. Erfindungsgemäß umfasst der Drehmomentsensor einen Hallsensor (09), einen Dauermagneten (11) und eine ferromagnetische Marke (12), wobei der Dauermagnet (11) und die Marke (12) radial voneinander beabstandet an der Tretlagerwelle (01) angeordnet sind und wobei der Hallsensor (09) eine Lageveränderung zwischen dem Dauermagneten (11) und der Marke (12) bei einer Torsion der Tretlagerwelle (01) erfasst, welche durch die Einleitung des Drehmomentes erfolgt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Tretlager für ein Fahrrad
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Tretlager für ein Fahrrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Als Tretlager oder Innenlager werden zusammenfassend die Lager am Fahrrad bezeichnet, in denen die Tretlagerwelle gelagert ist, an der wiederum die Tretkurbeln befestigt sind. Ein gattungsgemäßes Tretlager umfasst ein Tret- lagergehäuse, in welchem an den seitlichen Enden Wälzlager zur drehbaren Lagerung der Tretlagerwelle angeordnet sind.
Bei Elektrofahrrädern, welche hybrid mit Elektromotor und Muskelkraft betrieben werden (pedelec - pedal electric cycle), erfolgt eine Motorunterstüt- zung nur in Abhängigkeit von dem auf die Tretkurbeln eingebrachten Drehmoment. Daher ist es für die Steuerung des Elektromotors von Bedeutung, das auf die Tretlagerwelle aufgebrachte Drehmoment zu erfassen. Für das Einschalten oder die Steuerung des Elektromotors in einem pedelec gibt es mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Kraft oder das Drehmoment über das Signal eines Kraftsensors an den Pedalen der Tretkurbel, der Kette oder am Rad gemessen werden. Die Messung kann me- chanisch oder elektronisch weiterverarbeitet werden und dient dazu, den Motor ein- und auszuschalten oder anhand einer Steuerfunktion zur Unterstützung des Fahrradfahrers stufenlos zu regeln. Die eingespeiste Leistung des Elektromotors wird aufgrund der Sensordaten (Kraftsensor, Kurbeldrehzahl, Fahrgeschwindigkeit) in Abhängigkeit vom gewählten Unterstützungs- grad von der Motorsteuerung berechnet.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten der Drehmomentermittlung beispielsweise für Lenkvorrichtungen oder bei Tretlagern von Fahrrädern bekannt.
Aus der DE 698 34 528 T2 ist ein magnetostriktiver Drehmomentsensor bekannt, bei dem ein magnetostriktiver Ring aus einem Verbundmaterial auf der Basis von Seltenerdmetallen auf eine Welle aufgesetzt oder in sie eingesetzt ist. Im drehmomentfreien Zustand herrscht ein azimutal umlaufendes Magnetfeld innerhalb des Rings, das durch Eindringen eines Drehmoments gestört wird, sodass ein resultierendes axiales Magnetfeld als Indikator des Drehmomentes entsteht.
Aus der DE 44 31 029 A1 ist ein Drehmomentmesswertgeber für einen Fahr- radcomputer bekannt. Hierbei sind zwei Permeabilitätsscheiben in einem konstanten Abstand auf einer Welle angeordnet. Die Permeabilitätsscheiben weisen hierzu in tangentialer Richtung eine veränderliche Permeabilität auf. Weiterhin sind jeweils ein Permanentmagnet, ein Umformer und unter Umständen auch ferromagnetisches Material feststehend in der Nähe beider Kreisscheiben angeordnet. Bei Verdrehung der Welle durchstreifen die Permeabilitätsscheiben den Luftspalt des magnetischen Kreises. Dabei finden Veränderungen des magnetischen Flusses statt, welche am Umformer (Hall- Sensor) detektiert werden. Eine Verdrehung der Welle bewirkt so eine Phasenverschiebung beider Umformersignale zueinander. Die Phasenverschiebung, bezogen auf die Periodenlänge eines Signals, ist letztendlich dem Drehmoment proportional. Die Vorrichtung wird für eine Hinterradnabe eines Fahrrades oder für eine Tretlagerwelle eines Fahrrades vorgeschlagen.
Die DE 198 53 734 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Messung des Drehmomentes an einem Kurbeldrehpunkt. Diese Vorrichtung ist für die Messung des Drehmomentes an Fahrzeugen an Kurbelantrieb (Fahrrad, stationäres Ergometer) verwendbar. An den beiden äußeren Enden einer Torsionswelle (Tretlagerwelle) sind zwei identische Codescheiben angeordnet, die jeweils Signale an einem nahe der Codescheibe angeordneten Sensor erzeugen. Die Sensoren können z.B. optoelektronische Bauelemente oder Hall-Senso- ren sein. Diese sind mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Impulsfolgen verbunden.
Aus der DE 10 2007 062 156 A1 ist ein Tretlager mit einer Drehmomentsen- sorik bekannt, welche eine sichere und schnelle Erfassung von Drehmomen- ten beider Tretkurbeln eines Fahrrades gestattet. Die Drehmomenterfassungsvorrichtung umfasst eine erste Magnetisierung und einen Sensor, der eine Änderung der ersten Magnetisierung aufgrund des in die Welle eingeleiteten Drehmoments erfasst. Die Tretlagerwelle ist hierzu als geteilte Hohlwelle ausgebildet, wobei die Magnetisierung mindestens an einem Abschnitt der Welle angeordnet ist. Die Verbindungsstelle der geteilten Hohlwelle unterliegt extremen Belastungen durch Drehmomente und ist daher in ihrer Stabilität gefährdet.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen sind nicht in herkömm- liehe Tretlager integrierbar und haben jeweils einen komplizierten und teuren Aufbau oder sie beeinträchtigen die langfristige Haltbarkeit des Tretlagers. Die Aufgabe der Erfindung ist also darin zu sehen, ein Tretlager mit einem integrierten Drehmomentsensor bereitzustellen, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist und die hohen Anforderungen an die Stabilität im Sinne herkömmlicher Tretlager erfüllt. Der Drehmomentsensor soll dazu in ein Standard-Tretlager integrierbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Tretlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Tretlager für ein Fahrrad umfasst zunächst in bekannter Weise eine Tretlagerwelle, welche in einem Tretlagergehäuse in zwei Lagern, vorzugsweise Wälzlagern, gelagert ist. Die Wälzlager sind jeweils an den seitlichen Enden des Tretlagergehäuses angeordnet. Ein Drehmomentsensor ist innerhalb des Tretlagergehäuses angeordnet. Er dient zur Erfassung eines auf die Tretlagerwelle ausgeübten Drehmomentes. Die Größe dieses Drehmomentes dient vorzugsweise als Eingangsgröße für eine Motorsteuerung eines Elektromotors zum hilfsweisen Antrieb des Fahrrades.
Erfindungsgemäß umfasst der Drehmomentsensor einen Hall-Sensor, einen Dauermagneten und eine ferromagnetische Marke, weiche innerhalb des Tretlagergehäuses angeordnet sind. Der Dauermagnet und die ferromagnetische Marke sind radial voneinander beabstandet an der Tretlagerwelle an- geordnet. Der Hall-Sensor erfasst eine Lageveränderung zwischen dem Dauermagneten und der Marke bei einer Torsion der Tretlagerwelle, welche durch die Einleitung des Drehmomentes erfolgt.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass der Drehmomentsensor in ein herkömmliches Tretlager bei dessen Montage integrierbar ist, ohne dass komplizierte Umbauten oder eine Neukonstruktion der bewährten Lager und vorhandenen Strukturen erfolgen muss. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Drehmomentsensor zwei Hall-Sensoren, zwei Dauermagneten und zwei ferromagne- tische Marken, welche auf der Tretlagerwelle jeweils in der Nähe der seitlichen Enden des Tretlagergehäuses angeordnet sind. Bei dieser Variante ist von Vorteil, dass die durch beide Tretkurbeln auf die Tretkurbelwelle eingebrachten Drehmomente erfasst werden können.
Die radial beabstandete Anbringung von Dauermagnet und ferro- magnetischer Marke erfolgt vorzugsweise so, dass eines der Elemente direkt an der Tretlagerwelle angebracht ist, während das andere über eine sich axial erstreckende Hilfskonstruktion gegenüberliegend und radial beabstandet zum jeweils ersten Element angeordnet ist.
Diese Hilfskonstruktion kann beispielsweise eine Hülse sein, welche an einer Seite auf der Tretlagerhülse aufgepresst ist. In diesem ersten Bereich besitzt die Hülse einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Tretlagerwelle entspricht. Die Hülse weist an ihrem anderen Ende einen zweiten Bereich mit einem erweiterten Innendurchmesser auf, der sich in axialer Richtung der Tretlagerwelle erstreckt. An dem zum ersten Be- reich beabstandeten Ende des zweiten Bereichs ist der Dauermagnet bzw. die ferromagnetische Marke angeordnet.
Durch die Hilfskonstruktion wird sichergestellt, dass eine Relativbewegung zwischen der Welle und der Hilfskonstruktion erfolgt, wenn ein Drehmoment auf die Welle eingeleitet wird. Selbstverständlich kann der Fachmann andere Hilfskonstruktionen verwenden, die denselben Zweck erfüllen.
Wird also ein Drehmoment über die Tretkurbeln in die Welle eingeleitet, so tordiert diese und der Hall-Sensor mit Magnet bzw. Marke bewegt sich von der Marke bzw. dem Magneten weg, was zu einer Auslenkung der Magnetfeldlinien führt. Dies wird vom Hall-Sensor erkannt und von einer Auswerteeinheit verarbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der auf der Tretlagerwelle angeordnete Hall-Sensor direkt auf der Tretlagerwelle mit Energie versorgt. Dies kann beispielsweise mithilfe eines Generatorlagers realisiert werden, dessen Rotorwicklung auf einem Innenring eines der Wälzlager angeordnet ist, wo- bei die Hall-Sensoren mittels einer in der Rotorwicklung induzierten Spannung betrieben werden. Solche Generatorlager sind prinzipiell bekannt. Sie weisen in dieser Anwendung den besonderen Vorteil auf, dass eine Energieversorgung von außen über Schleifkontakte oder ähnliches nicht erforderlich ist. Es muss lediglich dafür gesorgt werden, dass die vom Sensor erfassten Signale der Auswerteeinheit zugeführt werden. Auch diese Auswerteeinheit könnte prinzipiell in dem Tretlagergehäuse integriert sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Dauermagnet und die ferromagnetische Marke durch Einzelelemente gebildet, die radial mittels der Hilfskonstruktion einander gegenüberliegend an der Tretlagerwelle angeordnet sind. Bei einer solchen Ausführungsform kann die ferromagnetische Marke beispielsweise durch einen Metallstift gebildet sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die ferromagnetische Marke und der Dauermagnet ringförmig ausgebildet, wobei die ferromagnetische Marke ein Muster aus magnetisch leitenden und nicht leitenden Bereichen aufweist. Die ferromagnetische Marke kann beispielsweise durch eine magnetisch gemusterte oder entsprechend gelochte Metallfolie gebildet sein, welche auf der Tretlagerwelle flächig aufgebracht ist. Durch eine solche Ges- taltung werden Unwuchten vermieden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 : eine Längsschnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes
Tretlager mit einem integrierten Drehmomentsensor. Fig. 1 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tretlagers mit einem integrierten Drehmomentsensor in einer Längsschnittdarstellung. Das Tretlager umfasst eine Tretlagerwelle 01 , welche mittels zweier Wälzlager 02 in einem Tretlagergehäuse 03 angeordnet ist. Die Wälzlager 02 sind dazu an den seitlichen Enden des Tretlagergehäuses 03 angeordnet.
Im Innenraum des Tretlagergehäuses 03 ist auf die Tretlagerwelle 01 als Hilfskonstruktion eine Hülse 04 in einem ersten Bereich 06 vorzugsweise aufgepresst. Die Hülse 04 kann selbstverständlich auch mit anderen Befestigungsarten mit der Tretlagerwelle 01 verbunden werden, hierfür kommen beispielsweise Löten, Kleben oder Schweißen in Betracht.
Die Hülse 04 erstreckt sich im Innenraum des Tretlagergehäuses 03 in axia- ler Richtung. Deren erster Bereich 06 besitzt einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Tretlagerwelle 01 entspricht. Die Hülse 04 besitzt weiterhin einen zweiten Bereich 07, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der Tretlagerwelle 01 . In einem Endbereich 08 des zweiten Bereiches 07 der sich axial erstreckenden Hülse 04, welcher sich in der Nähe eines der seitlichen Enden des Tretlagergehäuses 03 befindet, sind am Innendurchmesser der Hülse 04 ein Hall- Sensor 09 und ein Dauermagnet 11 befestigt.
Radial gegenüberliegend des Dauermagneten 1 1 ist direkt auf der Tretla- gerwelle 01 ein Metallstift 12 als ferromagnetische Marke angeordnet, über welchen ein Magnetkreis über die Tretlagerwelle 01 zur Hülse 04, zum Hall- Sensor 09 und zurück zum Dauermagnet 1 1 geschlossen wird.
In der beschriebenen Ausführungsform wird das Signal des Sensors 09 über eine Leitung 13 einem Schleifkontakt 14 zugeführt und über eine weitere Leitung 16 aus dem Tretlagergehäuse 03 herausgeführt. Selbstverständlich kann auch eine Verarbeitung innerhalb des Tretlagergehäuses erfolgen und das Signal drahtlos an die Motorsteuerung übermittel werden. Dazu kann beispielsweise ein so genannter Smartsensor mit integrierter Verarbeitungsschaltung verwendet werden. Wird nunmehr über eine der beiden Seiten der Tretlagerwelle 01 ein Drehmoment auf diese ausgeübt (durch Treten der Tretkurbeln), so tordiert die Welle 01 gegenüber der Hülse 04 bzw. gegenüber dem zweiten Abschnitt 07 der Hülse 04. Dadurch erfolgt eine Relativbewegung (Verdrehung) zwischen dem Dauermagneten 1 1 und der dem Metallstift 12, welche in einer Ände- rung im o. g. Magnetkreis resultiert, die vom Hall-Sensor 09 erkannt wird. Der Sensor liefert ein entsprechendes Signal, welches über den Schleifkontakt 14 aus dem Tretlagergehäuse herausgeführt wird. Das Signal des Hall- Sensors 09 wird dann einer nicht dargestellten Verarbeitungseinheit und einem Steuergerät zugeführt, welches z.B. die Steuerung eines Elektromo- tors in Abhängigkeit vom Sensorsignal übernimmt.
In einer abgewandelten Ausführungsform kann die Hülse 04 einen dritten Bereich aufweisen, welcher sich in der anderen Richtung des ersten Bereiches 06 erstreckt. Der erste Bereich 06 müsste dann ungefähr in der Mitte des Tretlagergehäuses 03 angeordnet werden, während sich der zweite und der dritte Bereich jeweils in beide Richtungen der seitlichen Enden des Wälz- lagergehäuses 03 erstrecken. Bei einer solchen Variante könnten jeweils in den Endbereichen die bereits beschriebenen Drehmomentsensoren angeordnet werden. Durch den symmetrischen Aufbau lassen sich präzisere Sig- nale generieren, die das auf die Tretlagerwelle wirkende Drehmoment repräsentieren. Bezugszeichenliste
01 - Tretlagerwelle
02 - Wälzlager
03 - Tretlagergehäuse
04 - Gehäuse
05-
06 - erster Bereich
07 - zweiter Bereich
08- Endbereich
09 - Hall-Sensor
10-
11 - Dauermagnet
12- Metallstift
13- Leitung
14- Schleifkontakt
15 -
16 - Leitung

Claims

Patentansprüche
Tretlager für ein Fahrrad umfassend eine Tretlagerwelle (01 ), ein Tretlagergehäuse (03) mit zwei an den seitlichen Enden des Tretlagergehäuses (03) angeordneten Wälzlagern (02) zur Lagerung der Tretlagerwelle (01), und einen innerhalb des Tretlagergehäuses (03) angeordneten Drehmomentsensor zur Erfassung eines auf die Tretlagerwelle (01 ) ausgeübten Drehmomentes, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor einen Hallsensor (09), einen Dauermagneten (1 1) und eine ferromagnetische Marke (12) umfasst, wobei der Dauermagnet (1 1 ) und die Marke (12) radial voneinander beabstandet an der Tretlagerwelle (01 ) angeordnet sind und wobei der Hallsensor (09) eine Lageveränderung zwischen dem Dauermagneten (1 1 ) und der Marke (12) bei einer Torsion der Tretlagerwelle (01 ) erfasst, welche durch die Einleitung des Drehmomentes erfolgt.
Tretlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentsensor zwei Hallsensoren (09), zwei Dauermagneten (1 1 ) und zwei ferromagnetische Marken (12) umfasst, die auf der Tretlagerwelle (01 ) jeweils in der Nähe der seitlichen Enden des Tretlagergehäuses (03) angeordnet sind. Tretlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wälzlager (02) ein Generatorlager ist, dessen Rotorwicklung auf einem Innenring des Wälzlagers (02) angeordnet ist, wobei der oder die Hallsensoren (09) mittels einer in der Rotorwicklung induzierten Spannung betrieben werden.
Tretlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tretlagerwelle (01 ) von einer Hülse (04) umgeben ist, welche an einem ersten Abschnitt (06) einen Innendurchmesser aufweist, der im wesentlichen einem Außendurchmesser der Tretlagerwelle (01 ) entspricht, und welche an einem zweiten Abschnitt (07) einen vergrößerten Innendurchmesser aufweist, wobei im zweiten Abschnitt (07) der Hülse (04) der Hallsensor (09) und der Dauermagnet (1 1) oder die ferromagne- tische Marke (12) angeordnet sind, während auf der Tretlagerwelle (01) im Bereich des zweiten Abschnitts (07) die ferromagnetische Marke (12) oder der Dauermagnet (1 1) angeordnet ist, wobei die Hülse (04) mindestens im Bereich zwischen dem Hallsensor (09) und dem Dauermagnet (1 1 ) oder der ferromagnetischen Marke (12) magnetisch leitend ist.
Tretlager nach dem auf Anspruch 2 rückbezogenen Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (04) einen dritten Abschnitt mit einem vergrößerten Innendurchmesser aufweist, wobei im dritten Abschnitt der zweite Hailsensor und der zweite Permanentmagnet oder die zweite ferromagnetische Marke angeordnet sind, während auf der Tretlagerwelle (01 ) im Bereich des zweiten Abschnitts die zweite ferromagnetische Marke oder der zweite Permanentmagnet angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt (06) mittig zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt vorgesehen ist. Tretlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet (11) und die ferromagnetische Marke (12) radial einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Tretlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische Marke (12) durch einen Metallstift gebildet ist.
Tretlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische Marke (12) und der Dauermagnet (11 ) ringförmig sind, wobei die ferromagnetische Marke (12) ein Muster aus magnetisch leitenden und nichtleitenden Bereichen aufweist.
Tretlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische Marke (12) durch eine magnetisch gemusterte Metallfolie gebildet ist.
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