WO2017036641A1 - Assembly for determining the speed of a vehicle, and vehicle - Google Patents

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WO2017036641A1
WO2017036641A1 PCT/EP2016/066015 EP2016066015W WO2017036641A1 WO 2017036641 A1 WO2017036641 A1 WO 2017036641A1 EP 2016066015 W EP2016066015 W EP 2016066015W WO 2017036641 A1 WO2017036641 A1 WO 2017036641A1
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WO
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unit
wheel
zero crossing
vehicle
sensor
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Application number
PCT/EP2016/066015
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German (de)
French (fr)
Inventor
Mario Weissert
Rinaldo Greiner
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/005Devices specially adapted for special wheel arrangements
    • B60C23/006Devices specially adapted for special wheel arrangements having two wheels only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60C23/0488Movement sensor, e.g. for sensing angular speed, acceleration or centripetal force
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    • B60C2200/12Tyres specially adapted for particular applications for bicycles
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q2209/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for determining the
  • the present invention relates in particular to an arrangement for determining the speed of a vehicle that can be driven by muscle power and / or engine power on wheels, in particular an electric bicycle, an e-bike or a pedelec, as well as a vehicle with wheels that can be driven by muscle power and / or engine power, in particular an electric vehicle, an e-bike or a pedelec.
  • wheel speed sensor typically detected by a so-called wheel speed sensor. This is for example firmly attached to a frame of the vehicle.
  • a magnet is mounted so that it passes by the wheel during the wheel rotation, this is registered by the sensor.
  • the vehicle speed can be determined by the number of passes of the magnet on the sensor per unit of time, provided that the dimensions of the wheel are known.
  • the problem with such sensors, which can be configured as REED sensors, is that the mounting of the sensor and the magnet is not fault-tolerant, in particular with regard to the alignment and the distance between sensor and magnet. Furthermore, the assembly is not sufficient against
  • the sensor itself requires certain connector systems to electrically connect the sensor. Also next to the magnet and the sensor additional components necessary, for example cables, cable ties and the like.
  • the arrangement according to the invention for determining the speed of a vehicle drivable with muscle power and / or engine power with the features of claim 1 has the advantage that an alignment between sensor on the one hand and receiver and control unit on the other hand and an adjusting assembly of the components with respect to each other account can because the sensor alone determines the ground contact of the wheel and it does not arrive at a relative position to the rest of the vehicle.
  • This is inventively achieved with the features of claim 1, characterized in that an arrangement for determining the speed of a driven by muscle power and / or motor power vehicle
  • Wheels in particular of an electric bicycle, is proposed with a mounted on or in a wheel of the vehicle and mitrotierbaren with the wheel first unit with a sensor, a timer and a transmitter and an outside of a wheel on the vehicle - in particular on a frame of the vehicle - attached second unit with a receiver and a
  • the first unit is set up, by means of the sensor, a ground contact of a fixed zero crossing point of the wheel as
  • the second unit is set up by means of the receiver to receive a timer value transmitted by the first unit and to determine a speed of the vehicle from a received timer value by means of the control unit.
  • measures are taken for a precise evaluation of the received timer value or a plurality thereof, in that the second unit has a continuously running clock and is set up by means of the clock a time of Reception of a timer value emitted by the first unit to provide and in particular in the control unit of the second unit to record together with the respective timer value.
  • This also provides the ability to determine if a received timer value is plausibly attributable to a current wheel revolution or a newly started wheel revolution.
  • control unit of the second unit is set up from a plurality of timer values emitted by the first unit, in particular too directly
  • the structure of the first unit can be made particularly simple, because the first unit does not have to take any measures
  • the transmitter does not have to comply with a predefined and / or fixed position when transmitting the timer value with respect to the receiver.
  • the first unit is set up to restart the timer at each zero crossing of the wheel. If particularly simple components are used in the arrangement according to the invention, in particular those which only a small
  • the first unit is set up by means of the transmitter repeats each time a current timer value of Send timer. This ensures that in the course of one revolution the transmitter penetrates at least once to the receiver.
  • trucks at ground contact of the wheel at or in the area of the zero crossing point of the wheel offers the use of so-called pneumatic tires, because they show a more pronounced deformation behavior when ground contact of the wheel in the area of the zero crossing point, especially in comparison with solid rubber tires or the like.
  • a particularly high degree of accuracy in determining the ground contact at or in the region of the zero crossing point arises when the sensor, in particular together with the transmitter, at or in the region of
  • Zero crossing point of the wheel is arranged and there has one or more deformable with the deformation of the wheel at or in the region of the zero crossing point and / or relatively movable elements.
  • the senor comprises one or more piezo elements and / or one or more arrangements of coil, spool core and / or magnet.
  • the senor can be set up to determine the zero crossing of the wheel from the voltage generated at deformation of the wheel at or in the region of the zero crossing point (i) and / or (ii) to provide the operating energy for the first unit.
  • a further simplification of the arrangement according to the invention results when it is possible to dispense with long-life batteries and the like.
  • the first unit has an energy storage, in particular a storage capacitor, which at
  • Storage can be fed.
  • a particularly simple measure for ensuring that a received sequence of increasing timer values belong to only one wheel revolution results when the sensor and / or the energy store of the first unit are designed so that the energy generated and / or stored for the operation of the first unit and in particular for the transmission operation of the transmitter for at most one revolution of the wheel is sufficient and / or the transmitter and / or the receiver are designed with low mutual range, that at least at a zero crossing of the wheel, a contact or a transmitter-receiver connection between is interrupted.
  • the transmission of the information can be done e.g. be delayed until it can be realized with minimal energy consumption; this would correspond to e.g. the shortest possible transmission or radio link.
  • the present invention relates to a driving force with muscle power and / or motor vehicle on wheels, in particular an electric bicycle, an e-bike or pedelec, which has an inventive arrangement for determining a speed of the vehicle.
  • Figure 1 is a schematic side view of a
  • FIGS 2-1, 2-2 show schematically embodiments of
  • FIGS. 3 to 8 show another embodiment of the invention
  • Arrangement according to the invention for determining the vehicle speed when used on a vehicle wheel.
  • FIGS. 9 to 13 show an embodiment of the invention
  • Vehicle using an embodiment of the inventive arrangement for determining the vehicle speed.
  • Figures 14 and 15 show in partially tabular and graphical form
  • Figure 1 shows a schematic side view of a first embodiment of the vehicle 1 according to the invention with an embodiment of the vehicle
  • the electric bicycle 1 with front wheel 9-1 and rear wheel 9-2 comprises a crank mechanism 2 with two cranks 7, 8 on which pedals are arranged.
  • An electric drive 3 is integrated in the crank mechanism 2.
  • a gear 6 is arranged at the rear wheel 9-2.
  • a drive torque which is provided by the driver and / or by the electric drive 3, is transmitted from a chainring 4 on the crank mechanism 2 via a chain 5 to a pinion of the gear shift 6.
  • a control unit 10 On the handlebar of the bicycle 1, a control unit 10 is further arranged, which is connected to the electric drive 3.
  • a battery 1 1 is used for
  • crankshaft 15 of the crank mechanism 2 is formed, on which at each of whose ends a crank 7, 8 is mounted.
  • a front wheel 9-1 and a rear wheel 9-2 are provided on the frame 12.
  • the first unit 20 of the vehicle speed determination device 100 according to the invention is formed in or on the front wheel 9-1.
  • the location where the first unit 20 is located on or in the front wheel 9-1 is referred to as the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1.
  • the ground contact of the zero crossing point 9-3 with the first unit 20 is the decisive event underlying the measurement.
  • the zero crossing point 9-3 and therefore the first unit 20 rotate about the axis of rotation of the front wheel 9-1 and periodically approach the bottom and in the vicinity of the second unit 30 of the arrangement 100 for determining the vehicle speed.
  • the second unit 30 is arranged at a location 30-1 on the frame 12 above the battery 11.
  • this choice is not mandatory.
  • the second unit 30 The arrangement 100 may be formed at a different location on the frame 12, for example at a location 30-2 on the handlebar or at a location 30-3 above the fork and below the handlebar of the vehicle 1.
  • a criterion in the choice of position for the Attachment of the second unit 30 may be such that upon rotation of the front wheel 9-1 and thus upon movement of the first unit 20 on the path of movement of the unit 20, a region must be included in which a wireless transceiver connection between the first unit 20 and the second unit 30 can be constructed for data transmission.
  • the positions shown in the figure 1 are examples of the positions shown in the figure 1
  • Figure 2-1 is a schematic block diagram of the inventive arrangement 100 for determining the speed of the vehicle 1.
  • a first unit 20 is formed so that it upon rotation of the wheel 9-1 rotatably co-rotating.
  • the first unit 20 is via an energy and / or communication bus
  • Timer 22 which can be started when the ground contact has occurred and thus measures a time since the last contact with the ground, and a transmitter 23, which transmits a signal 40 after ground contact, through which, for example, the current timer value of the timer 22 is emitted.
  • a control unit On the bus 25 are further an energy storage 24, a control unit
  • ground contact it is always meant the ground contact of the so-called zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1.
  • the zero crossing point 9-3 in this case is defined by the circumferential or angular position of the sensor 21 on the front wheel 9-1.
  • the ground contact of this zero crossing point 9-3 triggers further processing in the first and second units 20, 30.
  • the ground contact of the zero crossing point 9-3 of the wheel 9-1 is also referred to as the zero crossing of the wheel 9-1 for the sake of simplicity designated.
  • the second unit 30 of the vehicle speed determination arrangement 100 also has a power supply and / or communication bus 35. At these are e.g. a receiver 33, an energy storage 34, a control unit 36 for the first unit 30 and a clock 32 are connected.
  • the front wheel 9-1 revolves clockwise in the direction of the arrow according to FIG. 2-1, for example.
  • the first unit 20 is rotatably mounted on or in the front wheel 9-1, so that the first unit 20 is rotated with the rotation of the front wheel 9-1.
  • the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1 is defined by the position of the sensor 21. This therefore also runs with rotation of the front wheel 9-1, so that it periodically to a ground contact of the zero crossing point 9-3 of the
  • Timer function counting from zero since the last zero crossing is incremented.
  • the transmitter 23 emits a signal 40 which, for example, at transmission contains at least the current timer value of the timer 22 or is representative thereof.
  • the function of the first unit 20 can be controlled via the control unit 26 of the first unit 20. This also applies, for example, to the time sequence of the transmission by the transmitter 23 in temporal relation to the actual zero crossing.
  • the transmission of the signal 40 takes place after the triggering event, namely the zero crossing of the wheel 9-1 and can be done either immediately afterwards or delayed in time. It is also conceivable to send out the respective current timer value by the transmitter 23 several times, so that several timer values of the timer 22 are each emitted with an individual signal 40 until a next zero crossing, that is to say during a single revolution of the front wheel 9-1 , These timer values then match
  • Front wheel 9-1 compared to the zero crossing, namely the ground contact.
  • Timer values e.g. in conjunction with timestamps provided by the continuously traveling clock 32 of the second unit 30, in FIG
  • the dimensioning of the front wheel 9-1 for example, its circumference, be stored, so that in conjunction with the
  • Rotation speed of the front wheel 9-1 - in terms of speed or angular velocity - can be closed on the speed of the vehicle 1.
  • All functions of the second unit 30 can be controlled by the control unit 36 of the second unit 30.
  • the energy is also supplied via the common bus 35 by means of the energy store 34, for example by means of a battery.
  • An external power supply via the battery 1 1 of the electric drive 3 of the vehicle 1 is also conceivable.
  • the power supply of the first unit 20 of the arrangement 100 can take place via the energy generator 27.
  • This can be coupled to the sensor 21, integrated in this or be identical to this.
  • An example of a sensor 21, which is designed as a combination of coil 21 -1 and magnetic core 21 -2, is shown schematically in FIG. 2-2.
  • the sensor 21 is shown in a state in which the portion of the wheel 9-1 in which the sensor 21 is disposed is not deformed. So this is a state outside the zero crossing, ie outside a ground contact of the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1.
  • the magnetic core 21 -2 of the sensor 21 is located substantially outside the coil 21 -1 of the sensor 21st
  • On the right side of Figure 2-2 is a ground contact of
  • This voltage can be used on the one hand to determine the actual zero crossing, that is, the ground contact of the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1, and on the other hand for storing the induction voltage connected energy in the energy storage 24 of the first unit 20.
  • the sensor acts 21 simultaneously as an energy generator 27.
  • Figures 3 to 8 show a schematic side view of an embodiment of the inventive arrangement 100 for determining the speed of a vehicle 1 in use. In this case, for simplification of the vehicle 1 according to the invention, only the front wheel 9-1 with the first device 20 provided there is illustrated.
  • the front wheel 9-1 rotates clockwise on the ground 80. The direction of rotation is indicated by the arrow. At the front wheel 9-1 is the Zero crossing point 9-3 drawn. At this is the sensor 21 of the first unit 20. Furthermore, of the first unit 20 here only the transmitter is shown. However, in principle, the other components timer 22, energy storage 24, bus 25, control unit 26 and
  • FIGS 3 to 8 now show the front wheel 9-1 and the first unit 20 of the assembly 100 in different states in the sense of different
  • the first unit 20 is disposed substantially inside the front wheel 9-1. However, it is also a distributed arrangement in the interior of the wheel 9-1 and / or on its exterior, the rim or the spokes conceivable.
  • the first unit 20 is corresponding to FIG.
  • Figure 4 shows the state after a quarter turn, so that the first unit 20 is here at the 3 o'clock position.
  • the zero crossing point 9-3 has moved by 90 ° from ground contact with the ground 80.
  • the transmitter 22 of the first unit 20 has started to work and wirelessly transmits a signal 40 which is at least representative of the timer value, the timer 22, which is not shown explicitly in the sequence of Figures 3 to 8, since the start with the zero crossing, so the ground contact of the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1, according to the state of Figure 5 with its start by Counting up has reached.
  • the transmitter 23 has continued to transmit a signal 40 while updating by the current timer value.
  • the range of the transmitter 23 is not yet sufficient so that the signal 40 also reaches the receiver 33 of the second unit 30, which is not shown here.
  • the transmitter 23 can continue to approach the transmitter 33 of the second unit 30 by the further rotation about a certain angle, so that the further updated transmitted signal 40 is the receiver 33 of the second unit 30 is reached and received there.
  • the transmitter 23 has adjusted its transmission activity because in the meantime the operating energy stored in the energy storage device 24, not shown here, has been used up for the second unit 20. With consumption of the energy in the energy storage 23, the timer and the transmission function of the second unit 20 succumb.
  • the timer 22 can start from this time, for example, with the value zero.
  • the signal 40 can be transmitted continuously after the first detection of a timer value, for example by radio, as long as the energy from the
  • the signal 40 can be emitted periodically due to the function of the transmitter 23.
  • the transmitter 23 can then get close enough to the receiver 23 of the second unit 30, not shown, so that the receiver 33 of the second unit 30 receives the timer value at least represented in the signal 40 and thus in the second unit 30 the time since the last zero crossing is known and then
  • the position of the wheel 9-1 after the zero crossing is dependent on the capacity of the energy store 24, the dimensioning of the wheel Transmitter 23 and the other components as well as the wheel speed.
  • FIGS. 9 to 13 taking into account further components of an example of the vehicle 1 according to the invention, show similar states for a front wheel 9 - 1, as shown in FIGS. 4 to 8.
  • various alternative positions 30-4 and 30-5 for the arrangement of the second unit 30 in relation to the first unit 20 of the arrangement 100 are taken into account.
  • the second unit 30 can be integrated directly.
  • the position 30-5 may be provided for the second unit 30, that is integrated in the area of the control unit 10 for the electric drive 3 or even in this.
  • the receiver 33 of a second unit 30 of a position 30-5 namely in the area of the control unit 10 for the electric drive 3, is located in the transmitting-receiving area of the transmitter 23 of the first unit 20 of the arrangement 100, whereas, in contrast, a second unit 30 at position 30-4 near the bottom bracket 13 would not be reached by the signal 40 here.
  • FIG. 13 shows a state in which the energy of the energy store 24 in the first unit 20 has been used up after a further quarter turn and the corresponding elapsed time, so that the transmission activity of the transmitter 23 has already come to a standstill here.
  • Figures 14 and 15 show in a schematic form the time course and the relationship of wheel position of the front wheel 9-1, the transmission of the signal 40 by the transmitter 23 and the corresponding emitted
  • 50 designates the time axis for a higher-level system time (e.g., ECU time), which may also be given by the clock 32 of the second unit.
  • ECU time e.g., ECU time
  • the transmitter 23 is located outside the common transmission-reception range between the transmitter 23 and the receiver 33 of the first or second unit 20, 30.
  • the first receive event is deposited by the corresponding
  • Time 50-1 with the value 50,050 ms 50,400 - 350 ms has taken place.
  • the time axis 60 again indicates the higher-order time of the clock 32 second unit 30.
  • FIG. 1 In another embodiment, which is indicated by FIG. 1
  • Timeline 60 labeled t, which in turn is the parent the continuously moving clock 32 of the second unit 30, represented by vertical bars.
  • a particularly suitable transmission time for the first unit 20 results from halving the last determined rotation time of the wheel 9-1.
  • the vehicle speed of bicycles, eBikes, and the like is typically detected by a wheel speed sensor, e.g. as REED
  • Sensor is formed. This is firmly attached to the frame. The passages of a magnet mounted on a wheel spoke per unit of time are recorded. Furthermore, there are also sensors as such, in wheels for detecting the
  • Air pressure can be used.
  • the transmission to a receiver takes place via radio, as no cable-based connection is possible from the moving module.
  • These sensors contain long-term batteries Problems that are based on a Reed sensor based wheel speed, that the mounting is not fault-tolerant (alignment and distance sensor to magnet), is not safe against moving, turning away the magnet and Similarly, in addition to a connector on the system is necessary to electrically connect the sensor, in addition components to the magnet and the sensor are necessary, such as cables and the like.
  • An approach to determine the vehicle speed by a wireless sensor in the wheel itself fails so far in practice because the power supply of the additional module is not guaranteed, even because no cable-based
  • the present invention avoids these difficulties, in particular, by providing an intelligent principle which the
  • the principle of energy harvesting can be used.
  • the resulting amounts of energy may be low. But it can the transmission power and the associated range are limited to cover the energy needs and also to prevent incorrect measurements between two vehicles moving side by side.
  • Electrical energy can be provided by energy harvesting. This can be done by mounting the transmitter in the tire and / or on the rim and pointing a solenoid coil orthogonal to the rim towards the tread. If the bike is driven, this point of the wheel comes into contact with the ground once every 360 ° turn (zero crossing). In this case, the tire and thus also the coil with magnet in combination, e.g. bawled. The induced by electrical energy can be converted and / or rectified and a capacitor as
  • the module feeds with the obtained electrical energy, possibly from the capacitor now a small circuit with a microcontroller, which can count up a time counter since the time of waking and / or ground contact.
  • the time signal is in this embodiment, for example
  • Embodiments of the invention with a single emission.
  • Transmission power should be very low, so that with the available low amount of energy from the capacitor as long as possible and often can be sent. Thus, usually at the time of ground contact the transmission power will not suffice, the information to the more distant receiver - e.g. as part of an existing component, e.g. the motor unit, the HMI - to transmit, because otherwise the system could be considered oversized and would then offer further savings options.
  • the principle is based on the fact that the wheel brings the rotary motion more near the transmitter of a potential receiver, which a short time "after ground contact the information can be passed to the receiver.
  • the receiver can process the received time signal (time since ground contact), compare it to an internal clock and can thus retrospectively calculate the time of the last ground contact. This results in the receiver and controller information about the last n ground contacts and their
  • the transmitter Since it is not known in the transmitter at which time the transmission link to the receiver is the shortest, the transmitter must transmit the information with a sufficiently high frequency. This circumstance will be discussed below
  • Interdependent parameters which must be weighed against each other in the system design, are the transmission frequency to ground contact, the Radelless, the temporal resolution of the time signal, the detectable minimum / maximum speed, the energy storage size in the wheel sensor, the
  • the current tire pressure can also be determined and transmitted with. If the transmitter is extended by acceleration sensors, the determined wheel speed can be made plausible on the basis of the centrifugal force. Prerequisite for everyone
  • the wheel diameter is known. If a coding or signature (e.g., CMAC) is added to the transmitted information (time since zero crossing), then tampering can be achieved. However, this requires a more potent and therefore more expensive hardware on the transmitter side.
  • a coding or signature e.g., CMAC
  • Another aspect of the present invention is optimization of the structure and function of the underlying assembly.
  • the first unit in such a way that it can generate and store just enough energy that it for a
  • a negative example may clarify this: would be e.g. very short clocked and continuously transmitted and perhaps even with so much transmission power, so that the distance between zero crossing and receiver can be bridged directly, so the system would not be optimally designed. It would generate and store too much energy, making the system unnecessarily large and / or heavy.
  • the energy conversion / storage is designed for normal driving situations so that the control unit 26 is continuously supplied in the first unit 20 and so they can perform calculations, but the energy is sufficient only for one transmission per wheel revolution.
  • the now continuously running control unit 26 should now actively determine the time between two zero crossings "t_Radumwindung"
  • the transmission time can of course also be planned accordingly.
  • this planned transmission process can, in extreme cases, go nowhere because the transmitter will be too far away from the predicted position. Subsequent transmissions will be successful again, as there are in normal driving situations in a predominant number of phases in which the
  • continuous transmission is only optional in certain embodiments, but not mandatory.
  • the arrangement 100 may be configured so that the energy supply for the operation of the entire first unit 20 is sufficient only so long that one revolution is completed and the first unit 20 then completely falls asleep.
  • the power generation and - conversion and the energy supply at normal (ie usual driving) speed sufficient to provide, for example, the control unit 26 of the first unit 20 continuously, but not usually for repeated transmission.
  • the signal to be transmitted may contain, in addition to the time stamp, a continuous counter value which is incremented at each zero crossing.
  • the receiver 33 can ensure that between signals from two
  • This counter may eventually overflow and then e.g. start from zero again. This does not diminish the effectiveness of the procedure.
  • Vehicle speed is usually tolerant in that one or more wheel revolutions are not detected or measured.
  • the second unit 30 may simply assume a constant speed of the vehicle 1 as long as.
  • Vehicle speed is zero, if still no new measurements are successfully performed and transmitted.
  • the second unit 30 and the receiver 33 are preferably integrated as possible into existing products or system components, e.g. in the HMI or in the drive unit, to save cabling costs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

The invention relates to an assembly for determining the speed of a vehicle (1) that can be driven by means of muscle force and/or by means of motor force and that is on wheels (9-1, 9-2), in particular an electric bicycle, comprising: a first unit (20), which is fastened to or in a wheel (9-1) of the vehicle (1) and can rotate together with the wheel (9-1) and has a sensor (21), a timer (22), and a transmitter (23); and a second unit (30), which is attached to the vehicle (1) outside of a wheel (9-1, 9-2) and has a receiver (33) and a control unit (36); wherein the first unit (20) is designed to detect ground contact of a permanently selected zero-crossing point (9-3) of the wheel (9-1) as a zero crossing of the wheel (9-1) by means of the sensor (21), to start the timer (22) at the time of the zero crossing such that the time since the last zero crossing is captured as a current timer value, and to transmit a current timer value by means of the transmitter (23) after a zero crossing, and wherein the second unit (30) is designed to receive a timer value transmitted by the first unit (20) by means of the receiver (33) and to determine a speed of the vehicle (1) from a received timer value by means of the control unit (35).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und Fahrzeug Stand der Technik  Arrangement for determining the speed of a vehicle and vehicle prior art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bestimmung der The present invention relates to an arrangement for determining the
Geschwindigkeit eines Fahrzeugs und ein Fahrzeug, welches die Anordnung aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs auf Rädern, insbesondere eines Elektrofahrrades, eines E-Bikes oder eines Pedelecs, sowie ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft antreibbares Fahrzeug auf Rädern, insbesondere ein Elektrofahrzeug, ein E-Bike oder ein Pedelec. Speed of a vehicle and a vehicle having the arrangement. The present invention relates in particular to an arrangement for determining the speed of a vehicle that can be driven by muscle power and / or engine power on wheels, in particular an electric bicycle, an e-bike or a pedelec, as well as a vehicle with wheels that can be driven by muscle power and / or engine power, in particular an electric vehicle, an e-bike or a pedelec.
Die Geschwindigkeit eines Fahrrades, E-Bikes und dergleichen wird The speed of a bicycle, e-bikes and the like will
typischerweise durch einen so genannten Raddrehzahlsensor erfasst. Dieser ist zum Beispiel fest an einem Rahmen des Fahrzeugs befestigt. An einer typically detected by a so-called wheel speed sensor. This is for example firmly attached to a frame of the vehicle. At a
Radspeiche oder einem anderen Teil eines Rades wird ein Magnet so montiert, dass er bei der Raddrehung an dem Sensor vorbeiläuft, dies wird vom Sensor registriert. Im Fahrbetrieb kann über die Anzahl der pro Zeiteinheit erfolgten Durchgänge des Magnetes am Sensor auf die Fahrzeuggeschwindigkeit geschlossen werden, sofern die Maße des Rades bekannt sind. Problematisch bei derartigen Sensoren, die als REED-Sensoren ausgebildet sein können, ist, dass die Montage des Sensors und des Magneten nicht fehlertolerant ist, insbesondere im Hinblick auf die Ausrichtung und den Abstand zwischen Sensor und Magnet. Des Weiteren ist die Montage nicht ausreichend gegen Wheel spoke or another part of a wheel, a magnet is mounted so that it passes by the wheel during the wheel rotation, this is registered by the sensor. When driving, the vehicle speed can be determined by the number of passes of the magnet on the sensor per unit of time, provided that the dimensions of the wheel are known. The problem with such sensors, which can be configured as REED sensors, is that the mounting of the sensor and the magnet is not fault-tolerant, in particular with regard to the alignment and the distance between sensor and magnet. Furthermore, the assembly is not sufficient against
Verschieben, Wegdrehen und dergleichen gesichert, so dass sich die Position und Ausrichtung von Magnet und Sensor im Betrieb ändern können. Beim Sensor selbst sind bestimmte Steckersysteme notwendig, um den Sensor elektrisch zu verbinden. Auch sind neben dem Magneten und dem Sensor zusätzliche Bauteile notwendig, zum Beispiel Kabel, Kabelbinder und dergleichen. Moving, turning away and the like secured, so that the position and orientation of the magnet and sensor can change during operation. The sensor itself requires certain connector systems to electrically connect the sensor. Also next to the magnet and the sensor additional components necessary, for example cables, cable ties and the like.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Ausrichtung zwischen Sensor einerseits und Empfänger und Steuereinheit andererseits und eine justierende Montage der Komponenten in Bezug aufeinander entfallen können, weil der Sensor allein den Bodenkontakt des Rades bestimmt und es auf eine Relativposition zum Rest des Fahrzeugs nicht ankommt. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass eine Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs aufThe arrangement according to the invention for determining the speed of a vehicle drivable with muscle power and / or engine power with the features of claim 1 has the advantage that an alignment between sensor on the one hand and receiver and control unit on the other hand and an adjusting assembly of the components with respect to each other account can because the sensor alone determines the ground contact of the wheel and it does not arrive at a relative position to the rest of the vehicle. This is inventively achieved with the features of claim 1, characterized in that an arrangement for determining the speed of a driven by muscle power and / or motor power vehicle
Rädern, insbesondere eines Elektrofahrrades, vorgeschlagen wird mit einer an oder in einem Rad des Fahrzeugs befestigten und mit dem Rad mitrotierbaren ersten Einheit mit einem Sensor, einem Zeitgeber und einem Sender und einer außerhalb eines Rades am Fahrzeug - insbesondere an einem Rahmen des Fahrzeugs - angebrachten zweiten Einheit mit einem Empfänger und einerWheels, in particular of an electric bicycle, is proposed with a mounted on or in a wheel of the vehicle and mitrotierbaren with the wheel first unit with a sensor, a timer and a transmitter and an outside of a wheel on the vehicle - in particular on a frame of the vehicle - attached second unit with a receiver and a
Steuereinheit. Die erste Einheit ist eingerichtet, mittels des Sensors einen Bodenkontakt einer fest gewählten Nulldurchgangsstelle des Rades als Control unit. The first unit is set up, by means of the sensor, a ground contact of a fixed zero crossing point of the wheel as
Nulldurchgang des Rades zu detektieren, mit dem Nulldurchgang den Zeitgeber zu starten, so dass die Zeit seit dem letzten Nulldurchgang als aktueller Zeitgeberwert erfasst wird, und mittels des Senders zeitlich nach einem Zero crossing of the wheel to detect, with the zero crossing to start the timer, so that the time since the last zero crossing is detected as the current timer value, and by means of the transmitter after a time
Nulldurchgang einen jeweils aktuellen Zeitgeberwert auszusenden. Die zweite Einheit ist eingerichtet mittels des Empfängers einen von der ersten Einheit ausgesandten Zeitgeberwert zu empfangen und mittels der Steuereinheit aus einem empfangenen Zeitgeberwert eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen.  Zero crossing to send a respective current timer value. The second unit is set up by means of the receiver to receive a timer value transmitted by the first unit and to determine a speed of the vehicle from a received timer value by means of the control unit.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung werden Maßnahmen zu einer genauen Auswertung des empfangenen Zeitgeberwertes oder einer Mehrzahl davon ergriffen, indem die zweite Einheit eine ständig mitlaufende Uhr aufweist und eingerichtet ist, mittels der Uhr eine Zeit des Empfangs eines von der ersten Einheit ausgesandten Zeitgeberwertes bereitzustellen und insbesondere in der Steuereinheit der zweiten Einheit zusammen mit dem jeweiligen Zeitgeberwert aufzunehmen. Dies eröffnet auch die Möglichkeit, festzustellen, ob ein empfangener Zeitgeberwert plausibel einer laufenden Radumdrehung oder einer neu begonnenen Radumdrehung zuzuordnen ist. In an advantageous development of the arrangement according to the invention, measures are taken for a precise evaluation of the received timer value or a plurality thereof, in that the second unit has a continuously running clock and is set up by means of the clock a time of Reception of a timer value emitted by the first unit to provide and in particular in the control unit of the second unit to record together with the respective timer value. This also provides the ability to determine if a received timer value is plausibly attributable to a current wheel revolution or a newly started wheel revolution.
Bei einer anderen Fortbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Steuereinheit der zweiten Einheit eingerichtet, aus einer Mehrzahl von der ersten Einheit ausgesandter Zeitgeberwerte, insbesondere zu direkt In another refinement of the arrangement according to the invention, the control unit of the second unit is set up from a plurality of timer values emitted by the first unit, in particular too directly
aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des Rades, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu bestimmen, insbesondere auf der Grundlage der zugehörigen Zeiten des Empfangs der Zeitgeberwerte. Durch den Empfang und die successive zero crossings of the wheel to determine the speed of the vehicle, in particular based on the associated times of receipt of the timer values. By the reception and the
Auswertung einer Mehrzahl von Zeitgeberwerten mittein sich systematische und Messfehler bei der Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit heraus. Auf dieseEvaluating a plurality of timer values with systematic and measurement errors in the determination of the vehicle speed. To this
Art und Weise kann der Aufbau der ersten Einheit besonders einfach gestaltet werden, weil die erste Einheit keine Maßnahmen ergreifen muss, die In this way, the structure of the first unit can be made particularly simple, because the first unit does not have to take any measures
sicherstellen, dass der Zeitgeberwert immer an derselben Winkelposition des Rades und somit an derselben Relativposition zwischen Sensor und Sender nach dem Durchlaufen des Nulldurchgangs ausgesandt wird. Das bedeutet mit anderen Worten, dass durch den Sender keine vordefinierte und/oder feste Position beim Aussenden des Zeitgeberwerts in Bezug auf den Empfänger eingehalten werden muss. Um sicherzustellen, dass Zeitgeberwerte zu unterschiedlichen Radumdrehungen voneinander unterscheidbar sind, ist bei einer anderen vorteilhaften Make sure that the timer value is always emitted at the same angular position of the wheel and thus at the same relative position between sensor and transmitter after passing through the zero crossing. In other words, the transmitter does not have to comply with a predefined and / or fixed position when transmitting the timer value with respect to the receiver. To ensure that timer values for different wheel revolutions are distinguishable from each other is another advantageous
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung die erste Einheit eingerichtet ist, den Zeitgeber bei jedem Nulldurchgang des Rades neu zu starten. Falls bei der erfindungsgemäßen Anordnung besonders einfache Komponenten verwendet werden, insbesondere solche, die einen nur geringen Further development of the arrangement according to the invention, the first unit is set up to restart the timer at each zero crossing of the wheel. If particularly simple components are used in the arrangement according to the invention, in particular those which only a small
Energieverbrauch mit sich bringen, kann nicht gewährleistet sein, dass sich Sender und Empfänger bei jeder Radstellung im gemeinsamen Sende- Empfangsbereich befinden. Um dennoch sicherzustellen, dass die zweite Einheit die Zeitgeberwerte der ersten Einheit empfängt, ist bei einer vorteilhaftenEnergy consumption can not be guaranteed that transmitters and receivers are in the same transmission and reception range at each wheel position. However, to ensure that the second unit receives the timer values of the first unit is at an advantageous
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung die erste Einheit eingerichtet ist, mittels des Senders wiederholt jeweils einen aktuellen Zeitgeberwert des Zeitgebers auszusenden. So wird erreicht, dass im Laufe einer Umdrehung der Sender mindestens einmal zum Empfänger durchdringt. Further development of the arrangement according to the invention, the first unit is set up by means of the transmitter repeats each time a current timer value of Send timer. This ensures that in the course of one revolution the transmitter penetrates at least once to the receiver.
Besonders einfach gestaltet sich die erfindungsgemäße Anordnung, wenn der Sensor ausgebildet ist, einen Nulldurchgang des Rades aus der Deformation desParticularly simple arrangement of the invention, when the sensor is formed, a zero crossing of the wheel from the deformation of
Rades bei Bodenkontakt des Rades an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle des Rades zu bestimmen. Insbesondere bietet sich dann die Verwendung so genannter Luftreifen an, weil diese ein ausgeprägteres Deformationsverhalten beim Bodenkontakt des Rades im Bereich der Nulldurchgangsstelle zeigen, insbesondere im Vergleich zu Vollgummireifen oder dergleichen. Rades at ground contact of the wheel at or in the area of the zero crossing point of the wheel to determine. In particular, then offers the use of so-called pneumatic tires, because they show a more pronounced deformation behavior when ground contact of the wheel in the area of the zero crossing point, especially in comparison with solid rubber tires or the like.
Ein besonders hohes Maß an Genauigkeit beim Bestimmen des Bodenkontakts an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle ergibt sich dann, wenn der Sensor, insbesondere zusammen mit dem Sender, an oder im Bereich der A particularly high degree of accuracy in determining the ground contact at or in the region of the zero crossing point arises when the sensor, in particular together with the transmitter, at or in the region of
Nulldurchgangsstelle des Rades angeordnet ist und dort ein oder mehrere mit der Deformation des Rades an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle deformierbare und/oder relativ zueinander bewegbare Elemente aufweist. Zero crossing point of the wheel is arranged and there has one or more deformable with the deformation of the wheel at or in the region of the zero crossing point and / or relatively movable elements.
Bei der konkreten Ausgestaltung des Messprinzips, welches dem Sensor zu Grunde gelegt werden soll, bieten sich sämtliche Einrichtungen an, die beiIn the concrete embodiment of the measuring principle, which is to be used as the basis of the sensor, all facilities are available, the at
Deformation und/oder Relativbewegung zu entsprechenden physikalischen Effekten führen. Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung der Deformation and / or relative movement lead to corresponding physical effects. In a particularly simple embodiment of
erfindungsgemäßen Anordnung ist es vorgesehen, dass der Sensor ein oder mehrere Piezoelemente und/oder ein oder mehrere Anordnungen aus Spule, Spulenkern und/oder Magnet aufweist. Arrangement according to the invention it is provided that the sensor comprises one or more piezo elements and / or one or more arrangements of coil, spool core and / or magnet.
Der Sensor kann insbesondere eingerichtet sein, aus der bei Deformation des Rades an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle erzeugten Spannung (i) den Nulldurchgang des Rades zu bestimmen und/oder (ii) die Betriebsenergie für die erste Einheit bereitzustellen. In particular, the sensor can be set up to determine the zero crossing of the wheel from the voltage generated at deformation of the wheel at or in the region of the zero crossing point (i) and / or (ii) to provide the operating energy for the first unit.
Eine weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich, wenn auf langlebige Batterien und dergleichen verzichtet werden kann. A further simplification of the arrangement according to the invention results when it is possible to dispense with long-life batteries and the like.
Demzufolge ist es von Vorteil, wenn die erste Einheit einen Energiespeicher aufweist, insbesondere einem Speicherkondensator, welchem die bei Accordingly, it is advantageous if the first unit has an energy storage, in particular a storage capacitor, which at
Deformation des Rades an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle mittels des Sensors erzeugte Spannung als Betriebsenergie für die erste Einheit zur Deformation of the wheel at or in the area of the zero crossing point by means of Sensors generated voltage as the operating power for the first unit to
Speicherung zuführbar ist. Storage can be fed.
Eine besonders einfache Maßnahme zum sicherstellen, dass eine empfangene Abfolge ansteigender Zeitgeberwerte nur zu einer einzigen Radumdrehung gehören, ergibt sich, wenn der Sensor und/oder der Energiespeicher der ersten Einheit so ausgebildet sind, dass die erzeugte und/oder gespeicherte Energie für den Betrieb der ersten Einheit und insbesondere für den Sendebetrieb des Senders für höchstens eine Umdrehung des Rades ausreichend ist und/oder der Sender und/oder der Empfänger so mit geringer gegenseitiger Reichweite ausgebildet sind, dass zumindest bei einem Nulldurchgang des Rades ein Kontakt oder eine Sender-Empfängerverbindung zwischen ihnen unterbrochen ist. A particularly simple measure for ensuring that a received sequence of increasing timer values belong to only one wheel revolution results when the sensor and / or the energy store of the first unit are designed so that the energy generated and / or stored for the operation of the first unit and in particular for the transmission operation of the transmitter for at most one revolution of the wheel is sufficient and / or the transmitter and / or the receiver are designed with low mutual range, that at least at a zero crossing of the wheel, a contact or a transmitter-receiver connection between is interrupted.
Die Übertragung der Information kann dazu z.B. so lange verzögert werden, bis sie mit minimalem Energieaufwand realisiert werden kann; diese entspräche z.B. der kürzest möglichen Übertragungs- oder Funkstrecke. The transmission of the information can be done e.g. be delayed until it can be realized with minimal energy consumption; this would correspond to e.g. the shortest possible transmission or radio link.
Um aus der Umdrehungsgeschwindigkeit eines Rades auf die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit schließen zu können, ist es bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen, dass zur Bestimmung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs in der Steuereinheit der zweiten Einheit In order to be able to deduce the actual vehicle speed from the rotational speed of a wheel, it is provided in a development of the arrangement according to the invention that for determining a speed of the vehicle in the control unit of the second unit
Radparameter hinterlegt sind. Rad parameters are stored.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein mit Muskelkraft und/oder Motorkraft antreibbares Fahrzeug auf Rädern, insbesondere ein Elektrofahrrad, ein E-Bike oder Pedelec, welches eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimmung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist. Furthermore, the present invention relates to a driving force with muscle power and / or motor vehicle on wheels, in particular an electric bicycle, an e-bike or pedelec, which has an inventive arrangement for determining a speed of the vehicle.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Figur 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 1 is a schematic side view of a
erfindungsgemäßen Fahrzeugs unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit. vehicle according to the invention using a Inventive arrangement for determining the vehicle speed.
Figur 2-1 , 2-2 zeigen schematisch Ausführungsformen der Figures 2-1, 2-2 show schematically embodiments of
erfindungsgemäßen Anordnung zur Bestimmung  Inventive arrangement for determination
Fahrzeuggeschwindigkeit.  Vehicle speed.
Figuren 3 bis 8 zeigen eine andere Ausführungsform der FIGS. 3 to 8 show another embodiment of the invention
erfindungsgemäßen Anordnung zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit bei deren Verwendung an einem Fahrzeugrad.  Arrangement according to the invention for determining the vehicle speed when used on a vehicle wheel.
Figuren 9 bis 13 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen FIGS. 9 to 13 show an embodiment of the invention
Fahrzeugs unter Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit.  Vehicle using an embodiment of the inventive arrangement for determining the vehicle speed.
Figuren 14 und 15 zeigen in teilweise tabellarischer und graphischer Form Figures 14 and 15 show in partially tabular and graphical form
Auswerteschemata, die beim erfindungsgemäßen Fahrzeug eingesetzt werden können.  Evaluation schemes that can be used in the vehicle according to the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung Preferred embodiments of the invention
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 15 Hereinafter, referring to FIGS. 1 to 15
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 und der Embodiments of the vehicle 1 according to the invention and the
erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 im Detail erläutert. Dabei werden gleiche oder äquivalente oder gleich oder äquivalent wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente wiederholt. Die in den Figuren dargestellten Inventive arrangement 100 for determining the speed of the vehicle 1 explained in detail. In this case, identical or equivalent or equivalent or equivalent elements are designated by the same reference numerals. Not in every case of their occurrence, the detailed description of the designated elements is repeated. The illustrated in the figures
Eigenschaften und Merkmale können einzeln in beliebiger Form miteinander kombiniert werden. Properties and features can be individually combined in any form.
Figur 1 zeigt in schematischer Seitenansicht eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 mit einer Ausführungsform der Figure 1 shows a schematic side view of a first embodiment of the vehicle 1 according to the invention with an embodiment of the
erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Bestimmung der inventive arrangement 100 for determining the
Fahrzeuggeschwindigkeit. Das Elektrofahrrad 1 mit Vorderrad 9-1 und Hinterrad 9-2 umfasst gemäß Figur 1 einen Kurbeltrieb 2 mit zwei Kurbeln 7, 8, an denen Pedale angeordnet sind. Ein elektrischer Antrieb 3 ist in den Kurbeltrieb 2 integriert. Am Hinterrad 9-2 ist eine Gangschaltung 6 angeordnet. Vehicle speed. According to FIG. 1, the electric bicycle 1 with front wheel 9-1 and rear wheel 9-2 comprises a crank mechanism 2 with two cranks 7, 8 on which pedals are arranged. An electric drive 3 is integrated in the crank mechanism 2. At the rear wheel 9-2 a gear 6 is arranged.
Ein Antriebsmoment, welches durch den Fahrer und/oder durch den elektrischen Antrieb 3 bereitgestellt wird, wird von einem Kettenblatt 4 am Kurbeltrieb 2 über eine Kette 5 auf ein Ritzel der Gangschaltung 6 übertragen. A drive torque, which is provided by the driver and / or by the electric drive 3, is transmitted from a chainring 4 on the crank mechanism 2 via a chain 5 to a pinion of the gear shift 6.
Am Lenker des Fahrrads 1 ist ferner eine Steuereinheit 10 angeordnet, welche mit dem elektrischen Antrieb 3 verbunden ist. Eine Batterie 1 1 dient zur On the handlebar of the bicycle 1, a control unit 10 is further arranged, which is connected to the electric drive 3. A battery 1 1 is used for
Stromversorgung des elektrischen Antriebs 3. Power supply of the electric drive 3.
Im Rahmen 12 integriert ist im Kurbelgehäuse 13 eine Kurbelwelle 15 des Kurbeltriebs 2 ausgebildet, an welcher an deren Enden jeweils eine Kurbel 7, 8 montiert ist. Integrated in the frame 12 is in the crankcase 13, a crankshaft 15 of the crank mechanism 2 is formed, on which at each of whose ends a crank 7, 8 is mounted.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 sind am Rahmen 12 ein Vorderrad 9-1 und ein Hinterrad 9-2 vorgesehen. Am Vorderrad 9-1 des Fahrzeugs 1 ist im oder am Vorderrad 9-1 die erste Einheit 20 der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgebildet. In the embodiment of the vehicle 1 according to the invention shown in FIG. 1, a front wheel 9-1 and a rear wheel 9-2 are provided on the frame 12. At the front wheel 9-1 of the vehicle 1, the first unit 20 of the vehicle speed determination device 100 according to the invention is formed in or on the front wheel 9-1.
Die Stelle, an welcher die erste Einheit 20 am oder im Vorderrad 9-1 angeordnet ist, wird als Nulldurchgangsstelle 9-3 des Vorderrades 9-1 bezeichnet. In der Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung 100 ist der Bodenkontakt der Nulldurchgangsstelle 9-3 mit der ersten Einheit 20 das der Messung zu Grunde liegende maßgebliche Ereignis. Im Betrieb, das heißt also bei Drehung des Vorderrades 9-1 , rotieren die Nulldurchgangsstelle 9-3 und mithin die erste Einheit 20 um die Drehachse des Vorderrades 9-1 und gelangen periodisch in Bodennähe sowie in die Nähe der zweiten Einheit 30 der Anordnung 100 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit. The location where the first unit 20 is located on or in the front wheel 9-1 is referred to as the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1. In the application of the arrangement 100 according to the invention, the ground contact of the zero crossing point 9-3 with the first unit 20 is the decisive event underlying the measurement. During operation, that is to say when the front wheel 9-1 rotates, the zero crossing point 9-3 and therefore the first unit 20 rotate about the axis of rotation of the front wheel 9-1 and periodically approach the bottom and in the vicinity of the second unit 30 of the arrangement 100 for determining the vehicle speed.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform des Fahrzeugs 1 ist die zweite Einheit 30 an einer Stelle 30-1 am Rahmen 12 oberhalb der Batterie 1 1 angeordnet. Diese Wahl ist jedoch nicht zwingend. So kann die zweite Einheit 30 der Anordnung 100 an einer anderen Stelle am Rahmen 12 ausgebildet sein, zum Beispiel an einer Stelle 30-2 am Lenker oder an einer Stelle 30-3 oberhalb der Gabel und unterhalb des Lenkers des Fahrzeugs 1. Ein Kriterium bei der Wahl der Position für die Anbringung der zweiten Einheit 30 kann sein, dass bei Rotation des Vorderrades 9-1 und mithin bei der Bewegung der ersten Einheit 20 auf der Bewegungsbahn der Einheit 20 ein Bereich enthalten sein muss, in welchem eine drahtlose Sende-Empfangsverbindung zwischen der ersten Einheit 20 und der zweiten Einheit 30 zur Datenübertragung aufgebaut werden kann. Insofern sind die in der Figur 1 dargestellten PositionenIn the embodiment of the vehicle 1 illustrated in FIG. 1, the second unit 30 is arranged at a location 30-1 on the frame 12 above the battery 11. However, this choice is not mandatory. Thus, the second unit 30 The arrangement 100 may be formed at a different location on the frame 12, for example at a location 30-2 on the handlebar or at a location 30-3 above the fork and below the handlebar of the vehicle 1. A criterion in the choice of position for the Attachment of the second unit 30 may be such that upon rotation of the front wheel 9-1 and thus upon movement of the first unit 20 on the path of movement of the unit 20, a region must be included in which a wireless transceiver connection between the first unit 20 and the second unit 30 can be constructed for data transmission. In this respect, the positions shown in the figure 1
30-1 , 30-2, 30-3 bevorzugte Positionen, die eine derartige Drahtlosverbindung zwischen der ersten Einheit 20 und der zweiten Einheit 30 auch bei ansonsten geringer Reichweite zwischen Sender und Empfänger in den ersten und zweiten Einheiten 20 und 30 gewährleisten können. 30-1, 30-2, 30-3 preferred positions, which can ensure such a wireless connection between the first unit 20 and the second unit 30 even with otherwise small range between transmitter and receiver in the first and second units 20 and 30.
Figur 2-1 ist eine schematische Blockdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1. Bei dieser ist wieder im Bereich des Vorderrades 9-1 in dessen Inneren eine erste Einheit 20 so ausgebildet, dass sie bei Rotation des Rades 9-1 drehfest mitrotiert. Am Rahmen 12 des Fahrzeugs 1 ist die zweite Einheit 30 der Figure 2-1 is a schematic block diagram of the inventive arrangement 100 for determining the speed of the vehicle 1. In this again in the region of the front wheel 9-1 in the interior of a first unit 20 is formed so that it upon rotation of the wheel 9-1 rotatably co-rotating. On the frame 12 of the vehicle 1, the second unit 30 of
Anordnung 100 angebracht.  Arrangement 100 attached.
Bei der ersten Einheit 20 ist über einen Energie- und/oder KommunikationsbusThe first unit 20 is via an energy and / or communication bus
25 eine Mehrzahl von Komponenten miteinander verbunden. Dabei handelt es sich z.B. um einen Sensor 21 zur Ermittlung eines Bodenkontakts, einen 25 a plurality of components interconnected. These are e.g. around a sensor 21 for determining a ground contact, a
Zeitgeber 22, welcher bei erfolgtem Bodenkontakt gestartet werden kann und somit eine Zeitspanne seit dem letzten Bodenkontakt misst, und einen Sender 23, welcher zeitlich nach dem Bodenkontakt ein Signal 40 aussendet, durch welches zum Beispiel der aktuelle Zeitgeberwert des Zeitgebers 22 ausgesandt wird. Am Bus 25 sind des Weiteren ein Energiespeicher 24, eine Steuereinheit Timer 22, which can be started when the ground contact has occurred and thus measures a time since the last contact with the ground, and a transmitter 23, which transmits a signal 40 after ground contact, through which, for example, the current timer value of the timer 22 is emitted. On the bus 25 are further an energy storage 24, a control unit
26 sowie ein Energieerzeuger 27 integriert. 26 and an energy generator 27 integrated.
Wenn in diesem Zusammenhang von einem Bodenkontakt die Rede ist, so ist damit immer der Bodenkontakt der so genannten Nulldurchgangsstelle 9-3 des Vorderrades 9-1 gemeint. Die Nulldurchgangsstelle 9-3 ist in diesem Fall definiert durch die Umfangs- oder Winkelposition des Sensors 21 am Vorderrad 9-1 . Im Betrieb triggert der Bodenkontakt dieser Nulldurchgangsstelle 9-3 die weitere Verarbeitung in der ersten und zweiten Einheit 20, 30. In diesem Zusammenhang wird der Bodenkontakt der Nulldurchgangsstelle 9-3 des Rades 9-1 auch der Einfachheit halber als Nulldurchgang des Rades 9-1 bezeichnet. If in this context of a ground contact is mentioned, it is always meant the ground contact of the so-called zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1. The zero crossing point 9-3 in this case is defined by the circumferential or angular position of the sensor 21 on the front wheel 9-1. In operation, the ground contact of this zero crossing point 9-3 triggers further processing in the first and second units 20, 30. In this connection, the ground contact of the zero crossing point 9-3 of the wheel 9-1 is also referred to as the zero crossing of the wheel 9-1 for the sake of simplicity designated.
Die zweite Einheit 30 der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit weist ebenfalls einen Energieversorgungsund/oder Kommunikationsbus 35 auf. An diesen sind z.B. ein Empfänger 33, ein Energiespeicher 34, eine Steuereinheit 36 für die erste Einheit 30 und eine Uhr 32 angeschlossen. The second unit 30 of the vehicle speed determination arrangement 100 according to the invention also has a power supply and / or communication bus 35. At these are e.g. a receiver 33, an energy storage 34, a control unit 36 for the first unit 30 and a clock 32 are connected.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit läuft das Vorderrad 9-1 zum Beispiel in Pfeilrichtung gemäß Figur 2-1 im Uhrzeigersinn um. Dabei ist die erste Einheit 20 am oder im Vorderrad 9-1 drehfest angebracht, so dass die erste Einheit 20 mit der Rotation des Vorderrades 9-1 mitrotiert wird. Am oder im Vorderrad 9-1 ist durch die Position des Sensors 21 die Nulldurchgangsstelle 9-3 des Vorderrades 9-1 definiert. Diese läuft also mit Rotation des Vorderrades 9-1 ebenfalls um, so dass es periodisch zu einem Bodenkontakt der Nulldurchgangsstelle 9-3 des During operation of the vehicle speed determination arrangement 100 according to the invention, the front wheel 9-1 revolves clockwise in the direction of the arrow according to FIG. 2-1, for example. Here, the first unit 20 is rotatably mounted on or in the front wheel 9-1, so that the first unit 20 is rotated with the rotation of the front wheel 9-1. On or in the front wheel 9-1, the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1 is defined by the position of the sensor 21. This therefore also runs with rotation of the front wheel 9-1, so that it periodically to a ground contact of the zero crossing point 9-3 of the
Vorderrades 9-1 am Untergrund 80 kommt. Front wheel 9-1 on the ground 80 comes.
Erfindungsgemäß wird bei dieser Ausführungsform bei jedem Nulldurchgang, also bei jedem Bodenkontakt der Nulldurchgangsstelle 9-3, dieser durch den Sensor 21 detektiert, worauf der Zeitgeber 22, zum Beispiel im Sinne eines bei Null beginnenden Zeitzählers, gestartet wird, so dass im Verlauf der According to the invention, in this embodiment, at each zero crossing, ie at each ground contact of the zero crossing point 9-3, this detected by the sensor 21, whereupon the timer 22, for example in the sense of starting at zero timer, is started, so that in the course of
Zeitgeberfunktion, von Null beginnend seit dem letzten Nulldurchgang hochgezählt wird. Timer function, counting from zero since the last zero crossing is incremented.
Durch den Sender 23 wird ein Signal 40 ausgesandt, welches zum Beispiel bei Aussendung zumindest den aktuellen Zeitgeberwert des Zeitgebers 22 enthält oder für diesen repräsentative ist. Die Funktion der ersten Einheit 20 kann über die Steuereinheit 26 der ersten Einheit 20 gesteuert werden. Dies betrifft zum Beispiel auch die zeitliche Abfolge des Aussendens durch den Sender 23 in zeitlicher Relation zu dem tatsächlich erfolgten Nulldurchgang. Das Aussenden des Signals 40 erfolgt nach dem triggernden Ereignis, nämlich dem Nulldurchgang des Rades 9-1 und kann entweder unmittelbar danach erfolgen oder auch zeitlich verzögert dazu. Auch ist ein mehrmaliges Aussenden des dann jeweils aktuellen Zeitgeberwerts durch den Sender 23 denkbar, so dass bis zu einem nächsten Nulldurchgang, das heißt also während einer einzelnen Umdrehung des Vorderrades 9-1 , mehrere Zeitgeberwerte des Zeitgebers 22 jeweils mit einem individuellen Signal 40 ausgesandt werden. Diese Zeitgeberwerte entsprechen dann The transmitter 23 emits a signal 40 which, for example, at transmission contains at least the current timer value of the timer 22 or is representative thereof. The function of the first unit 20 can be controlled via the control unit 26 of the first unit 20. This also applies, for example, to the time sequence of the transmission by the transmitter 23 in temporal relation to the actual zero crossing. The transmission of the signal 40 takes place after the triggering event, namely the zero crossing of the wheel 9-1 and can be done either immediately afterwards or delayed in time. It is also conceivable to send out the respective current timer value by the transmitter 23 several times, so that several timer values of the timer 22 are each emitted with an individual signal 40 until a next zero crossing, that is to say during a single revolution of the front wheel 9-1 , These timer values then match
unterschiedlichen Radwinkelstellungen der Nulldurchgangsstelle 9-3 desdifferent Radwinkelstellungen the zero crossing point 9-3 of
Vorderrades 9-1 im Vergleich zum Nulldurchgang, nämlich dem Bodenkontakt. Front wheel 9-1 compared to the zero crossing, namely the ground contact.
Durch die Auswertung in der zweiten Einheit 30 kann eine Mehrzahl von By the evaluation in the second unit 30, a plurality of
Zeitgeberwerten z.B. in Zusammenschau mit Zeitstempeln, die durch die ständig mitlaufende Uhr 32 der zweiten Einheit 30 bereitgestellt werden, in Timer values e.g. in conjunction with timestamps provided by the continuously traveling clock 32 of the second unit 30, in FIG
entsprechende Radstellungen des Vorderrades 9-1 umgewandelt werden. Auf diese Weise kann in der Steuereinheit 36 der zweiten Einheit 30 unter corresponding wheel positions of the front wheel 9-1 are converted. In this way, in the control unit 36 of the second unit 30 under
Berücksichtigung aller Zeitgeberwerte zu einer oder zu mehreren Consider all timer values for one or more
Radumdrehungen des Vorderrades 9-1 und ggf. unter Berücksichtigung der dazugehörigen Zeitstempel, zum Beispiel im Sinne von Uhrzeiten des Empfangs eines jeweiligen Zeitgeberwerts, auf die Umdrehungsgeschwindigkeit des Vorderrades 9-1 geschlossen werden. Wheel revolutions of the front wheel 9-1 and possibly taking into account the associated time stamp, for example in terms of times of receiving a respective timer value, are closed to the rotational speed of the front wheel 9-1.
In der Steuereinheit 36 kann dazu die Dimensionierung des Vorderrades 9-1 , zum Beispiel dessen Umfang, abgelegt sein, so dass in Zusammenschau mit derIn the control unit 36, the dimensioning of the front wheel 9-1, for example, its circumference, be stored, so that in conjunction with the
Umdrehungsgeschwindigkeit des Vorderrades 9-1 - im Sinne einer Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit - auch auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 geschlossen werden kann. Sämtliche Funktionen der zweiten Einheit 30 können durch die Steuereinheit 36 der zweiten Einheit 30 gesteuert werden. Über den gemeinsamen Bus 35 erfolgt auch die Energieversorgung mittels des Energiespeichers 34, zum Beispiel mittels einer Batterie. Denkbar ist auch eine externe Spannungsversorgung über die Batterie 1 1 des elektrischen Antriebs 3 des Fahrzeugs 1 . Die Energieversorgung der ersten Einheit 20 der Anordnung 100 kann dagegen über den Energieerzeuger 27 erfolgen. Dieser kann mit dem Sensor 21 gekoppelt, in diesen integriert oder mit diesem identisch sein. In Figur 2-2 ist dazu ein Beispiel eines Sensors 21 schematisch dargestellt, der als Kombination aus Spule 21 -1 und Magnetkern 21 -2 ausgebildet ist. Rotation speed of the front wheel 9-1 - in terms of speed or angular velocity - can be closed on the speed of the vehicle 1. All functions of the second unit 30 can be controlled by the control unit 36 of the second unit 30. The energy is also supplied via the common bus 35 by means of the energy store 34, for example by means of a battery. An external power supply via the battery 1 1 of the electric drive 3 of the vehicle 1 is also conceivable. On the other hand, the power supply of the first unit 20 of the arrangement 100 can take place via the energy generator 27. This can be coupled to the sensor 21, integrated in this or be identical to this. An example of a sensor 21, which is designed as a combination of coil 21 -1 and magnetic core 21 -2, is shown schematically in FIG. 2-2.
Auf der linken Seite der Figur 2-2 ist der Sensor 21 in einem Zustand gezeigt, in dem der Bereich des Rades 9-1 , in dem der Sensor 21 angeordnet ist, nicht deformiert ist. Dies ist also ein Zustand außerhalb des Nulldurchgangs, also außerhalb eines Bodenkontakts der Nulldurchgangsstelle 9-3 des Vorderrades 9- 1 . Der Magnetkern 21 -2 des Sensors 21 befindet sich dabei im Wesentlichen außerhalb der Spule 21 -1 des Sensors 21 . Auf der rechten Seite der Figur 2-2 liegt ein Bodenkontakt der On the left side of FIG. 2-2, the sensor 21 is shown in a state in which the portion of the wheel 9-1 in which the sensor 21 is disposed is not deformed. So this is a state outside the zero crossing, ie outside a ground contact of the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1. The magnetic core 21 -2 of the sensor 21 is located substantially outside the coil 21 -1 of the sensor 21st On the right side of Figure 2-2 is a ground contact of
Nulldurchgangsstelle 9-3 des Vorderrades 9-1 vor. Dort ist das Vorderrad 9-1 im Bereich der Nulldurchgangsstelle 9-3 durch Deformation entsprechend gestaucht. Dies führt dazu, dass der Magnetkern 21 -2 des Sensors 21 in die Spule 21 -1 des Sensors 21 eingetaucht ist. Die Bewegung vom Zustand der linken Seite der Figur 2-2 zum Zustand der rechten Seite der Figur 2-2 führt zu einer Induktionsspannung, nämlich auf Grund der Relativbewegung zwischen Spulenkern 21 -2 und Spule 21 -1 des Sensors 21 und der damit einhergehenden Flussdichteänderung in der Spule 21 -1 . Diese Spannung kann einerseits verwendet werden zur Ermittlung des tatsächlichen Nulldurchgangs, also des Bodenkontakts der Nulldurchgangsstelle 9-3 des Vorderrades 9-1 , und andererseits zur Speicherung der mit der Induktionsspannung verbundenen Energie im Energiespeicher 24 der ersten Einheit 20. Auf diese Weise fungiert der Sensor 21 gleichzeitig als Energieerzeuger 27. Die Figuren 3 bis 8 zeigen in schematischer Seitenansicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs 1 in der Verwendung. Dabei ist zur Vereinfachung vom erfindungsgemäßen Fahrzeug 1 ausschließlich das Vorderrad 9-1 mit der dort vorgesehenen ersten Einrichtung 20 illustriert.  Zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1 before. There, the front wheel 9-1 is correspondingly compressed in the region of the zero crossing point 9-3 by deformation. As a result, the magnetic core 21 -2 of the sensor 21 is immersed in the coil 21 -1 of the sensor 21. The movement from the state of the left side of Figure 2-2 to the state of the right side of Figure 2-2 leads to an induction voltage, namely due to the relative movement between the bobbin 21 -2 and coil 21 -1 of the sensor 21 and the associated flux density change in the coil 21 -1. This voltage can be used on the one hand to determine the actual zero crossing, that is, the ground contact of the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1, and on the other hand for storing the induction voltage connected energy in the energy storage 24 of the first unit 20. In this way, the sensor acts 21 simultaneously as an energy generator 27. Figures 3 to 8 show a schematic side view of an embodiment of the inventive arrangement 100 for determining the speed of a vehicle 1 in use. In this case, for simplification of the vehicle 1 according to the invention, only the front wheel 9-1 with the first device 20 provided there is illustrated.
Das Vorderrad 9-1 bewegt sich im Uhrzeigersinn rotierend auf dem Untergrund 80. Die Drehrichtung ist durch den Pfeil angegeben. Am Vorderrad 9-1 ist die Nulldurchgangsstelle 9-3 eingezeichnet. An dieser befindet sich der Sensor 21 der ersten Einheit 20. Des Weiteren ist von der ersten Einheit 20 hier nur noch der Sender dargestellt. Jedoch sind grundsätzlich die weiteren Komponenten Zeitgeber 22, Energiespeicher 24, Bus 25, Steuereinheit 26 sowie The front wheel 9-1 rotates clockwise on the ground 80. The direction of rotation is indicated by the arrow. At the front wheel 9-1 is the Zero crossing point 9-3 drawn. At this is the sensor 21 of the first unit 20. Furthermore, of the first unit 20 here only the transmitter is shown. However, in principle, the other components timer 22, energy storage 24, bus 25, control unit 26 and
Energieerzeuger 27 mitzudenken, wobei insbesondere der Zeitgeber 22 obligatorisch ist. Energy generator 27, in particular the timer 22 is mandatory.
Die Figuren 3 bis 8 zeigen nun das Vorderrad 9-1 und die erste Einheit 20 der Anordnung 100 in verschiedenen Zuständen im Sinne unterschiedlicher Figures 3 to 8 now show the front wheel 9-1 and the first unit 20 of the assembly 100 in different states in the sense of different
Drehwinkel des Vorderrades 9-1 in Bezug auf den Bodenkontakt zum UntergrundAngle of rotation of the front wheel 9-1 with respect to the ground contact with the ground
80, auf welchem das Fahrzeug 1 mittels der Räder 9-1 und 9-2 fährt. Bei der Ausführungsform der Figuren 3 bis 8 ist die erste Einheit 20 im Wesentlichen im Inneren des Vorderrades 9-1 angeordnet. Es ist jedoch auch eine verteilte Anordnung im Inneren des Rades 9-1 und/oder an dessen Äußeren, der Felge oder den Speichen, denkbar. 80, on which the vehicle 1 runs by means of the wheels 9-1 and 9-2. In the embodiment of Figures 3 to 8, the first unit 20 is disposed substantially inside the front wheel 9-1. However, it is also a distributed arrangement in the interior of the wheel 9-1 and / or on its exterior, the rim or the spokes conceivable.
Im Zustand gemäß der Figur 3 ist die erste Einheit 20 entsprechend der In the state according to FIG. 3, the first unit 20 is corresponding to FIG
Orientierung des Vorderrades 9-1 an einer dem Bodenkontakt zum Untergrund 80 gegenüberliegenden Position angeordnet, also an der 12-Uhr-Position. Orientation of the front wheel 9-1 arranged on a ground contact with the ground 80 opposite position, ie at the 12 o'clock position.
Die Figur 4 zeigt den Zustand nach einer Vierteldrehung, so dass sich die erste Einheit 20 hier an der 3-Uhr-Position befindet. Figure 4 shows the state after a quarter turn, so that the first unit 20 is here at the 3 o'clock position.
Im Übergang zum Zustand der Figur 5, also nach einer weiteren Vierteldrehung in der 6-Uhr-Position, befindet sich die erste Einheit 20 der Anordnung 100 mit der Nulldurchgangsstelle 9-3 im Bodenkontakt zum Untergrund 80. Dies wird auch durch die Deformation an dieser Stelle angedeutet, bei welcher die den Sensor 21 pauschal symbolisierende Spule 21 -1 gestaucht ist und dadurch eine Induktionsspannung erzeugt ist, die sowohl zur Detektion des Bodenkontakts an der Nulldurchgangsstelle 9-3 des Rades 9-1 als auch zur Energiegewinnung nutzbar ist. In the transition to the state of Figure 5, so after another quarter turn in the 6 o'clock position, is the first unit 20 of the assembly 100 with the zero crossing point 9-3 in the ground contact to the ground 80. This is also due to the deformation of this Indicated point in which the sensor 21 flat-symbolizing coil 21 -1 is compressed and thus an induction voltage is generated, which is useful both for detecting the ground contact at the zero crossing point 9-3 of the wheel 9-1 and for energy.
Im Übergang zum Zustand der Figur 6, also nach einer weiteren Vierteldrehung in Uhrzeigerrichtung in die 9-Uhr-Position, hat sich die Nulldurchgangsstelle 9-3 um 90° vom Bodenkontakt mit dem Untergrund 80 fortbewegt. Inzwischen hat der Sender 22 der ersten Einheit 20 seine Arbeit aufgenommen und überträgt drahtlos ein Signal 40, welches zumindest repräsentativ ist für den Zeitgeberwert, den der Zeitgeber 22, der in der Abfolge der Figuren 3 bis 8 nicht explizit dargestellt ist, seit dem Start mit dem Nulldurchgang, also dem Bodenkontakt der Nulldurchgangsstelle 9-3 des Vorderrades 9-1 , gemäß dem Zustand der Figur 5 mit seinem Start durch Hochzählen erreicht hat. In the transition to the state of Figure 6, so after another quarter turn clockwise in the 9 o'clock position, the zero crossing point 9-3 has moved by 90 ° from ground contact with the ground 80. Meanwhile, the transmitter 22 of the first unit 20 has started to work and wirelessly transmits a signal 40 which is at least representative of the timer value, the timer 22, which is not shown explicitly in the sequence of Figures 3 to 8, since the start with the zero crossing, so the ground contact of the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1, according to the state of Figure 5 with its start by Counting up has reached.
Im Übergang zum Zustand gemäß Figur 7 hat sich das Vorderrad 9-1 um weitere 45° im Uhrzeigersinn gedreht, wobei der Sender 23 das Aussenden eines Signals 40 unter Aktualisierung durch den laufenden Zeitgeberwert fortgesetzt hat. In the transition to the state shown in Figure 7, the front wheel 9-1 has rotated by a further 45 ° clockwise, the transmitter 23 has continued to transmit a signal 40 while updating by the current timer value.
Es ist zum Beispiel denkbar, dass in der Situation gemäß Figur 6 die Reichweite des Senders 23 noch nicht ausreicht, damit das Signal 40 auch den Empfänger 33 der zweiten Einheit 30, die hier nicht dargestellt sind, erreicht. Beim Zustand gemäß Figur 7 dagegen kann sich der Sender 23 durch das Weiterdrehen um einen gewissen Winkel vom dem Zustand gemäß Figur 6 dem Sender 33 der zweiten Einheit 30 weiter angenähert haben, so dass das nun weiter aktualisierte ausgesandte Signal 40 den Empfänger 33 der zweiten Einheit 30 erreicht und dort empfangen wird. It is conceivable, for example, that in the situation according to FIG. 6, the range of the transmitter 23 is not yet sufficient so that the signal 40 also reaches the receiver 33 of the second unit 30, which is not shown here. On the other hand, in the state according to FIG. 7, the transmitter 23 can continue to approach the transmitter 33 of the second unit 30 by the further rotation about a certain angle, so that the further updated transmitted signal 40 is the receiver 33 of the second unit 30 is reached and received there.
Im Zustand gemäß Figur 8 hat der Sender 23 seine Sendetätigkeit eingestellt, weil inzwischen die im hier nicht dargestellten Energiespeicher 24 gespeicherte Betriebsenergie für die zweite Einheit 20 aufgebraucht ist. Mit Aufbrauchen der Energie im Energiespeicher 23 erliegen die Zeitgeber- und die Sendefunktion der zweiten Einheit 20. In the state according to FIG. 8, the transmitter 23 has adjusted its transmission activity because in the meantime the operating energy stored in the energy storage device 24, not shown here, has been used up for the second unit 20. With consumption of the energy in the energy storage 23, the timer and the transmission function of the second unit 20 succumb.
Bei Verwendung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 100 zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit wird beim When using another embodiment of the inventive arrangement 100 for determining the vehicle speed is
Nulldurchgang gemäß Figur 5 zum Beispiel ein Energiespeicher 24, der dort nicht dargestellt ist und der zum Beispiel ein Kondensator von niedriger Zero crossing according to Figure 5, for example, an energy storage 24, which is not shown there and, for example, a capacitor of lower
Dimensionierung, also geringer Kapazität sein kann, über die durch die Sizing, so may be low capacity, over which by the
Deformation erzeugte Energie gefüllt. Auch kann der Zeitgeber 22 ab diesem Zeitpunkt zum Beispiel mit dem Wert Null loslaufen. Das Signal 40 kann nach dem ersten Erfassen eines Zeitgeberwertes kontinuierlich, zum Beispiel per Funk, aktualisiert ausgesandt werden, solange die Energie aus dem Deformation generated energy filled. Also, the timer 22 can start from this time, for example, with the value zero. The signal 40 can be transmitted continuously after the first detection of a timer value, for example by radio, as long as the energy from the
Energiespeicher 24 ausreichend ist. Im Zusammenhang mit dem Zustand gemäß Figur 6 kann das Signal 40 periodisch auf Grund der Funktion des Senders 23 ausgesandt werden. Energy storage 24 is sufficient. In connection with the state according to FIG. 6, the signal 40 can be emitted periodically due to the function of the transmitter 23.
Im Zusammenhang mit Figur 7 kann dann in diesem Drehbereich der Sender 23 nahe genug an den Empfänger 23 der nicht dargestellten zweiten Einheit 30 gelangen, so dass der Empfänger 33 der zweiten Einheit 30 den im Signal 40 zumindest repräsentierten Zeitgeberwert empfängt und somit in der zweiten Einheit 30 die Zeit seit dem letzten Nulldurchgang bekannt ist und dann In connection with FIG. 7, in this range of rotation, the transmitter 23 can then get close enough to the receiver 23 of the second unit 30, not shown, so that the receiver 33 of the second unit 30 receives the timer value at least represented in the signal 40 and thus in the second unit 30 the time since the last zero crossing is known and then
Rückschluss gezogen werden kann auf die Raddrehzahl oder auf die Conclusion can be drawn on the wheel speed or on the
Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1. Speed of the vehicle 1.
Im Zusammenhang mit dem Zustand gemäß Figur 8 ist noch festzuhalten, dass die Position des Rades 9-1 nach dem Nulldurchgang, also dem Bodenkontakt der Nulldurchgangsstelle 9-3 des Rades 9-1 , abhängig ist von der Kapazität des Energiespeichers 24, der Dimensionierung des Senders 23 und der weiteren Komponenten sowie von der Radgeschwindigkeit. In connection with the state according to FIG. 8, it should also be noted that the position of the wheel 9-1 after the zero crossing, that is to say the ground contact of the zero crossing point 9-3 of the wheel 9-1, is dependent on the capacity of the energy store 24, the dimensioning of the wheel Transmitter 23 and the other components as well as the wheel speed.
Die Figuren 9 bis 13 zeigen unter Berücksichtigung weiterer Komponenten eines Beispiels für das erfindungsgemäße Fahrzeug 1 ähnliche Zustände für ein Vorderrad 9-1 , wie sie in den Figuren 4 bis 8 dargestellt sind. FIGS. 9 to 13, taking into account further components of an example of the vehicle 1 according to the invention, show similar states for a front wheel 9 - 1, as shown in FIGS. 4 to 8.
Dabei sind verschiedene alternative Positionen 30-4 und 30-5 zur Anordnung der zweiten Einheit 30 in Relation zur ersten Einheit 20 der Anordnung 100 berücksichtigt. An der Position 30-4 im Bereich des Tretlagers 13 oder des Elektroantriebs 3 kann die zweite Einheit 30 direkt integriert werden. Alternativ kann die Position 30-5 für die zweite Einheit 30 vorgesehen sein, also im Bereich der Steuereinheit 10 für den elektrischen Antrieb 3 oder gar in dieser integriert. In this case, various alternative positions 30-4 and 30-5 for the arrangement of the second unit 30 in relation to the first unit 20 of the arrangement 100 are taken into account. At the position 30-4 in the area of the bottom bracket 13 or the electric drive 3, the second unit 30 can be integrated directly. Alternatively, the position 30-5 may be provided for the second unit 30, that is integrated in the area of the control unit 10 for the electric drive 3 or even in this.
Im Zusammenhang mit den Situationen der Figuren 1 1 und 12 ist auszuführen, dass in der Figur 1 1 der Sender 23 der ersten Einheit 20 in den Bereich des Empfangs des Empfängers 33 der zweiten Einheit 30 gelangt, wenn die erste Einheit 30 an der Position 30-4 in der Nähe des Tretlagers 13 angeordnet ist, wogegen an dieser Stelle gemäß Figur 1 1 eine zweite Einheit 30 mit einem Empfänger 33 an der Position 30-5 in der Nähe der Steuereinheit 10 für den Elektroantrieb 3 des Fahrrades 1 noch nicht erreicht würde. Im Vergleich dazu ist in der Situation gemäß Figur 12 der Empfänger 33 einer zweiten Einheit 30 einer Position 30-5, nämlich im Bereich der Steuereinheit 10 für den Elektroantrieb 3, im Sende-Empfangsbereich des Senders 23 der ersten Einheit 20 der Anordnung 100 gelegen, wogegen im Gegensatz dazu eine zweite Einheit 30 an der Position 30-4 in der Nähe des Tretlagers 13 hier vom Signal 40 nicht erreicht würde. In connection with the situations of FIGS. 11 and 12, it should be noted that in FIG. 11 the transmitter 23 of the first unit 20 comes within the range of reception of the receiver 33 of the second unit 30 when the first unit 30 is in position 30 4 is disposed in the vicinity of the bottom bracket 13, whereas at this point according to Figure 1 1, a second unit 30 with a receiver 33 at the position 30-5 in the vicinity of the control unit 10 for the electric drive 3 of the bicycle 1 would not yet reached , In comparison, in the situation according to FIG. 12, the receiver 33 of a second unit 30 of a position 30-5, namely in the area of the control unit 10 for the electric drive 3, is located in the transmitting-receiving area of the transmitter 23 of the first unit 20 of the arrangement 100, whereas, in contrast, a second unit 30 at position 30-4 near the bottom bracket 13 would not be reached by the signal 40 here.
Die Figur 13 zeigt einen Zustand, bei welchem die Energie des Energiespeichers 24 in der ersten Einheit 20 nach einer weiteren Vierteldrehung und der entsprechend verstrichenen Zeit aufgebraucht ist, so dass die Sendeaktivität des Senders 23 hier bereits zum Erliegen gekommen ist. FIG. 13 shows a state in which the energy of the energy store 24 in the first unit 20 has been used up after a further quarter turn and the corresponding elapsed time, so that the transmission activity of the transmitter 23 has already come to a standstill here.
Die Figuren 14 und 15 zeigen in schematischer Form den zeitlichen Verlauf und den Zusammenhang von Radstellung des Vorderrades 9-1 , das Aussenden des Signals 40 durch den Sender 23 sowie die entsprechend ausgesandten Figures 14 and 15 show in a schematic form the time course and the relationship of wheel position of the front wheel 9-1, the transmission of the signal 40 by the transmitter 23 and the corresponding emitted
Zeitgeberwerte vor dem Hintergrund des Werts der Uhrzeit in der kontinuierlich mitlaufenden übergeordneten Uhr 32 der zweiten Einheit 30. Timer values against the background of the value of the time in the continuously tracking parent clock 32 of the second unit 30.
In Figur 14 ist mit 50 die Zeitachse für eine übergeordnete Systemzeit (z.B. ECU Zeit) bezeichnet, die auch gegeben sein kann durch die Uhr 32 der zweiten Einheit. Im Folgenden wird auf die Zeitpunkte 50-1 bis 50-4 Bezug genommen. In Figure 14, 50 designates the time axis for a higher-level system time (e.g., ECU time), which may also be given by the clock 32 of the second unit. In the following, reference is made to the time points 50-1 to 50-4.
Aus Figur 14 ist ersichtlich, dass zum Zeitpunkt 50-1 zur übergeordneten Zeit 50,050 ms in der zweiten Einheit, also bei Nulldurchgang oder Bodenkontakt der Nulldurchgangsstelle 9-3 des Vorderrades 9-1 , der Zeitgeber 22 der ersten Einheit 20 mit dem Zeit- oder Zählwert t = 0 ms beginnt und ein entsprechendes Signal 40 ausgesandt wird. Dann werden zu weiteren Zeitpunkten 50-2 zur übergeordneten Zeit 50,200 mit t = 150 ms, 50-3 zur übergeordneten Zeit 50,400 mit t = 350 ms und 50-4 zur übergeordneten Zeit 50,700 mit t = 650 ms aktualisierte Zählwerte gesendet. Jedoch werden im Empfänger 33 der zweiten Einheit 30 nur die Sendesignale 40 zu den Zeitgeberwerten t = 350 ms und t = 650 ms empfangen. Dagegen befindet sich der Sender 23 beim Aussenden des Zeitgeberwerts t = 150 ms außerhalb des gemeinsamen Sende- Empfangsbereichs zwischen Sender 23 und Empfänger 33 der ersten bzw. zweiten Einheit 20, 30. Entsprechend der übergeordneten kontinuierlich mitlaufenden Uhr 32 der zweiten Einheit 30 erhalten die ausgesandten und empfangenen Signale 40 zu den Zeitgeberwerten t = 350 ms und t = 650 ms die Zeitstempel 50,400 ms bzw. 50,700 ms als Uhrzeiten des Empfangs der entsprechenden Signale 40 im Empfänger 33 der zweiten Einheit 30. From FIG. 14, it can be seen that, at the time 50-1 to the superordinate time, 50.050 ms in the second unit, ie at zero crossing or ground contact of the zero crossing point 9-3 of the front wheel 9-1, the timer 22 of the first unit 20 with the time or Count t = 0 ms starts and a corresponding signal 40 is sent. Then at additional times 50-2 at the higher-order time 50.200 with t = 150 ms, 50-3 at the higher-order time 50.400 with t = 350 ms and 50-4 at the higher-order time 50.700 with t = 650 ms are sent updated count values. However, in the receiver 33 of the second unit 30, only the transmission signals 40 will be received at the timer values t = 350 ms and t = 650 ms. On the other hand, when the timer value t = 150 ms is emitted, the transmitter 23 is located outside the common transmission-reception range between the transmitter 23 and the receiver 33 of the first or second unit 20, 30. Corresponding to the higher-level continuously traveling clock 32 of the second unit 30, the transmitted and received signals 40 receive the timestamps 50.400 ms and 50.700 ms respectively at the timer values t = 350 ms and t = 650 ms as times of reception of the corresponding signals 40 in the receiver 33 of FIG second unit 30.
Die folgende Beispielrechnung erläutert das erfindungsgemäße Konzept weiter: The following example calculation further explains the concept according to the invention:
Das erste Empfangsereignis wird hinterlegt, indem die entsprechende The first receive event is deposited by the corresponding
übergeordnete Nulldurchgangszeit bestimmt wird. Zum übergeordneten Zeitpunktparent zero crossing time is determined. At the parent time
50-3 mit dem Empfangszeitstempel mit 50,400 ms wurde in der zweiten Einheit 30 der Zeitwert t = 350 ms von der ersten Einheit 20 empfangen. Die zweite Einheit 30 ermittelt daraus, dass der Nulldurchgang zum übergeordneten 50-3 with the reception time stamp at 50.400 ms, the second unit 30 received the time value t = 350 ms from the first unit 20. The second unit 30 determines from this that the zero crossing to the parent
Zeitpunkt 50-1 mit dem Wert 50,050 ms = 50,400 - 350 ms stattgefunden hat. Time 50-1 with the value 50,050 ms = 50,400 - 350 ms has taken place.
Sollte - wie im Fall der Figur 14 - tatsächlich auch das zweite zum Should - as in the case of Figure 14 - actually the second to
übergeordneten Zeitpunkt 50-4 bei 50,700 ms ausgesandte Signal mit dem Zeitwert t = 650 ms empfangen werden, so ergibt sich in Redundanz eine Bestätigung des übergeordneten Nulldurchgangszeitpunktes zu 50,050 ms = 50,700 - 650 ms. Auf Grund der Redundanz kann die zweite Sendung zursuperordinate time 50-4 at 50,700 ms transmitted signal with the time t = 650 ms are received, then results in redundancy confirmation of the parent zero crossing time to 50,050 ms = 50,700 - 650 ms. Due to the redundancy, the second broadcast to the
Bestätigung genutzt oder in der zweiten Einheit 30 ignoriert werden. Confirmation used or ignored in the second unit 30.
Bei Figur 15 kann bei einer Ausführungsform davon ausgegangen werden, dass es durch die Dimensionierung des Energiespeichers 24 der ersten Einheit 20 beim Drehen des Vorderrades 9-1 zu einer einzigen Übertragung eines SignalsIn Figure 15, in one embodiment, it can be assumed that by sizing the energy store 24 of the first unit 20 as the front wheel 9-1 rotates, it becomes a single transmission of a signal
40 mit einem entsprechenden Zeitgeberwert kommt. Die Zeitachse 60 deutet wieder die übergeordnet laufende Zeit der Uhr 32 zweiten Einheit 30 an. 40 comes with a corresponding timer value. The time axis 60 again indicates the higher-order time of the clock 32 second unit 30.
Bei einer anderen Ausführungsform, die sich durch Figur 15 ebenfalls In another embodiment, which is indicated by FIG
beschreiben lässt, wird aus einem oder mehreren empfangenen Zeitstempeln konsolidiert für die letzte Radumdrehung eine Drehgeschwindigkeit ermittelt, wobei in diesem Fall durch Figur 15 beschrieben wird, dass über die letzten x Messergebnisse eine Filterung stattfinden kann, um Ausreißer - ggf. bedingt durch Messfehler - zu glätten. can be described, is determined from one or more received timestamps consolidated for the last Radumdrehung a rotational speed, in which case is described by Figure 15, that over the last x measurement results filtering can take place to outliers - possibly due to measurement error - too smooth.
Die Zeitpunkte des Übertragens des Signals 40 sind in Figur 15 auf der The timings of transmitting the signal 40 are shown in FIG
Zeitachse 60, die mit t bezeichnet ist und die wiederum die übergeordnete Zeit der kontinuierlich mitlaufenden Uhr 32 der zweiten Einheit 30 wiedergibt, mit senkrechten Balken dargestellt. Timeline 60, labeled t, which in turn is the parent the continuously moving clock 32 of the second unit 30, represented by vertical bars.
Zu einem aktuellen Zeitpunkt 60-2, der auch mit einem Pfeil markiert ist, ergibt sich in der Rückschau eine Abfolge 60-1 von vier übertragenen ZeitgeberwertenAt a current point in time 60-2, which is also marked with an arrow, the result in the retrospect is a sequence 60-1 of four transmitted timer values
At1 bis At4 mit den Werten 150 ms, 250 ms, 250 ms und 250 ms. Die At1 to At4 with the values 150 ms, 250 ms, 250 ms and 250 ms. The
unterschiedlichen Werte ergeben sich einerseits aus unterschiedlichen Different values result on the one hand from different ones
Sendezeitpunkten und entsprechend unterschiedlichen Drehwinkeln in Bezug auf den zuletzt erfolgten Nulldurchgang und andererseits auch auf Grund einer Variation der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 . Transmission times and correspondingly different angles of rotation with respect to the last completed zero crossing and on the other hand also due to a variation of the vehicle speed of the vehicle. 1
Bei einer Geschwindigkeitsberechnung würde jedoch in der Rückschau eine Mittelung über sämtliche Werte At1 bis At4 durchgeführt werden, so dass sich insgesamt ein gemittelter Wert At = 225 ms für eine Radumdrehung ergäbe. Dies entspräche einer Raddrehzahl von 4,5 Drehungen pro Sekunde. Ein derartigerIn a speed calculation, however, an averaging over all values At1 to At4 would be carried out in retrospect, so that overall an average value Δt = 225 ms would result for one wheel revolution. This would correspond to a wheel speed of 4.5 turns per second. Such a
Wert multipliziert mit dem Radumfang ergäbe dann die Fahrzeuggeschwindigkeit. Value multiplied by the wheel circumference would then give the vehicle speed.
Ein besonders geeigneter Sendezeitpunkt für die erste Einheit 20 ergibt sich durch Halbieren der zuletzt bestimmten Umdrehungszeit des Rades 9-1 . A particularly suitable transmission time for the first unit 20 results from halving the last determined rotation time of the wheel 9-1.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Erläuterungen weiter vertieft: These and other aspects of the present invention will be further elucidated with reference to the following explanations:
Die Fahrzeuggeschwindigkeit von Fahrrädern, eBikes und dergleichen wird typischerweise durch einen Raddrehzahlsensor erfasst, der z.B. als REED-The vehicle speed of bicycles, eBikes, and the like is typically detected by a wheel speed sensor, e.g. as REED
Sensor ausgebildet ist. Dieser ist fest am Rahmen befestigt ist. Es werden die Durchgänge eines an einer Radspeiche montierten Magnets pro Zeiteinheit erfasst. Weiterhin gibt es auch Sensoren als solche, die in Rädern zur Erfassung desSensor is formed. This is firmly attached to the frame. The passages of a magnet mounted on a wheel spoke per unit of time are recorded. Furthermore, there are also sensors as such, in wheels for detecting the
Luftdrucks genutzt werden. Die Übertragung an einen Empfänger erfolgt per Funk, da von dem bewegten Modul aus keine kabelbasierte Anbindung möglich ist. Diese Sensoren enthalten Langzeitbatterien Probleme der auf einen Reed-Sensor basierten Raddrehzahlerfassung sind, dass die Montage nicht fehlertolerant ist (Ausrichtung und Abstand Sensor zu Magnet), nicht sicher ist gegen Verschieben, Wegdrehen des Magneten und dergleichen, zusätzlich ein Stecker am System notwendig ist, um den Sensor elektrisch zu verbinden, zusätzlich Bauteile zum Magneten und zum Sensor nötig sind, z.B. Kabel und dergleichen. Ein Ansatz, die Fahrzeuggeschwindigkeit durch einen Funksensor im Rad selbst zu bestimmen, scheitert bislang in der Praxis daran, dass die Energieversorgung des Zusatzmoduls nicht gewährleistet ist, auch weil keine kabelbasierte Air pressure can be used. The transmission to a receiver takes place via radio, as no cable-based connection is possible from the moving module. These sensors contain long-term batteries Problems that are based on a Reed sensor based wheel speed, that the mounting is not fault-tolerant (alignment and distance sensor to magnet), is not safe against moving, turning away the magnet and Similarly, in addition to a connector on the system is necessary to electrically connect the sensor, in addition components to the magnet and the sensor are necessary, such as cables and the like. An approach to determine the vehicle speed by a wireless sensor in the wheel itself, fails so far in practice because the power supply of the additional module is not guaranteed, even because no cable-based
Verbindung zu Energiespeicher möglich ist. Es müsste daher ein eigener, besonders langlebiger Energiespeicher direkt in der Felge verbaut werden. Connection to energy storage is possible. It would therefore have its own, particularly durable energy storage installed directly in the rim.
Dieser wäre entweder schwer oder nicht lange haltbar, wodurch häufige Wechsel erforderlich würden und mit Abziehen des Reifenmantels einhergehen müssten. This would be either heavy or not long lasting, which would require frequent changes and would have to go along with removal of the tire casing.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten insbesondere dadurch, dass ein intelligentes Prinzip geschaffen wird, welche die The present invention avoids these difficulties, in particular, by providing an intelligent principle which the
Energiebereitstellung, die Energiespeicherung, die Energy supply, energy storage, the
möglichst effiziente Nutzung der gespeicherten und/oder gewonnenen Energie, die Überbrückung der Funkstrecke und das Verfahren zur Auswertung der empfangenen Information im Empfänger zum Rückschluss auf die Raddrehzahl kombiniert. the most efficient use of the stored and / or recovered energy, the bridging of the radio link and the method for evaluating the received information in the receiver combined to conclude on the wheel speed.
Anstelle einer Batterie kann das Prinzip des Energy-Harvesting eingesetzt werden. Die daraus resultierenden Energiemengen sind zwar ggf. gering. Aber es können die Sendeleistung und damit einhergehend die Reichweite begrenzt werden, um den Energiebedarf zu deckein und auch um Fehlmessungen zwischen zwei nebeneinander her fahrenden Fahrzeugen zu unterbinden. Instead of a battery, the principle of energy harvesting can be used. The resulting amounts of energy may be low. But it can the transmission power and the associated range are limited to cover the energy needs and also to prevent incorrect measurements between two vehicles moving side by side.
Letzteres wäre ggf. auch über eine Codierung möglich. The latter would possibly also be possible via a coding.
Es kann elektrische Energie durch Energy-Harvesting bereitgestellt werden. Dies kann geschehen, indem der Sender im Reifen und/oder an der Felge montiert ist und eine Spule mit Magnet orthogonal von der Felge in Richtung Laufflache zeigt. Wird mit dem Rad gefahren, so kommt nach jeder 360°-Drehung diese Stelle des Rades einmal mit dem Boden in Kontakt (Nulldurchgang). Dabei werden der Reifen und damit auch die Spule mit Magnet in Kombination z.B. zusammengestaucht. Die durch Induktion gewonnene elektrische Energie kann umgewandelt und/oder gleichgerichtet und einem Kondensator als Electrical energy can be provided by energy harvesting. This can be done by mounting the transmitter in the tire and / or on the rim and pointing a solenoid coil orthogonal to the rim towards the tread. If the bike is driven, this point of the wheel comes into contact with the ground once every 360 ° turn (zero crossing). In this case, the tire and thus also the coil with magnet in combination, e.g. bawled. The induced by electrical energy can be converted and / or rectified and a capacitor as
Energiespeicher zugeführt werden. Das Modul speist mit der gewonnenen elektrischen Energie, ggf. aus dem Kondensator nun eine kleine Schaltung mit einem Mikrocontroller, die einen Zeitzähler seit dem Zeitpunkt des Aufwachens und/oder Bodenkontaktes hochzählen lässt. Das Zeitsignal wird bei dieser Ausführungsform z.B. Energy storage to be supplied. The module feeds with the obtained electrical energy, possibly from the capacitor now a small circuit with a microcontroller, which can count up a time counter since the time of waking and / or ground contact. The time signal is in this embodiment, for example
kontinuierlich ausgesendet. Dies ist jedoch nicht zwingend, denkbar sind continuously sent out. However, this is not mandatory, they are conceivable
Ausführungsformen der Erfindung mit einem einmaligen Aussenden. Die Embodiments of the invention with a single emission. The
Sendeleistung soll sehr gering sein, so dass mit der verfügbaren niedrigen Energiemenge aus dem Kondensator möglichst lange und oft gesendet werden kann. So wird in der Regel zum Zeitpunkt des Bodenkontaktes die Sendeleistung nicht genügen, die Information an den weiter entfernten Empfänger - z.B. als Bestandteil einer vorhandenen Komponente, wie z.B. die Motoreinheit, das HMI - zu übermitteln, weil anderenfalls das System als überdimensioniert aufgefasst werden könnte und dann weitere Einsparungsoptionen bieten würde. Transmission power should be very low, so that with the available low amount of energy from the capacitor as long as possible and often can be sent. Thus, usually at the time of ground contact the transmission power will not suffice, the information to the more distant receiver - e.g. as part of an existing component, e.g. the motor unit, the HMI - to transmit, because otherwise the system could be considered oversized and would then offer further savings options.
Das Prinzip beruht nun darauf, dass das Rad durch die Drehbewegung den Sender mehr in die Nähe eines potenziellen Empfängers bringt, wodurch kurze Zeit" nach dem Bodenkontakt die Information an den Empfänger weitergegeben werden kann. The principle is based on the fact that the wheel brings the rotary motion more near the transmitter of a potential receiver, which a short time "after ground contact the information can be passed to the receiver.
Da die Zeitdauer zwischen Bodenkontakt und Empfang nicht konstant ist, kann der Empfänger das empfangene Zeitsignal (Zeit seit Bodenkontakt) verarbeiten, mit einer internen Uhr vergleichen und kann so im Rückblick den Zeitpunkt des letzten Bodenkontaktes berechnen. So ergibt sich in dem Empfänger und Controller die Information über die letzten n Bodenkontakte und deren Since the time between ground contact and reception is not constant, the receiver can process the received time signal (time since ground contact), compare it to an internal clock and can thus retrospectively calculate the time of the last ground contact. This results in the receiver and controller information about the last n ground contacts and their
Zeitpunkten.  Times.
Aus dieser so bestimmbaren Drehgeschwindigkeit und der Kenntnis des From this determinable rotational speed and the knowledge of the
Radumfangs kann nun die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden. Radumfangs now the vehicle speed can be calculated.
Da im Sender nicht bekannt ist, zu welchem Zeitpunkt die Übertragungsstrecke zum Empfänger am kürzesten ist, muss der Sender die Information mit einer ausreichend hohen Häufigkeit aussenden. Dieser Umstand wird unten im Since it is not known in the transmitter at which time the transmission link to the receiver is the shortest, the transmitter must transmit the information with a sufficiently high frequency. This circumstance will be discussed below
Zusammenhang mit weiteren Optimierungsmöglichkeiten näher erläutert. Connection with further optimization options explained in more detail.
Voneinander abhängige Parameter, die bei der Systemauslegung gegeneinander abgewogen werden müssen, sind die Sendehäufigkeit nach Bodenkontakt, der Radumfang, die zeitliche Auflösung des Zeitsignals, die Erfassbare Minimal- /Maximalgeschwindigkeit, die Energiespeichergröße im Radsensor, die Interdependent parameters, which must be weighed against each other in the system design, are the transmission frequency to ground contact, the Radumfangs, the temporal resolution of the time signal, the detectable minimum / maximum speed, the energy storage size in the wheel sensor, the
Sendeleistung und weitere Aspekte. Transmission power and other aspects.
Durch die Erweiterung des Senders um einen Drucksensor kann zusätzlich der aktuelle Reifendruck ermittelt und mit übertragen werden. Wird der Sender um Beschleunigungssensoren erweitert, so kann an Hand der Fliehkraft die ermittelte Raddrehzahl plausibilisiert werden. Voraussetzung für alle Due to the extension of the transmitter to a pressure sensor, the current tire pressure can also be determined and transmitted with. If the transmitter is extended by acceleration sensors, the determined wheel speed can be made plausible on the basis of the centrifugal force. Prerequisite for everyone
beschriebenen Verfahren ist, dass der Raddurchmesser bekannt ist. Wird der übertragenen Information (Zeit seit Nulldurchgang) noch eine Codierung oder Signatur (z.B. CMAC) hinzugefügt, so kann dadurch ein Manipulationsschutz (Tuning) erreicht werden. Dies bedarf jedoch einer potenteren und dadurch teureren Hardware auf Senderseite. described method is that the wheel diameter is known. If a coding or signature (e.g., CMAC) is added to the transmitted information (time since zero crossing), then tampering can be achieved. However, this requires a more potent and therefore more expensive hardware on the transmitter side.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist Optimierung des Aufbaus und der Funktion der zu Grunde liegenden Anordnung. Another aspect of the present invention is optimization of the structure and function of the underlying assembly.
Dabei soll es ein generelles Ziel sein, die erste Einheit so auszubilden, dass sie genau so viel Energie erzeugen und speichern kann, dass es für eine It should be a general goal, the first unit in such a way that it can generate and store just enough energy that it for a
erfolgreiche Übertragung ausreicht. successful transmission is sufficient.
Ein Negativbeispiel mag dies verdeutlichen: Würde z.B. sehr kurz getaktet und kontinuierlich gesendet werden und vielleicht sogar mit so viel Sendeleistung, so dass die Strecke zwischen Nulldurchgang und Empfänger direkt überbrückt werden kann, so wäre das System nicht optimal ausgelegt. Es würde zu viel Energie erzeugt und gespeichert, wodurch das System unnötig groß und/oder schwer sein würde. A negative example may clarify this: Would be e.g. very short clocked and continuously transmitted and perhaps even with so much transmission power, so that the distance between zero crossing and receiver can be bridged directly, so the system would not be optimally designed. It would generate and store too much energy, making the system unnecessarily large and / or heavy.
Um das genannte Ziel mit insbesondere nur einem gezielten und geglückten Sende-/Übertragungsvorgang besser zu erreichen, kann bevorzugt folgende Implementierung aufgegriffen werden: In order to better achieve the stated goal with, in particular, only a targeted and successful transmission / transmission process, the following implementation can preferably be adopted:
Die Energiewandlung/-speicherung wird für normale Fahrsituationen so ausgelegt, dass die Steuereinheit 26 in der ersten Einheit 20 durchgehend versorgt wird und sie so Berechnungen durchführen kann, die Energie jedoch nur für einen Sendevorgang pro Radumdrehung ausreicht. Die nun durchgehend laufende Steuereinheit 26 soll nun selbst aktiv die Zeit zwischen zwei Nulldurchgängen„t_Radumdrehung" bestimmen. Der The energy conversion / storage is designed for normal driving situations so that the control unit 26 is continuously supplied in the first unit 20 and so they can perform calculations, but the energy is sufficient only for one transmission per wheel revolution. The now continuously running control unit 26 should now actively determine the time between two zero crossings "t_Radumdrehung"
nachfolgende Sendevorgang wird nun genau zur Zeit t = (Nulldurchgang + (t_Radumdrehung/2)) geplant und ausgeführt. Damit wird in diesem Beispiel erreicht, dass ein Empfänger 33, der genau gegenüber von dem Nullpunkt (z.B. am Lenker) positioniert ist, exakt getroffen wird. Subsequent transmission is now planned and executed exactly at the time t = (zero crossing + (t_rad / rotation) / 2)). Thus, in this example, it is achieved that a receiver 33 positioned exactly opposite the origin (e.g., on the handlebar) is exactly hit.
Sitzt der Empfänger 33 an einer anderen Stelle, z.B. im Bereich des Antriebs, lässt sich der Sendezeitpunkt natürlich auch dahingehend planen. So müsste in einem solchen Beispiel der Sendevorgang 90° nach Nulldurchgang erfolgen, also zum Zeitpunkt t = (Nulldurchgang + (t_Radumdrehung/4)). Dies lässt sich beliebig auslegen. If the receiver 33 is in a different location, e.g. In the area of the drive, the transmission time can of course also be planned accordingly. Thus, in such an example, the transmission process would have to take place 90 ° after the zero crossing, that is to say at the instant t = (zero crossing + (t-wheel rotation / 4)). This can be interpreted arbitrarily.
Optimal funktioniert diese Vorgehen bei konstanter Geschwindigkeit, weil das Verfahren auf der Messung der vorangegangenen Umdrehung basiert. This procedure works optimally at constant speed because the method is based on the measurement of the previous revolution.
Bei starken Beschleunigungen/Bremsvorgängen kann dieser so geplante Sendevorgang im Extremfall ins Leere laufen, weil sich der Sender zu weit entfernt von der vorausberechneten Position befinden wird. Nachfolgende Übertragungsvorgänge werden aber wieder erfolgreich sein, da es bei normalen Fahrsituationen in überwiegender Anzahl Phasen gibt, in denen sich die In the case of strong accelerations / braking processes, this planned transmission process can, in extreme cases, go nowhere because the transmitter will be too far away from the predicted position. Subsequent transmissions will be successful again, as there are in normal driving situations in a predominant number of phases in which the
Fahrzeuggeschwindigkeit nur langsam ändert. Dass vereinzelt Vehicle speed changes slowly. That isolated
Übertragungsvorgänge nicht glücken, stellt darüber hinaus kein grundsätzliches Problem dar. Transmission processes do not succeed, moreover, is not a fundamental problem.
Dadurch ergibt sich, dass ein kontinuierliches Senden nur optional bei bestimmten Ausführungsformen erfolgt, nicht aber zwingend ist. As a result, continuous transmission is only optional in certain embodiments, but not mandatory.
Die Anordnung 100 kann so ausgebildet sein, dass der Energievorrat für den Betrieb der gesamten ersten Einheit 20 nur solange reicht, dass eine Umdrehung abgeschlossen wird und die erste Einheit 20 dann komplett einschläft. The arrangement 100 may be configured so that the energy supply for the operation of the entire first unit 20 is sufficient only so long that one revolution is completed and the first unit 20 then completely falls asleep.
Bei einer alternativen Ausführungsform können die Energieerzeugung und - Wandlung und der Energievorrat bei normalen (d.h. im Fahrbetrieb üblichen) Drehzahlen ausreichen, um z.B. die Steuereinheit 26 der ersten Einheit 20 durchgehend zu versorgen, in der Regel aber nicht jedoch für mehrmaliges Senden. Sollte bei einer Realisierung das Problem auftreten, dass der Empfänger 33 (z.B. wegen des großen abzudeckenden Spektrums an Raddrehzahlen) die In an alternative embodiment, the power generation and - conversion and the energy supply at normal (ie usual driving) speed sufficient to provide, for example, the control unit 26 of the first unit 20 continuously, but not usually for repeated transmission. Should in a realization the problem occur that the receiver 33 (eg because of the large range of wheel speeds to be covered) the
Zuordnung zwischen empfangenem Zeitstempel und Radumdrehung Assignment between received timestamp and wheel revolution
vorher/nachher nicht eindeutig bestimmen kann, so können alternativ oder zusätzlich noch folgende Maßnahmen ergriffen werden: before / afterwards can not clearly determine, alternatively or additionally following measures can be taken:
Das zu übertragende Signal kann zusätzlich zum Zeitstempel einen fortlaufenden Zählerwert enthalten, der bei jedem Nulldurchgang hochgezählt wird. So kann der Empfänger 33 sicherstellen, dass zwischen Signalen aus zwei The signal to be transmitted may contain, in addition to the time stamp, a continuous counter value which is incremented at each zero crossing. Thus, the receiver 33 can ensure that between signals from two
unterschiedlichen Nulldurchgängen sauber unterschieden wird. different zero crossings is clearly distinguished.
Dieser Zähler kann irgendwann überlaufen und dann z.B. wieder bei Null beginnen. Das mindert aber nicht die Wirksamkeit des Verfahrens. This counter may eventually overflow and then e.g. start from zero again. This does not diminish the effectiveness of the procedure.
Der Empfänger 33 oder das System, welches auf die Ermittlung der The receiver 33 or the system, which is based on the determination of
Fahrzeuggeschwindigkeit angewiesen ist, ist in der Regel dahingehend tolerant, dass eine oder mehrere Radumdrehungen nicht erfasst oder gemessen werden. Die zweite Einheit 30 kann solange einfach eine konstante Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 annehmen. Vehicle speed is usually tolerant in that one or more wheel revolutions are not detected or measured. The second unit 30 may simply assume a constant speed of the vehicle 1 as long as.
Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit wird angenommen, dass die After a predetermined time, it is assumed that the
Fahrzeuggeschwindigkeit Null ist, falls weiterhin keine neuen Messungen erfolgreich durchgeführt und übertragen werden. Vehicle speed is zero, if still no new measurements are successfully performed and transmitted.
Die zweite Einheit 30 und der Empfänger 33 werden vorzugsweise möglichst in vorhandene Produkte oder Systemkomponenten integriert, z.B. im HMI oder in der Antriebseinheit, um Verkabelungsaufwand einzusparen. The second unit 30 and the receiver 33 are preferably integrated as possible into existing products or system components, e.g. in the HMI or in the drive unit, to save cabling costs.

Claims

Ansprüche claims
1 . Anordnung zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines mit Muskelkraft und/oder mit Motorkraft antreibbaren Fahrzeugs (1 ) auf Rädern (9-1 , 9-2), insbesondere eines Elektrofahrrades, 1 . Arrangement for determining the speed of a vehicle (1) on wheels (9-1, 9-2), which can be driven by muscle power and / or with engine power, in particular an electric bicycle,
mit:  With:
- einer an oder in einem Rad (9-1 ) des Fahrzeugs (1 ) befestigten und mit dem Rad (9-1 ) mitrotierbaren ersten Einheit (20) mit einem Sensor (21 ), einem Zeitgeber (22) und einem Sender (23) und  a first unit (20) mounted on or in a wheel (9-1) of the vehicle (1) and rotatable with the wheel (9-1), comprising a sensor (21), a timer (22) and a transmitter (23 ) and
- einer außerhalb eines Rades (9-1 , 9-2) am Fahrzeug (1 ) angebrachten zweiten Einheit (30) mit einem Empfänger (33) und einer Steuereinheit - A outside of a wheel (9-1, 9-2) on the vehicle (1) mounted second unit (30) with a receiver (33) and a control unit
(36), (36)
wobei die erste Einheit (20) eingerichtet ist:  wherein the first unit (20) is arranged:
- mittels des Sensors (21 ) einen Bodenkontakt einer fest gewählten  - By means of the sensor (21) a ground contact of a fixed selected
Nulldurchgangsstelle (9-3) des Rades (9-1 ) als Nulldurchgang des Rades (9-1 ) zu detektieren,  Zero crossing point (9-3) of the wheel (9-1) as the zero crossing of the wheel (9-1) to detect
- mit dem Nulldurchgang den Zeitgeber (22) zu starten, so dass die Zeit seit dem letzten Nulldurchgang als aktueller Zeitgeberwert erfasst wird, und  to start the timer (22) with the zero crossing, so that the time since the last zero crossing is detected as the current timer value, and
- mittels des Senders (23) zeitlich nach einem Nulldurchgang einen jeweils aktuellen Zeitgeberwert auszusenden, und  - Send by means of the transmitter (23) temporally after a zero crossing a respective current timer value, and
wobei die zweite Einheit (30) eingerichtet ist:  wherein the second unit (30) is arranged:
- mittels des Empfängers (33) einen von der ersten Einheit (20)  by means of the receiver (33) one of the first unit (20)
ausgesandten Zeitgeberwert zu empfangen und  to receive emitted timer value and
- mittels der Steuereinheit (35) aus einem empfangenen Zeitgeberwert eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1 ) zu bestimmen.  - To determine by means of the control unit (35) from a received timer value, a speed of the vehicle (1).
2. Anordnung nach Anspruch 1 , wobei die zweite Einheit (30) eine ständig mitlaufende Uhr (32) aufweist und eingerichtet ist, mittels der Uhr (32) eine Zeit des Empfangs eines von der ersten Einheit (20) ausgesandten Zeitgeberwertes bereitzustellen und insbesondere in der Steuereinheit (35) der zweiten Einheit (30) zusammen mit dem jeweiligen Zeitgeberwert aufzunehmen. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die 2. Arrangement according to claim 1, wherein the second unit (30) has a constantly revolving clock (32) and is arranged to provide by means of the clock (32) a time of reception of a timer output from the first unit (20) timer value, and in particular the control unit (35) of the second unit (30) together with the respective timer value. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the
Steuereinheit (36) der zweiten Einheit (30) eingerichtet ist, aus einer Mehrzahl von der ersten Einheit (20) ausgesandter Zeitgeberwerte, insbesondere zu direkt aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des Rades (9-1 ), die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1 ) zu bestimmen, insbesondere auf der Grundlage der zugehörigen Zeiten des Empfangs der Control unit (36) of the second unit (30) is arranged, from a plurality of the first unit (20) emitted timer values, in particular to directly consecutive zero crossings of the wheel (9-1) to determine the speed of the vehicle (1), in particular based on the associated times of reception of the
Zeitgeberwerte. Timer values.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Einheit (30) eingerichtet ist, den Zeitgeber (22) bei jedem Nulldurchgang des Rades (9-1 ) neu zu starten. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first unit (30) is arranged to restart the timer (22) at each zero crossing of the wheel (9-1).
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Einheit (30) eingerichtet ist, mittels des Senders (23) wiederholt jeweils einen aktuellen Zeitgeberwert des Zeitgebers (22) auszusenden. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the first unit (30) is arranged to emit by means of the transmitter (23) repeatedly each time a current timer value of the timer (22).
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensor (21 ) ausgebildet ist, einen Nulldurchgang des Rades (9-1 ) aus der Deformation des Rades (9-1 ) bei Bodenkontakt des Rades (9-1 ) an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle (9-3) des Rades (9-1 ) zu bestimmen. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the sensor (21) is formed, a zero crossing of the wheel (9-1) from the deformation of the wheel (9-1) at ground contact of the wheel (9-1) at or in the region of the zero crossing point (9-3) of the wheel (9-1).
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sensor (21 ), insbesondere zusammen mit dem Sender (23), an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle (9-3) des Rades (9-1 ) angeordnet ist und dort ein oder mehrere mit der Deformation des Rades (9-1 ) an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle (9-3) deformierbare und/oder relativ zueinander bewegbare Elemente aufweist. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the sensor (21), in particular together with the transmitter (23), at or in the region of the zero crossing point (9-3) of the wheel (9-1) is arranged and there one or more with the Deformation of the wheel (9-1) at or in the region of the zero crossing point (9-3) has deformable and / or relatively movable elements.
Anordnung nach Anspruch 7, wobei der Sensor (21 ) ein oder mehrere Piezoelemente und/oder ein oder mehrere Anordnungen aus Spule, Spulenkern und/oder Magnet aufweist und insbesondere eingerichtet ist, aus der bei Deformation des Rades (9-1 ) an oder im Bereich der Arrangement according to claim 7, wherein the sensor (21) comprises one or more piezo elements and / or one or more arrangements of coil, coil core and / or magnet and is in particular arranged from the upon deformation of the wheel (9-1) on or in Field of
Nulldurchgangsstelle (9-3) erzeugten Spannung (i) den Nulldurchgang des Rades (9-1 ) zu bestimmen und/oder (ii) die Betriebsenergie für die erste Einheit (20) bereitzustellen. Anordnung nach Anspruch 8, wobei die erste Einheit (20) einen Zero crossing point (9-3) generated voltage (i) to determine the zero crossing of the wheel (9-1) and / or (ii) to provide the operating power for the first unit (20). Arrangement according to claim 8, wherein the first unit (20) has a
Energiespeicher (24) aufweist, insbesondere einem Speicherkondensator, welchem die bei Deformation des Rades (9-1 ) an oder im Bereich der Nulldurchgangsstelle (9-3) mittels des Sensors (21 ) erzeugte Spannung als Betriebsenergie für die erste Einheit (20) zur Speicherung zuführbar ist. Energy storage (24), in particular a storage capacitor, which the voltage generated during deformation of the wheel (9-1) at or in the region of the zero crossing point (9-3) by means of the sensor (21) as operating energy for the first unit (20) Storage can be fed.
Anordnung nach Anspruch 9, Arrangement according to claim 9,
wobei der Sensor (21 ) und/oder der Energiespeicher (24) der ersten Einheit (20) so ausgebildet sind, dass die erzeugte und/oder gespeicherte Energie für den Betrieb der ersten Einheit (20) und insbesondere für den Sendebetrieb des Senders (23) für höchstens eine Umdrehung des Rades (9-1 ) ausreichend ist und/oder wobei der Sender (23) und/oder der Empfänger (33) so mit geringer gegenseitiger Reichweite ausgebildet sind, dass zumindest bei einem Nulldurchgang des Rades (9-1 ) eine Sender-Empfängerverbindung zwischen ihnen unterbrochen ist.  wherein the sensor (21) and / or the energy store (24) of the first unit (20) are designed so that the generated and / or stored energy for the operation of the first unit (20) and in particular for the transmission mode of the transmitter (23 ) is sufficient for at most one revolution of the wheel (9-1) and / or wherein the transmitter (23) and / or the receiver (33) are formed with low mutual range, that at least at a zero crossing of the wheel (9-1 ) a transmitter-receiver connection between them is interrupted.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Bestimmung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1 ) in der Steuereinheit (36) der zweiten Einheit (30) Radparameter hinterlegt sind. Arrangement according to one of the preceding claims, wherein for determining a speed of the vehicle (1) in the control unit (36) of the second unit (30) wheel parameters are stored.
Mit Muskelkraft und/oder Motorkraft antreibbares Fahrzeug (1 ) auf Rädern (9-1 , 9-2), insbesondere Elektrofahrrad, welches eine Anordnung (100) zur Bestimmung einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs (1 ) nach einem der Ansprüche aufweist. Vehicle (1) on wheels (9-1, 9-2) which can be driven by muscle power and / or engine power, in particular an electric bicycle, which has an arrangement (100) for determining a speed of the vehicle (1) according to one of the claims.
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