WO2020079575A1 - Control device and control method for an electric motor of an electric bicycle - Google Patents

Control device and control method for an electric motor of an electric bicycle Download PDF

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WO2020079575A1
WO2020079575A1 PCT/IB2019/058761 IB2019058761W WO2020079575A1 WO 2020079575 A1 WO2020079575 A1 WO 2020079575A1 IB 2019058761 W IB2019058761 W IB 2019058761W WO 2020079575 A1 WO2020079575 A1 WO 2020079575A1
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signal
reference value
strain
strain gauge
measuring element
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Application number
PCT/IB2019/058761
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Antonius Georg ROSSBERGER
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Tq-Systems Gmbh
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    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
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    • B62M3/00Construction of cranks operated by hand or foot
    • B62M3/003Combination of crank axles and bearings housed in the bottom bracket
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/108Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving resistance strain gauges

Definitions

  • the present description discloses a device for driving an electric motor for motor assistance of a pedal torque and a method for driving the electric motor.
  • the present disclosure discloses a bottom bracket for an electric bicycle, the bottom bracket having a deformation sensor.
  • the present description discloses a device for determining a motor support of an electric bicycle for supporting a pedal torque provided by a driver of the electric bicycle.
  • Motor support is to be deactivated in particular when the driver does not provide any pedal torque for seduction. This is the case, for example, when a dead center area is reached within a pedaling cycle, but also, for example, when a rider holds the pedals in one position, steps backwards or steps more slowly than is required to drive the bicycle.
  • the device has a bottom bracket with a pedal shaft receiving area, such as, for example, a bottom bracket housing, an area of the bicycle frame or a cylindrical receiving area of a load cell.
  • a pedal shaft receiving area such as, for example, a bottom bracket housing, an area of the bicycle frame or a cylindrical receiving area of a load cell.
  • the pedal shaft receiving area has a first strain measuring element in a first area of the pedal shaft receiving area and a second strain measuring element in a second region of the pedal shaft receiving area, the second area being opposite the first area with respect to the bottom bracket receiving area.
  • the opposite position can also be defined with respect to a central axis of the bottom bracket receiving area or with respect to a central axis of a pedal shaft mounted therein.
  • a strain gauge element can in particular be provided by a strain gauge who.
  • the strain gauge element can also be provided by other types of displacement or strain sensors, such as magnetic, magnetostrictive or capacitive sensors.
  • the device has evaluation electronics which are connected to the first strain measuring element and to the second strain measuring element.
  • the evaluation electronics are set up to receive a first signal from the first strain measuring element and a second signal from the second strain measuring element, wherein the signals can in particular be voltage signals or generally electrical signals. Furthermore, the evaluation electronics are set up to determine a first reference value or zero point value of the first signal and to determine a second reference value of the second signal. These reference values can correspond, for example, to a position of the pedal shaft in which a pedal shaft does not exert any additional compressive force on the first strain element or on the second strain measuring element. This corresponds to a situation in which a rider does not drive the bicycle through the pedals.
  • the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support on the basis of the first reference value and the second reference value and then to activate it again.
  • the activation can be done in particular by sending deactivation or activation signals.
  • the above-mentioned determination of a reference value can take place, for example, by measuring the corresponding first or second signal and comparing it with a previously determined reference value, and determining whether the reference value is accepted or reached.
  • a drift of the reference value is taken into account.
  • the reference values are determined immediately at the time of deactivation or activation of the motor and / or by means of a previous calibration, which can be carried out repeatedly in order to take into account a drift of the reference value.
  • the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support if the signal of the first strain measuring element is essentially constant and the signal of the second strain measuring element is essentially constant.
  • the signal is essentially constant over a period of time if it only assumes values in a predefined range around a constant value, wherein the predefined range can be, for example, 5% of a maximum amplitude of the signal.
  • the time period can also comprise fractions of a second, and in particular can be in the range of a few tenths or hundredths of a second.
  • the time period can comprise 10% of a pedal cycle that lasts 3 seconds, that is 0.3 seconds.
  • the evaluation electronics according to this embodiment is set up to activate the motor support when the signal of the second strain measuring element leaves a predefined range around the value that it assumed when the motor support was deactivated, or when the signal of the first strain measuring element leaves a predefined range around the value that it assumed at the beginning of the deactivation period.
  • it can be checked whether the value in a predefined cattle with respect to the course of the signal value over time.
  • the predefined direction can refer in particular to an ascending or a descending direction.
  • the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support when the signal of the first strain measuring element reaches the first reference value and the signal of the second strain measuring element reaches the second reference value, and to activate the motor support when the signal of the second strain measuring element leaves the second reference value or when the signal of the first strain measuring element leaves the first reference value.
  • the evaluation electronics is set up to determine the first reference value and the second reference value, in which the evaluation electronics checks whether within a predefined measuring range, i.e. an assumed range, possible zero or Reference values, during a pedaling cycle a signal of the first strain measuring element is essentially constant in sections and at the same time a signal of the second strain measuring element is substantially constant.
  • a predefined measuring range i.e. an assumed range, possible zero or Reference values
  • the signal is essentially constant in sections if it changes by no more than a fraction, for example 5%, of a maximum amplitude within a predetermined time period, the predetermined time period being on the order of tenths or hundredths of a second or even longer.
  • the evaluation electronics stores the constant value of the first signal as the first reference value and the constant value of the second signal as the second reference value, which can be done, for example, in a computer-readable memory of the evaluation electronics after A / D conversion of the signal.
  • the pedal shaft receiving area furthermore has a third strain measuring element in a third area of the pedal shaft receiving area and a fourth strain measuring element in a fourth area of the pedal shaft receiving area.
  • the fourth area is opposite to the third area with respect to the pedal wave receiving area.
  • the evaluation electronics are further configured to receive a third signal from the third strain measuring element and a fourth signal from the fourth strain measuring element, to determine a third reference value of the third signal, and to assign a fourth reference value of the fourth signal determine.
  • the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support on the basis of the first reference value, the second reference value, the third reference value and the fourth reference value.
  • the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support when the signal of the third strain measuring element is essentially constant and the signal of the fourth strain measuring element is essentially constant. Furthermore, the evaluation electronics are set up to activate the motor support when the signal of the third strain measuring element leaves a predefined range by the value that it assumed when deactivating the motor support, or when the signal of the fourth strain measuring element passed a predefined range leaves the value it assumed at the start of the deactivation period. Furthermore, the evaluation electronics can check the conditions mentioned above in relation to the first or second signal.
  • evaluation electronics are set up to deactivate the motor support when the signal of the third strain measuring element reaches the third reference value and the signal of the fourth strain measuring element reaches the fourth reference value.
  • the evaluation electronics is also set up to activate the motor support when the signal of the third strain measuring element leaves the third reference value or when the signal of the fourth strain measuring element leaves the fourth reference value.
  • the evaluation electronics can check the conditions mentioned above in relation to the first or second signal.
  • the evaluation electronics are set up to determine the third reference value and the fourth reference value in each case, in which the evaluation electronics checks whether a signal of the third strain measuring element is essentially constant in sections within a predefined measuring range during a wearing cycle at the same time, a signal from the fourth strain measuring element is constant, and if so, store the constant value of the third signal as the third reference value and the constant value of the fourth signal as the fourth reference value.
  • the evaluation electronics is also set up to determine a sum of a pedal torque and a chain torque from the first signal, the second signal, the third signal and the fourth signal.
  • the above-mentioned device comprises an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor.
  • the evaluation electronics is set up to determine a support power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current and to control the electric motor, to provide the support power in order to amplify or support a driver's pedal torque.
  • a support torque can be determined first and from this the support power of the electric motor.
  • the device further comprises a torque sensor for determining a sum of pedal torque and chain torque, an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor.
  • the torque sensor can in particular be provided by the strain gauge elements.
  • the evaluation electronics is also set up to determine a support power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current and to control the electric motor to provide the support power.
  • the present description discloses an electric bicycle with the above-mentioned device.
  • the electric bicycle has control electronics of the electric motor, which is set up to communicate with the device, which can be done via signal lines or wirelessly.
  • the electric bicycle has the above-mentioned electric motor, the electric motor being connected to the control electronics and being mechanically connected, for example via a gear and a chain, to an driven wheel of the electric bicycle, and a pedal shaft, which is in the pedal shaft receiving area is stored.
  • the present disclosure discloses a computer-implemented method for determining a motor support of an electric motor of an electric bicycle in order to support a pedal torque provided by a driver of the electric bicycle.
  • the electric bicycle has a bottom bracket with a pedal shaft receiving area, the pedal shaft receiving area having a first strain measuring element in a first area of the bottom bracket housing and a second strain measuring element in a second area of the pedal shaft receiving area, the second area being the first Area opposite the bottom bracket receiving area.
  • the method has the following steps: receiving a first signal from the first strain measuring element and a second signal from the second strain measuring element, determining a first reference value of the first signal,
  • Determining a second reference value of the second signal and deactivating the motor support on the basis of the first reference value and the second reference value or activating the motor support on the basis of the first and the second reference value, the activation and deactivation being able to take place in particular by sending deactivation or activation signals .
  • the method also has the following steps: deactivating the motor support when the signal of the first strain measuring element is essentially constant and the signal of the second strain measuring element is essentially constant. Furthermore, the motor support is activated when the signal of the second strain measuring element leaves a predefined range around the value that it assumed when deactivating the motor support, or when the signal of the first strain measuring element passed a predefined range around the value it accepted at the beginning of the deactivation period.
  • the method further comprises the following steps: deactivating the motor support when the signal of the first strain measuring element reaches the first reference value and the signal of the second strain measuring element reaches the second reference value, and activating the motor support if that Signal of the second strain gauge leaves the second reference value or when the signal of the first strain gauge leaves the first reference value.
  • the method also has the following steps: determining the first reference value and the second reference value, the determination of the first reference value and the second reference value comprising the following steps.
  • the pedal shaft receiving area further has a third strain measuring element in a third area of the pedal shaft receiving area and a fourth strain measuring element in a fourth area of the pedal shaft receiving area, the fourth area relating to the pedal shaft Across the exposure area.
  • the method further comprises the following steps. Receiving a third signal from the third strain gauge and a fourth signal from the fourth strain gauge, determining a third reference value of the third signal, determining a fourth reference value of the fourth signal, and deactivating motor assistance based on the first reference value, the second reference value , the third reference value and the fourth reference value the motor support.
  • the method further has the following steps: deactivating the motor support when the signal of the third strain measuring element is essentially constant and the signal of the fourth strain measuring element is substantially constant. Activation of the motor support if the signal of the third strain measuring element leaves a predefined range by the value that it assumed when the motor support was deactivated, or if the signal of the fourth strain measuring element left a predefined range by the value that it had at the start who has accepted the deactivation period.
  • the method also has the following steps: Deactivating the motor support when the signal of the third strain measuring element reaches the third reference value and the signal of the fourth strain measuring element reaches the fourth reference value. Activate motor support when the signal from the third Strain-measuring element leaves the third reference value or when the signal of the fourth strain-measuring element leaves the fourth reference value.
  • the method also has the following steps: determining the third reference value and the fourth reference value, the determination of the third reference value and the fourth reference value comprising the following steps: checking whether a signal of the third strain gauge element is essentially constant in sections and at the same time a signal of the fourth strain gauge element is substantially constant in sections. If so, the constant value of the third signal is stored as the third reference value and the constant value of the fourth signal is stored as the fourth reference value.
  • the electric bicycle also has an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor.
  • the method further comprises the following steps: determining a sum of a pedal torque and a chain torque from the first signal, the second signal, the third signal and the fourth signal, determining an assist power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft Angle, and the motor current, and driving the electric motor to provide the support power.
  • the electric bicycle also has a torque sensor for determining a sum of pedal torque and chain torque, and an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor.
  • the method also has the following steps: determining an assistance power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current, an assistance power, and driving the electric motor to provide the assistance power.
  • Bottom brackets for bicycles are known. There is a need to improve the known bottom bracket for bicycles in terms of their robustness and functionality.
  • a novel bottom bracket for a bicycle is provided.
  • the bottom bracket includes a left sleeve nut, a bottom bracket shell, a right sleeve nut and an optional connecting sleeve for mounting the bottom bracket on a bicycle pedal shaft.
  • the directional information such as "left” or "right”, are directions from the perspective of a person riding a bicycle. From this perspective, for example, a conventional chain bicycle would always have the bicycle chain arranged “on the right”.
  • the bottom bracket has a left sleeve nut, a bottom bracket shell and a right sleeve nut, the bottom bracket shell has a left bearing seat with a left roller bearing and a right th bearing seat with a right roller bearing.
  • the left bearing seat and / or the right bearing seat have at least one deformation sensor, wherein an inner ring of the left roller bearing and / or an inner ring of the right roller bearing is or are connected with at least one position sensor which determines its position with respect to the bottom bracket housing telt.
  • an evaluation and transmission circuit for evaluating the electrical signals supplied by the deformation sensor and / or from the position sensor and for preferably wirelessly transmitting the data obtained by the evaluated signals.
  • the evaluation and transmission circuit has an energy store for storing electrical energy supplied by the position sensor for the operation of the deformation sensors and / or the evaluation and transmission circuit.
  • the bottom bracket shell includes a left bearing seat and a right bearing seat.
  • a left roller bearing is arranged between the left bearing seat and the connecting sleeve.
  • a right roller bearing is arranged between the right bearing seat and the connecting sleeve.
  • the bottom bracket further comprises at least one sensor, in particular for detecting at least one operating parameter of the bicycle, as well as an evaluation and transmission circuit, which is designed to evaluate electrical signals supplied by the at least one sensor and to send data received by the evaluated signals to at least one receiver send, especially to transmit wirelessly via an antenna.
  • the evaluation and transmission circuit can in particular have a reception interface for receiving and digitizing the signals supplied by the at least one sensor.
  • the evaluation and transmission circuit can include a computing unit with a memory unit and with a processor, in particular for evaluating the digitized signals, and a Include transmitter unit for sending evaluation results to the at least one receiver.
  • Both portable devices for example sports watches or smartphones, and devices mounted on the bicycle, such as monitors, bicycle computers or the like, can be used as receivers. act.
  • the receivers can receive already evaluated results of the signal evaluation carried out by the evaluation and transmission circuit for visualization or for further processing in a format that can be read by the receivers.
  • the at least one sensor and the evaluation and transmission circuit can be arranged essentially entirely within the bottom bracket housing. These components are protected by the arrangement within the bottom bracket shell, so that the impairment of their functionality by external influences can be suppressed or reduced.
  • the evaluation and transmission circuit can have a rechargeable battery.
  • the evaluation and transmission circuit can be designed to charge the rechargeable battery using the electrical signals supplied by the at least one sensor.
  • the electrical signals supplied by at least one sensor can thus not only serve to record operating parameters of the bicycle, but also as an energy source for the evaluation and transmission circuit, in which the energy contained in the sensor signals is used at least partially to charge the rechargeable battery.
  • the at least one sensor can in particular comprise at least one strain gauge.
  • the strain gauges are suitable for detecting mechanical deformations.
  • mechanical deformations of parts of the bottom bracket can be detected with a strain gauge, from which conclusions can be drawn about the mechanical forces developed in the bottom bracket.
  • the at least one strain gauge can be arranged in the bottom bracket in different ways.
  • the left bearing seat and / or the right bearing seat of the bottom bracket housing can have at least one flat area directed perpendicularly with respect to the connecting sleeve, wherein the at least one strain gauge can be arranged on the at least one flat area.
  • the vertical arrangement of the strain gauge is particularly suitable for radial or vertical deformations of the pedal shaft to determine flat areas of the bearing seats and thus the corresponding radial forces to which the flat areas of the bearing seats are exposed.
  • strain gauges are used, which are in particular evenly distributed around the circumference of the left and / or right bearing seat. Due to the even distribution of the strain gauges around the circumference of a bearing seat, the radial distribution of forces around the circumference of the bearing seat and thus more complete information about the mechanical stress on the bearing seat can be obtained.
  • At least one strain gauge is located only on the left bearing seat. On the basis of the measurement signals supplied by the at least one strain gauge, in particular on the basis of experimental measurements, force distribution can also be determined in other areas of the bottom bracket, in particular in the right-hand bearing seat. In this way, savings can be made on the strain gauges.
  • the strain gauges are arranged on both bearing seats so that the mechanical deformations or the forces developed in the bearing seats can be determined directly on both sides and thus more precisely.
  • the at least one sensor can comprise at least one encoder arranged within the bottom bracket housing, which has a first encoder part fastened on the inside on the inside of an outer wall of the bottom bracket housing and a second encoder part fastened on the connecting sleeve relative to the first encoder part.
  • the second encoder part can comprise a magnet, in particular a permanent magnet
  • the first encoder part can comprise a coil for detecting electromagnetic fields generated by the magnet.
  • the first encoder part which is attached to the outer wall of the bottom bracket shell, circles the second encoder part, which is attached to the connecting sleeve, so that the magnet of the second encoder part always on the coil of the first encoder part drives past again. Due to electromagnetic induction, moving the magnet past the coil induces an alternating current in the coil, which is conducted to the evaluation and transmission circuit via an appropriate electrical connection.
  • various operating parameters in particular the speed and speed of the pedal shaft, acceleration, speed and the current crank position of the bicycle can be determined.
  • the encoder or the coil and the magnet can be dimensioned such that the signals generated by the encoder can be used to charge the rechargeable battery by the evaluation and transmission circuit.
  • the encoder can thus be used both for generating signals for the evaluation and as an energy source for the evaluation and transmission circuit, so that no further, in particular external, energy sources are required for the operation of the evaluation and transmission circuit.
  • the bottom bracket can be made essentially watertight.
  • the left roller bearing and the right roller bearing can be designed as a waterproof roller bearing or as a waterproof ball bearing. Due to the watertight design of the left and right roller bearings, the watertightness of the bottom bracket can be easily achieved without special side seals.
  • the outer wall of the bottom bracket housing has transmission holes that are essentially permeable to electromagnetic signals.
  • the transmitter holes reduce the electromagnetic shielding for the signals sent by the evaluation and transmission circuit, in particular when the antenna of the evaluation and transmission circuit is completely inside the bottom bracket shell, so that the receiver or receivers receive the evaluation - and transmission circuit can better receive data sent.
  • the transmission holes can be sealed with seals that are permeable to electromagnetic signals, in particular made of plastic, which is sealed in a water-tight manner.
  • the left sleeve nut and the right sleeve nut are each provided with an external thread for screwing into the corresponding internal thread of a frame tube of a bicycle frame.
  • the bottom bracket can be easily installed in the frame tube using the external threads of the sleeve nuts.
  • the bottom bracket is held from the left and right by the sleeve nuts screwed into the frame tube, so that a robust connection is created between the bicycle frame and the bottom bracket.
  • the bottom bracket housing has an external thread at both ends, the left and right sleeve nuts having an inside thread corresponding to the outside threads of the bottom bracket housing, so that the bottom bracket is inserted into a frame tube and can be easily attached with sleeve nuts from both sides can.
  • Such a design of the bottom bracket can be used to attach the bottom bracket
  • the evaluation and transmission circuit can be designed to wirelessly send and / or receive signals according to one of the protocols that can be used or used for wireless communication, in particular standardized protocols.
  • the use of the protocols used, particularly standardized, for wireless communication allows data to be exchanged smoothly with external devices, such as smartphones or sports watches.
  • the evaluation and transmission circuit can be designed to determine the power introduced by the cyclist on the basis of the signals supplied by the at least one sensor, in particular the at least one encoder or the at least one strain gauge.
  • the performance brought in by the cyclist represents important information which can help the cyclist to adapt or optimize his driving behavior taking into account the determined performance.
  • the power introduced by the cyclist can be determined on the basis of a correlation between the power and the signals supplied by the at least one sensor, which is determined in advance, in particular on a measurement setup.
  • the bottom bracket can be exposed to different operating conditions during the measurements on the measurement setup, the signals supplied by one or more strain gauges or by one or more encoders being recorded and analyzed.
  • a correlation between the strain gauge signals and the power at different speeds can be determined and saved as a data field in the memory unit of the evaluation and transmission circuit, which can be accessed by the processor of the evaluation and transmission circuit when determining the current cyclist line.
  • a bicycle is also provided.
  • the bicycle has a bicycle frame with a bottom bracket tube.
  • a bottom bracket according to one of the designs described here is arranged in the bottom bracket tube.
  • a bicycle of this type has the advantage that it comprises a robust bottom bracket with increased functionality, so that operating parameters can be comprehensively and conveniently monitored during operation.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a bottom bracket according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the bottom bracket according to the embodiment of FIG. 1 during the installation of the bottom bracket
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a bottom bracket according to another
  • FIG. 4 is a perspective partial view of a bottom bracket seen from the drive side
  • FIG. 5 is a top view of the bottom bracket of FIG. 4 seen from the drive side
  • FIG. 6 is a top view of the bottom bracket of FIG. 4 seen from the driven side
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the bottom bracket along the cross-sectional line A-A of FIG
  • FIG. 9 is a perspective view of the bottom bracket seen from the driven side
  • FIG. 10 is a top view of the bottom bracket seen from the driven side
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along section line A-A of FIG. 27.
  • FIG. 16 shows a further arrangement of the bottom bracket of FIG. 4 on the pedal shaft
  • FIG. 17 shows a further arrangement of the bottom bracket of FIG. 4 on the pedal shaft
  • FIG. 18 shows a strain gauge
  • FIG. 20 shows an arrangement with two strain gauges in a half bridge
  • FIG. 21 shows an arrangement with four strain gauges in a full bridge
  • FIG. 22 shows an effect caused by a bearing play
  • FIG. 25 shows a second pair of force-displacement characteristics for a pedal arrangement with two strain gauges.
  • the bottom bracket 1 of FIG. 1 comprises a left sleeve nut 2, a bottom bracket housing 3, a right sleeve nut 4 and a connecting sleeve 5.
  • the bottom bracket 1 is provided with a pedal shaft 35 and in a bottom bracket tube 7 of a bicycle frame 6, the left sleeve nut 2 is screwed from the left into the bottom bracket tube 7 of the driving wheel frame 6, and the right sleeve nut 4 from the right gerrohr in the bottom bracket 7 of the bicycle frame 6 is screwed.
  • the pedal shaft 35 has an essentially smooth region 36 and two end regions 37, which are designed as pedal crank seats 38.
  • the connecting sleeve 5 is arranged in the central region 35 of the pedal shaft 35.
  • the bottom bracket 1 comprises a left roller bearing 45, a right roller bearing 46, a left bearing seat 90 and a right bearing seat 91, the left roller bearing 45 between the left bearing seat 90 and the connecting sleeve 5 and the right roller bearing 45 between the right bearing seat 91 and the connecting sleeve 5 is arranged.
  • the roller bearings 45, 46 are designed as ball bearings.
  • the left-hand bearing seat 90 is provided on the inside with four strain gauges 92, which are designed to measure mechanical loads on the left-hand bearing seat 90 from the pedal shaft 35.
  • the bottom bracket housing 3 there is also an encoder 8, which has a first encoder part 9 with an encoder coil (not shown) and a second encoder part 10 with an encoder magnet (not shown).
  • the first encoder part 9 is attached to an inner wall of the bottom bracket shell 3.
  • the second encoder part 10 is fastened on the connecting sleeve 5 opposite the first encoder part 9.
  • an evaluation and transmission circuit 11 is arranged, which is connected via electrical connections 12 and 13 to the strain gauge 92 or to the first encoder part 9.
  • the output and transmission circuit 11 has an antenna 14 for transmitting or receiving electromagnetic signals.
  • the bottom bracket shell 3 has a substantially cylindrical outer wall 15 with recesses 16 or transmission holes. Because of the measuring electronics housed in the bottom bracket housing 3 and because of the essentially cylindrical shape of the bottom bracket housing 3, the bottom bracket housing is also referred to as a load cell or load cell.
  • the left sleeve nut 2 and the right sleeve nut 4 have external threads 20, with which the left sleeve nut 2 and the right sleeve nut 4 can be screwed into corresponding left and right internal threads 21 of the frame tube 7.
  • the bottom bracket 1 can be easily assembled and mounted on a bicycle.
  • the bottom bracket shell 3 is provided, at least one side of the bottom bracket shell 3 being left open.
  • the sensors can be equipped with the strain gauge 92, the encoder 8, the evaluation and transmission circuit 11 and the electrical connections 12, 13 in a subsequent step, whereupon the left side of the bottom bracket housing ses 3 can be closed.
  • the right-hand bearing seat 91 is only attached to the bottom bracket housing 3 after the bottom bracket housing 3 has been fitted with the inner elements.
  • the right bearing seat 91 is welded to the outer wall 15 of the bottom bracket housing 3, which can be seen in FIG. 1 by the weld seam 25.
  • the pedal shaft 35 is inserted into the bottom bracket shell 3. 1, a non-positive connection is created between the central region 36 of the pedal shaft 35 and the connecting sleeve 5.
  • the pedal shaft 35 can also be used later, in particular after the bottom bracket 3 is installed in the bottom bracket tube 7 of the bicycle frame 6.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the bottom bracket according to the embodiment in FIG. 1 during the installation of the bottom bracket 1.
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a bottom bracket according to another exemplary embodiment.
  • the embodiment of FIG. 3 essentially corresponds to the embodiment of FIG. 1.
  • the outer wall 15 of the bottom bracket shell 3 has a left and a right external thread 22.
  • the left sleeve nut 2 and the right sleeve nut 4 each have an internal thread de 23 instead of an external thread.
  • the bottom bracket 1 according to the embodiment of FIG. 2 can be installed in the bicycle essentially similar to the bottom bracket according to the embodiment of FIG. 1.
  • the already assembled and assembled bottom bracket housing 3 can be inserted from the left into the bottom bracket tube 7, after which the left sleeve nut 2 is screwed to the inside thread 23 on the left outside thread 22 of the bottom bracket housing 2.
  • the left sleeve nut 2 can be screwed onto the bottom bracket 1 before the bottom bracket housing 3 is inserted into the bottom bracket tube 7.
  • the right sleeve nut 4 is inserted from the right and screwed to the internal thread 23 on the right external thread 22 of the bottom bracket shell 2. This creates a positive connection between the bottom bracket tube 7 and the bottom bracket 1, so that the bottom bracket 1 can neither move to the right or to the left (with respect to the bottom bracket tube 7).
  • the bicycle is driven via pedals or pedal cranks, as a result of which the pedal shaft 35 is rotated with respect to the bicycle frame 6.
  • the first encoder part 9, which is attached to the outer wall 15 of the bottom bracket shell 3, encircles the second encoder part 10, which is attached to the connecting sleeve 5, so that the magnet of the second encoder part 10 on the coil of the first Encoder part 9 passes again and again - essentially with every full revolution of the pedal shaft. Due to electromagnetic induction, the passing of the magnet induces an alternating voltage or alternating current on the coil in the coil, which can be passed via the electrical connection 13 to the evaluation and transmission circuit 1 1.
  • the four strain gauges 92 detect the deformation of the left bearing seat 90 due to mechanical stress and convert it into corresponding electrical signals. converts, which are passed on via the electrical connection 12 to the transmission and transmission circuit 11.
  • the evaluation and transmission circuit 11 can be designed in such a way that the signals received from the encoder 8 or from the first encoder part 9 and from the stretching strip 92 are evaluated in order to ascertain information about various operating parameters and via the antenna 14 to send a recipient, not shown here.
  • the evaluation and transmission circuit 11 can in particular be designed to determine the power introduced by the cyclist while cycling.
  • the rotational speed of the pedal shaft 35 and the force exerted on the left bearing seat can be determined on the basis of the electrical signals supplied by the encoder 8 and by the strain gauge 92.
  • the evaluation and transmission circuit can also be designed to determine the current crank position of the bicycle. Based on the force at the current crank position and the speed of the pedal shaft 35, the power introduced by the cyclist can be determined.
  • the energy supply of the evaluation and transmission circuit 11 can be provided by the encoder 8, the current pulses or alternating current supplied by the encoder 8 being used both for the evaluation and for the energy supply of the evaluation and transmission circuit 11.
  • the evaluation and transmission circuit 11 has a rechargeable energy store, a battery, or a capacitor (not shown), the evaluation and transmission circuit being designed in such a way that the rechargeable energy store is charged by the current pulses supplied by the encoder 8 can.
  • the bottom bracket 1 is designed to be watertight, the cutouts 16 being watertightly sealed with covers (not shown) which are permeable to transmission signals.
  • the evaluation and transmission circuit 11 is designed to send and / or receive signals according to one of the protocols that can be used for wireless communication.
  • the evaluation and transmission circuit 11 can send or receive signals in accordance with ANT + (protocol of the ANT alliance) in order, for example, to provide smooth connectivity with sports watches and bicycle computers.
  • the evaluation and transmission circuit 11 can be designed to be Bluetooth Smart compatible in order to be able to work with applications on sports watches or smartphones.
  • the evaluation and transmission circuit 1 can in particular be designed to receive instructions via signals and, in particular, to be configured.
  • the evaluation and transmission circuit 11 can be instructed to send the power introduced by the cyclist to the receiver over certain time intervals at certain intervals or at certain time intervals.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a bottom bracket or a load cell according to an embodiment, seen from the drive side.
  • the bottom bracket 1 has four axial support brackets 101, on which an outer ring of a roller bearing 45, which leads out as a ball bearing, is supported in the axial direction, and four bearing seats 90 or measuring brackets arranged between the axial support brackets 101, on each of which a strain gauge 92 is applied is brought.
  • the surfaces of the bearing seats 90 can be provided with depressions.
  • the axial support tabs 101 have an outer region 93 which rests on an outer ring of the ball bearing and an inner region 94.
  • the region in which the outer ring of the ball bearing rests can be seen in the cross-sectional view of FIG. 1.
  • the measuring tabs 90 and the axial support tabs 101 are each laterally separated from one another by a milled radial slot 95.
  • the measuring tabs 90 merge into a receiving sleeve 96, which receives the outer ring of the ball bearing 45.
  • This receiving sleeve 96 can best be seen in FIG. 9.
  • the tabs 90, 101 merge into an outer ring 97.
  • the regions of the outer ring 97 that lie opposite the measuring tabs 90 and the radial slots 95 each have a circumferential slot 105 in the radial direction, which has approximately half the radial extent as the measuring tabs 90.
  • a first radial slot 95, a circumferential slot 105 and a second radial slot 95 together form a limiting slot which runs in an angled U-shape and which separates the axial support tab 101 from the receiving sleeve 96 and from the adjacent measuring tabs.
  • the outer ring 97 has four fastening holes 98, with which the bottom bracket 1 can be fastened to a transmission housing, not shown in FIG. 1, one end face of the outer Rings 97 abuts the gear housing. Fastening of the bottom bracket 1 to the transmission housing is shown by way of example in FIGS. 15 and 16.
  • FIG 5 shows a view of the bottom bracket 1 with the ball bearing 45 arranged in the bottom bracket 1, seen from the drive side.
  • FIG. 6 shows a top view of the bottom bracket 1 with the roller bearing or ball bearing 45 arranged in the bottom bracket 1.
  • the measuring tabs 90 have areas 99 on the end face of the outer ring on the driven side , which are slightly set back from the output-side end face of the outer ring 97. As a result, the thickness of the measuring tabs can be reduced, so that there is greater deformation.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of the bottom bracket 1 along the cross-sectional line A-A of FIG. 5, in which the recessed areas 99, the sleeve 96 and the outer ring 97 can be seen.
  • FIG. 8 shows a side view of the bottom bracket 1, in which slots 104 can be seen, which lie opposite the support straps 91, and through which the support straps 91 are separated from the sleeve 96.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional view of the bottom bracket 1 along the section line A-A of FIG. 9.
  • FIG. 12 shows a cross-sectional view along the section line B-B of FIG. 26.
  • the load cell is oriented in such a way that the measuring tabs are each arranged perpendicularly and horizontally to the road surface, that is to say parallel to the pedaling movement of the driver and perpendicularly thereto.
  • the measuring tabs are each arranged perpendicularly and horizontally to the road surface, that is to say parallel to the pedaling movement of the driver and perpendicularly thereto.
  • other orientations are also possible.
  • the load cell described above can be used to determine a measurement of the force exerted on a pedal shaft.
  • the load cell does not need any moving parts and takes up little space, especially in the axial direction, which makes better use of the available space.
  • the space available for a bicycle is limited and the use of the load cell can be particularly advantageous there.
  • the axial installation space is severely limited by the predetermined optimal distance of the pedal cranks.
  • a driver exerts forces on the pedals, particularly on the down pedal.
  • a downward force acts on the pedal shaft on the side of the pedal pressed.
  • a forward-facing force acts on the pedal shaft on the side of the pedal that has been depressed. Due to the lever arm on the bearing of the pedal shaft, an opposite force acts on the opposite side of the pedal shaft.
  • the left pedal and the right pedal are pressed alternately.
  • a periodically alternating force occurs in the vertical direction and also in the horizontal direction.
  • the amplitude of this force is correlated with the torque exerted on the pedal shaft. If the measuring straps are arranged vertically and horizontally, the vertical force on the pedal shaft is recorded by strain gauges of the vertically aligned pair of measuring clips and the horizontal force on the pedal shaft is recorded by strain gauges of the horizontally aligned pair of measuring clips.
  • the electrical signal of a strain gauge is approximately the same size and opposite to a signal of a radially opposite strain gauge.
  • the measurement amplitude can thus be doubled with an arrangement of radially opposite strain gauges. This can be achieved by a subtractive overlay of the signals, which can be done by analog electronics or after digitizing the signal.
  • the signals of the strain gauges are forwarded via connecting lines to an electronic evaluation system, which is arranged on a circuit board, which is fastened to the transmission housing.
  • an electronic evaluation system which is arranged on a circuit board, which is fastened to the transmission housing.
  • an average torque is determined from one or more temporally adjacent maximum deflections of the signals of the strain gauges in accordance with a calibration curve, which is stored in a permanent memory of the evaluation electronics and generates an output signal therefrom, with the torque exerted on the pedal wave in is correlated in a simple manner, for example by proportional dependency.
  • the further course of the signals over time is also included in the electronic evaluation and an output signal is generated therefrom by means of data previously stored in the memory, such as calibration curves and parameters. Furthermore, a current The angular position and / or rotational speed of the pedal shaft can be determined and included in the electronic evaluation.
  • the output signal can then be passed on to a further area of the evaluation electronics, which determines a required motor support of an electric motor of an electrically operated bicycle and generates a corresponding motor control signal.
  • This engine control signal can in turn depend on other parameters, such as the angle of inclination of the vehicle, the current speed, a battery status or also on certain driving situations that are determined from these parameters, such as driving over a curb, starting from a standstill, or starting on an incline.
  • calibration can be carried out by directly calculating a calibration curve and other calibration parameters from the component properties and storing them in the memory.
  • calibration can also be carried out by attaching a further sensor which measures the actual deformation of the pedal shaft and thus the torque exerted on the pedal shaft, while at the same time a periodic pedal force is applied to the pedals of the pedal shaft by a test device.
  • Calibration parameters are determined from the correlation of the applied pedaling force and the actual torque. These calibration parameters can then be stored in the evaluation electronics memory for all bicycles of the same model. It is also possible to store calibration parameters for different models in the same memory, with a further stored specification indicating the currently used model of the bicycle.
  • a measurement of the torque exerted on the pedal shaft can also be carried out for the purpose of calibration without a sensor attached directly to the pedal shaft by measuring the torque on the output shaft or on downstream gear elements.
  • FIGS. 13 and 14 illustrate a force conversion of a pedal force into a torque on a pedal shaft of a bicycle.
  • a torque exerted on the pedal shaft can be determined from bearing forces on the pedal shaft according to the present description, for example by a load cell according to the present description.
  • a similar determination of a torque exerted on a crankshaft from the bearing forces on a crankshaft is also generally possible in the case of crankshafts, wherein it may have to be taken into account that several cranks and other components such as connecting rods can be involved in the power conversion. For this purpose it can be useful to measure at more than one point, i.e. to install more than one load cell.
  • a torque is generated on the pedal shaft by the lever arm of the pedal cranks when a driver exerts a vertically downward force F_P on the pedals.
  • a vertically aligned pair of strain gauges measures a vertical force component FJP of a radial force F R that is exerted on a bicycle crank. This vertical force component is also referred to as "pedal force" F_P. Furthermore, a second, vertically aligned pair of strain gauges measures a horizontal force component F H of the radial force F R.
  • the torque M exerted on the pedal shaft can then be calculated using the known length L of the pedal crank as follows.
  • the torque M on the pedal shaft is equal to the tangential force on the pedal crank multiplied by the lever arm R.
  • the vertically directed force FJP is known from the measured values of the vertically arranged pair of strain gauges.
  • the horizontal force F_H is also known from the measured values of the horizontally arranged pair of strain gauges.
  • the radial force F_R can be determined according to the Pythagorean theorem according to FR - sqrt (F JP A 2 + F_h A 2), where sqrt denotes the square root function.
  • the torque can be determined by a similar calculation, especially if there are two pairs of opposing strain gauges.
  • the horizontal-vertical arrangement is shown here.
  • the right bearing seat 91 also has four strain gauges 92 for detecting mechanical loads exerted on the right bearing seat 91, in particular perpendicularly with respect to the pedal shaft 35 .
  • the four strain gauges 92 and the evaluation and transmission circuit 11 are connected to one another via additional electrical connections 12, not shown in FIG. 3.
  • the embodiment according to the above exemplary embodiment results in a particularly precise determination of the energy introduced by a rider of the bicycle.
  • the forces of a chainring attached to the pedal shaft 35 can also be precisely taken into account when calculating the torque generated by the driver.
  • four Kraftvek factors attack the pedal shaft 35, which are converted into a torque via the correspondingly known lever arms of the pedal cranks or chainring, which in turn is converted into an input power using the rotational frequency.
  • both data from the encoder 8 and the cyclic profile of the forces acting on the pedal shaft 35 can be used.
  • the evaluation and transmission unit 11 converts the AC voltage generated by the encoder 8 into DC voltage and stores it in an energy store (not shown here), a capacitor or a battery. The evaluation and transmission unit 11 uses this energy to operate and transmit the relevant signals with the measured values determined.
  • the above-mentioned dependence of the torque on an applied pedal force can also be determined only by calibration and stored in a computer-readable memory by means of one or more calibration tables.
  • more complicated dependencies caused by unbalance, inertia and other effects can also be taken into account it is not necessary to know the length of the pedal crank or the exact orientation of the strain gauges in advance.
  • FIGS. 15 to 17 illustrate the absorption of radial and axial forces by two pedal shaft ball bearings, which are arranged in an X arrangement on the pedal shaft, and by a load cell or a pedal bearing 47.
  • the direction of view of FIGS. 15 to 17 shows in Direction of travel.
  • the load cell 47 is fastened by screws which are subjected to tension.
  • the load cell can also be attached to a gear housing on an opposite side. In this case, the axially outward forces are absorbed directly by the gear housing.
  • FIG. 15 shows a gear arrangement with a load cell 47 according to a first embodiment, the load cell 47 being supported on a drive-side ball bearing 45 of an inclined bearing.
  • the load cell 47 can be provided in particular by the load cell 1 from FIG. 4.
  • the inclined bearing has a pedal shaft 35 which has a larger diameter towards the center than at both ends, as a result of which a drive-side shoulder 106 and a drive-side shoulder 107 are formed.
  • An inner ring of a drive-side ball bearing 45 is supported in the axial direction on the drive-side shoulder 106 and an inner ring of a drive-side ball bearing 46 is supported in the axial direction via a ring on the drive-side shoulder 107 of the pedal shaft 35.
  • This arrangement of the ball bearings 45, 46 supported inwards on the shaft is also referred to as an “X arrangement”.
  • the ball bearings 45, 46 of the inclined mounting are designed as single-row angular contact ball bearings, the higher side of the respective inner ring pointing towards the center of the pedal shaft 35.
  • a support tab of the load cell 47 shown in cross section is supported in the axial direction on the output side shoulder of the pedal shaft 35.
  • a measuring lug 90 located behind it, to which a strain gauge 92 is attached, is supported in the radial direction on an outer ring of the drive-side ball bearing 45.
  • FIG. 15 shows a part of a motor housing 122, a part of a housing cover 132, an O-ring 142, and a cover nut 144 and pedal crank fastening areas 75.
  • an output from the pedal shaft can be made via a pedal shaft freewheel be led out to an output shaft, which is not the case in FIGS. 15-17 is shown.
  • the output can also be guided to the left of the load cell 47 onto an output shaft.
  • FIGS. 16 and 17 show an arrangement similar to that in FIG. 15, in which a radial area of the measuring plates 90 and the supporting plates 91 lies in the same plane.
  • the sectional plane of FIG. 13 runs through a support bracket 91 and the sectional plane of FIG. 34 through a measuring bracket 90 of the load cell 47.
  • Cross-section of the measuring tab 90 in the area of the strain gauge 92 is narrower than the axial cross-section of the support tab 91. A larger deformation in the area of the strain gauge 92 can be achieved in this way.
  • the cross-section can be thinned, for example, by milling.
  • the method includes a sensor evaluation of sensor signals that originate from at least two opposite strain gauges that are attached to a part of an electric bicycle that absorbs the bearing forces of a pedal shaft.
  • strain gauges of the bottom bracket 1 of FIG. 1 or the strain gauges of the bottom bracket 1 or the load cell 1 of FIG. 4 can be used for this.
  • This method can be combined with the exemplary embodiments from FIGS. 1-16.
  • the method can be carried out by the evaluation electronics 11.
  • the method can be used to achieve an improved compensation for a drift of an expansion element, which is caused, for example, by temperature or aging.
  • an improved determination of a time period in which a driver does not deliver a pedal torque is provided, as a result of which an interruption phase is determined in which an electric motor does not provide motor support.
  • an improved control of an electric motor of the electric bicycle can be provided.
  • an assist torque or an assist power of the electric motor is determined
  • a drive torque M total of the electric bicycle is composed of an engine torque, a chain torque and a pedal torque.
  • M_otal M_motor + M chain + MJPedal.
  • the instantaneous motor torque can be determined by an electrical power that is supplied to the motor and that can be determined, for example, from current and voltage.
  • the sum of chain and pedal torque can be determined using a torque measuring device. Example This determination can be made by four strain gauges, taking advantage of the relationship shown in FIGS. 13 and 14.
  • a support torque M_U for a required motor support can be determined as a function of voltage values UJVtess of strain measuring elements, of an angle of rotation a of the pedal shaft and of a motor current I motor and possibly other values.
  • FIG. 17 shows a structure of a strain gauge (DMS) 108, a measurement direction being indicated by a double arrow.
  • Fig. 18 shows voltage characteristics for two different strain gauges with different slopes. Other effects such as prestressing in the material can also cause the zero points of two characteristic curves to also differ from one another. This is at least the case if no separate zero point calibration is carried out for the strain gauge.
  • the change in resistance can, for example, be converted into a change in voltage by one of the two Wheatstone bridges shown in FIGS. 20 and 21.
  • Figures 20 and 21 show how the evaluation method can be used together with a Wheatestone measuring bridge. However, the evaluation method can also be carried out without such a measuring bridge.
  • a strain gauge and a strain gauge can advantageously be loaded, which results in particular when a strain gauge is arranged opposite to the pedal shaft 35.
  • FIGS. 20 and 21 show an arrangement with two strain gauges 108, 109 and two resistors 112, 113 in a half bridge and an arrangement with four strain gauges 108, 109, 110, 111 in a full bridge. These arrangements can be used in particular in the exemplary embodiments of the preceding figures.
  • a voltage Uo is generated by a voltage source, which is connected to two connections 114, 115 of the Wheatstone bridge, and a measurement voltage UM, which is present between two measurement connections 1 16, 117 of the Wheatstone bridge, is provided with evaluation electronics connected the.
  • the voltages applied to the two measuring connections 116, 117 can be determined separately.
  • a voltage drop at the individual strain gauges 108, 109, 110, 111 can be measured and evaluated separately.
  • one pole of the voltage source can be connected to earth and used as a reference level, which means that it is sufficient to determine three of the four voltages which are present at the four terminals 114, 115, 116, 117 of the strain gauge and / or the resistors.
  • the change in resistance due to the expansion is superimposed on an additional change in resistance as a disturbance variable, which is caused by temperature influences.
  • the temperature influences the specific electrical resistance and also causes an additional change in length.
  • Temperature compensation can be achieved, for example, by the half-bridge circuit shown in FIG. 20 or by the full-bridge circuit shown in FIG. 21.
  • the pedal shaft is not firmly connected to the component in which it is mounted. This is one of the reasons why the pulling force on the opposite side of the strain gage under pressure need not be equal to the pressure force exerted on the strain gage under pressure.
  • FIG. 22 Another effect occurs through play in the camp. This effect is symbolized in the schematic drawing of FIG. 22, in which a central element 117 symbolizes the pedal shaft 35 and upper and lower elements 118, 119 connected to spring elements each represent the strain measuring sensors. Due to the play in the bearing, the pedal shaft lifts off the first strain sensor before it comes into contact with the second strain sensor and vice versa. 23 shows this effect in a simplified manner on a pedal shaft 35 which is mounted in a cylindrical receiving area. For the sake of simplicity, other elements of the bearing, such as rolling elements, inner ring, outer ring and bearing cage, which also contribute to the bearing play, have been omitted.
  • FIG. 24 shows a first pair of force-displacement characteristics 120, 121 for a pedal shaft arrangement with two strain gauges, in which there is little or no bearing play.
  • At least one of the two strain gauges always absorbs pressure, regardless of the position of the pedal shaft.
  • a change between a compressive force on the first strain gauge and a compressive force on the second strain gauge takes place at a reference value 123 of a path s and a reference value 124 of a force F.
  • 25 shows a second pair of force-displacement curves 120 ', 121' for a pedal shaft arrangement with two strain gauges in which there is a bearing play, so that neither of the two strain gauges has a force F over a play area 125 of the position s of the pedal shaft records.
  • a change between a pressure force on the first strain gauge to the play area takes place at a path 126 and a force 127 and a change from the play area to a pressure force on the second strain gauge takes place at a reference value 128 of the stroke s and a reference value 127 the force F.
  • a bottom bracket for a bicycle comprising:
  • the bottom bracket housing (3) has a left bearing seat (90) with a left roller bearing (45) and a right bearing seat (91) with a right roller bearing (46), the left bearing seat (90) and / or the right bearing seat (91 ) has at least one deformation sensor (92), an inner ring of the left roller bearing (45) and / or an inner ring of the right roller bearing (46) having at least one position sensor (8), which is the one or the latter Determined position with respect to the bottom bracket housing (3), and further comprising an evaluation and transmission circuit (11) for harvesting the electrical signals supplied by the deformation sensor (92) and / or the position sensor (8) and for transmitting the signals evaluated by the Data obtained, the evaluation and transmission circuit (11) evaluating and storing an energy store for storing electrical energy supplied by the position sensor (8) for the operation of the deformation sensors (92) and / or Has transmission circuit (11).
  • bottom bracket according to bullet 4, wherein the left bearing seat (90) and / or right La gersitz (91) at least one perpendicular to the axis of rotation of the left roller bearing (45) and the right roller bearing (46) directed flat area, and wherein Strain gauge (92) is arranged on the flat area.
  • bottom bracket according to bullet point 4 or 5, wherein several strain gauges (92) are seen before, which are evenly distributed around the circumference of the right bearing seat.
  • the position sensor as an encoder (8) with a first encoder part (9) fastened on the inside of the bottom bracket housing (3) and with a second encoder part arranged opposite the first encoder part (9) (10) is formed, and wherein the second encoder part (10) comprises a (permanent) magnet and the first encoder part (9) comprises a coil for detecting electromagnetic fields generated by the magnet.
  • bottom bracket according to one of the preceding bullet points, wherein the bottom bracket housing (3) for electromagnetic signals transmissive transmission holes (16).
  • bottom bracket according to bullet point 8 the transmission holes (16) being watertight with covers that are permeable to electromagnetic signals.
  • bottom bracket according to one of the preceding bullet points the left sleeve nut (2) and the right sleeve nut (4) each having an external thread (20) for screwing into corresponding internal thread (21) of a frame tube (7) of a bicycle frame (6) are provided.
  • bottom bracket according to one of the preceding bullet points the left sleeve nut (2) and the right sleeve nut (4) are each provided with an internal thread for screwing onto corresponding external threads of the bottom bracket housing (3).
  • the evaluation and transmission circuit (11) being designed to wirelessly transmit and / or receive signals according to a protocol that can be used for wireless communication.
  • Bicycle comprising a bicycle frame (6) with a bottom bracket tube (7), a bottom bracket (1) according to one of the preceding bullet points being mounted in the bottom bracket tube (7).

Abstract

The invention relates to a device and method for determining a motor support of an electric motor comprising a first strain gauge element in a first region of a crank spindle receiving region and a second strain gauge element in an opposing second region of the crank spindle receiving region. An evaluation electronics system, which is connected to the first strain gauge element and to the second strain gauge element, is designed to receive first and second signals from the first and the second strain gauge element, to determine a first reference value of the first signal, to determine a second reference value of the second signal, and to deactivate the motor support on the basis of the first reference value and the second reference value.

Description

STEUERVORRICHTUNG UND STEUERVERFAHREN FÜR EINEN ELEKTROMOTOR EINES ELEKTROFÄHRADS  CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR AN ELECTRIC MOTOR OF AN ELECTRIC BIKE
Die vorliegende Beschreibung offenbart eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Elektromotors für eine Motorunterstützung eines Pedaldrehmoments und ein Verfahren zum Ansteuern des Elektromotors. In einem weiteren Aspekt offenbart die vorliegende Offenbarung ein Tretlager für ein Elektrofahrrad, wobei das Tretlager einen Verformungssensor aufweist. The present description discloses a device for driving an electric motor for motor assistance of a pedal torque and a method for driving the electric motor. In another aspect, the present disclosure discloses a bottom bracket for an electric bicycle, the bottom bracket having a deformation sensor.
Insbesondere offenbart die vorliegende Beschreibung eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Motorunterstützung eines Elektrofahrrads zur Unterstützung eines von einem Fahrer des Elekt- rofahrrads bereitgestellten Pedaldrehmoments. Dabei soll eine Motorunterstützung insbesondere dann deaktiviert werden, wenn der Fahrer keine Pedaldrehmoment zur Verführung stellt. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn eine Totpunktbereich innerhalb eines Tretzyklus erreicht wird, aber beispielsweise auch, wenn ein Fahrer die Pedale in einer Position festhält, rückwärts tritt oder langsamer tritt als zum Antreiben des Fahrrads erforderlich. In particular, the present description discloses a device for determining a motor support of an electric bicycle for supporting a pedal torque provided by a driver of the electric bicycle. Motor support is to be deactivated in particular when the driver does not provide any pedal torque for seduction. This is the case, for example, when a dead center area is reached within a pedaling cycle, but also, for example, when a rider holds the pedals in one position, steps backwards or steps more slowly than is required to drive the bicycle.
Die Vorrichtung weist ein Tretlager mit einem Tretwellen-Aufnahmebereich, wie beispielswei se ein Tretlagergehäuse, ein Bereich des Fahrradrahmens oder einen zylindrischen Aufnahmebereich einer Kraftmessdose auf. The device has a bottom bracket with a pedal shaft receiving area, such as, for example, a bottom bracket housing, an area of the bicycle frame or a cylindrical receiving area of a load cell.
Der Tretwellen-Aufnahmebereich weist ein erstes Dehnmess-Element in einem ersten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereichs und ein zweites Dehnmess-Element in einem zweiten Be reich des Tretwellen-Aufnahmebereichs auf, wobei der zweite Bereich dem ersten Bereich be züglich des Tretlager-Aufnahmebereichs gegenüberliegt. Die gegenüberliegende Position kann auch bezügliche einer Mittelachse des Tretlager-Aufnahmebereichs oder bezüglich einer Mittel achse einer darin gelagerten Tretwelle definiert werden. The pedal shaft receiving area has a first strain measuring element in a first area of the pedal shaft receiving area and a second strain measuring element in a second region of the pedal shaft receiving area, the second area being opposite the first area with respect to the bottom bracket receiving area. The opposite position can also be defined with respect to a central axis of the bottom bracket receiving area or with respect to a central axis of a pedal shaft mounted therein.
Ein Dehnmess-Element kann insbesondere durch einen Dehnmess-Streifen bereitgestellt wer den. Das Dehnmess-Element kann auch durch andere Arten von Weg- oder Dehnungssensoren wie beispielsweise magnetische, magnetostriktive oder kapazitive Sensoren bereitgestellt wer den. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Auswertungselektronik auf, die mit dem ersten Dehnmess-Element und mit dem zweiten Dehnmess-Element verbunden ist. A strain gauge element can in particular be provided by a strain gauge who. The strain gauge element can also be provided by other types of displacement or strain sensors, such as magnetic, magnetostrictive or capacitive sensors. Furthermore, the device has evaluation electronics which are connected to the first strain measuring element and to the second strain measuring element.
Die Auswertungselektronik ist dazu eingerichtet, ein erstes Signal von dem ersten Dehnmess- Element und ein zweites Signal von dem zweiten Dehnmess-Element zu empfangen, wobei die Signale insbesondere Spannungssignale oder allgemein elektrische Signale sein können. Weiterhin ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet, einen ersten Referenzwert oder Nullpunktwert des ersten Signals zu bestimmen, und einen zweiten Referenzwert des zweiten Signals zu bestimmen. Diese Referenzwerte können beispielsweise einer Position der Tretwelle entsprechen, in der eine Tretwelle auf das erste Dehness-Element respektive auf das zweite Dehnmess-Element keine zusätzliche Druckkraft ausübt. Dies entspricht einer Situation, in der ein Fahrer das Fahrrad nicht durch die Pedale antreibt. The evaluation electronics are set up to receive a first signal from the first strain measuring element and a second signal from the second strain measuring element, wherein the signals can in particular be voltage signals or generally electrical signals. Furthermore, the evaluation electronics are set up to determine a first reference value or zero point value of the first signal and to determine a second reference value of the second signal. These reference values can correspond, for example, to a position of the pedal shaft in which a pedal shaft does not exert any additional compressive force on the first strain element or on the second strain measuring element. This corresponds to a situation in which a rider does not drive the bicycle through the pedals.
Weiterhin ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet, auf Grundlage des ersten Referenz werts und des zweiten Referenzwerts die Motorunterstützung zu deaktivieren und danach wie der zu aktivieren. Das Aktivieren kann insbesondere durch Aussenden von Deaktivierungs- oder Aktivierungssignalen geschehen. Das oben genannte Bestimmen eines Referenzwerts kann bei spielsweise dadurch erfolgen, dass das entsprechende erste oder zweite Signal gemessen und mit einem vorher bestimmten Referenzwert verglichen wird, und bestimmt wird, ob der Refe renzwert angenommen oder erreicht wird. Furthermore, the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support on the basis of the first reference value and the second reference value and then to activate it again. The activation can be done in particular by sending deactivation or activation signals. The above-mentioned determination of a reference value can take place, for example, by measuring the corresponding first or second signal and comparing it with a previously determined reference value, and determining whether the reference value is accepted or reached.
Gemäß dem Verfahren wird eine Drift des Referenzwertes berücksichtigt. Zu diesem Zweck werden die Referenzwerte unmittelbar zum Zeitpunkt der Deaktivierung oder Aktivierung des Motors bestimmt und/oder durch eine vorherige Eichung, die wiederholt durchgeführt werden kann, um eine Drift des Referenzwertes zu berücksichtigen. According to the method, a drift of the reference value is taken into account. For this purpose, the reference values are determined immediately at the time of deactivation or activation of the motor and / or by means of a previous calibration, which can be carried out repeatedly in order to take into account a drift of the reference value.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet, die Motorunterstützung zu deaktivieren, wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements im We sentlichen konstant ist und das Signal des zweiten Dehnmess-Elements im Wesentlichen kon stant ist. Das Signal ist über eine Zeitdauer im Wesentlichen konstant, wenn es nur Werte in einem vordefinierten Bereich um einen konstanten Wert annimmt, wobei der vordefinierte Bereich beispielsweise 5% einer Maximalamplitude des Signals betragen kann. Die Zeitdauer kann im Fall eines Totpunktbereichs auch Bruchteile eine Sekunde umfassen, und kann insbesondere im Bereich von einigen Zehntel- oder Hundertstelsekunden liegen. Beispielsweise kann die Zeitdauer 10% eines Pedalzyklus umfassen, der 3 Sekunden dauert, also 0,3 Sekunden. According to a further embodiment, the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support if the signal of the first strain measuring element is essentially constant and the signal of the second strain measuring element is essentially constant. The signal is essentially constant over a period of time if it only assumes values in a predefined range around a constant value, wherein the predefined range can be, for example, 5% of a maximum amplitude of the signal. In the case of a dead center area, the time period can also comprise fractions of a second, and in particular can be in the range of a few tenths or hundredths of a second. For example, the time period can comprise 10% of a pedal cycle that lasts 3 seconds, that is 0.3 seconds.
Weiterhin ist die Auswertungselektronik gemäß dieser Ausführungsform dazu eingerichtet die Motorunterstützung zu aktivieren, wenn das Signal des zweiten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei der Deaktivierung der Motorunterstützung ange nommen hat, verlässt oder wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei Beginn der Deaktivierungsdauer angenommen hat, verlässt. Dabei kann als zusätzliche Bedingung geprüft werden, ob der Wert in einer vordefinierten Rieh- tung bzgl. des Verlaufs des Signalwert über der Zeit verlassen wird. Die vordefmierte Richtung kanns sich insbesondere auf eine ansteigende oder eine absteigende Richtung beziehen. Furthermore, the evaluation electronics according to this embodiment is set up to activate the motor support when the signal of the second strain measuring element leaves a predefined range around the value that it assumed when the motor support was deactivated, or when the signal of the first strain measuring element leaves a predefined range around the value that it assumed at the beginning of the deactivation period. As an additional condition, it can be checked whether the value in a predefined cattle with respect to the course of the signal value over time. The predefined direction can refer in particular to an ascending or a descending direction.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet, die Motorunterstützung zu deaktivieren, wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements den ersten Referenzwert erreicht und das Signal des zweiten Dehnmess-Elements den zweiten Referenz wert erreicht, und die Motorunterstützung zu aktivieren, wenn das Signal des zweiten Dehnmess-Elements den zweiten Referenzwert verlässt oder wenn das Signal des ersten Dehnmess- Elements den ersten Referenzwert verlässt. According to a further embodiment, the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support when the signal of the first strain measuring element reaches the first reference value and the signal of the second strain measuring element reaches the second reference value, and to activate the motor support when the signal of the second strain measuring element leaves the second reference value or when the signal of the first strain measuring element leaves the first reference value.
Als zusätzliche Bedingungen kann weiterhin geprüft werden, ob das Signal in einem vordefi nierten Bereich um den Referenzwert verbleibt und/oder ob das Signal einen vordefinierten Bereich um den Referenzwert in einer vordefinierten Richtung verlässt. As additional conditions, it can also be checked whether the signal remains in a predefined range around the reference value and / or whether the signal leaves a predefined range around the reference value in a predefined direction.
Gemäß einer weiteren Ausfuhrungsform, die eine Kalibrierung der Referenzwerte bereitstellt, ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet, den ersten Referenzwert und den zweiten Refe renzwert jeweils zu bestimmen, in dem die Auswertungselektronik prüft, ob innerhalb eines vordefinierten Messbereichs, also eines angenommenen Bereichs möglicher Nullpunkt- oder Referenzwerte, während eines Tretzyklus ein Signal des ersten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist und gleichzeitig ein Signal des zweiten Dehnmess- Element im Wesentlichen konstant ist. Hierbei ist das Signal abschnittweise im Wesentlichen konstant wenn es sich innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer um nicht mehr als eine Bruchteil wie beispielsweise 5% einer Maximalamplitude ändert, wobei die vorgegebene Zeitdauer in der Größenordnung von Zehntel oder Hundertstelsekunden liegen oder auch länger sein kann. According to a further embodiment, which provides a calibration of the reference values, the evaluation electronics is set up to determine the first reference value and the second reference value, in which the evaluation electronics checks whether within a predefined measuring range, i.e. an assumed range, possible zero or Reference values, during a pedaling cycle a signal of the first strain measuring element is essentially constant in sections and at the same time a signal of the second strain measuring element is substantially constant. In this case, the signal is essentially constant in sections if it changes by no more than a fraction, for example 5%, of a maximum amplitude within a predetermined time period, the predetermined time period being on the order of tenths or hundredths of a second or even longer.
Wenn dies der Fall ist, speichert die Auswertungselektronik den konstanten Wert des ersten Signals als ersten Referenzwert und den konstanten Wert des zweiten Signals als zweiten Refe renzwert, was beispielsweise in einem computerlesbaren Speicher der Auswertungselektronik nach A/D Konvertierung des Signals erfolgen kann. If this is the case, the evaluation electronics stores the constant value of the first signal as the first reference value and the constant value of the second signal as the second reference value, which can be done, for example, in a computer-readable memory of the evaluation electronics after A / D conversion of the signal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Tretwellen- Aufnahmebereich weiterhin ein drittes Dehnmess-Element in einem dritten Bereich des Tretwellen- Aufnahmebereichs und ein viertes Dehnmess-Element in einem vierten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereich auf. Der vierte Bereich liegt dem dritten Bereich bezüglich des Tretwellen-Aufnahmebereich gegenüber. Hierdurch können die Referenzwerte genauer bestimmt werden und/oder es können weitere Referenzwerte der Sensorsignale der Dehnmess-Elemente bestimmt werden. Weiterhin können durch die vier Dehnmess-Elemente auch eine Kraftrichtung einer Kraft auf die Tretwelle und somit ein Drehmoment auf die Tretwelle besser bestimmt werden. According to a further embodiment, the pedal shaft receiving area furthermore has a third strain measuring element in a third area of the pedal shaft receiving area and a fourth strain measuring element in a fourth area of the pedal shaft receiving area. The fourth area is opposite to the third area with respect to the pedal wave receiving area. As a result, the reference values can be determined more precisely and / or further reference values of the sensor signals of the strain measuring elements can be determined. Can continue the four strain gauges also better determine a direction of force of a force on the pedal shaft and thus a torque on the pedal shaft.
Gemäß diesem Ausfuhrungsbeispiel ist die Auswertungselektronik weiterhin dazu eingerichtet ist, ein drittes Signal von dem dritten Dehnmess-Element und ein viertes Signal von dem vierten Dehnmess-Element zu empfangen, einen dritten Referenzwert des dritten Signals zu bestimmen, und einen vierten Referenzwert des vierten Signals zu bestimmen. According to this exemplary embodiment, the evaluation electronics are further configured to receive a third signal from the third strain measuring element and a fourth signal from the fourth strain measuring element, to determine a third reference value of the third signal, and to assign a fourth reference value of the fourth signal determine.
Weiterhin ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet, auf Grundlage des ersten Referenz werts, des zweiten Referenzwerts, des dritten Referenzwerts und des vierten Referenzwerts die Motorunterstützung zu deaktivieren. Furthermore, the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support on the basis of the first reference value, the second reference value, the third reference value and the fourth reference value.
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet, die Motorunterstützung zu deaktivieren, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist und das Signal des vierten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist. Weiterhin ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet die Motorunterstützung zu aktivieren, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei der Deaktivierung der Motorunterstützung angenommen hat, verlässt oder wenn das Signal des vierten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei Beginn der Deaktivierungsdauer angenommen hat, verlässt. Weiterhin kann die Auswertungselektronik die oben in Bezug auf das erste oder zweite Signal genannten Bedingungen überprüfen. According to a further exemplary embodiment, the evaluation electronics are set up to deactivate the motor support when the signal of the third strain measuring element is essentially constant and the signal of the fourth strain measuring element is essentially constant. Furthermore, the evaluation electronics are set up to activate the motor support when the signal of the third strain measuring element leaves a predefined range by the value that it assumed when deactivating the motor support, or when the signal of the fourth strain measuring element passed a predefined range leaves the value it assumed at the start of the deactivation period. Furthermore, the evaluation electronics can check the conditions mentioned above in relation to the first or second signal.
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel ist Auswertungselektronik dazu eingerichtet, die Motorunterstützung zu deaktivieren, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements den drit ten Referenzwert erreicht und das Signal des vierten Dehnmess-Elements den vierten Refe renzwert erreicht. Die Auswertungselektronik ist weiterhin dazu eingerichtet, die Motorunter stützung zu aktivieren, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements den dritten Referenz wert verlässt oder wenn das Signal des vierten Dehnmess-Elements den vierten Referenzwert verlässt. Weiterhin kann die Auswertungselektronik die oben in Bezug auf das erste oder zweite Signal genannten Bedingungen überprüfen. According to a further exemplary embodiment, evaluation electronics are set up to deactivate the motor support when the signal of the third strain measuring element reaches the third reference value and the signal of the fourth strain measuring element reaches the fourth reference value. The evaluation electronics is also set up to activate the motor support when the signal of the third strain measuring element leaves the third reference value or when the signal of the fourth strain measuring element leaves the fourth reference value. Furthermore, the evaluation electronics can check the conditions mentioned above in relation to the first or second signal.
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel ist die Auswertungselektronik dazu eingerichtet, den dritten Referenzwert und den vierten Referenzwert jeweils zu bestimmen, in dem die Aus wertungselektronik prüft, ob innerhalb eines vordefinierten Messbereichs während eines Tretzyklus ein Signal des dritten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen kon stant ist und gleichzeitig ein Signal des vierten Dehnmess-Element abschnittsweise im Wesent- liehen konstant ist, und, wenn dies der Fall ist, den konstanten Wert des dritten Signals als dritten Referenzwert und den konstanten Wert des vierten Signals als vierten Referenzwert zu speichern. According to a further exemplary embodiment, the evaluation electronics are set up to determine the third reference value and the fourth reference value in each case, in which the evaluation electronics checks whether a signal of the third strain measuring element is essentially constant in sections within a predefined measuring range during a wearing cycle at the same time, a signal from the fourth strain measuring element is constant, and if so, store the constant value of the third signal as the third reference value and the constant value of the fourth signal as the fourth reference value.
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel, wonach eine Unterstützungsleistung des Elektro motors bestimmt wird, ist die Auswertungselektronik weiterhin dazu eingerichtet, aus dem ers ten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal eine Summe aus einem Pedaldrehmoment und einem Kettendrehmoment zu bestimmen. Weiterhin umfasst die oben genannte Vorrichtung gemäß diesem Ausfuhrungsbeispiel einen Winkelsensor zur Be stimmung eines Tretwellen- Winkels und einen Stromsensor zur Bestimmung eines dem Elekt romotor zugeführten Motorstroms. According to a further exemplary embodiment, according to which a support power of the electric motor is determined, the evaluation electronics is also set up to determine a sum of a pedal torque and a chain torque from the first signal, the second signal, the third signal and the fourth signal. Furthermore, the above-mentioned device according to this exemplary embodiment comprises an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor.
Die Auswertungselektronik ist dazu eingerichtet ist aus der Summe des Pedaldrehmoments und des Kettendrehmoments, dem Tretwellen- Winkel, und dem Motorstrom eine Unterstützungs leistung zu bestimmen und den Elektromotor anzusteuern, die Unterstützungsleistung bereitzu stellen, um eine Pedaldrehmomente eines Fahrers zu verstärken oder zu unterstützen. Hierbei kann beispielsweise zunächst eine ein Unterstützungsdrehmoment bestimmt werden und daraus die eine Unterstützungsleistung des Elektromotors. The evaluation electronics is set up to determine a support power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current and to control the electric motor, to provide the support power in order to amplify or support a driver's pedal torque. In this case, for example, a support torque can be determined first and from this the support power of the electric motor.
Gemäß einer alternativen Ausfuhrungsform umfasst die Vorrichtung weiterhin einen Drehmoment-Sensor zur Bestimmung einer Summe aus Pedaldrehmoment und Kettendrehmoment, einen Winkelsensor zur Bestimmung eines Tretwellen-Winkels und einen Stromsensor zur Be stimmung eines dem Elektromotor zugeführten Motorstroms. Der Drehmoment- Sensor kann dabei insbesondere durch die Dehnmess-Elemente bereitgestellt werden. According to an alternative embodiment, the device further comprises a torque sensor for determining a sum of pedal torque and chain torque, an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor. The torque sensor can in particular be provided by the strain gauge elements.
Die Auswertungselektronik ist weiterhin dazu eingerichtet, aus der Summe des Pedaldrehmo ments und des Kettendrehmoments, dem Tretwellen-Winkel, und dem Motorstrom eine Unter stützungsleistung zu bestimmen und den Elektromotor anzusteuern, die Unterstützungsleistung bereitzustellen. The evaluation electronics is also set up to determine a support power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current and to control the electric motor to provide the support power.
Weiterhin offenbart die vorliegende Beschreibung ein Elektrofahrrad mit der oben genannten Vorrichtung. Das Elektrofahrrad weist eine Ansteuerungselektronik des Elektromotors auf, die dazu eingerichtet ist mit der Vorrichtung zu kommunizieren, was über Signalleitungen oder drahtlos erfolgen kann. Weiterhin weist das Elektrofahrrad den oben genannten Elektromotor auf, wobei der Elektromotor mit der Ansteuerungselektronik verbunden ist, und mechanisch, beispielsweise über ein Getriebe und eine Kette mit einem abgetriebenen Rad des Elektrofahr- rads verbunden ist, sowie eine Tretwelle, die in dem Tretwellen-Aufnahmebereich gelagert ist. In einem weiteren Aspekt offenbart die vorliegende Beschreibung ein computerimplementiertes Verfahren zum Bestimmen einer Motorunterstützung eines Elektromotors eines Elektrofahrrads zur Unterstützung eines von einem Fahrer des Elektrofahrrads bereitgestellten Pedaldrehmoments. Furthermore, the present description discloses an electric bicycle with the above-mentioned device. The electric bicycle has control electronics of the electric motor, which is set up to communicate with the device, which can be done via signal lines or wirelessly. Furthermore, the electric bicycle has the above-mentioned electric motor, the electric motor being connected to the control electronics and being mechanically connected, for example via a gear and a chain, to an driven wheel of the electric bicycle, and a pedal shaft, which is in the pedal shaft receiving area is stored. In another aspect, the present disclosure discloses a computer-implemented method for determining a motor support of an electric motor of an electric bicycle in order to support a pedal torque provided by a driver of the electric bicycle.
Das Elektrofahrrad weist ein Tretlager mit einem Tretwellen- Aufnahmebereich auf, wobei der Tretwellen-Aufnahmebereich ein erstes Dehnmess-Element in einem ersten Bereich des Tretlagergehäuses und ein zweites Dehnmess-Element in einem zweiten Bereich des Tretwellen- Aufnahmebereichs aufweist, wobei der zweite Bereich dem ersten Bereich dem Tretlager- Aufnahmebereich gegenüberliegt. The electric bicycle has a bottom bracket with a pedal shaft receiving area, the pedal shaft receiving area having a first strain measuring element in a first area of the bottom bracket housing and a second strain measuring element in a second area of the pedal shaft receiving area, the second area being the first Area opposite the bottom bracket receiving area.
Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Empfangen eines ersten Signals von dem ersten Dehnmess-Element und eines zweiten Signals von dem zweiten Dehnmess-Element, Bestimmen eines ersten Referenzwerts des ersten Signals, The method has the following steps: receiving a first signal from the first strain measuring element and a second signal from the second strain measuring element, determining a first reference value of the first signal,
Bestimmen eines zweiten Referenzwerts des zweiten Signals, und Deaktivieren der Motorunterstützung auf Grundlage des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts bzw. Aktivierung der Motorunterstützung auf Grundlage des ersten und des zweiten Referenzwertes, wobei die Aktivierung und Deaktivierung insbesondere durch Aussenden von Deaktivierungs- oder Aktivierungssignalen erfolgen kann.  Determining a second reference value of the second signal, and deactivating the motor support on the basis of the first reference value and the second reference value or activating the motor support on the basis of the first and the second reference value, the activation and deactivation being able to take place in particular by sending deactivation or activation signals .
Gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Deaktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des ersten Dehnmess- Elements im Wesentlichen konstant ist, und das Signal des zweiten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist. Weiterhin wird die Motorunterstützung aktiviert, wenn das Signal des zweiten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei der De aktivierung der Motorunterstützung angenommen hat, verlässt oder wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei Beginn der Deakti vierungsdauer angenommen hat, verlässt. According to a further exemplary embodiment, the method also has the following steps: deactivating the motor support when the signal of the first strain measuring element is essentially constant and the signal of the second strain measuring element is essentially constant. Furthermore, the motor support is activated when the signal of the second strain measuring element leaves a predefined range around the value that it assumed when deactivating the motor support, or when the signal of the first strain measuring element passed a predefined range around the value it accepted at the beginning of the deactivation period.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Deaktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des ersten Dehnmess- Elements den ersten Referenzwert erreicht und das Signal des zweiten Dehnmess-Elements den zweiten Referenzwert erreicht, und ein Aktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des zweiten Dehnmess-Elements den zweiten Referenzwert verlässt oder wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements den ersten Referenzwert verlässt. Gemäß einem weiteren Ausiuhrungsbeispiel, das eine Kalibrierung der Referenzwerte bereit- stellt, weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Bestimmen des ersten Referenzwert und des zweiten Referenzwerts, wobei die Bestimmung des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts die folgenden Schritte umfasst. According to a further exemplary embodiment, the method further comprises the following steps: deactivating the motor support when the signal of the first strain measuring element reaches the first reference value and the signal of the second strain measuring element reaches the second reference value, and activating the motor support if that Signal of the second strain gauge leaves the second reference value or when the signal of the first strain gauge leaves the first reference value. According to a further exemplary embodiment, which provides a calibration of the reference values, the method also has the following steps: determining the first reference value and the second reference value, the determination of the first reference value and the second reference value comprising the following steps.
Prüfen, ob innerhalb eines vordefinierten Messbereichs während eines Tretzyklus ein Signal des ersten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist und gleichzeitig ein Signal des zweiten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist, und, wenn dies der Fall ist. Speichern des konstanten Werts des ersten Signals als ersten Referenzwert, und Speichern des konstanten Werts des zweiten Signals als zweiten Referenzwert. Check whether a signal of the first strain-measuring element is essentially constant in sections and, at the same time, a signal of the second strain-measuring element is substantially constant in sections, and if so, within a predefined measuring range during a wearing cycle. Storing the constant value of the first signal as the first reference value, and storing the constant value of the second signal as the second reference value.
Gemäß einem weiteren Ausiuhrungsbeispiel weist der Tretwellen-Aufnahmebereich weiterhin ein drites Dehnmess-Element in einem driten Bereich des Tretwellen- Aufnahmebereichs und ein viertes Dehnmess-Element in einem vierten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereich auf, wobei der vierte Bereich dem driten Bereich bezüglich dem Tretwellen-Aufnahmebereich ge genüberliegt. According to a further exemplary embodiment, the pedal shaft receiving area further has a third strain measuring element in a third area of the pedal shaft receiving area and a fourth strain measuring element in a fourth area of the pedal shaft receiving area, the fourth area relating to the pedal shaft Across the exposure area.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren weiterhin die folgenden Schrite. Empfangen eines driten Signals von dem driten Dehnmess-Element und eines vierten Signals von dem vierten Dehnmess-Element, Bestimmen eines driten Referenzwerts des dritten Signals, Bestimmen eines vierten Referenzwerts des vierten Signals, und Deaktivieren der Motorunterstützung auf Grundlage des ersten Referenzwerts, des zweiten Referenzwerts, des drit ten Referenzwerts und des vierten Referenzwerts die Motorunterstützung. According to this exemplary embodiment, the method further comprises the following steps. Receiving a third signal from the third strain gauge and a fourth signal from the fourth strain gauge, determining a third reference value of the third signal, determining a fourth reference value of the fourth signal, and deactivating motor assistance based on the first reference value, the second reference value , the third reference value and the fourth reference value the motor support.
Gemäß einem weiteren Ausiuhrungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schrite auf: Deaktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des driten Dehnmess- Elements im Wesentlichen konstant ist, und das Signal des vierten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist. Aktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des driten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei der Deaktivierung der Motorunterstützung angenommen hat, verlässt oder wenn das Signal des vierten Dehnmess- Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei Beginn der Deaktivierungsdauer angenommen hat, verlässt. According to a further exemplary embodiment, the method further has the following steps: deactivating the motor support when the signal of the third strain measuring element is essentially constant and the signal of the fourth strain measuring element is substantially constant. Activation of the motor support if the signal of the third strain measuring element leaves a predefined range by the value that it assumed when the motor support was deactivated, or if the signal of the fourth strain measuring element left a predefined range by the value that it had at the start who has accepted the deactivation period.
Gemäß einem weiteren Ausiuhrungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Deaktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des dritten Dehnmess- Elements den driten Referenzwert erreicht und das Signal des vierten Dehnmess-Elements den vierten Referenzwert erreicht. Aktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements den dritten Referenzwert verlässt oder wenn das Signal des vierten Dehn mess-Elements den vierten Referenzwert verlässt. According to a further exemplary embodiment, the method also has the following steps: Deactivating the motor support when the signal of the third strain measuring element reaches the third reference value and the signal of the fourth strain measuring element reaches the fourth reference value. Activate motor support when the signal from the third Strain-measuring element leaves the third reference value or when the signal of the fourth strain-measuring element leaves the fourth reference value.
Gemäß einem weiteren Ausfiihrungsbeispiel weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Bestimmen des dritten Referenzwert und den vierten Referenzwert, wobei das Bestimmen des dritten Referenzwerts und des vierten Referenzwertes die folgenden Schritte umfasst: Prüfen, ob innerhalb eines vordefinierten Messbereichs während eines Tretzyklus ein Signal des dritten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist und gleichzeitig ein Signal des vierten Dehnmess-Element abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist. Wenn dies der Fall ist, wird der konstante Wert des dritten Signals als dritter Referenzwert gespeichert und der konstante Wert des vierten Signals wird als vierter Referenzwert gespeichert. According to a further exemplary embodiment, the method also has the following steps: determining the third reference value and the fourth reference value, the determination of the third reference value and the fourth reference value comprising the following steps: checking whether a signal of the third strain gauge element is essentially constant in sections and at the same time a signal of the fourth strain gauge element is substantially constant in sections. If so, the constant value of the third signal is stored as the third reference value and the constant value of the fourth signal is stored as the fourth reference value.
Gemäß einem weiteren Ausfiihrungsbeispiel weist das Elektrofahrrad weiterhin einen Win kelsensor zur Bestimmung eines Tretwellen- Winkels und einen Stromsensor zur Bestimmung eines dem Elektromotor zugeführten Motorstroms auf. According to a further exemplary embodiment, the electric bicycle also has an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor.
Das Verfahren weist weiterhin die folgenden Schritte auf: Bestimmen einer Summe aus einem Pedaldrehmoment und einem Kettendrehmoment aus dem ersten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal, Bestimmen einer Unterstützungsleistung aus der Summe des Pedaldrehmoments und des Kettendrehmoments, dem Tretwellen-Winkel, und dem Motorstrom, und Ansteuern des Elektromotors, um die Unterstützungsleistung bereitzustellen. The method further comprises the following steps: determining a sum of a pedal torque and a chain torque from the first signal, the second signal, the third signal and the fourth signal, determining an assist power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft Angle, and the motor current, and driving the electric motor to provide the support power.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Elektrofahrrad weiterhin einen Drehmoment-Sensor zur Bestimmung einer Summe aus Pedaldrehmoment und Kettendrehmoment, und einen Winkelsensor zur Bestimmung eines Tretwellen- Winkels und einen Stromsensor zur Bestimmung eines dem Elektromotor zugeführten Motorstroms auf. According to a further exemplary embodiment, the electric bicycle also has a torque sensor for determining a sum of pedal torque and chain torque, and an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor.
Das Verfahren Weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel weiterhin die folgenden Schritte auf: Bestimmen einer Unterstützungsleistung aus der Summe des Pedaldrehmoments und des Kettendrehmoments, dem Tretwellen-Winkel, und dem Motorstrom eine Unterstützungsleistung, und Ansteuerung des Elektromotor, die Unterstützungsleistung bereitzustellen. According to this exemplary embodiment, the method also has the following steps: determining an assistance power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current, an assistance power, and driving the electric motor to provide the assistance power.
Tretlager für Fahrräder sind bekannt. Es besteht Bedarf, die bekannten Tretlager für Fahrräder im Hinblick auf ihre Robustheit und Funktionalität zu verbessern. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Beschreibung wird ein neuartiges Tretlager für ein Fahrrad vorgesehen. Das Tretlager umfasst eine linke Hülsenmutter, ein Tretlagergehäuse, eine rechte Hülsenmutter sowie eine optionale Verbindungshülse zur Aufnahme des Tretlagers auf eine Tretwelle eines Fahrrads. Bottom brackets for bicycles are known. There is a need to improve the known bottom bracket for bicycles in terms of their robustness and functionality. According to a further aspect of the present description, a novel bottom bracket for a bicycle is provided. The bottom bracket includes a left sleeve nut, a bottom bracket shell, a right sleeve nut and an optional connecting sleeve for mounting the bottom bracket on a bicycle pedal shaft.
Bei den richtungsbezeichnenden Angaben, wie„links“ oder„rechts“, handelts es sich hier um Richtungen aus der Perspektive einer das Fahrrad fahrenden Person. Aus dieser Perspektive betrachtet wäre beispielsweise bei einem konventionellen Kettenfahrrad die Fahrradkette stets „rechts“ angeordnet. The directional information, such as "left" or "right", are directions from the perspective of a person riding a bicycle. From this perspective, for example, a conventional chain bicycle would always have the bicycle chain arranged “on the right”.
Das Tretlager hat eine linke Hülsenmutter, ein Tretlagergehäuse und eine rechte Hülsenmutter, wobei das Tretlagergehäuse einen linken Lagersitz mit einem linken Wälzlager und einen rech ten Lagersitz mit einem rechten Wälzlager aufweist. Der linke Lagersitz und/oder der rechte Lagersitz haben wenigstens einen Verformungssensor, wobei ein Innenring des linken Wälzlagers und/oder ein Innenring des rechten Wälzlager mit wenigstens einem Positionssensor ver bunden ist bzw. sind, der dessen bzw. die deren Lage bezüglich des Tretlagergehäuses ermit telt. Ferner ist eine Auswerte- und Sendeschaltung zum Auswerten der von dem Verformungs sensor und/oder von dem Positionssensor gelieferten elektrischen Signale und zum vorzugsweise drahtlosen Aussenden der durch die ausgewerteten Signale erhaltene Daten. Die Auswerte- und Sendeschaltung hat einen Energiespeicher zum Speichern von durch den Positionssensor gelieferter elektrischer Energie für den Betrieb der Verformungssensoren und/oder der Auswerte- und Sendeschaltung. The bottom bracket has a left sleeve nut, a bottom bracket shell and a right sleeve nut, the bottom bracket shell has a left bearing seat with a left roller bearing and a right th bearing seat with a right roller bearing. The left bearing seat and / or the right bearing seat have at least one deformation sensor, wherein an inner ring of the left roller bearing and / or an inner ring of the right roller bearing is or are connected with at least one position sensor which determines its position with respect to the bottom bracket housing telt. Furthermore, there is an evaluation and transmission circuit for evaluating the electrical signals supplied by the deformation sensor and / or from the position sensor and for preferably wirelessly transmitting the data obtained by the evaluated signals. The evaluation and transmission circuit has an energy store for storing electrical energy supplied by the position sensor for the operation of the deformation sensors and / or the evaluation and transmission circuit.
Das Tretlagergehäuse umfasst einen linken Lagersitz und einen rechten Lagersitz. Zwischen dem linken Lagersitz und der Verbindungshülse ist ein linkes Wälzlager angeordnet. Zwischen dem rechten Lagersitz und der Verbindungshülse ist ein rechtes Wälzlager angeordnet. The bottom bracket shell includes a left bearing seat and a right bearing seat. A left roller bearing is arranged between the left bearing seat and the connecting sleeve. A right roller bearing is arranged between the right bearing seat and the connecting sleeve.
Das Tretlager umfasst ferner wenigstens einen Sensor, insbesondere zur Erfassung wenigstens eines Betriebsparameters des Fahrrads, sowie eine Auswerte- und Sendeschaltung, die ausgebil det ist, von dem wenigstens einen Sensor gelieferten elektrischen Signale auszuwerten und durch die ausgewerteten Signale erhaltene Daten an wenigstens einen Empfänger zu senden, insbesondere über eine Antenne drahtlos zu übertragen. The bottom bracket further comprises at least one sensor, in particular for detecting at least one operating parameter of the bicycle, as well as an evaluation and transmission circuit, which is designed to evaluate electrical signals supplied by the at least one sensor and to send data received by the evaluated signals to at least one receiver send, especially to transmit wirelessly via an antenna.
Die Auswerte- und Sendeschaltung kann insbesondere eine Empfangsschnittstelle zum Emp fangen und Digitalisieren der von dem wenigstens einen Sensor gelieferten Signale aufweisen. Ferner kann die Auswerte- und Sendeschaltung eine Recheneinheit mit einer Speichereinheit und mit einem Prozessor, insbesondere zum Auswerten der digitalisierten Signale, sowie eine Sendeeinheit zum Senden von Auswertungsergebnissen an den wenigstens einen Empfänger umfassen. The evaluation and transmission circuit can in particular have a reception interface for receiving and digitizing the signals supplied by the at least one sensor. Furthermore, the evaluation and transmission circuit can include a computing unit with a memory unit and with a processor, in particular for evaluating the digitized signals, and a Include transmitter unit for sending evaluation results to the at least one receiver.
Als Empfänger können dabei sowohl tragbare Geräte, beispielsweise Sport-Uhren oder Smart- phones, als auch an dem Fahrrad montierte Geräte, wie Monitore, Fahrradcomputer o.ä. fungieren. Both portable devices, for example sports watches or smartphones, and devices mounted on the bicycle, such as monitors, bicycle computers or the like, can be used as receivers. act.
Von den Empfängern können insbesondere bereits ausgewertete Ergebnisse der durch die Aus werte- und Sendeschaltung erfolgte Signalauswertung zur Visualisierung bzw. zur weiteren Verarbeitung in einem von den Empfängern lesbaren Format empfangen werden. In particular, the receivers can receive already evaluated results of the signal evaluation carried out by the evaluation and transmission circuit for visualization or for further processing in a format that can be read by the receivers.
Der wenigstens eine Sensor sowie die Auswerte- und Sendeschaltung können im Wesentlichen vollständig innerhalb des Tretlagergehäuses angeordnet sein. Durch die Anordnung innerhalb des Tretlagergehäuses werden diese Komponenten geschützt, so dass die Beeinträchtigung ihrer Funktionalität durch äußere Einflüsse unterdrückt bzw. verringert werden kann. The at least one sensor and the evaluation and transmission circuit can be arranged essentially entirely within the bottom bracket housing. These components are protected by the arrangement within the bottom bracket shell, so that the impairment of their functionality by external influences can be suppressed or reduced.
Die Auswerte- und Sendeschaltung kann eine wiederaufladbare Batterie aufweisen. Die Auswerte- und Sendeschaltung ausgebildet sein, die wiederaufladbare Batterie durch die von dem wenigstens einen Sensor gelieferten elektrischen Signale aufzuladen. Die von dem wenigsten einem Sensor gelieferten elektrischen Signale können somit nicht nur zur Erfassung von Betriebsparametern des Fahrrads, sondern auch als Energiequelle für die Auswerte- und Sendeschaltung dienen, in dem die in den Sensorsignalen enthaltenen Energie wenigstens teilweise zum Aufladen der wiederaufladbaren Batterie verwendet wird. The evaluation and transmission circuit can have a rechargeable battery. The evaluation and transmission circuit can be designed to charge the rechargeable battery using the electrical signals supplied by the at least one sensor. The electrical signals supplied by at least one sensor can thus not only serve to record operating parameters of the bicycle, but also as an energy source for the evaluation and transmission circuit, in which the energy contained in the sensor signals is used at least partially to charge the rechargeable battery.
Der wenigstens ein Sensor kann insbesondere wenigstens einen Dehnmessstreifen umfassen.The at least one sensor can in particular comprise at least one strain gauge.
Die Dehnmessstreifen sind dafür geeignet, mechanische Verformungen zu erfassen. Insbeson dere können mit einem Dehnmessstreifen mechanische Verformungen von Teilen des Tretlagers erfasst werden, woraus Rückschlüsse über die in dem Tretlager entwickelten mechanischen Kräfte gezogen werden können. The strain gauges are suitable for detecting mechanical deformations. In particular, mechanical deformations of parts of the bottom bracket can be detected with a strain gauge, from which conclusions can be drawn about the mechanical forces developed in the bottom bracket.
Der wenigstens ein Dehnmessstreifen kann in dem Tretlager auf unterschiedliche Weise ange ordnet werden. Insbesondere kann der linke Lagersitz und/oder der rechte Lagersitz des Tretlagergehäuses wenigstens einen senkrecht bezüglich der Verbindungshülse gerichteten flächigen Bereich aufweisen, wobei der wenigstens eine Dehnmessstreifen auf dem wenigstens einen flächigen Bereich angeordnet sein kann. Die senkrechte Anordnung des Dehnmessstreifens ist insbesondere dafür geeignet, radiale bzw. senkrechte bezüglich der Tretwelle Verformungen der flächigen Bereiche der Lagersitze und somit die entsprechenden radialen Kräfte zu ermitteln, denen die flächigen Bereiche der Lagersitze ausgesetzt sind. The at least one strain gauge can be arranged in the bottom bracket in different ways. In particular, the left bearing seat and / or the right bearing seat of the bottom bracket housing can have at least one flat area directed perpendicularly with respect to the connecting sleeve, wherein the at least one strain gauge can be arranged on the at least one flat area. The vertical arrangement of the strain gauge is particularly suitable for radial or vertical deformations of the pedal shaft to determine flat areas of the bearing seats and thus the corresponding radial forces to which the flat areas of the bearing seats are exposed.
In einigen Ausführungen werden mehrere Dehnmessstreifen eingesetzt, welche insbesondere gleichmäßig um den Umfang des linken und/oder des rechten Lagersitzes verteilt sind. Durch die gleichmäßige Verteilung der Dehnmessstreifen um den Umfang eines Lagersitzes kann die radiale Kräfteverteilung um den Umfang des Lagersitzes und somit eine vollständigere Information über die mechanische Beanspruchung des Lagersitzes erhalten werden. In some versions, several strain gauges are used, which are in particular evenly distributed around the circumference of the left and / or right bearing seat. Due to the even distribution of the strain gauges around the circumference of a bearing seat, the radial distribution of forces around the circumference of the bearing seat and thus more complete information about the mechanical stress on the bearing seat can be obtained.
In einigen Ausführungsformen ist der wenigsten eine Dehnmessstreifen nur auf dem linken Lagersitz angeordnet. Ausgehend von den von dem wenigstens einen Dehnmessstreifen gelieferten Messsignalen, können insbesondere auf der Basis von Versuchsmessun en, Kräfteverteilung auch in anderen Bereichen des Tretlagers, insbesondere in dem rechten Lagersitz, ermittelt werden. Auf diese Weise kann an den Dehnmessstreifen gespart werden. In some embodiments, at least one strain gauge is located only on the left bearing seat. On the basis of the measurement signals supplied by the at least one strain gauge, in particular on the basis of experimental measurements, force distribution can also be determined in other areas of the bottom bracket, in particular in the right-hand bearing seat. In this way, savings can be made on the strain gauges.
In einigen Ausführungen des Tretlagers werden die Dehnmessstreifen auf beiden Lagersitzen angeordnet, so dass die mechanischen Verformungen bzw. die sich in den Lagersitzen entwickelten Kräfte auf beiden Seiten unmittelbar und somit genauer ermittelt werden können. In some versions of the bottom bracket, the strain gauges are arranged on both bearing seats so that the mechanical deformations or the forces developed in the bearing seats can be determined directly on both sides and thus more precisely.
Der wenigstens ein Sensor kann wenigstens einen innerhalb des Tretlagergehäuses angeordneten Encoder umfassen, der einen ersten innenseitig auf einer Außenwand des Tretlagergehäuses befestigten Encoder-Teil und einen zweiten gegenüber dem ersten Encoder-Teil auf der Verbindungshülse befestigten Encoder-Teil aufweist. Der zweite Encoder-Teil kann einen Magneten, insbesondere einen Permanentmagneten, und der erste Encoder-Teil eine Spule zur Erfassung von durch den Magneten erzeugten elektromagnetischen Feldern umfasst. The at least one sensor can comprise at least one encoder arranged within the bottom bracket housing, which has a first encoder part fastened on the inside on the inside of an outer wall of the bottom bracket housing and a second encoder part fastened on the connecting sleeve relative to the first encoder part. The second encoder part can comprise a magnet, in particular a permanent magnet, and the first encoder part can comprise a coil for detecting electromagnetic fields generated by the magnet.
Im Betrieb umkreist der erste Encoder-Teil, der an der Außenwand des Tretlagergehäuses be festigt ist, den zweiten Encoder-Teil, der an der Verbindungshülse befestigt ist, so dass der Magnet des zweiten Encoder-Teil an der Spule des ersten Encoder-Teils immer wieder vorbei fährt. Aufgrund elektromagnetischer Induktion induziert das Vorbeifahren des Magneten an der Spule in der Spule einen Wechselstrom, welcher über entsprechende elektrische Verbindung an die Auswerte- und Sendeschaltung geleitet wird. In operation, the first encoder part, which is attached to the outer wall of the bottom bracket shell, circles the second encoder part, which is attached to the connecting sleeve, so that the magnet of the second encoder part always on the coil of the first encoder part drives past again. Due to electromagnetic induction, moving the magnet past the coil induces an alternating current in the coil, which is conducted to the evaluation and transmission circuit via an appropriate electrical connection.
Aufgrund der von dem Encoder an die Auswerte- und Sendeschaltung gelieferten elektrischen Signale können verschiedene Betriebsparameter, insbesondere Drehzahl und Drehgeschwindig- keit der Tretwelle, Beschleunigung, Geschwindigkeit, sowie aktuelle Kurbelposition des Fahr rads ermittelt werden. Der Encoder bzw. die Spule und der Magnet, können derart dimensioniert sein, dass die von dem Encoder erzeugten Signale zum Aufladen der wiederaufladbaren Batterie durch die Aus werte- und Sendeschaltung verwenden werden können. Somit kann der Encoder sowohl zur Erzeugung von Signalen für die Auswertung als auch als Energiequelle für die Auswerte- und Sendeschaltung dienen, so dass keine weitere, insbesondere externe, Energiequellen für den Betrieb der Auswerte- und Sendeschaltung benötigt werden. On the basis of the electrical signals supplied by the encoder to the evaluation and transmission circuit, various operating parameters, in particular the speed and speed of the pedal shaft, acceleration, speed and the current crank position of the bicycle can be determined. The encoder or the coil and the magnet can be dimensioned such that the signals generated by the encoder can be used to charge the rechargeable battery by the evaluation and transmission circuit. The encoder can thus be used both for generating signals for the evaluation and as an energy source for the evaluation and transmission circuit, so that no further, in particular external, energy sources are required for the operation of the evaluation and transmission circuit.
Das Tretlager kann im Wesentlichen wasserdicht ausgebildet sein. Insbesondere können das linke Wälzlager und das rechte Wälzlager als wasserdichte Wälzlager bzw. als wasserdichte Kugellager ausgebildet sein. Durch die wasserdichte Ausbildung der linken und rechten Wälzlager kann die Wasserdichtigkeit des Tretlagers ohne spezielle seitliche Abdichtungen auf einfache Weise erzielt werden. In einigen Ausführungen weist die Außenwand des Tretlagergehäuses für elektromagnetische Signale im Wesentlichen durchlässige Sendelöcher auf. Durch die Senderlöcher wird die elekt romagnetische Abschirmung für die von der Auswerte- und Sendeschaltung gesendeten Signale, insbesondere wenn sich die Antenne der Auswerte- und Sendeschaltung vollständig innerhalb des Tretlagergehäuses befindet, verringert, so dass der bzw. die Empfänger die von der Auswer- te- und Sendeschaltung gesendeten Daten besser empfangen können. Die Sendelöcher können mit für elektromagnetisch Signale durchlässige Abdichtungen, insbesondere aus Plastik, was serdicht abgeschlossen sein. The bottom bracket can be made essentially watertight. In particular, the left roller bearing and the right roller bearing can be designed as a waterproof roller bearing or as a waterproof ball bearing. Due to the watertight design of the left and right roller bearings, the watertightness of the bottom bracket can be easily achieved without special side seals. In some implementations, the outer wall of the bottom bracket housing has transmission holes that are essentially permeable to electromagnetic signals. The transmitter holes reduce the electromagnetic shielding for the signals sent by the evaluation and transmission circuit, in particular when the antenna of the evaluation and transmission circuit is completely inside the bottom bracket shell, so that the receiver or receivers receive the evaluation - and transmission circuit can better receive data sent. The transmission holes can be sealed with seals that are permeable to electromagnetic signals, in particular made of plastic, which is sealed in a water-tight manner.
In einigen Ausführungen sind die linke Hülsenmutter und die rechte Hülsenmutter jeweils mit einer Außengewinde zum Einschrauben in entsprechende Innengewinde eines Rahmenrohrs eines Fahrradrahmens versehen. Das Tretlager kann mit den Außengewinden der Hülsenmütfern auf einfache Weise in das Rahmenrohr eingebaut werden. Dabei wird das Tretlager von links und rechts von den in das Rahmenrohr eingeschraubten Hülsenmüttern gehalten, so dass eine robuste Verbindung zwischen dem Fahrradrahmen und dem Tretlager entsteht. In some versions, the left sleeve nut and the right sleeve nut are each provided with an external thread for screwing into the corresponding internal thread of a frame tube of a bicycle frame. The bottom bracket can be easily installed in the frame tube using the external threads of the sleeve nuts. The bottom bracket is held from the left and right by the sleeve nuts screwed into the frame tube, so that a robust connection is created between the bicycle frame and the bottom bracket.
In einer alternativen Ausführung des Tretlagers weist das Tretlagergehäuse an beiden Enden ein Außengewinde auf, wobei die linke und die rechte Hülsenmütter den Außengewinden des Tretlagergehäuses entsprechende Innengewinde aufweisen, so dass das Tretlager in ein Rahmenrohr eingesetzt und von beiden Seiten mit Hülsenmüttern auf einfache Weise befestigt werden kann. Eine solche Ausführung des Tretlagers kann insbesondere zur Befestigung des Tretlagers anIn an alternative embodiment of the bottom bracket, the bottom bracket housing has an external thread at both ends, the left and right sleeve nuts having an inside thread corresponding to the outside threads of the bottom bracket housing, so that the bottom bracket is inserted into a frame tube and can be easily attached with sleeve nuts from both sides can. Such a design of the bottom bracket can be used to attach the bottom bracket
Rahmenrohren, die kein Innengewinde aufweisen, verwendet werden, wobei eine robuste formschlüssige Verbindung zwischen dem Rahmenrohr und dem Tretlager entsteht. Die Auswerte- und Sendeschaltung kann ausgebildet sein, Signale nach einem der für drahtlose Kommunikation verwendbaren bzw. verwendeten Protokolle, insbesondere standardisierten Protokolle, drahtlos zu senden und/oder zu empfangen. Die Verwendung der für die drahtlose Kommunikation verwendeten, insbesondere standardisierten Protokolle, erlaubt, Daten mit ex ternen Geräten, wie beispielsweise Smartphones oder Sport-Uhren, reibungslos auszutauschen. Frame tubes, which have no internal thread, are used, whereby a robust positive connection between the frame tube and the bottom bracket is created. The evaluation and transmission circuit can be designed to wirelessly send and / or receive signals according to one of the protocols that can be used or used for wireless communication, in particular standardized protocols. The use of the protocols used, particularly standardized, for wireless communication allows data to be exchanged smoothly with external devices, such as smartphones or sports watches.
Die Auswerte- und Sendeschaltung kann ausgebildet sein, die vom Radfahrer eingebrachte Leistung anhand der von dem wenigstens einem Sensor, insbesondere von dem wenigstens ei- nem Encoder bzw. von dem wenigstens einen Dehnmessstreifen, gelieferten Signale zu ermit teln. Die von dem Radfahrer eingebrachte Leistung stellt eine wichtige Information dar, die dem Radfahrer helfen kann sein Fahrverhalten unter Berücksichtigung der ermittelten Leistung an zupassen bzw. zu optimieren. Die vom Radfahrer eingebrachte Leistung kann anhand einer im Vorfeld, insbesondere an ei nem Messaufbau, ermittelten Korrelation zwischen der Leistung und den von den wenigstens einem Sensor gelieferten Signale ermittelt werden. Insbesondere kann das Tretlager bei den Messungen an dem Messaufbau unterschiedlichen Betriebsbedingungen ausgesetzt werden, wobei die von einem oder mehreren Dehnmessstreifen bzw. von einem oder mehreren Encodern gelieferte Signale erfasst und analysiert werden. Dabei kann insbesondere eine Korrelation zwischen den Dehnmessstreifensignalen und der Leistung bei unterschiedlichen Drehzahlen ermittelt und als eine Datenfeld in der Speichereinheit der Auswerte- und Sendeschaltung abgespei chert werden, worauf von dem Prozessor der Auswerte- und Sendeschaltung bei der Ermittlung der aktuellen Radfahrerleitung zugegriffen werden kann. The evaluation and transmission circuit can be designed to determine the power introduced by the cyclist on the basis of the signals supplied by the at least one sensor, in particular the at least one encoder or the at least one strain gauge. The performance brought in by the cyclist represents important information which can help the cyclist to adapt or optimize his driving behavior taking into account the determined performance. The power introduced by the cyclist can be determined on the basis of a correlation between the power and the signals supplied by the at least one sensor, which is determined in advance, in particular on a measurement setup. In particular, the bottom bracket can be exposed to different operating conditions during the measurements on the measurement setup, the signals supplied by one or more strain gauges or by one or more encoders being recorded and analyzed. In particular, a correlation between the strain gauge signals and the power at different speeds can be determined and saved as a data field in the memory unit of the evaluation and transmission circuit, which can be accessed by the processor of the evaluation and transmission circuit when determining the current cyclist line.
Ferner wird ein Fahrrad vorgesehen. Das Fahrrad weist einen Fahrradrahmen mit einem Tretlagerrohr auf. In dem Tretlagerrohr ist ein Tretlager gemäß einer der hier beschriebenen Ausführungen angeordnet. Ein derartiges Fahrrad hat den Vorteil, dass es ein robustes Tretlager mit erhöhter Funktionalität umfasst, so dass im Betrieb Betriebsparameter umfassend und bequem überwacht werden können. A bicycle is also provided. The bicycle has a bicycle frame with a bottom bracket tube. A bottom bracket according to one of the designs described here is arranged in the bottom bracket tube. A bicycle of this type has the advantage that it comprises a robust bottom bracket with increased functionality, so that operating parameters can be comprehensively and conveniently monitored during operation.
Der Gegenstand der Beschreibung wird im Folgenden unter Bezug auf die untenstehenden Figu ren näher erläutert. Hierbei zeigt Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Tretlagers gemäß einem Ausfüh- rungsbeispiel, The subject of the description is explained in more detail below with reference to the figures below. Here shows 1 shows a schematic cross-sectional view of a bottom bracket according to an exemplary embodiment,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht des Tretlagers gemäß dem Ausführungs- beispiel der Fig. 1 während des Einbaus des Tretlagers,  2 shows a schematic cross-sectional view of the bottom bracket according to the embodiment of FIG. 1 during the installation of the bottom bracket,
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht eines Tretlagers gemäß einem weiteren Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of a bottom bracket according to another
Ausführungsbeispiel,  Embodiment,
Fig. 4 eine von der Antriebsseite her gesehene perspektivische Teilansicht eines Tretlagers,  4 is a perspective partial view of a bottom bracket seen from the drive side,
Fig. 5 eine von der Antriebsseite her gesehene Aufsicht auf das Tretlager der Fig. 4, Fig. 6 eine von der Abtriebsseite her gesehene Aufsicht auf das Tretlager der Fig. 4, Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Tretlagers entlang der Querschnittslinie A-A von  5 is a top view of the bottom bracket of FIG. 4 seen from the drive side, FIG. 6 is a top view of the bottom bracket of FIG. 4 seen from the driven side, FIG. 7 is a cross-sectional view of the bottom bracket along the cross-sectional line A-A of FIG
Fig. 5,  Fig. 5,
Fig. 8 eine seitliche Ansicht des Tretlagers,  8 is a side view of the bottom bracket,
Fig. 9 eine von der Abtriebsseite her gesehene perspektivische Ansicht des Tretlagers, Fig. 10 eine von der Abtriebsseite her gesehene Aufsicht auf das Tretlager, 9 is a perspective view of the bottom bracket seen from the driven side, FIG. 10 is a top view of the bottom bracket seen from the driven side,
Fig. 11 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A der Figur 27, 11 is a cross-sectional view taken along section line A-A of FIG. 27.
Fig. 12 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie B-B der Figur 27, 12 is a cross-sectional view taken along section line B-B of FIG. 27;
Fig. 13 eine Kraftumwandlung einer Pedalkraft in ein Drehmoment an einer Tretwelle eines Fahrrads, 13 shows a force conversion of a pedal force into a torque on a pedal shaft of a bicycle,
Fig. 14 zeigt die Kräfteverhältnisse von Fig. 13 in weiterem Detail, 14 shows the force relationships of FIG. 13 in further detail,
Fig. 15 zeigt eine Anordnung des Tretlagers von Fig. 4 auf einer Tretwelle, 15 shows an arrangement of the bottom bracket of FIG. 4 on a pedal shaft,
Fig. 16 zeigt eine weitere Anordnung des Tretlagers von Fig. 4 auf der Tretwelle, Fig. 17 zeigt eine weitere Anordnung des Tretlagers von Fig. 4 auf der Tretwelle, Fig. 18 zeigt einen Dehnmess- Streifen, 16 shows a further arrangement of the bottom bracket of FIG. 4 on the pedal shaft, FIG. 17 shows a further arrangement of the bottom bracket of FIG. 4 on the pedal shaft, FIG. 18 shows a strain gauge
Fig. 19 zeigt Kennlinien von zwei verschiedenen Dehnmess-Streifen, 19 shows characteristics of two different strain gauges,
Fig. 20 zeigt eine Anordnung mit zwei Dehnungsmesstreifen in einer Halbbrücke, Fig. 21 zeigt eine Anordnung mit vier Dehnungsmesstreifen in einer Vollbrücke, Fig. 22 zeigt einen Effekt, der durch eine Lagerspiel verursacht wird, 20 shows an arrangement with two strain gauges in a half bridge, FIG. 21 shows an arrangement with four strain gauges in a full bridge, FIG. 22 shows an effect caused by a bearing play,
Fig. 23 zeigt den Effekt von 20 in weiterem Detail, 23 shows the effect of 20 in more detail,
Fig. 24 zeigt ein erstes Paar von Kraft-Weg Kennlinien für eine Tretwelienanordnung mit zwei DMS, und 24 shows a first pair of force-displacement characteristics for a pedal arrangement with two strain gages, and
Fig. 25 zeigt ein zweites Paar von Kraft-Weg Kennlinien für eine Tretwelienanordnung mit zwei DMS. In der folgenden Beschreibung werden Einzelheiten erläutert, um die Ausführungsbeispiele der Beschreibung zu veranschaulichen. Für den Fachmann ist es jedoch erkenntlich, dass die Aus führungsbeispiele auch ohne solche Details umgesetzt werden können. Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Tretlagers gemäß einem Ausfiihrungs- beispiel in einem eingebauten Zustand. Das Tretlager 1 der Fig. 1 umfasst eine linke Hülsenmutter 2, ein Tretlagergehäuse 3, eine rechte Hülsenmutter 4 sowie eine Verbindungshülse 5. 25 shows a second pair of force-displacement characteristics for a pedal arrangement with two strain gauges. In the following description, details are explained to illustrate the embodiments of the description. However, it is clear to the person skilled in the art that the exemplary embodiments can also be implemented without such details. 1 shows a schematic cross-sectional view of a bottom bracket according to an exemplary embodiment in an installed state. The bottom bracket 1 of FIG. 1 comprises a left sleeve nut 2, a bottom bracket housing 3, a right sleeve nut 4 and a connecting sleeve 5.
Das Tretlager 1 ist mit einer Tretwelle 35 versehen und in einem Tretlagerrohr 7 eines Fahrrad rahmens 6 eingebaut, wobei die linke Hülsenmutter 2 von links in das Tretlagerrohr 7 des Fahr radrahmens 6 eingeschraubt ist, und wobei die rechte Hülsenmutter 4 von rechts in das Tretla gerrohr 7 des Fahrradrahmens 6 eingeschraubt ist. Die Tretwelle 35 weist einen im wesentlichen glatten Bereich 36 und zwei Endbereiche 37 auf, die als Tretkurbelsitze 38 ausgebildet sind. Die Verbindungshülse 5 ist im mittleren Bereich 35 der Tretwelle 35 angeordnet. The bottom bracket 1 is provided with a pedal shaft 35 and in a bottom bracket tube 7 of a bicycle frame 6, the left sleeve nut 2 is screwed from the left into the bottom bracket tube 7 of the driving wheel frame 6, and the right sleeve nut 4 from the right gerrohr in the bottom bracket 7 of the bicycle frame 6 is screwed. The pedal shaft 35 has an essentially smooth region 36 and two end regions 37, which are designed as pedal crank seats 38. The connecting sleeve 5 is arranged in the central region 35 of the pedal shaft 35.
Das Tretlager 1 umfasst ein linkes Wälzlager 45, ein rechtes Wälzlager 46, einen linken Lager sitz 90 und einen rechten Lagersitz 91, wobei das linke Wälzlager 45 zwischen dem linken La- gersitz 90 und der Verbindungshülse 5 und das rechte Wälzlager 45 zwischen dem rechten Lagersitz 91 und der Verbindungshülse 5 angeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Wälzlager 45, 46 als Kugellager ausgefuhrt. Der linke Lagersitz 90 ist innenseitig mit vier Dehnmessstreifen 92 versehen, welche zur Erfassung von auf den linken Lagersitz 90 aus geübten mechanischen Belastungen durch die Tretwelle 35 ausgebildet sind. The bottom bracket 1 comprises a left roller bearing 45, a right roller bearing 46, a left bearing seat 90 and a right bearing seat 91, the left roller bearing 45 between the left bearing seat 90 and the connecting sleeve 5 and the right roller bearing 45 between the right bearing seat 91 and the connecting sleeve 5 is arranged. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the roller bearings 45, 46 are designed as ball bearings. The left-hand bearing seat 90 is provided on the inside with four strain gauges 92, which are designed to measure mechanical loads on the left-hand bearing seat 90 from the pedal shaft 35.
In dem Tretlagergehäuse 3 befindet sich ferner ein Encoder 8, welcher einen ersten Encoder- Teil 9 mit einer Encoder-Spule (nicht gezeigt) und einen zweiten Encoder-Teil 10 mit einem Encoder-Magneten (nicht gezeigt) aufweist. Der erste Encoder-Teil 9 ist auf einer Innenwand des Tretlagergehäuses 3 befestigt. Der zweite Encoder-Teil 10 ist auf der Verbindungshülse 5 gegenüber dem ersten Encoder-Teil 9 befestigt. In the bottom bracket housing 3 there is also an encoder 8, which has a first encoder part 9 with an encoder coil (not shown) and a second encoder part 10 with an encoder magnet (not shown). The first encoder part 9 is attached to an inner wall of the bottom bracket shell 3. The second encoder part 10 is fastened on the connecting sleeve 5 opposite the first encoder part 9.
In dem Tretlagergehäuse 3 ist eine Auswerte- und Sendeschaltung 11 angeordnet, die über elektrische Verbindungen 12 und 13 mit dem Dehnmessstreifen 92 bzw. mit dem ersten Enco der-Teil 9 verbunden ist. Die Aus erte- und Sendeschaltung 11 weist eine Antenne 14 zum Senden bzw. Empfangen von elektromagnetischen Signalen auf. In the bottom bracket housing 3, an evaluation and transmission circuit 11 is arranged, which is connected via electrical connections 12 and 13 to the strain gauge 92 or to the first encoder part 9. The output and transmission circuit 11 has an antenna 14 for transmitting or receiving electromagnetic signals.
Das Tretlagergehäuse 3 weist eine im Wesentlichen zylindrische Außenwand 15 mit Ausspa rungen 16 bzw. Sendelöchern auf. Wegen der in dem Tretlagergehäuse 3 untergebrachten Messelektronik und wegen der im Wesentlichen zylindrischen Form des Tretlagergehäuses 3 wird das Tretlagergehäuse auch als Mess-Dose bzw. Kraftmessdose bezeichnet. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weisen die linke Hülsenmutter 2 und die rechte Hülsenmutter 4 Außengewinde 20 auf, womit die linke Hülsenmutter 2 und die rechte Hülsenmutter 4 in entsprechende linke und rechte Innengewinde 21 des Rahmenrohrs 7 eingeschraubt werden können. The bottom bracket shell 3 has a substantially cylindrical outer wall 15 with recesses 16 or transmission holes. Because of the measuring electronics housed in the bottom bracket housing 3 and because of the essentially cylindrical shape of the bottom bracket housing 3, the bottom bracket housing is also referred to as a load cell or load cell. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the left sleeve nut 2 and the right sleeve nut 4 have external threads 20, with which the left sleeve nut 2 and the right sleeve nut 4 can be screwed into corresponding left and right internal threads 21 of the frame tube 7.
Das Tretlager 1 kann auf einfache Weise zusammengebaut und an einem Fahrrad montiert wer den. The bottom bracket 1 can be easily assembled and mounted on a bicycle.
In einem ersten Schritt wird das Tretlagergehäuse 3 bereitgestellt, wobei zunächst wenigstens eine Seite des Tretlagergehäuses 3 offengelassen wird. Durch die offengelassene Seite des Tret lagergehäuses 3 können in einem nachfolgenden Schritt die Sensorik mit dem Dehnmessstreifen 92, mit dem Encoder 8, mit der Auswerte- und Sendeschaltung 11 sowie mit den elektrischen Verbindungen 12, 13 bestückt werden, woraufhin die offengelassene Seite des Tretlagergehäu ses 3 geschlossen werden kann. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird dazu der rechte Lagersitz 91 erst nach dem Bestücken des Tretlagergehäuses 3 mit den Innenelementen an dem Tretlagergehäuse 3 befestigt. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der rechte Lagersitz 91 mit der Außenwand 15 des Tretlagergehäuses 3 verschweißt, was in Fig. 1 an der Schweißnaht 25 zu erkennen ist. In a first step, the bottom bracket shell 3 is provided, at least one side of the bottom bracket shell 3 being left open. By leaving the side of the bottom bracket shell 3 open, the sensors can be equipped with the strain gauge 92, the encoder 8, the evaluation and transmission circuit 11 and the electrical connections 12, 13 in a subsequent step, whereupon the left side of the bottom bracket housing ses 3 can be closed. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the right-hand bearing seat 91 is only attached to the bottom bracket housing 3 after the bottom bracket housing 3 has been fitted with the inner elements. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the right bearing seat 91 is welded to the outer wall 15 of the bottom bracket housing 3, which can be seen in FIG. 1 by the weld seam 25.
In einem darauffolgenden Schritt wird die Tretwelle 35 in das Tretlagergehäuse 3 eingesetzt. In dem Ausführungsbespiel der Fig. 1 entsteht dabei eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem mitleren Bereich 36 der Tretwelle 35 und Verbindungshülse 5. Die Tretwelle 35 kann auch später eingesetzt werden, insbesondere nachdem das Tretlager 3 in das Tretlagerrohr 7 des Fahrradrahmens 6 eingebaut ist. In a subsequent step, the pedal shaft 35 is inserted into the bottom bracket shell 3. 1, a non-positive connection is created between the central region 36 of the pedal shaft 35 and the connecting sleeve 5. The pedal shaft 35 can also be used later, in particular after the bottom bracket 3 is installed in the bottom bracket tube 7 of the bicycle frame 6.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnitsansicht des Tretlagers gemäß dem Ausführungsbei spiel der Fig. 1 während des Einbaus des Tretlagers 1. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the bottom bracket according to the embodiment in FIG. 1 during the installation of the bottom bracket 1.
Zum Einbauen des Tretlagers 1 im Fahrrad wird das Tretlagergehäuse 3 von der linken Seite in das Tretlagerrohr 7 des Fahrradrahmens 6 eingeführt, wonach die linke Hülsenmutter 2 von der linken Seite in den Tretlagerrohr 7 eingeschraubt wird. Dadurch wird das Tretlagergehäuse 3 an der linken Seite am Tretlagerrohr 7 festgelegt. In einem darauffolgenden Schrit wird die rechte Hülsenmuter 4 von der rechten Seite in das Tretlagerrohr eingeführt (siehe den breiten Pfeil in Fig. 2) und eingeschraubt. Damit wird das Tretlagergehäuse 3 von beiden Seiten an dem Tretla gerrohr 7 befestigt. Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Tretlagers gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 entspricht im Wesentlichen dem Ausfuh- rungsbeispiel der Fig. 1. Für gleiche bzw. gleichwirkende Teile werden die gleichen Bezugszif fern verwendet. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind in dem Ausfüh- rungsbeispiel der Fig. 3 die linke Hülsenmutter 2 und die rechte Hülsenmutter 4 mit dem Tret lagergehäuse 3 und nicht mit dem Tretlagerrohr 7 verschraubt. To install the bottom bracket 1 in the bicycle, the bottom bracket housing 3 is inserted from the left into the bottom bracket tube 7 of the bicycle frame 6, after which the left sleeve nut 2 is screwed into the bottom bracket tube 7 from the left side. As a result, the bottom bracket shell 3 is fixed on the left side on the bottom bracket tube 7. In a subsequent step, the right sleeve nut 4 is inserted into the bottom bracket tube from the right side (see the broad arrow in FIG. 2) and screwed in. So that the bottom bracket 3 is attached from both sides to the pedal tube 7. Fig. 3 shows a schematic cross-sectional view of a bottom bracket according to another exemplary embodiment. The embodiment of FIG. 3 essentially corresponds to the embodiment of FIG. 1. The same reference numbers are used for the same or equivalent parts. In contrast to the exemplary embodiment in FIG. 1, in the exemplary embodiment in FIG. 3 the left sleeve nut 2 and the right sleeve nut 4 are screwed to the bottom bracket shell 3 and not to the bottom bracket tube 7.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 weist die Außenwand 15 des Tretlagergehäuses 3 ein linkes und ein rechtes Außengewinde 22 auf. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weisen ferner die linke Hülsenmutter 2 und die rechte Hülsenmutter 4 je ein Innengewin de 23 anstelle eines Außengewindes auf. In the embodiment of FIG. 3, the outer wall 15 of the bottom bracket shell 3 has a left and a right external thread 22. In contrast to the embodiment of FIG. 1, the left sleeve nut 2 and the right sleeve nut 4 each have an internal thread de 23 instead of an external thread.
Das Tretlager 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 kann im Wesentlichen ähnlich wie das Tretlager gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in dem Fahrrad eingebaut werden. The bottom bracket 1 according to the embodiment of FIG. 2 can be installed in the bicycle essentially similar to the bottom bracket according to the embodiment of FIG. 1.
Das bereits bestückte und zusammengebaute Tretlagergehäuse 3 kann von links in das Tretlagerrohr 7 eingeführt werden, wonach die linke Hülsenmutter 2 mit dem Innengewinde 23 an dem linken Außengewinde 22 des Tretlagergehäuses 2 verschraubt wird. Alternativ dazu kann die linke Hülsenmütter 2 vor dem Einführen des Tretlagergehäuses 3 in das Tretlagerrohr 7 auf das Tretlager 1 aufgeschraubt werden. In einem darauffolgenden Schritt wird die rechte Hülsenmutter 4 von rechts eingeführt und mit dem Innengewinde 23 an dem rechten Außengewinde 22 des Tretlagergehäuses 2 verschraubt. Dabei entsteht eine formschlüssige Verbindung zwi schen dem Tretlagerrohr 7 und dem Tretlager 1, so dass sich das Tretlager 1 weder nach rechts noch nach links (bezüglich des Tretlagerrohrs 7) verziehen kann. The already assembled and assembled bottom bracket housing 3 can be inserted from the left into the bottom bracket tube 7, after which the left sleeve nut 2 is screwed to the inside thread 23 on the left outside thread 22 of the bottom bracket housing 2. Alternatively, the left sleeve nut 2 can be screwed onto the bottom bracket 1 before the bottom bracket housing 3 is inserted into the bottom bracket tube 7. In a subsequent step, the right sleeve nut 4 is inserted from the right and screwed to the internal thread 23 on the right external thread 22 of the bottom bracket shell 2. This creates a positive connection between the bottom bracket tube 7 and the bottom bracket 1, so that the bottom bracket 1 can neither move to the right or to the left (with respect to the bottom bracket tube 7).
Im Betrieb wird das Fahrrad über Pedale bzw. Tretkurbeln angetrieben, wodurch die Tretwelle 35 bezüglich des Fahrradrahmens 6 gedreht wird. Der erste Encoder-Teil 9, der an der Außenwand 15 des Tretlagergehäuses 3 befestigt ist, umkreist dabei den zweiten Encoder-Teil 10, der an der Verbindungshülse 5 befestigt ist, so dass der Magnet des zweiten Encoder-Teil 10 an der Spule des ersten Encoder-Teils 9 immer wieder - im Wesentlichen bei jeder vollen Umdrehung der Tretwelle - vorbeifahrt. Aufgrund elektromagnetischer Induktion induziert das Vorbeifah ren des Magneten an der Spule in der Spule eine Wechselspannung bzw. einen Wechselstrom, welcher über die elektrische Verbindung 13 an die Auswerte- und Sendeschaltung 1 1 geleitet werden kann. In operation, the bicycle is driven via pedals or pedal cranks, as a result of which the pedal shaft 35 is rotated with respect to the bicycle frame 6. The first encoder part 9, which is attached to the outer wall 15 of the bottom bracket shell 3, encircles the second encoder part 10, which is attached to the connecting sleeve 5, so that the magnet of the second encoder part 10 on the coil of the first Encoder part 9 passes again and again - essentially with every full revolution of the pedal shaft. Due to electromagnetic induction, the passing of the magnet induces an alternating voltage or alternating current on the coil in the coil, which can be passed via the electrical connection 13 to the evaluation and transmission circuit 1 1.
Durch die vier Dehnmessstreifen 92 wird die auf mechanische Belastung zurückzuführende Verformung des linken Lagersitzes 90 erfasst und in entsprechende elektrische Signale umge- wandelt, die über die elektrische Verbindung 12 an die Aus erte- und Sendeschaltung 11 wei tergeleitet werden. The four strain gauges 92 detect the deformation of the left bearing seat 90 due to mechanical stress and convert it into corresponding electrical signals. converts, which are passed on via the electrical connection 12 to the transmission and transmission circuit 11.
Die Auswerte- und Sendeschaltung 1 1 kann so ausgebildet sein, dass die von dem Encoder 8 bzw. von dem ersten Encoder-Teil 9 und von dem Dehnstreifen 92 erhaltenen Signale ausgewertet werden, um Informationen über verschiedene Betriebsparameter zu ermitteln und über die Antenne 14 an einen hier nicht gezeigten Empfänger zu senden. The evaluation and transmission circuit 11 can be designed in such a way that the signals received from the encoder 8 or from the first encoder part 9 and from the stretching strip 92 are evaluated in order to ascertain information about various operating parameters and via the antenna 14 to send a recipient, not shown here.
Die Auswerte- und Sendeschaltung 11 kann insbesondere ausgebildet sein, die seitens des Rad fahrers beim Radfahren eingebrachte Leistung zu ermitteln. Insbesondere kann aufgrund der von dem Encoder 8 und von dem Dehnmessstreifen 92 gelieferten elektrischen Signalen die Drehzahl der Tretwelle 35 sowie die auf den linken Lagersitz ausgeübte Kraft ermittelt werden. The evaluation and transmission circuit 11 can in particular be designed to determine the power introduced by the cyclist while cycling. In particular, the rotational speed of the pedal shaft 35 and the force exerted on the left bearing seat can be determined on the basis of the electrical signals supplied by the encoder 8 and by the strain gauge 92.
Die Auswerte- und Sendeschaltung kann ferner ausgebildet sein, um die aktuelle Kurbelposition des Fahrrads zu ermitteln. Ausgehend von der Kraft jeweils bei der aktuellen Kurbelposition und der Drehzahl der Tretwelle 35 kann die durch den Radfahrer eingebrachte Leistung ermit telt werden. The evaluation and transmission circuit can also be designed to determine the current crank position of the bicycle. Based on the force at the current crank position and the speed of the pedal shaft 35, the power introduced by the cyclist can be determined.
Die Energieversorgung der Auswerte- und Sendeschaltung 11 kann durch den Encoder 8 erfolgen, wobei die von dem Encoder 8 gelieferte Strom-Pulse bzw. Wechselstrom sowohl für die Auswertung als auch für die Energieversorgung der Auswerte- und Sendeschaltung 11 verwendet werden. The energy supply of the evaluation and transmission circuit 11 can be provided by the encoder 8, the current pulses or alternating current supplied by the encoder 8 being used both for the evaluation and for the energy supply of the evaluation and transmission circuit 11.
In einigen Ausführungen weist die Auswerte- und Sendeschaltung 11 einen wiederaufladbaren Energiespeicher, eine Batterie, oder einen Kondensator (nicht gezeigt) auf, wobei die Auswerte- und Sendeschaltung derart ausgebildet ist, dass der wiederaufladbare Energiespeicher durch die von dem Encoder 8 gelieferten Strompulse aufgeladen werden kann. In some implementations, the evaluation and transmission circuit 11 has a rechargeable energy store, a battery, or a capacitor (not shown), the evaluation and transmission circuit being designed in such a way that the rechargeable energy store is charged by the current pulses supplied by the encoder 8 can.
In einigen Ausführungen ist das Tretlager 1 wasserdicht ausgebildet, wobei die Aussparungen 16 mit für Sendesignale durchlässigen Deckeln (nicht gezeigt) wasserdicht abgedichtet sind. In some embodiments, the bottom bracket 1 is designed to be watertight, the cutouts 16 being watertightly sealed with covers (not shown) which are permeable to transmission signals.
In einigen Ausführungen ist die Auswerte- und Sendeschaltung 1 1 ausgebildet, Signale nach einem der für drahtlose Kommunikation verwendbaren Protokolle zu senden und/oder zu emp fangen. Insbesondere kann die Auswerte- und Sendeschaltung 11 Signale nach ANT+ (Proto koll der ANT-Allianz) senden bzw. empfangen, um beispielsweise eine reibungslose Konnektivität mit Sport-Uhren und Fahrrad-Computern bereitzustellen. Ferner kann die Auswerte- und Sendeschaltung 11 Bluetooth-Smart-kompatibel ausgebildet sein, um mit Anwendungen auf Sport-Uhren bzw. Smartphones arbeiten zu können. In some embodiments, the evaluation and transmission circuit 11 is designed to send and / or receive signals according to one of the protocols that can be used for wireless communication. In particular, the evaluation and transmission circuit 11 can send or receive signals in accordance with ANT + (protocol of the ANT alliance) in order, for example, to provide smooth connectivity with sports watches and bicycle computers. Furthermore, the evaluation and transmission circuit 11 can be designed to be Bluetooth Smart compatible in order to be able to work with applications on sports watches or smartphones.
Die Auswerte- und Sendeschaltung 1 kann insbesondere ausgebildet sein, über Signale Instruktionen zu erhalten und insbesondere konfiguriert zu werden. Beispielsweise kann die Auswerte- und Sendeschaltung 11 instruiert werden, die von dem Radfahrer eingebrachte Leistung über bestimmte Zeitintervalle zu mittein oder in bestimmten Zeitabständen bestimmte Betriebsparameter an den Empfänger zu senden. The evaluation and transmission circuit 1 can in particular be designed to receive instructions via signals and, in particular, to be configured. For example, the evaluation and transmission circuit 11 can be instructed to send the power introduced by the cyclist to the receiver over certain time intervals at certain intervals or at certain time intervals.
Fig. 4 zeigt eine von der Antriebsseite her gesehene perspektivische Ansicht eines Tretlagers bzw. einer Kraftmessdose nach einem Ausführungsbeispiel. Das Tretlager 1 weist vier Axialstützlaschen 101 auf, an denen ein Außenring eines Wälzlagers 45, das als Kugellager ausge führt ist, in axialer Richtung abgestützt ist, und vier zwischen den Axialstützlaschen 101 angeordnete Lagersitze 90 bzw. Messlaschen, auf denen jeweils ein Dehnmessstreifen 92 aufge bracht ist. Zur leichteren Positionierung der Dehnmessstreifen 92 können die Oberflächen der Lagersitze 90 mit Vertiefungen versehen sein. FIG. 4 shows a perspective view of a bottom bracket or a load cell according to an embodiment, seen from the drive side. The bottom bracket 1 has four axial support brackets 101, on which an outer ring of a roller bearing 45, which leads out as a ball bearing, is supported in the axial direction, and four bearing seats 90 or measuring brackets arranged between the axial support brackets 101, on each of which a strain gauge 92 is applied is brought. For easier positioning of the strain gauges 92, the surfaces of the bearing seats 90 can be provided with depressions.
Die Axialstützlaschen 101 weisen einen äußeren Bereich 93 auf, der auf einem Außenring des Kugellagers aufliegt und einen inneren Bereich 94. Der Bereich, in dem der Außenring des Ku gellagers aufliegt ist in der Querschnittsansicht von Fig. 1 zu sehen. The axial support tabs 101 have an outer region 93 which rests on an outer ring of the ball bearing and an inner region 94. The region in which the outer ring of the ball bearing rests can be seen in the cross-sectional view of FIG. 1.
Die Messlaschen 90 und die Axialstützlaschen 101 sind jeweils seitlich durch einen ausgefräs ten Radialschlitz 95 voneinander getrennt. Auf der Abtriebsseite gehen die Messlaschen 90 in eine Aufnahmehülse 96 über, die den Außenring des Kugellagers 45 in sich aufnimmt. Diese Aufnahmehülse 96 ist am besten in Fig. 9 zu erkennen. The measuring tabs 90 and the axial support tabs 101 are each laterally separated from one another by a milled radial slot 95. On the output side, the measuring tabs 90 merge into a receiving sleeve 96, which receives the outer ring of the ball bearing 45. This receiving sleeve 96 can best be seen in FIG. 9.
Auf der Antriebsseite gehen die Laschen 90, 101 in einen äußeren Ring 97 über. Die Bereiche des äußeren Rings 97, die den Messlaschen 90 und den Radialschlitzen 95 gegenüberliegen, weisen in radialer Richtung jeweils einen Umfangsschlitz 105 auf, die ungefähr die halbe radiale Ausdehnung wie die Messlaschen 90 hat. Ein erster Radialschlitz 95, ein Umfangsschlitz 105 und ein zweiter Radialschlitz 95 bilden gemeinsam einen Begrenzungsschlitz, der in einer abgewinkelten U-Form verläuft, und der die Axialstützlasche 101 von der Auftiahmehülse 96 und von den benachbarten Messlaschen trennt. On the drive side, the tabs 90, 101 merge into an outer ring 97. The regions of the outer ring 97 that lie opposite the measuring tabs 90 and the radial slots 95 each have a circumferential slot 105 in the radial direction, which has approximately half the radial extent as the measuring tabs 90. A first radial slot 95, a circumferential slot 105 and a second radial slot 95 together form a limiting slot which runs in an angled U-shape and which separates the axial support tab 101 from the receiving sleeve 96 and from the adjacent measuring tabs.
Der äußere Ring 97 weist vier Befestigungslöcher 98 auf, mit denen das Tretlager 1 an einem in Fig. 1 nicht gezeigten Getriebegehäuse befestigt werden kann, wobei eine Stirnseite des äußeren Rings 97 an dem Getriebegehäuse anliegt. Eine Befestigung des Tretlagers 1 am Getriebege häuse ist beispielhaft in den Figuren 15 und 16 gezeigt. The outer ring 97 has four fastening holes 98, with which the bottom bracket 1 can be fastened to a transmission housing, not shown in FIG. 1, one end face of the outer Rings 97 abuts the gear housing. Fastening of the bottom bracket 1 to the transmission housing is shown by way of example in FIGS. 15 and 16.
Fig. 5 zeigt eine von der Antriebsseite her gesehene Aufsicht auf das Tretlager 1 mit dem in der Tretlager 1 angeordneten Kugellager 45. 5 shows a view of the bottom bracket 1 with the ball bearing 45 arranged in the bottom bracket 1, seen from the drive side.
Fig. 6 zeigt eine von der Abtriebsseite her gesehene Aufsicht auf das Tretlager 1 mit dem in dem Tretlager 1 angeordneten Wälzlager bzw. Kugellager 45. Wie in Fig. 6 gezeigt, weisen die Messlaschen 90 auf der abtriebsseitigen Stirnfläche des äußeren Rings 97 Bereiche 99 auf, die gegenüber der abtriebsseitigen Stirnfläche des äußeren Rings 97 leicht zurückgesetzt sind. Dadurch kann die Dicke der Messlaschen verringert werden, so dass sich eine stärkere Verfor mung ergibt. FIG. 6 shows a top view of the bottom bracket 1 with the roller bearing or ball bearing 45 arranged in the bottom bracket 1. As shown in FIG. 6, the measuring tabs 90 have areas 99 on the end face of the outer ring on the driven side , which are slightly set back from the output-side end face of the outer ring 97. As a result, the thickness of the measuring tabs can be reduced, so that there is greater deformation.
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht des Tretlagers 1 entlang der Querschnittslinie A-A von Fig. 5, in der die zurückgesetzten Bereiche 99, die Hülse 96 und der äußere Ring 97 erkennbar sind. FIG. 7 shows a cross-sectional view of the bottom bracket 1 along the cross-sectional line A-A of FIG. 5, in which the recessed areas 99, the sleeve 96 and the outer ring 97 can be seen.
Fig. 8 zeigt eine seitliche Ansicht des Tretlagers 1, in der Schlitze 104 erkennbar sind, die den Stützlaschen 91 gegenüberliegen, und durch die die Stützlaschen 91 von der Hülse 96 getrennt sind. FIG. 8 shows a side view of the bottom bracket 1, in which slots 104 can be seen, which lie opposite the support straps 91, and through which the support straps 91 are separated from the sleeve 96.
Fig. 9 zeigt eine von der Abtriebsseite her gesehene perspektivische Ansicht des Tretlagers 1. 9 shows a perspective view of the bottom bracket 1 seen from the driven side.
Fig. 10 zeigt eine von der Abtriebsseite her gesehene Aufsicht auf das Tretlager 1. 10 shows a view of the bottom bracket 1 seen from the driven side.
Fig. 11 zeigt eine Querschnittsansicht des Tretlagers 1 entlang der Schnittlinie A-A der Figur 9. 11 shows a cross-sectional view of the bottom bracket 1 along the section line A-A of FIG. 9.
Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie B-B der Figur 26. FIG. 12 shows a cross-sectional view along the section line B-B of FIG. 26.
Der Einfachheit halber wird im Folgenden angenommen, dass die Kraftmessdose so orientiert ist, dass die Messlaschen jeweils senkrecht und waagerecht zur Straßenoberfläche angeordnet sind, also parallel zur Trittbewegung des Fahrers und senkrecht dazu. Andere Orientierungen sind aber ebenfalls möglich. For the sake of simplicity, it is assumed below that the load cell is oriented in such a way that the measuring tabs are each arranged perpendicularly and horizontally to the road surface, that is to say parallel to the pedaling movement of the driver and perpendicularly thereto. However, other orientations are also possible.
Die zuvor beschriebene Kraftmessdose kann verwendet werden, um eine Messung der auf eine Tretwelle ausgeübten Kraft zu bestimmen. Die Kraftmessdose kommt ohne bewegliche Teile aus und nimmt wenig Platz ein, insbesondere in axialer Richtung, was eine bessere Ausnutzung des verfügbaren Raumes ermöglicht. Bei einem Fahrrad ist der Bauraum begrenzt und somit kann die Verwendung der Kraftmessdose dort besonders vorteilhaft sein. Insbesondere ist der axiale Bauraum durch den vorgegebenen optimalen Abstand der Tretkurbeln stark begrenzt. The load cell described above can be used to determine a measurement of the force exerted on a pedal shaft. The load cell does not need any moving parts and takes up little space, especially in the axial direction, which makes better use of the available space. The space available for a bicycle is limited and the use of the load cell can be particularly advantageous there. In particular, the axial installation space is severely limited by the predetermined optimal distance of the pedal cranks.
Während eines Betriebs übt ein Fahrer Kräfte auf die Pedale aus, insbesondere auf das abwärts getretene Pedal. Dadurch wirkt auf die Tretwelle auf der Seite des getretenen Pedals eine abwärts gerichtete Kraft. Des Weiteren wirkt auf die Tretwelle auf der Seite des getretenen Pedals eine nach vorne gerichtete Kraft. Durch den Hebelarm an der Lagerung der Tretwelle wirkt auf der gegenüberliegenden Seite der Tretwelle jeweils eine entgegengesetzt wirkende Kraft. During operation, a driver exerts forces on the pedals, particularly on the down pedal. As a result, a downward force acts on the pedal shaft on the side of the pedal pressed. In addition, a forward-facing force acts on the pedal shaft on the side of the pedal that has been depressed. Due to the lever arm on the bearing of the pedal shaft, an opposite force acts on the opposite side of the pedal shaft.
Beim Treten wird jeweils abwechselnd das linke Pedal und das recht Pedal getreten. Somit tritt bei gleichmäßiger Trittfrequenz eine periodisch abwechselnde Kraft in senkrechter Richtung und ebenso in waagerechter Richtung auf. Die Amplitude dieser Kraft ist mit dem Drehmoment korreliert, das auf die Tretwelle ausgeübt wird. Wenn die Messlaschen jeweils senkrecht und waagerecht angeordnet sind, wird die senkrechte Kraft auf die Tretwelle durch Dehnmessstrei fen des senkrecht ausgerichteten Paar von Messlaschen erfasst und die waagerechte Kraft auf die Tretwelle wird durch Dehnmessstreifen des horizontal ausgerichteten Paars von Messlaschen erfasst. When pedaling, the left pedal and the right pedal are pressed alternately. Thus, with a constant cadence, a periodically alternating force occurs in the vertical direction and also in the horizontal direction. The amplitude of this force is correlated with the torque exerted on the pedal shaft. If the measuring straps are arranged vertically and horizontally, the vertical force on the pedal shaft is recorded by strain gauges of the vertically aligned pair of measuring clips and the horizontal force on the pedal shaft is recorded by strain gauges of the horizontally aligned pair of measuring clips.
Das elektrische Signal eines Dehnmessstreifens ist dabei ungefähr gleich groß und entgegengesetzt zu einem Signal eines radial gegenüberliegenden Dehnmessstreifens. Somit kann mit einer Anordnung von radial gegenüberliegenden Dehnmesstreifen die Messamplitude verdoppelt werden. Dies kann durch eine subtraktive Überlagerung der Signale erreicht werden, die durch analoge Elektronik oder nach Digitalisierung des Signals erfolgen kann. The electrical signal of a strain gauge is approximately the same size and opposite to a signal of a radially opposite strain gauge. The measurement amplitude can thus be doubled with an arrangement of radially opposite strain gauges. This can be achieved by a subtractive overlay of the signals, which can be done by analog electronics or after digitizing the signal.
Die Signale der Dehnmessstreifen werden über Verbindungsleitungen an eine Auswertungselektronik weitergeleitet, die auf einer Platine angeordnet ist, die an dem Getriebegehäuse be festigt ist. Gemäß einer einfachen Auswertung wird ein mittleres Drehmoment aus einer oder aus mehreren zeitlich benachbarten Maximalausschlägen der Signale der Dehnmessstreifen gemäß einer Eichkurve bestimmt, die in einem permanenten Speicher der Auswertungselektronik abgelegt ist und daraus ein Ausgabesignal erzeugt, das mit dem auf die Tretwelle ausgeüb ten Drehmoment in einfacher Weise korreliert ist, beispielsweise durch proportionale Abhängigkeit. The signals of the strain gauges are forwarded via connecting lines to an electronic evaluation system, which is arranged on a circuit board, which is fastened to the transmission housing. According to a simple evaluation, an average torque is determined from one or more temporally adjacent maximum deflections of the signals of the strain gauges in accordance with a calibration curve, which is stored in a permanent memory of the evaluation electronics and generates an output signal therefrom, with the torque exerted on the pedal wave in is correlated in a simple manner, for example by proportional dependency.
Gemäß einer aufwendigeren Auswertung wird auch der weitere zeitliche Verlauf der Signale in die elektronische Auswertung mit einbezogen und daraus mittels vorher im Speicher abgelegten Daten wie Eichkurven und Parametern ein Ausgabesignal erzeugt. Weiterhin kann eine aktuelle Winkellage und/oder Drehgeschwindigkeit der Tretwelle bestimmt werden und in die elektronische Auswertung eingehen. According to a more complex evaluation, the further course of the signals over time is also included in the electronic evaluation and an output signal is generated therefrom by means of data previously stored in the memory, such as calibration curves and parameters. Furthermore, a current The angular position and / or rotational speed of the pedal shaft can be determined and included in the electronic evaluation.
Das Ausgabesignal kann dann an einen weiteren Bereich der Auswerteelektronik weitergeleitet werden, der eine erforderliche Motorunterstützung eines elektrischen Motors eines elektrisch betriebenen Fahrrads bestimmt und eine entsprechendes Motorsteuerungssignal erzeugt. Dieses Motorsteuerungssignal kann seinerseits von weiteren Parametern abhängen, wie der Neigungs winkel des Fahrzeugs, der momentanen Geschwindigkeit, einem Batteriestatus oder auch von bestimmten Fahrsituationen, die aus diesen Parametern bestimmt werden, wie zum Beispiels das Fahren über einen Bordstein, das Anfahren aus dem Stillstand, oder das Anfahren an einer Steigung. The output signal can then be passed on to a further area of the evaluation electronics, which determines a required motor support of an electric motor of an electrically operated bicycle and generates a corresponding motor control signal. This engine control signal can in turn depend on other parameters, such as the angle of inclination of the vehicle, the current speed, a battery status or also on certain driving situations that are determined from these parameters, such as driving over a curb, starting from a standstill, or starting on an incline.
Eine Eichung kann zum einen dadurch erfolgen, dass eine Eichkurve und andere Eichparameter aus den Bauteileigenschaften direkt berechnet und im Speicher abgelegt werden. Zum anderen kann eine Eichung auch dadurch erfolgen, dass ein weiterer Sensor angebracht wird, der die tatsächliche Verformung der Tretwelle und damit das auf die Tretwelle ausgeübte Drehmoment misst, während gleichzeitig eine periodische ausgeübte Tretkraft durch eine Testvorrichtung auf die Pedale der Tretwelle aufgebracht wird. On the one hand, calibration can be carried out by directly calculating a calibration curve and other calibration parameters from the component properties and storing them in the memory. On the other hand, calibration can also be carried out by attaching a further sensor which measures the actual deformation of the pedal shaft and thus the torque exerted on the pedal shaft, while at the same time a periodic pedal force is applied to the pedals of the pedal shaft by a test device.
Aus der Korrelation der aufgebrachten Tretkraft und dem tatsächlichen Drehmoment werden Eichparameter bestimmt. Diese Eichparameter können dann für alle Fahrräder desselben Modells im Speicher der Auswertungselektronik abgelegt werden. Es können auch Eichparameter für verschiedene Modelle im demselben Speicher abgelegt werden, wobei eine weitere gespeicherte Angabe das aktuell verwendete Modell des Fahrrads angibt. Calibration parameters are determined from the correlation of the applied pedaling force and the actual torque. These calibration parameters can then be stored in the evaluation electronics memory for all bicycles of the same model. It is also possible to store calibration parameters for different models in the same memory, with a further stored specification indicating the currently used model of the bicycle.
Eine Messung des auf die Tretwelle ausgeübten Drehmoments kann zum Zweck der Eichung auch ohne einen direkt an der Tretwelle angebrachten Sensor durchgeführt werden, in dem das Drehmoment an der Ausgangswelle oder an nachgeschalteten Getriebeelementen gemessen wird. A measurement of the torque exerted on the pedal shaft can also be carried out for the purpose of calibration without a sensor attached directly to the pedal shaft by measuring the torque on the output shaft or on downstream gear elements.
Die Figuren 13 und 14 illustrieren eine Kraftumwandlung einer Pedalkraft in ein Drehmoment an einer Tretwelle eines Fahrrads. Auf Grundlage dieser Art der Kraftumwandlung an einer Tretwelle kann gemäß der vorliegenden Beschreibung ein auf die Tretwelle ausgeübtes Dreh moment aus Lagerkräften auf die Tretwelle bestimmt werden, beispielsweise durch eine Kraftmessdose gemäß der vorliegenden Beschreibung. Eine ähnliche Bestimmung eines auf eine Kurbelwelle ausgeübten Drehmoments aus den Lagerkräften auf eine Kurbelwelle ist auch allgemein bei Kurbelwellen möglich, wobei gegebenenfalls berücksichtigt muss, dass mehrere Kurbeln und auch andere Bauteile wie Pleuelstangen an der Kraftumwandlung beteiligt sein können. Dafür kann es zweckmäßig sein, an mehr als einer Stelle zu messen, also mehr als eine Kraftmessdose einzubauen. FIGS. 13 and 14 illustrate a force conversion of a pedal force into a torque on a pedal shaft of a bicycle. Based on this type of force conversion on a pedal shaft, a torque exerted on the pedal shaft can be determined from bearing forces on the pedal shaft according to the present description, for example by a load cell according to the present description. A similar determination of a torque exerted on a crankshaft from the bearing forces on a crankshaft is also generally possible in the case of crankshafts, wherein it may have to be taken into account that several cranks and other components such as connecting rods can be involved in the power conversion. For this purpose it can be useful to measure at more than one point, i.e. to install more than one load cell.
Wie in den Figuren 13 und 14 gezeigt, wird durch den Hebelarm der Tretkurbeln ein Drehmoment auf die Tretwelle erzeugt, wenn ein Fahrer eine senkrecht nach unten gerichtete Kraft F_P auf die Pedale ausübt. As shown in FIGS. 13 and 14, a torque is generated on the pedal shaft by the lever arm of the pedal cranks when a driver exerts a vertically downward force F_P on the pedals.
In der Sensoranordnung gemäß Fig. 5 der Beschreibung misst ein vertikal ausgerichtetes Paar von Dehnmessstreifen eine vertikale Kraftkomponente FJP einer radialen Kraft F R, die auf eine Fahrradkurbel ausgeübt wird. Diese vertikale Kraftkomponente wird auch als "Pedalkraft" F_P bezeichnet. Weiterhin misst ein zweites, vertikal ausgerichtetes Paar von Dehnmessstreifen eine horizontale Kraftkomponente F H der radialen Kraft F R. In the sensor arrangement according to FIG. 5 of the description, a vertically aligned pair of strain gauges measures a vertical force component FJP of a radial force F R that is exerted on a bicycle crank. This vertical force component is also referred to as "pedal force" F_P. Furthermore, a second, vertically aligned pair of strain gauges measures a horizontal force component F H of the radial force F R.
Das auf die Tretwelle ausgeübte Drehmoment M kann dann unter Verwendung der bekannten Länge L der Tretkurbel wie folgt berechnet werden. Nach dem Hebelgesetz ist das Drehmoment M auf die Tretwelle gleich der tangentialen Kraft auf die Tretkurbel multipliziert mit dem He belarm R. Mit anderen Worten, M = F_T*R = F_P * sin(a)*R, wobei a der Pedalwinkel ist, der von dem oberen Totpunkt aus gemessen wird. The torque M exerted on the pedal shaft can then be calculated using the known length L of the pedal crank as follows. According to the lever law, the torque M on the pedal shaft is equal to the tangential force on the pedal crank multiplied by the lever arm R. In other words, M = F_T * R = F_P * sin (a) * R, where a is the pedal angle that is measured from top dead center.
Die vertikal gerichtete Kraft FJP ist bekannt durch die Messwerte des vertikal angeordneten Paars von Dehnmessstreifen. Ebenso ist die horziontal gerichtete Kraft F_H durch die Messwer- te des horizontal angeordneten Paars von Dehnmesstreifen bekannt. Aus den Kräften FJH und F_P kann die radiale Kraft F_R nach dem Satz des Pythagoras gemäß F R - sqrt(F JPA2 + F_hA2) bestimmt werden, wobei sqrt die Quadratwurzelfunktion bezeichnet. Der Pedalwinkel a ergibt sich aus dem Verhältnis der radialen Kraft zu der vertikalen Kraft gemäß a = ar- ccos(F R/F P), und gemäß F R = sqrt(FJPA2 + F_hA2), wie am besten in Fig. 14 erkennbar ist. The vertically directed force FJP is known from the measured values of the vertically arranged pair of strain gauges. The horizontal force F_H is also known from the measured values of the horizontally arranged pair of strain gauges. From the forces FJH and F_P, the radial force F_R can be determined according to the Pythagorean theorem according to FR - sqrt (F JP A 2 + F_h A 2), where sqrt denotes the square root function. The pedal angle a results from the ratio of the radial force to the vertical force according to a = arcos (FR / FP), and according to FR = sqrt (FJP A 2 + F_h A 2), as can best be seen in FIG. 14 is.
Unter Berücksichtigung des oben genannte Hebelgesetzes M = FJP * sin(a)*R können die durch die Dehnmessstreifen bestimmten Kräfte F_P and F_h somit dazu werden, um das Dreh- moment auf dies Tretwelle gemäß der folgen Formel zu bestimmen: Taking into account the above-mentioned lever law M = FJP * sin (a) * R, the forces F_P and F_h determined by the strain gauges can therefore be used to determine the torque on this pedal shaft according to the following formula:
M = F_P * cos(arccos(sqrt(F_hA2 + F_PA2)/F_P)) Diese Drehmomentberechnung, die lediglich elementare Beziehungen wie das Hebelgesetz, das Kräfteparallelogramm und den Satz des Pythagoras verwendet, ist allgemeines Wissen des Fachmanns und hier lediglich zum besseren Verständnis wiedergegeben. M = F_P * cos (arccos (sqrt (F_h A 2 + F_P A 2) / F_P)) This torque calculation, which uses only elementary relationships such as the lever law, the force parallelogram and the Pythagorean theorem, is general knowledge of the person skilled in the art and is only reproduced here for better understanding.
Wenn die Dehnmessstreifen oder Kraftsensoren nicht horizontal und vertikal ausgerichtet sind, kann das Drehmoment durch eine ähnliche Berechnung bestimmt werden, insbesondere wenn zwei Paare von gegenüberliegenden Dehnmessstreifen vorhanden sind. Der Einfachheit halber ist hier die horizontal-vertikale Anordnung wiedergegeben. If the strain gauges or force sensors are not aligned horizontally and vertically, the torque can be determined by a similar calculation, especially if there are two pairs of opposing strain gauges. For the sake of simplicity, the horizontal-vertical arrangement is shown here.
In einem weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, das in weiten Teilen mit demje nigen der Fig. 3 übereinstimmt, weist auch der rechte Lagersitz 91 vier Dehnmessstreifen 92 zur Erfassung von auf den rechten Lagersitz 91, insbesondere senkrecht bezüglich der Tretwelle 35, ausgeübten mechanischen Belastungen auf. Die vier Dehnmessstreifen 92 und die Auswerte- und Sendeschaltung 11 sind über zusätzliche, in Fig. 3 nicht gezeigte elektrische Verbindungen 12 miteinander verbunden. In a further embodiment, not shown here, which largely corresponds to that of FIG. 3, the right bearing seat 91 also has four strain gauges 92 for detecting mechanical loads exerted on the right bearing seat 91, in particular perpendicularly with respect to the pedal shaft 35 . The four strain gauges 92 and the evaluation and transmission circuit 11 are connected to one another via additional electrical connections 12, not shown in FIG. 3.
Bei der Ausführung gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel ergibt sich eine besonders genaue Ermittlung des von einem Fahrer des Fahrrads eingebrachten Energie. So können auch die Kräfte von einem an der Tretwelle 35 befestigtem Kettenblatt bei der Berechnung des vom Fahrer erzeugten Drehmoments genau berücksichtigt werden. Im Einzelnen greifen also vier Kraftvek toren an der Tretwelle 35 an, die über die entsprechend bekannten Hebelarme der Tretkurbeln bzw. des Kettenblatts in ein Drehmoment umgerechnet werden, das wiederum unter Verwendung der Drehfrequenz in eine Eingangsleistung umgerechnet wird. The embodiment according to the above exemplary embodiment results in a particularly precise determination of the energy introduced by a rider of the bicycle. In this way, the forces of a chainring attached to the pedal shaft 35 can also be precisely taken into account when calculating the torque generated by the driver. Specifically, four Kraftvek factors attack the pedal shaft 35, which are converted into a torque via the correspondingly known lever arms of the pedal cranks or chainring, which in turn is converted into an input power using the rotational frequency.
Zur Ermittlung der Trittfrequenz bzw. Drehfrequenz können sowohl Daten des Encoders 8 als auch der zyklische Verlauf der an der Tretwelle 35 angreifenden Kräfte verwendet werden. To determine the cadence or rotational frequency, both data from the encoder 8 and the cyclic profile of the forces acting on the pedal shaft 35 can be used.
Die Auswerte- und Sendeeinheit 11 richtet die vom Encoder 8 erzeugte Wechselspannung in Gleichspannung um und speichert diese in einem hier nicht gezeigten Energiespeicher, einem Kondensator oder einer Batterie. Diese Energie verwendet die Auswerte- und Sendeeinheit 11 zum Betrieb und zum Aussenden der betreffenden Signale mit den ermittelten Meßwerte. The evaluation and transmission unit 11 converts the AC voltage generated by the encoder 8 into DC voltage and stores it in an energy store (not shown here), a capacitor or a battery. The evaluation and transmission unit 11 uses this energy to operate and transmit the relevant signals with the measured values determined.
Bei einer praktischen Umsetzung einer Drehmoment-Messvorrichtung kann die oben genannte Abhängigkeit des Drehmoments von einer eingeleiteten Pedalkraft auch erst durch eine Kalib rierung ermittelt werden und durch eine oder mehrere Kalibrierungstabellen in einem computerlesbaren Speicher abgelegt werden. Dadurch können auch kompliziertere Abhängigkeiten be rücksichtigt werden, die durch Unwucht, Trägheit und andere Effekte verursacht werden und es ist nicht erforderlich, die Länge der Tretkurbel oder die genaue Orientierung der Dehnmesstrei- fen im Voraus zu kennen. In a practical implementation of a torque measuring device, the above-mentioned dependence of the torque on an applied pedal force can also be determined only by calibration and stored in a computer-readable memory by means of one or more calibration tables. As a result, more complicated dependencies caused by unbalance, inertia and other effects can also be taken into account it is not necessary to know the length of the pedal crank or the exact orientation of the strain gauges in advance.
Die Figuren 15 bis 17 verdeutlichen die Aufnahme von radialen und axialen Kräften durch zwei Tretwellen-Kugellager, die auf der Tretwelle in X-Anordnung angestellt sind, und durch eine Kraftmessdose bzw. ein Tretlager 47. Die Blickrichtung von Fig. 15 bis 17 zeigt in Fahrtrich tung. FIGS. 15 to 17 illustrate the absorption of radial and axial forces by two pedal shaft ball bearings, which are arranged in an X arrangement on the pedal shaft, and by a load cell or a pedal bearing 47. The direction of view of FIGS. 15 to 17 shows in Direction of travel.
Gemäß Fig. 15 ist die Kraftmessdose 47 durch Schrauben befestigt, die auf Zug belastet sind. Die Kraftmessdose kann aber auch an einer dazu gegenüberliegenden Seite an einem Getriebegehäuse befestigt sein. In diesem Fall werden die axial nach außen gerichteten Kräfte direkt durch das Getriebegehäuse aufgenommen. 15, the load cell 47 is fastened by screws which are subjected to tension. The load cell can also be attached to a gear housing on an opposite side. In this case, the axially outward forces are absorbed directly by the gear housing.
Fig. 15 zeigt eine Getriebeanordnung mit einer Kraftmessdose 47 gemäß einem ersten Ausfuh- rungsbespiel, wobei die Kraftmessdose 47 an einem antriebsseitigen Kugellager 45 einer schräg angestellten Lagerung abgestützt ist. Die Kraftmessdose 47 kann insbesondere durch die Kraftmessdose 1 von Fig. 4 bereitgestellt werden. 15 shows a gear arrangement with a load cell 47 according to a first embodiment, the load cell 47 being supported on a drive-side ball bearing 45 of an inclined bearing. The load cell 47 can be provided in particular by the load cell 1 from FIG. 4.
Die schräg angestellte Lagerung weist eine Tretwelle 35 auf, die zur Mitte hin einen größeren Durchmesser als an ihren beiden Enden hat, wodurch ein antriebsseitiger Absatz 106 und ein abtriebsseitiger Absatz 107 gebildet wird. Ein Innenring eines antriebsseitigen Kugellagers 45 ist in axialer Richtung auf dem antriebsseitigen Absatz 106 abgestützt und ein Innenring eines abtriebsseitigen Kugellagers 46 ist in axialer Richtung über einen Ring auf dem abtriebsseitigen Absatz 107 der Tretwelle 35 abgestützt. The inclined bearing has a pedal shaft 35 which has a larger diameter towards the center than at both ends, as a result of which a drive-side shoulder 106 and a drive-side shoulder 107 are formed. An inner ring of a drive-side ball bearing 45 is supported in the axial direction on the drive-side shoulder 106 and an inner ring of a drive-side ball bearing 46 is supported in the axial direction via a ring on the drive-side shoulder 107 of the pedal shaft 35.
Diese nach innen an der Welle abgestützte Anordnung der Kugellager 45, 46 wird auch als "X- Anordnung" bezeichnet. Die Kugellager 45, 46 der schräg angestellten Lagerung sind als einreihige Schrägkugellager ausgebildet, wobei die höhere Seite des jeweiligen Innenrings jeweils zur Mitte der Tretwelle 35 hinzeigt. Eine im Querschnitt gezeigte Stützlasche der Kraft messdose 47 ist in axialer Richtung an dem abtriebsseitigen Absatz der Tretwelle 35 abgestützt. Eine dahinter befindliche Messlasche 90, an der ein Dehnmessstreifen 92 befestigt ist, ist in radialer Richtung auf einem Außenring des antriebsseitigen Kugellagers 45 abgestützt. This arrangement of the ball bearings 45, 46 supported inwards on the shaft is also referred to as an “X arrangement”. The ball bearings 45, 46 of the inclined mounting are designed as single-row angular contact ball bearings, the higher side of the respective inner ring pointing towards the center of the pedal shaft 35. A support tab of the load cell 47 shown in cross section is supported in the axial direction on the output side shoulder of the pedal shaft 35. A measuring lug 90 located behind it, to which a strain gauge 92 is attached, is supported in the radial direction on an outer ring of the drive-side ball bearing 45.
Weiterhin zeigt Fig. 15 ein Teil eines Motorgehäuses 122, ein Teil eines Gehäusedeckels 132, einen O-Ring 142, und eine Abdeckmutter 144 und Tretkurbel-Befestigungsbereiche 75. Auf einer rechten Seite der Tretwellenanordnung kann ein Abtrieb von der Tretwelle über einen Tretwellen-Freilauf auf eine Abtriebswelle hinausgefuhrt sein, was in den Figuren 15 - 17 nicht gezeigt ist. Alternativ dazu kann der Abtrieb kann auch links von der Kraftmessdose 47 auf eine Abtriebswelle hinausgeführt sein. Furthermore, FIG. 15 shows a part of a motor housing 122, a part of a housing cover 132, an O-ring 142, and a cover nut 144 and pedal crank fastening areas 75. On a right side of the pedal shaft arrangement, an output from the pedal shaft can be made via a pedal shaft freewheel be led out to an output shaft, which is not the case in FIGS. 15-17 is shown. As an alternative to this, the output can also be guided to the left of the load cell 47 onto an output shaft.
Die Figuren 16 und 17 zeigen eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 15, bei der ein radialer Be reich der Messlaschen 90 und der Stützlaschen 91 in derselben Ebene liegt. Zur Verdeutlichung verläuft die Schnittebene der Fig. 13 durch eine Stützlasche 91 und die Schnittebene der Fig. 34 durch eine Messlasche 90 der Kraftmessdose 47. Wie in Fig. 17 gezeigt ist ein axialer FIGS. 16 and 17 show an arrangement similar to that in FIG. 15, in which a radial area of the measuring plates 90 and the supporting plates 91 lies in the same plane. For the sake of clarity, the sectional plane of FIG. 13 runs through a support bracket 91 and the sectional plane of FIG. 34 through a measuring bracket 90 of the load cell 47. As shown in FIG. 17, an axial one
Querschnitt der Messlasche 90 im Bereich des Dehnmessstreifens 92 schmaler als der axiale Querschnitt der Stützlasche 91. Flierdurch kann eine größere Verformung im Bereich des Dehnmessstreifens 92 erreicht werden. Die Ausdünnung des Querschnitts kann beispielsweise durch Ausfräsen erreicht werden. Cross-section of the measuring tab 90 in the area of the strain gauge 92 is narrower than the axial cross-section of the support tab 91. A larger deformation in the area of the strain gauge 92 can be achieved in this way. The cross-section can be thinned, for example, by milling.
Im Folgenden wird ein verbessertes Verfahren zur Motorsteuerung eines Elektrofahrrads beschreiben. Das Verfahren umfasst eine Sensorauswertung von Sensorsignalen, die von mindes tens zwei gegenüberliegenden Dehnmesselementen stammen, die an einem Teil eines Elektrofahrrads angebracht sind, das Lagerkräfte einer Tretwelle aufnimmt. Beispielsweise können dafür Dehnmess-Streifen des Tretlagers 1 von Fig. 1 oder die Dehnmess- Streifen des Tretlagers 1 bzw. der Kraftmessdose 1 von Fig. 4 verwendet werden. Dieses Verfahren kann mit den Aus führungsbeispielen der Figuren 1 - 16 kombiniert werden. Beispielsweise kann das Verfahren durch die Auswerteelektronik 1 1 ausgeführt werden. An improved method for motor control of an electric bicycle is described below. The method includes a sensor evaluation of sensor signals that originate from at least two opposite strain gauges that are attached to a part of an electric bicycle that absorbs the bearing forces of a pedal shaft. For example, strain gauges of the bottom bracket 1 of FIG. 1 or the strain gauges of the bottom bracket 1 or the load cell 1 of FIG. 4 can be used for this. This method can be combined with the exemplary embodiments from FIGS. 1-16. For example, the method can be carried out by the evaluation electronics 11.
Anhand des Verfahrens kann eine verbesserte Kompensation einer Drift eines Dehnmesselements erreicht werden, die beispielsweise durch Temperatur oder Alterung verursacht wird. Insbesondere wird eine verbesserte Bestimmung einer Zeitdauer, in der ein Fahrer kein Pedal moment liefert, bereitgestellt, wodurch eine Unterbrechungsphase bestimmt wird, in der eine Elektromotor keine Motorunterstützung liefert. The method can be used to achieve an improved compensation for a drift of an expansion element, which is caused, for example, by temperature or aging. In particular, an improved determination of a time period in which a driver does not deliver a pedal torque is provided, as a result of which an interruption phase is determined in which an electric motor does not provide motor support.
Weiterhin kann eine verbesserte Ansteuerung eines Elektromotors des Elektrofahrrads bereitgestellt werden. Dazu wird ein Unterstützungsdrehmoment oder eine Unterstützungleistung des Elektromotors bestimmt Furthermore, an improved control of an electric motor of the electric bicycle can be provided. For this purpose, an assist torque or an assist power of the electric motor is determined
Ein Antriebsdrehmoment M gesamt des Elektrofahrrads setzt sich zusammen aus einem Mo tordrehmoment, einem Kettendrehmoment und einem Pedaldrehmoment. Als Formel ausgedrückt ist M_gesamt = M_motor + M Kette + MJPedal. Das momentane Motordrehmoment kann durch eine elektrische Leistung bestimmt werden, die dem Motor zugeführt wird, und die beispielsweise aus Strom und Spannung bestimmt werden kann. Die Summe aus Ketten- und Pedaldrehmoment kann durch eine Drehmoment-Messvorrichtung bestimmt werden. Beispiels- weise kann diese Bestimmung durch vier Dehnmesselemente erfolgen, wobei die in Fig. 13 und 14 gezeigte Beziehung ausgenutzt wird. A drive torque M total of the electric bicycle is composed of an engine torque, a chain torque and a pedal torque. Expressed as a formula, M_otal = M_motor + M chain + MJPedal. The instantaneous motor torque can be determined by an electrical power that is supplied to the motor and that can be determined, for example, from current and voltage. The sum of chain and pedal torque can be determined using a torque measuring device. Example This determination can be made by four strain gauges, taking advantage of the relationship shown in FIGS. 13 and 14.
Insbesondere kann ein Unterstützungs-Drehmoment M_ U für eine benötigte Motorunterstützung in Abhängigkeit von Spannungswerten UJVtess von Dehnmesselementen, von einem Drehwinkel a der Tretwelle und von einem Motorstrom I Motor und gegebenenfalls weiteren Werten bestimmt werden. Als Formel ausgedrückt ist M_U == f (U_Mess, a, I_Motor). In particular, a support torque M_U for a required motor support can be determined as a function of voltage values UJVtess of strain measuring elements, of an angle of rotation a of the pedal shaft and of a motor current I motor and possibly other values. Expressed as a formula, M_U == f (U_Mess, a, I_Motor).
Fig. 17 zeigt einen Aufbau eines Dehnmess-Streifens (DMS) 108, wobei eine Messrichtung durch einen Doppelpfeil angedeutet ist. Der Dehnmessstreifen ist ein Beispiel für ein Dehnmes selement. Weitere Beispiele sind magnetische und kapazitive Sensoren. Im Allgemeinen gilt für Dehnmess- Streifen, dass im Proportionalitätsbereich eine relative Widerstandsänderung einer relativen Längenänderung proportional ist. Als Formel ausgedrückt gilt die Beziehung AR/R = k * Dΐ/l. Dabei hängt die Konstante k von dem verwendeten DMS ab. Fig. 18 zeigt Spannungs kennlinien für zwei verschiedene DMS mit unterschiedlichen Steigungen. Durch weitere Effek te wie Vorspannungen im Material kann es überdies dazu kommen, dass die Nullpunkte zweier Kennlinien ebenfalls voneinander abweichen. Dies ist zumindest dann der Fall, wenn keine separate Nullpunkts-Eichung für die DMS durchgeführt wird. 17 shows a structure of a strain gauge (DMS) 108, a measurement direction being indicated by a double arrow. The strain gauge is an example of a strain gauge element. Other examples are magnetic and capacitive sensors. In general, it applies to strain gauges that a relative change in resistance is proportional to a relative change in length in the proportionality range. Expressed as a formula, the relationship AR / R = k * Dΐ / l applies. The constant k depends on the DMS used. Fig. 18 shows voltage characteristics for two different strain gauges with different slopes. Other effects such as prestressing in the material can also cause the zero points of two characteristic curves to also differ from one another. This is at least the case if no separate zero point calibration is carried out for the strain gauge.
Die Widerstandsänderung kann beispielsweise durch eine der beiden in Fig. 20 und Fig. 21 gezeigten Wheatstone-Brücken in eine Spannungsänderung umgewandelt werden. Die Figuren 20 und 21 zeigen, wie das Auswertungsverfahren zusammen mit einer Wheatestone-Messbrücke eingesetzt werden kann. Das Auswertungsverfahren kann jedoch auch ohne eine solche Mess brücke ausgeführt werden. The change in resistance can, for example, be converted into a change in voltage by one of the two Wheatstone bridges shown in FIGS. 20 and 21. Figures 20 and 21 show how the evaluation method can be used together with a Wheatestone measuring bridge. However, the evaluation method can also be carried out without such a measuring bridge.
Vorteilhafterweise können bei dem Paar oder den beiden Paaren von DMS ein DMS auf Zug und ein DMS auf Druck belastet werden, was sich insbesondere dann ergibt, wenn ein DMS bezüglich der Tretwelle 35 gegenüberliegend angeordnet ist. In the pair or the two pairs of strain gauges, a strain gauge and a strain gauge can advantageously be loaded, which results in particular when a strain gauge is arranged opposite to the pedal shaft 35.
Die Figuren 20 und 21 zeigen eine Anordnung mit zwei Dehnungsmesstreifen 108, 109 und zwei Widerständen 112, 113 in einer Halbbrücke und eine Anordnung mit vier Dehnungsmes streifen 108, 109, 110, 111 in einer Vollbrücke. Diese Anordnungen können insbesondere in den Ausführungsbeispielen der vorhergehenden Figuren verwendet werden. FIGS. 20 and 21 show an arrangement with two strain gauges 108, 109 and two resistors 112, 113 in a half bridge and an arrangement with four strain gauges 108, 109, 110, 111 in a full bridge. These arrangements can be used in particular in the exemplary embodiments of the preceding figures.
Eine Spannung Uo wird von einer Spannungsquelle erzeugt, die mit zwei Anschlüssen 114, 1 15 der Wheatstone-Brücke verbunden, und eine Mess-Spannung UM, die zwischen zwei Messanschlüssen 1 16, 117 der Wheatstone-Brücke vorliegt, ist mit einer Auswerte-Elektronik verbun- den. Gemäß einem Ausfährungsbeispiel können die an den beiden Messanschlüssen 116, 117 anliegenden Spannungen separat bestimmt werden. Dadurch kann ein Spannungsabfall an den einzelnen DMS 108, 109, 110, 111 separat gemessen und ausgewertet werden. Beispielsweise kann ein Pol der Spannungsquelle mit Erde verbunden sein und als Bezugsniveau verwendet werden, wodurch es ausreicht drei der vier Spannungen zu bestimmen, die an den vier Anschlüssen 114, 115, 116, 117 der DMS und/oder der Widerstände anliegen. A voltage Uo is generated by a voltage source, which is connected to two connections 114, 115 of the Wheatstone bridge, and a measurement voltage UM, which is present between two measurement connections 1 16, 117 of the Wheatstone bridge, is provided with evaluation electronics connected the. According to an exemplary embodiment, the voltages applied to the two measuring connections 116, 117 can be determined separately. As a result, a voltage drop at the individual strain gauges 108, 109, 110, 111 can be measured and evaluated separately. For example, one pole of the voltage source can be connected to earth and used as a reference level, which means that it is sufficient to determine three of the four voltages which are present at the four terminals 114, 115, 116, 117 of the strain gauge and / or the resistors.
Der Widerstandsänderung aufgrund der Dehnung überlagert sich in der realen Messung eine zusätzliche Widerstandsänderung als Störgröße, die durch Temperatureinflüsse hervorgerufen wird. Die Temperatur beeinflusst den spezifischen elektrischen Widerstand und bewirkt außer dem eine zusätzliche Längenänderung. Eine Temperaturkompensation kann beispielsweise durch die in Fig. 20 gezeigte Halbbrückenschaltung oder durch die in Fig. 21 gezeigte Vollbrückenschaltung erreicht werden. In the real measurement, the change in resistance due to the expansion is superimposed on an additional change in resistance as a disturbance variable, which is caused by temperature influences. The temperature influences the specific electrical resistance and also causes an additional change in length. Temperature compensation can be achieved, for example, by the half-bridge circuit shown in FIG. 20 or by the full-bridge circuit shown in FIG. 21.
Eine Verwendung von Wheatstone Brücken zur Temperaturkompensation funktioniert besonders gut, wenn die Dehnungen aller Dehnmess-Streifen betragsmäßig gleich sind. Bei einer Anordnung um ein Tretwellen-Lagerbauteil herum, wie sie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt ist, ist dies unter anderem aufgrund leicht unterschiedlicher Entfernungen von der Tretwelle oder aufgrund von Bauteiltoleranzen nicht immer exakt erfüllt. Using Wheatstone bridges for temperature compensation works particularly well if the strains of all strain gauges are equal in amount. In the case of an arrangement around a pedal shaft bearing component, as is shown, for example, in FIG. 4, this is not always exactly fulfilled, among other things, due to slightly different distances from the pedal shaft or due to component tolerances.
Weiterhin ist die Tretwelle auch nicht fest mit dem Bauteil verbunden, in dem sie gelagert ist. Unter anderem deshalb braucht die Zugkraft auf der gegenüberliegenden Seite des auf Druck belasteten DMS nicht gleich der Druckkraft zu sein, die auf das auf Druck belastete DMS aus geübt wird. Furthermore, the pedal shaft is not firmly connected to the component in which it is mounted. This is one of the reasons why the pulling force on the opposite side of the strain gage under pressure need not be equal to the pressure force exerted on the strain gage under pressure.
Ein weiterer Effekt tritt durch Spiel im Lager auf. Dieser Effekt ist in der Schemazeichnung von Fig. 22 symbolisiert, in der ein mittleres Element 117 die Tretwelle 35 symbolisiert und mit Federelementen verbundene obere und untere Elemente 118, 119 jeweils die Dehnungsmess- Sensoren. Durch das Spiel im Lager hebt die Tretwelle von dem ersten Dehnungsmess- Sensor ab, bevor sie wieder in Kontakt mit dem zweiten Dehnungsmess-Sensor tritt und umgekehrt. Fig. 23 zeigt diesen Effekt in vereinfachter Weise an einer Tretwelle 35, die einem zylinderförmigen Aufnahmebereich gelagert ist. Der Einfachheit halber wurden weitere Elemente der La gerung, wie Wälzkörper, Innenring, Außenring und Lagerkäfig, die ebenfalls zum Lagerspiel beitragen, fortgelassen. Another effect occurs through play in the camp. This effect is symbolized in the schematic drawing of FIG. 22, in which a central element 117 symbolizes the pedal shaft 35 and upper and lower elements 118, 119 connected to spring elements each represent the strain measuring sensors. Due to the play in the bearing, the pedal shaft lifts off the first strain sensor before it comes into contact with the second strain sensor and vice versa. 23 shows this effect in a simplified manner on a pedal shaft 35 which is mounted in a cylindrical receiving area. For the sake of simplicity, other elements of the bearing, such as rolling elements, inner ring, outer ring and bearing cage, which also contribute to the bearing play, have been omitted.
Fig. 24 zeigt ein erstes Paar von Kraft-Weg Kennlinien 120, 121 für eine Tretwellenanordnung mit zwei DMS, bei dem kein oder nur ein sehr geringes Lagerspiel besteht. In diesem Fall nimmt immer mindestens eins der beiden DMS eine Druckkraft auf, unabhängig von einer Lage der Tretwelle. Ein Wechsel zwischen einer Druckkraft auf den ersten DMS zu einer Druckkraft auf den zweiten DMS erfolgt bei einem Referenzwert 123 eines Wegs s und einem Referenzwert 124 einer Kraft F. 24 shows a first pair of force-displacement characteristics 120, 121 for a pedal shaft arrangement with two strain gauges, in which there is little or no bearing play. In this case At least one of the two strain gauges always absorbs pressure, regardless of the position of the pedal shaft. A change between a compressive force on the first strain gauge and a compressive force on the second strain gauge takes place at a reference value 123 of a path s and a reference value 124 of a force F.
Fig. 25 zeigt ein zweites Paar von Kraft-Weg Kennlinien 120', 121' für eine Tretwellenanordnung mit zwei DMS, bei der ein Lagerspiel vorliegt, so dass über einen Spiel-Bereich 125 der Lage s der Tretwelle keiner der beiden DMS eine Kraft F aufnimmt. 25 shows a second pair of force-displacement curves 120 ', 121' for a pedal shaft arrangement with two strain gauges in which there is a bearing play, so that neither of the two strain gauges has a force F over a play area 125 of the position s of the pedal shaft records.
Ein Wechsel zwischen einer Druckkraft auf den ersten DMS zu dem Spiel-Bereich erfolgt bei einem Weg 126 und einer Kraft 127 und ein Wechsel von dem Spiel-Bereich zu einer Druckkraft auf den zweiten DMS erfolgt bei einem Referenzwert 128 des Wegs s und einem Referenzwert 127 der Kraft F. A change between a pressure force on the first strain gauge to the play area takes place at a path 126 and a force 127 and a change from the play area to a pressure force on the second strain gauge takes place at a reference value 128 of the stroke s and a reference value 127 the force F.
Weitere Merkmale des Gegenstands der vorliegenden Beschreibung, die untereinander und mit den anderen Merkmalen der Beschreibung kombiniert werden können, gehen aus der folgenden Aufzählung hervor. Further features of the subject matter of the present description, which can be combined with one another and with the other features of the description, appear from the following list.
1. Tretlager für ein Fahrrad, aufweisend: 1. a bottom bracket for a bicycle, comprising:
eine linke Hülsenmutter (2),  a left sleeve nut (2),
ein Tretlagergehäuse (3),  a bottom bracket shell (3),
eine rechte Hülsenmutter (4),  a right sleeve nut (4),
wobei das Tretlagergehäuse (3) einen linken Lagersitz (90) mit einem linken Wälzlager (45) und einen rechten Lagersitz (91) mit einem rechten Wälzlager (46) aufweist, wobei der linke Lagersitz (90) und/oder der rechte Lagersitz (91) wenigstens einen Verfor mungssensor (92) aufweist, wobei ein Innenring des linken Wälzlagers (45) und/oder ein Innenring des rechten Wälzlager (46) mit wenigstens einem Positionssensor (8) verbun den ist bzw. sind, der dessen bzw. die deren Lage bezüglich des Tretlagergehäuses (3) ermittelt, und wobei ferner eine Auswerte- und Sendeschaltung (11) zum Aus erten der von dem Verformungssensor (92) und/oder von dem Positionssensor (8) gelieferten elektrischen Signale und zum Aussenden der durch die ausgewerteten Signale erhaltene Daten, wobei die Auswerte- und Sendeschaltung (11) einen Energiespeicher zum Spei chern von durch den Positionssensor (8) gelieferter elektrischer Energie für den Betrieb der Verformungssensoren (92) und/oder der Aus werte- und Sendeschaltung (11) aufweist. 2. Tretlager nach Aufzählungspunkt 1 , wobei zwischen dem Innenring des linken Wälzlagers (45) und dem ein Innenring des rechten Wälzlager (46) eine Verbindungshülse (5) zur Aufnahme einer Tretwelle (35) vorgesehen, wobei der Positionssensor (8) im Bereich zwischen der Verbindungshülse (5) und dem Tretlagergehäuse (3) angeordnet ist. wherein the bottom bracket housing (3) has a left bearing seat (90) with a left roller bearing (45) and a right bearing seat (91) with a right roller bearing (46), the left bearing seat (90) and / or the right bearing seat (91 ) has at least one deformation sensor (92), an inner ring of the left roller bearing (45) and / or an inner ring of the right roller bearing (46) having at least one position sensor (8), which is the one or the latter Determined position with respect to the bottom bracket housing (3), and further comprising an evaluation and transmission circuit (11) for harvesting the electrical signals supplied by the deformation sensor (92) and / or the position sensor (8) and for transmitting the signals evaluated by the Data obtained, the evaluation and transmission circuit (11) evaluating and storing an energy store for storing electrical energy supplied by the position sensor (8) for the operation of the deformation sensors (92) and / or Has transmission circuit (11). 2. Bottom bracket according to bullet point 1, a connection sleeve (5) for receiving a pedal shaft (35) being provided between the inner ring of the left roller bearing (45) and the one inner ring of the right roller bearing (46), the position sensor (8) in the area between the connecting sleeve (5) and the bottom bracket shell (3) is arranged.
3. Tretlager gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei der Energiespei cher einen Kondensator und/oder eine wiederaufladbare Batterie aufweist, und wobei die Auswerte- und Sendeschaltung (1 1) so ausgebildet ist, daß der Energiespeicher durch die von dem wenigstens einem Sensor (8) gelieferten elektrischen Signale aufladbar ist. (Gleichrichter) 3. bottom bracket according to one of the preceding bullet points, wherein the energy storage has a capacitor and / or a rechargeable battery, and wherein the evaluation and transmission circuit (1 1) is designed so that the energy storage by the at least one sensor (8 ) electrical signals supplied can be charged. (Rectifier)
4. Tretlager gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei der Verformungs sensor wenigstens einen Dehnmesstreifen (92) aufweist. 4. bottom bracket according to one of the preceding bullet points, wherein the deformation sensor has at least one strain gauge (92).
5. Tretlager gemäß Aufzählungspunkt 4, wobei der linke Lagersitz (90) und/oder rechte La gersitz (91) wenigstens einen senkrecht bezüglich der Drehachse des linken Wälzlagers (45) und des rechten Wälzlagers (46) gerichteten flächigen Bereich aufweist, und wobei der Dehnmessstreifen (92) auf dem flächigen Bereich angeordnet ist. 5. bottom bracket according to bullet 4, wherein the left bearing seat (90) and / or right La gersitz (91) at least one perpendicular to the axis of rotation of the left roller bearing (45) and the right roller bearing (46) directed flat area, and wherein Strain gauge (92) is arranged on the flat area.
6. Tretlager gemäß Aufzählungspunkt 4 oder 5, wobei mehrere Dehnmessstreifen (92) vor gesehen sind, die gleichmäßig um den Umfang des bzw. des rechten Lagersitzes verteilt sind. 6. bottom bracket according to bullet point 4 or 5, wherein several strain gauges (92) are seen before, which are evenly distributed around the circumference of the right bearing seat.
7. Tretlager gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei der Positionssensor als Encoder (8) mit einem innenseitig am Tretlagergehäuse (3) befestigten ersten Encoder-Teil (9) und mit einem gegenüber dem ersten Encoder-Teil (9) angeordneten zweiten Encoder-Teil (10) ausgebildet ist, und wobei der zweite Encoder-Teil (10) einen (Dauer-)Magneten und der erste Encoder-Teil (9) eine Spule zur Erfassung von durch den Magneten erzeugten elektromagnetischen Feldern umfasst. 7. Bottom bracket according to one of the preceding bullet points, the position sensor as an encoder (8) with a first encoder part (9) fastened on the inside of the bottom bracket housing (3) and with a second encoder part arranged opposite the first encoder part (9) (10) is formed, and wherein the second encoder part (10) comprises a (permanent) magnet and the first encoder part (9) comprises a coil for detecting electromagnetic fields generated by the magnet.
8. Tretlager gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei das Tretlagerge häuse (3) für elektromagnetische Signale durchlässige Sendelöcher (16) aufweist. 8. bottom bracket according to one of the preceding bullet points, wherein the bottom bracket housing (3) for electromagnetic signals transmissive transmission holes (16).
9. Tretlager gemäß Aufzählungspunkt 8, wobei die Sendelöcher (16) mit für elektromagnetische Signale durchlässigen Deckeln wasserdicht abgeschlossen sind. 10. Tretlager gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei die linke Hülsen mutter (2) und die rechte Hülsenmutter (4) jeweils mit einem Außengewinde (20) zum Einschrauben in entsprechende Innengewinde (21) eines Rahmenrohrs (7) eines Fahrrad rahmens (6) versehen sind. 9. bottom bracket according to bullet point 8, the transmission holes (16) being watertight with covers that are permeable to electromagnetic signals. 10. bottom bracket according to one of the preceding bullet points, the left sleeve nut (2) and the right sleeve nut (4) each having an external thread (20) for screwing into corresponding internal thread (21) of a frame tube (7) of a bicycle frame (6) are provided.
11. Tretlager gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei die linke Hülsen mutter (2) und die rechte Hülsenmutter (4) jeweils mit einem Innengewinde zum Aufschrauben auf entsprechende Außengewinde des Tretlagergehäuses (3) versehen sind. 12. Tretlager gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei die Auswerte- und Sendeschaltung (11) ausgebildet ist, Signale nach einem für drahtlose Kommunikation verwendbaren Protokoll drahtlos zu senden und/oder zu empfangen. 11. bottom bracket according to one of the preceding bullet points, the left sleeve nut (2) and the right sleeve nut (4) are each provided with an internal thread for screwing onto corresponding external threads of the bottom bracket housing (3). 12. Bottom bracket according to one of the preceding bullet points, the evaluation and transmission circuit (11) being designed to wirelessly transmit and / or receive signals according to a protocol that can be used for wireless communication.
13. Tretlager gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei die Auswerte- und Sendeschaltung (11) ausgebildet ist, anhand der von dem wenigstens einem Verformungssensor (92) an die Auswerte- und Sendeschaltung (11) gelieferten Signale eine in das Tretlager (1) eingebrachte Leistung zu ermitteln. 13. Bottom bracket according to one of the preceding bullet points, the evaluation and transmission circuit (11) being designed, based on the signals supplied by the at least one deformation sensor (92) to the evaluation and transmission circuit (11), introduced into the bottom bracket (1) To determine performance.
14. Tretlager nach einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte, wobei die Auswerte- und Sendeschaltung (11) ausgebildet ist, die vom Radfahrer eingebrachte Leistung anhand ei ner im Vorfeld ermittelten Korrelation zwischen der eingebrachten Leistung und den vom Verformungssensor (92) gelieferten Signale zu ermitteln. 14. Bottom bracket according to one of the preceding bullet points, the evaluation and transmission circuit (11) being designed to determine the power introduced by the cyclist on the basis of a previously determined correlation between the input power and the signals supplied by the deformation sensor (92).
15. Fahrrad, umfassend einen Fahrradrahmen (6) mit einem Tretlagerrohr (7), wobei in dem Tretlagerrohr (7) ein Tretlager (1) gemäß einem der vorhergehenden Aufzählungspunkte montiert ist. 15. Bicycle, comprising a bicycle frame (6) with a bottom bracket tube (7), a bottom bracket (1) according to one of the preceding bullet points being mounted in the bottom bracket tube (7).
Bezugsziffern Reference numbers
1 Tretlager 91 rechter Lagersitz 1 bottom bracket 91 right bearing seat
2 linke Hülsenmutter 92 Dehnmessstreifen  2 left sleeve nuts 92 strain gauges
3 Tretlagergehäuse 93 äußerer Bereich  3 bottom bracket shell 93 outer area
4 rechte Hülsenmutter 94 innerer Bereich  4 right sleeve nut 94 inner area
5 Verbindungshülse 95 Radialschlitz  5 connecting sleeve 95 radial slot
6 Fahrradrahmen 96 Hülse  6 bicycle frame 96 sleeve
7 Tretlagerrohr 97 äußerer Ring  7 Bottom bracket tube 97 outer ring
8 Encoder 98 Befestigungslöcher  8 encoders 98 mounting holes
9 erster Encoder-Teil 99 zurückgesetzter Bereich 9 first encoder part 99 reset area
10 zweiter Encoder-Teil 101 Axialstützlasche 10 second encoder part 101 axial support bracket
11 Auswerte- und Sendeeinheit 104 Schlitz  11 Evaluation and transmission unit 104 slot
12 elektrische V erbindung 105 Umfangsschlitz  12 electrical connection 105 circumferential slot
13 elektrische Verbindung 106 antriebsseitiger Absatz 13 electrical connection 106 drive-side shoulder
14 Antenne 107 abtriebsseitiger Absatz14 Antenna 107, output-side shoulder
15 Außenwand 108 Dehnmessstreifen 15 outer wall 108 strain gauges
16 Aussparung 109, 110, 111, 112 Dehnmessstreifen 16 recesses 109, 110, 111, 112 strain gauges
20 Außengewinde der Hülsenmutter 1 12, 1 13 Widerstand 20 external thread of the sleeve nut 1 12, 1 13 resistance
21 Innengewinde des Rahmenrohrs 113, 114, 115, 116 Anschluss 21 internal thread of the frame tube 113, 114, 115, 116 connection
22 Außengewinde des Tretlagergehäu 1 17 Element 22 external thread of the bottom bracket shell 1 17 element
ses 118, 1 19 Element ses 118, 1 19 element
23 Innengewinde der Hülsenmutter 120, 121 Kraft- Weg Kennlinie 23 internal thread of the sleeve nut 120, 121 force-travel characteristic
25 Schweißnaht 122 Motorgehäuse 25 weld 122 motor housing
35 Tretwelle 123 Weg  35 pedal shaft 123 way
36 Innenbereich der Tretwelle 124 Kraft  36 inner area of the pedal shaft 124 force
37 Endbereich der Tretwelle 125 Spiel-Bereich  37 End area of the pedal shaft 125 Game area
45 linkes Wälzlager 126 Weg  45 left roller bearing 126 way
46 rechtes Wälzlager 127 Kraft  46 right rolling bearing 127 force
47 Kraftmessdose 128 Weg  47 Load cell 128 way
75 Befestigungsbereiche 129 Kraft  75 attachment areas 129 force
90 linker Lagersitz 132 Gehäusedeckels  90 left bearing seat 132 housing cover
142 O-Ring 142  142 O-ring 142
144 Abdeckmutter  144 cover nut

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung zum Bestimmen einer Motorunterstützung eines Elektromotors zur Unter- Stützung eines von einem Fahrer des Elektrofahrrads bereitgestellten Pedaldrehmoments, aufweisend: 1. A device for determining a motor support of an electric motor for supporting a pedal torque provided by a driver of the electric bicycle, comprising:
einen Tretwellen- Auihahmebereich, wobei der Tretwellen- Aufnahmebereich ein erstes Dehnmess-Element in einem ersten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereichs und ein zweites Dehnmess-Element in einem zweiten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereichs aufweist, wobei der zweite Bereich dem ersten Bereich bezüglich dem Tretlager- a pedal shaft receiving area, the pedal shaft receiving area having a first strain measuring element in a first area of the pedal shaft receiving area and a second strain measuring element in a second area of the pedal shaft receiving area, the second area having the first area with respect to the bottom bracket
Aufnahmebereich gegenüberliegt, Opposite exposure area,
eine Auswertungselektronik, die mit dem ersten Dehnmess-Element und mit dem zweiten Dehnmess-Element verbunden ist, und die dazu eingerichtet ist,  evaluation electronics which are connected to the first strain measuring element and to the second strain measuring element and which are set up to
ein erstes Signal von dem ersten Dehnmess-Element und ein zweites Signal von dem zweiten Dehnmess-Element zu empfangen,  receive a first signal from the first strain gauge and a second signal from the second strain gauge,
einen ersten Referenzwert des ersten Signals zu bestimmen,  determine a first reference value of the first signal
einen zweiten Referenzwert des zweiten Signals zu bestimmen,  determine a second reference value of the second signal
und auf Grundlage des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts die Motorunterstützung zu deaktivieren.  and disable motor assistance based on the first reference value and the second reference value.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 , 2. Device according to claim 1,
wobei die Auswertungselektronik dazu eingerichtet ist,  the evaluation electronics being set up to
die Motorunterstützung zu deaktivieren, wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist, und das Signal des zweiten Dehnmess-Elements im Wesent- liehen konstant ist, und die Motorunterstützung zu aktivieren, wenn das Signal des zweiten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei der Deaktivierung der Motorunterstützung angenommen hat verlässt oder wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei Beginn der Deaktivierungsdauer angenommen, verlässt.  deactivate the motor support if the signal of the first strain measuring element is essentially constant and the signal of the second strain measuring element is essentially constant, and activate the motor support if the signal of the second strain measuring element has a predefined range by the value that it left when the motor support was deactivated, or when the signal of the first strain measuring element left a predefined range by the value that it assumed at the start of the deactivation period.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, 3. Device according to claim 1,
wobei die Auswertungselektronik dazu eingerichtet ist, die Motorunterstützung zu deaktivieren, wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements den ersten Referenzwert erreicht und das Signal des zweiten Dehnmess-Elements den zweiten Referenzwert erreicht, und die Motorunterstützung zu aktivieren, wenn das Signal des zweiten Dehnmess- the evaluation electronics being set up to deactivate the motor support when the signal of the first strain measuring element reaches the first reference value and the signal of the second strain measuring element reaches the second reference value, and to activate the motor support when the signal of the second strain measuring element
Elements den zweiten Referenzwert verlässt oder wenn das Signal des ersten Dehnmess- Elements den ersten Referenzwert verlässt. Element leaves the second reference value or when the signal of the first strain gauge element leaves the first reference value.
4. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Device according to one of the preceding claims,
wobei die Auswertungselektronik dazu eingerichtet ist, den ersten Referenzwert und den zweiten Referenzwert jeweils zu bestimmen, in dem die Auswertungselektronik prüft, ob innerhalb eines vordefinierten Messbereichs während eines Tretzyklus ein Signal des ers ten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist und gleichzeitig ein Signal des zweiten Dehnmess-Element im Wesentlichen konstant ist, und, wenn dies der Fall ist, den konstanten Wert des ersten Signals als ersten Referenzwert und den konstan ten Wert des zweiten Signals als zweiten Referenzwert zu speichern.  wherein the evaluation electronics is set up to determine the first reference value and the second reference value in each case, in which the evaluation electronics checks whether a signal of the first strain measuring element is essentially constant in sections within a predefined measuring range during a driving cycle and at the same time a signal of the second strain gauge element is substantially constant, and, if so, to store the constant value of the first signal as the first reference value and the constant value of the second signal as the second reference value.
5. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Tretwellen- Aufnahmebereich weiterhin ein drittes Dehnmess-Element in einem dritten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereichs und ein viertes Dehnmess-Element in einem vierten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereich aufweist, 5. The device according to claim 1, wherein the pedal shaft receiving area further comprises a third strain measuring element in a third area of the pedal shaft receiving area and a fourth strain measuring element in a fourth area of the pedal shaft receiving area.
wobei der vierte Bereich dem dritten Bereich bezüglich des Tretwellen-Aufnahmebereichs gegenüberliegt,  the fourth area being opposite to the third area with respect to the pedal wave receiving area,
und wobei die Auswertungselektronik weiterhin dazu eingerichtet ist,  and wherein the evaluation electronics is also set up to
ein drittes Signal von dem dritten Dehnmess-Element und ein viertes Signal von dem vier ten Dehnmess-Element zu empfangen,  receive a third signal from the third strain gauge and a fourth signal from the fourth strain gauge,
einen dritten Referenzwert des dritten Signals zu bestimmen,  determine a third reference value of the third signal
einen vierten Referenzwert des vierten Signals zu bestimmen, und  determine a fourth reference value of the fourth signal, and
auf Grundlage des ersten Referenzwerts, des zweiten Referenzwerts, des dritten Referenzwerts und des vierten Referenzwerts die Motorunterstützung zu deaktivieren.  deactivate motor assistance based on the first reference value, the second reference value, the third reference value and the fourth reference value.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, 6. The device according to claim 5,
wobei die Auswertungselektronik dazu eingerichtet ist,  the evaluation electronics being set up to
die Motorunterstützung zu deaktivieren, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist,  deactivate the motor support if the signal of the third strain gauge element is essentially constant,
und das Signal des vierten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist, und die Motorunterstützung zu aktivieren, wenn das Signal des dritten Dehnmess- Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei der Deaktivierung der Motorunter stützung angenommen hat, verlässt oder wenn das Signal des vierten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei Beginn der Deaktivierungsdauer angenommen hat, verlässt.  and the signal of the fourth strain gauge is substantially constant and to activate the motor support if the signal of the third strain gauge leaves a predefined range around the value which it assumed when the motor support was deactivated, or if the signal of the fourth strain measuring element leaves a predefined range around the value which it assumed at the beginning of the deactivation period.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Auswertungselektronik dazu eingerichtet ist, die Motorunterstützung zu deaktivieren, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements den dritten Referenzwert erreicht und das Signal des vierten Dehnmess-Elements den vierten Referenzwert erreicht, und die Motorunterstützung zu aktivieren, wenn das Signal des dritten Dehnmess- Elements den dritten Referenzwert verlässt oder wenn das Signal des vierten Dehnmess-7. The device according to claim 5, wherein the evaluation electronics are configured to deactivate the motor support when the signal of the third strain measuring element reaches the third reference value and the signal of the fourth strain measuring element reaches the fourth reference value, and to activate the motor support when the signal of the third strain measuring element Element leaves the third reference value or if the signal of the fourth strain gauge
Elements den vierten Referenzwert verlässt. Elements leaves the fourth reference value.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, 8. Device according to one of claims 5 to 7,
wobei die Auswertungselektronik dazu eingerichtet ist, den dritten Referenzwert und den vierten Referenzwert jeweils zu bestimmen, in dem die Auswertungselektronik prüft, ob innerhalb eines vordefinierten Messbereichs während eines Tretzyklus ein Signal des drit ten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist und gleichzeitig ein Signal des vierten Dehnmess-Element abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist, und, wenn dies der Fall ist, den konstanten Wert des dritten Signals als dritten Referenzwert und den konstanten Wert des vierten Signals als vierten Referenzwert zu speichern.  wherein the evaluation electronics is set up to determine the third reference value and the fourth reference value in each case, in which the evaluation electronics checks whether a signal of the third strain measuring element is essentially constant in sections within a predefined measuring range and a signal of the fourth strain gauge element is substantially constant in sections, and, if this is the case, to store the constant value of the third signal as the third reference value and the constant value of the fourth signal as the fourth reference value.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Auswertungselektronik weiterhin dazu eingerichtet ist, aus dem ersten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal eine Summe aus einem Pedaldrehmoment und einem Kettendrehmoment zu bestimmen, und wobei die Vorrichtung weiterhin einen Win kelsensor zur Bestimmung eines Tretwellen-Winkels und einen Stromsensor zur Bestimmung eines dem Elektromotor zugefiihrten Motorstroms aufweist, und wobei die Auswertungselektronik weiterhin dazu eingerichtet ist aus der Summe des Pedaldrehmoments und des Kettendrehmoments, dem Tretwellen-Winkel, und dem Mo- torstrom eine Unterstützungsleistung zu bestimmen und den Elektromotor anzusteuern, die Unterstützungsleistung bereitzustellen. 9. Device according to one of claims 5 to 8, wherein the evaluation electronics is further configured to determine a sum of a pedal torque and a chain torque from the first signal, the second signal, the third signal and the device, and wherein the device furthermore has an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor, and wherein the evaluation electronics is further configured for the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current Determine support power and control the electric motor to provide the support power.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, 10. The device according to one of claims 1 to 8,
weiterhin aufweisend:  still showing:
einen Drehmoment- Sensor zur Bestimmung einer Summe aus Pedaldrehmoment und a torque sensor for determining a sum of pedal torque and
Kettendrehmoment, Chain torque,
einen Winkelsensor zur Bestimmung eines Tretwellen-Winkels und einen Stromsensor zur Bestimmung eines dem Elektromotor zugeführten Motorstroms, und wobei die Auswertungselektronik weiterhin dazu eingerichtet ist aus der Summe des Pe- daldrehmoments und des Kettendrehmoments, dem Tretwellen-Winkel, und dem Motorstrom eine Unterstützungsleistung zu bestimmen und den Elektromotor anzusteuern, die Unterstützungsleistung bereitzustellen. an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor, and wherein the evaluation electronics are further configured to determine a support power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current and to control the electric motor to provide the support power.
11. Elektrofahrrad mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend: eine Ansteuerungselektronik des Elektromotors, die dazu eingerichtet ist mit der Vor richtung zu kommunizieren, den Elektromotor, der mit der Ansteuerungselektronik ver- bunden ist, und der mit einem abgetriebenen Rad des Elektrofahrrads verbunden ist, eine Tretwelle, die in dem Tretwellen-Aufnahmebereich gelagert ist. 11. Electric bicycle with a device according to one of claims 1 to 10, comprising: control electronics of the electric motor, which is set up to communicate with the device, the electric motor, which is connected to the control electronics, and with an driven wheel of the electric bicycle, a pedal shaft that is supported in the pedal shaft receiving area.
12. Verfahren zur zum Bestimmen einer Motorunterstützung eines Elektromotors eines Elektrofahrrads zur Unterstützung eines von einem Fahrer des Elektrofahrrads bereitgestellten Pedaldrehmoments, wobei das Elektrofahrrad ein Tretlager mit einem Tretwellen-12. Method for determining a motor support of an electric motor of an electric bicycle in order to support a pedal torque provided by a driver of the electric bicycle, the electric bicycle being a bottom bracket with a pedal shaft
Aufnahmebereich aufweist, wobei der Tretwellen-Aufnahmebereich ein erstes Dehnmess- Element in einem ersten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereiches und ein zweites Dehnmess-Element in einem zweiten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereichs aufweist, wobei der zweite Bereich dem ersten Bereich bezüglich des Tretlager-Aufnahmebereichs gegenüberliegt, und Receiving area, wherein the pedal shaft receiving area has a first strain measuring element in a first area of the pedal shaft receiving area and a second strain measuring element in a second area of the pedal shaft receiving area, the second area opposite the first area with respect to the bottom bracket receiving area , and
wobei das Verfahren aufweist:  the method comprising:
Empfangen eines ersten Signals von dem ersten Dehnmess-Element und eines zweiten Signals von dem zweiten Dehnmess-Element,  Receiving a first signal from the first strain gauge and a second signal from the second strain gauge,
Bestimmen eines ersten Referenzwerts des ersten Signals,  Determining a first reference value of the first signal,
Bestimmen eines zweiten Referenzwerts des zweiten Signals, und  Determining a second reference value of the second signal, and
Deaktivieren der Motorunterstützung auf Grundlage des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts.  Disable motor assistance based on the first reference value and the second reference value.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, weiterhin aufweisend: 13. The method of claim 12, further comprising:
Deaktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements im Deactivate the motor support if the signal of the first strain gauge in the
Wesentlichen konstant ist, Is essentially constant
und das Signal des zweiten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist, und Aktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des zweiten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei der Deaktivierung der Motorunter- Stützung angenommen hat, verlässt oder wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei Beginn der Deaktivierungsdauer angenommen hat, verlässt.  and the signal of the second strain gauge element is substantially constant, and activating the motor support if the signal of the second strain gauge element leaves a predefined range around the value which it assumed when the motor support was deactivated, or if the signal of the first strain measuring element leaves a predefined range around the value which it assumed at the beginning of the deactivation period.
14. Verfahren gemäß Anspruch 12, weiterhin aufweisend: 14. The method of claim 12, further comprising:
Deaktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements den ersten Referenzwert erreicht und das Signal des zweiten Dehnmess-Elements den zweiten Referenzwert erreicht, Aktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des zweiten Dehnmess-Elements den zweiten Referenzwert verlässt oder wenn das Signal des ersten Dehnmess-Elements den ersten Referenzwert verlässt. Deactivating the motor support when the signal of the first strain gauge reaches the first reference value and the signal of the second strain gauge reaches the second reference value Activating motor support when the signal of the second strain gauge leaves the second reference value or when the signal of the first strain gauge leaves the first reference value.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, weiterhin aufweisend: 15. The method according to any one of claims 12 to 14, further comprising:
Bestimmen des ersten Referenzwert und des zweiten Referenzwerts, wobei die Bestimmung des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts die folgenden Schritte um fasst:  Determining the first reference value and the second reference value, the determination of the first reference value and the second reference value comprising the following steps:
Prüfen, ob innerhalb eines vordefinierten Messbereichs während eines Tretzyklus ein Signal des ersten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist und gleichzeitig ein Signal des zweiten Dehnmess-Element abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist, und, wenn dies der Fall ist,  Check whether a signal of the first strain-measuring element is essentially constant in sections and at the same time a signal of the second strain-measuring element is substantially constant in sections within a predefined measuring range, and, if this is the case,
Speichern des konstanten Werts des ersten Signals als ersten Referenzwert, und  Storing the constant value of the first signal as the first reference value, and
Speichern des konstanten Werts des zweiten Signals als zweiten Referenzwert.  Store the constant value of the second signal as a second reference value.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Tretwellen-Aufnahmebereich weiterhin ein drittes Dehnmess-Element in einem dritten Bereich des Tretwellen- Aufnahmebereichs und ein viertes Dehnmess-Element in einem vierten Bereich des Tretwellen-Aufnahmebereich aufweist, 16. The method according to any one of claims 12 to 15, wherein the pedal shaft receiving area further comprises a third strain measuring element in a third area of the pedal shaft receiving area and a fourth strain measuring element in a fourth area of the pedal shaft receiving area.
wobei der vierte Bereich dem dritten Bereich bezüglich des Tretwellen- Aufnahmebereichs gegenüberliegt,  the fourth area being opposite to the third area with respect to the pedal wave receiving area,
und wobei das Verfahren weiterhin umfasst:  and the method further comprises:
Empfangen eines dritten Signals von dem dritten Dehnmess-Element und eines vierten Signals von dem vierten Dehnmess-Element,  Receiving a third signal from the third strain gauge and a fourth signal from the fourth strain gauge,
Bestimmen eines dritten Referenzwerts des dritten Signals,  Determining a third reference value of the third signal,
Bestimmen eines vierten Referenzwerts des vierten Signals, und  Determining a fourth reference value of the fourth signal, and
Deaktivieren der Motorunterstützung auf Grundlage des ersten Referenzwerts, des zwei ten Referenzwerts, des dritten Referenzwerts und des vierten Referenzwerts die Motorunterstützung.  Disabling motor assistance based on the first reference value, the second reference value, the third reference value and the fourth reference value.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, weiterhin aufweisend: 17. The method of claim 16, further comprising:
Deaktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist,  Deactivating the motor support if the signal of the third strain gauge element is essentially constant,
und das Signal des vierten Dehnmess-Elements im Wesentlichen konstant ist, und Aktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements ei nen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei der Deaktivierung der Motorunterstützung angenommen hat, verlässt oder wenn das Signal des vierten Dehnmess-Elements einen vordefinierten Bereich um den Wert, den es bei Beginn der Deaktivierungsdauer angenommen hat, verlässt. and the signal of the fourth strain gauge is substantially constant, and activating the motor support when the signal of the third strain gauge leaves a predefined range by the value which it assumed when the motor support was deactivated, or when the signal of the fourth strain gauge element leaves a predefined range around the value that it assumed at the beginning of the deactivation period.
18. Verfahren gemäß Anspruch 16, weiterhin aufweisend: 18. The method of claim 16, further comprising:
Deaktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements den dritten Referenzwert erreicht und das Signal des vierten Dehnmess-Elements den vierten Referenzwert erreicht,  Deactivating the motor support when the signal of the third strain gauge reaches the third reference value and the signal of the fourth strain gauge reaches the fourth reference value
Aktivieren der Motorunterstützung, wenn das Signal des dritten Dehnmess-Elements den dritten Referenzwert verlässt oder wenn das Signal des vierten Dehnmess-Elements den vierten Referenzwert verlässt.  Activation of motor support when the signal of the third strain gauge leaves the third reference value or when the signal of the fourth strain gauge leaves the fourth reference value.
19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, weiterhin aufweisend: 19. The method according to any one of claims 16 to 18, further comprising:
Bestimmen des dritten Referenzwert und den vierten Referenzwert, wobei das Bestimmen des dritten Referenzwerts und des vierten Referenzwertes die folgenden Schritte umfasst: Prüfen, ob innerhalb eines vordefinierten Messbereichs während eines Tretzyklus ein Signal des dritten Dehnmess-Elements abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist und gleichzeitig ein Signal des vierten Dehnmess-Element abschnittsweise im Wesentlichen konstant ist, und, wenn dies der Fall ist,  Determining the third reference value and the fourth reference value, the determination of the third reference value and the fourth reference value comprising the following steps: checking whether a signal of the third strain measuring element is essentially constant in sections within a predefined measuring range and a signal at the same time of the fourth strain measuring element is essentially constant in sections, and, if this is the case,
Speichern des konstanten Werts des dritten Signals als ersten Referenzwert und Speichern des konstanten Werts des vierten Signals als vierten Referenzwert.  Storing the constant value of the third signal as the first reference value and storing the constant value of the fourth signal as the fourth reference value.
20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Elektrofahrrad weiterhin einen Winkelsensor zur Bestimmung eines Tretwellen-Winkels und einen Stromsensor zur Bestimmung eines dem Elektromotor zugefuhrten Motorstroms aufweist, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist: 20. The method according to any one of claims 16 to 19, wherein the electric bicycle further comprises an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor, and wherein the method further comprises:
Bestimmen einer Summe aus einem Pedaldrehmoment und einem Kettendrehmoment aus dem ersten Signal, dem zweiten Signal, dem dritten Signal und dem vierten Signal, Bestimmen einer Unterstützungsleistung aus der Summe des Pedaldrehmoments und des Kettendrehmoments, dem Tretwellen-Winkel, und dem Motorstrom, und Ansteuern des Elektromotors, um die Unterstützungsleistung bereitzustellen.  Determining a sum of a pedal torque and a chain torque from the first signal, the second signal, the third signal and the fourth signal, determining an assist power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current, and driving the Electric motor to provide the support power.
21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei das Elektrofahrrad 21. The method according to any one of claims 12 to 20, wherein the electric bicycle
einen Drehmoment- Sensor zur Bestimmung einer Summe aus Pedaldrehmoment und Ket tendrehmoment, und einen Winkelsensor zur Bestimmung eines Tretwellen-Winkels und einen Stromsensor zur Bestimmung eines dem Elektromotor zugefuhrten Motorstroms aufweist, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist, Bestimmen einer Unterstützungsleistung aus der Summe des Pedaldrehmoments und des Kettendrehmoments, dem Tretwellen-Winkel, und dem Motorstrom eine Unterstüt zungsleistung, und Ansteuerung des Elektromotors, um die Unterstützungsleistung be reitzustellen. has a torque sensor for determining a sum of pedal torque and chain torque, and an angle sensor for determining a pedal shaft angle and a current sensor for determining a motor current supplied to the electric motor, and the method further comprises Determining a support power from the sum of the pedal torque and the chain torque, the pedal shaft angle, and the motor current, a support power, and driving the electric motor to provide the support power.
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