用于控制輔助馬達(dá)的傳感器裝置以及具有這種傳感器裝置的輪轂單元的制作方法
【專利說(shuō)明】用于控制輔助馬達(dá)的傳感器裝置以及具有這種傳感器裝置的輪穀單元
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器裝置，傳感器的信號(hào)被用來(lái)控制通過(guò)肌肉力量推進(jìn)的車輛(例如電動(dòng)助力自行車)的輔助馬達(dá)。本發(fā)明還涉及一種通過(guò)肌肉力量推進(jìn)的車輛的輪轂單
J L ο
[0002]對(duì)被稱為電動(dòng)腳踏車和電動(dòng)自行車的電動(dòng)助力自行車的需求在最近幾年中已經(jīng)穩(wěn)步增加。電動(dòng)自行車尤其適合于例如以相當(dāng)?shù)偷捏w力水平來(lái)行駛較長(zhǎng)的距離或者克服相當(dāng)大的高度。尤其使電動(dòng)輔助馬達(dá)用于老年人提供了使自行車在高齡老年中保持活躍的可能性。
[0003]同時(shí)，用于集成電動(dòng)輔助馬達(dá)的多種技術(shù)方案是已知的。除了將電動(dòng)輔助馬達(dá)集成到曲柄機(jī)構(gòu)或曲柄機(jī)構(gòu)的區(qū)域中外，還可以使用被集成到自行車的輪轂中的輔助馬達(dá)。這樣的方案例如從EP 2562072 Al中已知。本公開中描述的電動(dòng)輔助馬達(dá)可以被集成到自行車的前輪轂單元中或被集成到自行車的后輪轂單元中。控制電動(dòng)輔助馬達(dá)提出了具體的挑戰(zhàn)。輔助馬達(dá)僅在踏板以向前方向中移動(dòng)時(shí)才將被打開。因此總體上檢測(cè)并相應(yīng)地估算用于控制電動(dòng)輔助馬達(dá)的曲柄臂的旋轉(zhuǎn)是必須的。如果輔助馬達(dá)不被布置在曲柄機(jī)構(gòu)的區(qū)域中，那么傳感器信號(hào)必須越過(guò)相對(duì)較長(zhǎng)的信號(hào)距離并且經(jīng)由相應(yīng)的電連接被傳送到輔助馬達(dá)的控制單元。如果電動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)器被定位在例如后輪轂單元中，那么傳感器信號(hào)必須經(jīng)由沿著自行車車架的管或在自行車車架的管內(nèi)側(cè)行進(jìn)的相應(yīng)電連接線被傳送到輔助馬達(dá)的控制單元。作為其的替代，傳感器信號(hào)可以以復(fù)雜的多的方式被無(wú)線地傳送。
[0004]用于檢測(cè)軸旋轉(zhuǎn)的傳感器裝置是基本上可從現(xiàn)有技術(shù)中已知。例如在DE202011107127 Ul中描述了可以估算集成到自行車轂的發(fā)電機(jī)的輸出信號(hào)以用于計(jì)算該旋轉(zhuǎn)速度。作為其的替代，描述了其中由連接到自行車轂的軸的霍爾傳感器掃描與轂共同旋轉(zhuǎn)的編碼器的方案。還例如在DE 19906937 Al中描述了通過(guò)使用恰當(dāng)?shù)拇艂鞲衅鱽?lái)掃描磁編碼器輪。
[0005]本發(fā)明基于指定一種最簡(jiǎn)單、安全和廉價(jià)的傳感器裝置的方案的目的。
[0006]該目的由獨(dú)立權(quán)利要求1的特征滿足。根據(jù)此，提供了一種傳感器的裝置，該傳感器的信號(hào)被用來(lái)控制通過(guò)肌肉力量推進(jìn)的車輛的輔助馬達(dá)，其中輔助馬達(dá)被集成到車輛的輪轂單元中，并且其中輪轂單元包括固定軸和可旋轉(zhuǎn)地安裝到該軸的轂，然后提供根據(jù)本發(fā)明的目的的一種方案，其中該組件包括傳感器和傳動(dòng)系的飛輪，該飛輪由肌肉力量推進(jìn)并且相對(duì)于所述軸可旋轉(zhuǎn)地安裝，其中該傳感器被布置為使得其檢測(cè)飛輪相對(duì)于所述軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的方案主要提供這樣的優(yōu)點(diǎn)，傳感器和輔助馬達(dá)被布置為彼此非?？拷纱藗鞲衅鞯膹?fù)雜布線不再是必須的。此外，傳感器和輔助馬達(dá)兩者都可以被集成到輪轂單元中，以便它可以作為完全可插入的模塊來(lái)銷售并且可以在不需要主要安裝努力的情況下被安裝。出于該原因，本發(fā)明還提供一種特別可靠和廉價(jià)的方案。
[0008]輪轂單元優(yōu)選地是自行車的后輪轂單元。更優(yōu)選地，輔助馬達(dá)是電動(dòng)馬達(dá)。更優(yōu)選地，后者被集成到轂中。然而，這里集成到輪轂單元中確實(shí)不排除電動(dòng)馬達(dá)替代地布置為例如鄰近轂并且固定地附接到軸。飛輪優(yōu)選地為自行車的鏈飛輪，其相對(duì)于軸并且相對(duì)于轂可旋轉(zhuǎn)地支承，并且在踏板的各自的向前運(yùn)動(dòng)中可以通過(guò)使用棘輪掣子、夾持元件、夾持球、或齒輪而被帶入與轂嚙合。飛輪優(yōu)選地布置為側(cè)向鄰近輔助馬達(dá)。鏈飛輪在本申請(qǐng)的上下文中也可以被理解為是皮帶傳動(dòng)的飛輪。
[0009]本發(fā)明的有利實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的目的。
[0010]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該裝置還包括所述軸，其中傳感器附接到所述軸。該傳感器以該方式按節(jié)省空間的方式被集成到輪轂單元中，并且主要固定為免于受到損壞。
[0011 ]在本發(fā)明的進(jìn)一步的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，飛輪包括環(huán)形磁體，其中傳感器包括用于掃描環(huán)形磁體的至少一個(gè)磁傳感器。該實(shí)施例特別廉價(jià)并且容易配置。最重要的是，在其他部件必須被容納在飛輪與傳感器之間時(shí)，該實(shí)施例還進(jìn)一步允許可靠地檢測(cè)飛輪的旋轉(zhuǎn)。例如，在該實(shí)施例中，還可將套筒設(shè)置在飛輪或環(huán)形磁體與傳感器之間并將其滑到所述軸上，并且該套筒覆蓋傳感器并防止傳感器受到損壞。這里套筒由非鐵磁材料制成并且優(yōu)選地由鋁或塑料制造。環(huán)形磁體包圍軸并且優(yōu)選地被設(shè)置為與所述軸共軸。
[0012]為了能夠盡可能精確地檢測(cè)飛輪的旋轉(zhuǎn)，根據(jù)更優(yōu)選的實(shí)施例，環(huán)形磁體被配置為永磁體并且這里包括均勻地分布在環(huán)形磁體的圓周上的多個(gè)磁極。環(huán)形磁體特別優(yōu)選地包括16個(gè)磁極。
[0013]在本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例中，該磁傳感器為霍爾傳感器。霍爾傳感器尤其非常適合于掃描同樣相對(duì)較弱的磁場(chǎng)。此外，可用的霍爾傳感器同時(shí)具有極其緊湊的設(shè)計(jì)并且還是廉價(jià)的。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，如果磁傳感器被配置為倒裝芯片傳感器，那么該裝置可以被特別緊湊地實(shí)現(xiàn)。
[0014]在本發(fā)明的更特別優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器包括兩個(gè)磁傳感器，這兩個(gè)磁傳感器被設(shè)置為在圓周方向彼此間隔開。
[0015]通過(guò)使用兩個(gè)磁傳感器，還可以可靠地確定旋轉(zhuǎn)方向。以這樣的方式來(lái)防止即使騎車者不是向前踩踏板而是向后踩踏板輔助馬達(dá)也被打開的情況。為了確保完善的感測(cè)，這兩個(gè)磁傳感器之間的角距離優(yōu)選地小于環(huán)形磁體的隔斷。角距離優(yōu)選地為大約該隔斷的一半。
[0016]在本發(fā)明的進(jìn)一步的特別優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器被布置在可彎曲的印刷電路板上，其中該可彎曲的印刷電路板包括用于將傳感器連接到輔助馬達(dá)的控制單元的電連接。在該實(shí)施例中，安裝輪轂單元被顯著地簡(jiǎn)化。此外，傳感器與控制單元之間的可靠電連接由此被確保。該電連接在此以導(dǎo)體跡線的形式被集成在可彎曲的電路板中。任何復(fù)雜的布線被省去了。
[0017]根據(jù)進(jìn)一步的特別優(yōu)選的實(shí)施例，可彎曲的印刷電路板包括被形成為細(xì)長(zhǎng)帶條的至少一個(gè)部分。該細(xì)長(zhǎng)帶條可以特別容易地沿著所述軸引導(dǎo)或引導(dǎo)通過(guò)所述軸，后一種替換例是優(yōu)選的。電連接以這樣的方式被固定地容納，并且被保護(hù)以免受到損壞。
[0018]在本發(fā)明的進(jìn)一步的非常特別的優(yōu)選實(shí)施例中，所述軸包括外軸元件和插入外軸元件的內(nèi)軸元件，其中該可彎曲的電路板的延伸在傳感器與控制單元之間的至少一部分被引導(dǎo)到外軸元件與內(nèi)軸元件之間。在傳感器與輔助馬達(dá)或其控制單元之間的電連接分別以這樣的方式被非常合適地容納以防受到損壞。更優(yōu)選地，外軸元件和內(nèi)軸元件各自被配置為基本上中空的圓柱體。內(nèi)軸元件這里優(yōu)選地鄰接外軸元件的內(nèi)壁。更優(yōu)選地，外軸元件包括供可彎曲的電路板穿過(guò)的兩個(gè)開口。此處，這兩個(gè)開口之一在傳感器的區(qū)域中，而另一個(gè)在電子控制單元的區(qū)域中或者在混亂的電連接從所述軸引出到控制單元的位置。更優(yōu)選地，這兩個(gè)開口基本上位于所述軸的相對(duì)布置的端部。
[0019]如果內(nèi)軸元件在外側(cè)包括以所述軸的方向延伸的用于接納該可彎曲的電路板的凹槽或凹部是更加有利的。除了使電路板以受保護(hù)的方式被容納外，由此還促進(jìn)了裝配。替代地，將凹槽或凹部引入外軸元件的內(nèi)壁是便利的。然而，內(nèi)軸元件的外凹槽可能制造制造起來(lái)顯然更容易。
[0020]更優(yōu)選地，外軸元件在外側(cè)包括用于傳感器的凹陷或凹部。傳感器然后首先被以緊湊的方式集成到輪轂單元的軸中。其次，傳感器由此被以受保護(hù)的方式容納，因?yàn)樗⒉粡乃鲚S的外圓周突出。
[0021]在本發(fā)明的進(jìn)一步特別優(yōu)選實(shí)施例中，所述軸被實(shí)現(xiàn)為環(huán)形磁體的磁護(hù)鐵(backiron)。從而增強(qiáng)磁通量密度并且由此還增強(qiáng)了傳感器信號(hào)。隨其確保可靠地檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)。
[0022]本發(fā)明還提供一種具有根據(jù)本發(fā)明的裝置的通過(guò)