專利名稱：用于自行車的曲柄傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于自行車的曲柄傳動裝置以及一種具有該曲柄傳動裝置的自行車和一種用于電動自行車的控制裝置。本發(fā)明尤其是涉及一種用于具有電輔助驅動器的自行車的曲柄傳動裝置。
背景技術：
在自行車中部分地值得追求的是，測量直接由騎行者在踏板上產生的力矩。尤其是對于具有電輔助驅動器的自行車，騎行者對牽引力的愿望可以直接從由騎行者在踏板上產生的力矩推導出來。為此如今常見的是直接在踏板軸上的轉矩傳感器。這些轉矩傳感器是費勁且昂貴的。也已知這樣的傳動裝置，其求出在中間軸中的反應力，該中間軸形成一個在踏板軸和從動鏈盤之間的傳動裝置的一部分。這樣一個傳動裝置導致，鏈盤不再以自行車的轉速旋轉。鏈盤的較高的轉速通過較小的鏈盤簡單地補償，使得在鏈條上存在與沒有傳動裝置時相同的拉力和相同的速度。

發(fā)明內容
按照本發(fā)明的根據權利要求1的用于自行車的曲柄傳動裝置具有一個在踏板軸和從動輪、尤其是從動鏈輪之間的可承受高載荷的且堅固的傳動裝置。由駕駛員引入的轉矩可以非常精確地且簡單地被測量。通過所使用的行星齒輪總成能夠簡單地傳遞高的力矩。高的力矩優(yōu)選分布在多個行星輪上。在此在例如大于O且小于0.5的傳動比中可良好地實現(xiàn)。通過行星齒輪傳動裝置的同心結構，位置需求很小并且因為不僅由電動機驅動的力傳遞輪、而且行星齒輪傳動裝置的齒圈僅這么遠地安裝在踏板軸上，如在其它自行車中鏈盤也做的那樣，曲柄傳動裝置允許很好地裝入自行車的車架中。按照本發(fā)明的用于自行車的曲柄傳動裝置包括一個用于將兩個踏板安設在踏板軸的自由端部上的踏板軸和一個用于將力傳遞到自行車輪、尤其是后輪上的從動輪。此外該曲柄傳動裝置包括一個具有一個太陽輪、一個齒圈、至少一個星形輪和一個行星支架的行星齒輪傳動裝置，其中，行星支架抗旋轉地固定在踏板軸上。特別優(yōu)選地，使用三個或四個行星輪。按照本發(fā)明的曲柄傳動裝置還包括一個設置在齒圈上的用于求出齒圈的支撐力矩的傳感器。按照本發(fā)明，由騎行者引入的力矩在這里作為齒圈的支撐力矩被測量。尤其是通過站立傳動(Standiibersetzung)增強由騎行者引入的力矩，由此即便在較低力矩時也實現(xiàn)傳感器上的高分辨率。由此按照本發(fā)明不再必須直接在自行車的踏板軸上測量轉矩并且測量信號不再必須由旋轉的踏板軸耦合輸出。按照本發(fā)明，由騎行者引入的在濫用情況中可能為多個IOONm的力矩通過行星齒輪傳動裝置傳導。因此沒有如在傳動曲柄傳動裝置中那樣對圓柱齒輪級的過載荷。從屬權利要求示出本發(fā)明的優(yōu)選擴展構型。在優(yōu)選的實施方式中，齒圈在圓周方向上的運動僅僅通過傳感器支撐。該傳感器尤其是包括一個按鍵。該按鍵以一個端部與傳感器連接并且以另一個端部與齒圈連接。按鍵也可以被稱為測量栓。優(yōu)選齒圈通過至少一個彈性元件支承在曲柄傳動裝置的殼體中。此外優(yōu)選齒圈被安設在殼體的一個槽中。作為通過彈性元件支承的變換，齒圈也可以松動地支承在殼體的槽中。特別優(yōu)選地，然后在殼體和齒圈的外表面之間設有一個薄的潤滑膜。傳感器優(yōu)選被構造為力傳感器。足夠的是，齒圈可旋轉運動很少角度地在殼體中導向，從而待測量的力通過按鍵可以傳遞到傳感器上。根據在齒圈上測得的力計算出齒圈上的支撐力矩和由騎行者引入踏板軸中的力矩。在優(yōu)選實施方式中，曲柄傳動裝置包括一個齒圈。在該齒圈上抗轉動地固定從動輪。從踏板軸向空心軸的力傳遞通過太陽輪進行。為此太陽輪與空心軸同軸地設置并且抗轉動地與空心軸連接。優(yōu)選地，曲柄傳動裝置包括一個用于支持對自行車的驅動的電動機。該電動機的轉矩被引入到空心軸上。為此在空心軸上尤其是布置一個力傳遞輪。該電動機的轉矩被引入到該力傳遞輪上。尤其地，力傳遞輪被構造為齒輪。因此，由駕駛員產生的轉矩通過踏板軸傳遞到行星支架上。行星支架驅動行星輪。行星輪又引起齒圈中的支撐力矩。該支撐力矩通過傳感器測量。同時行星輪驅動太陽輪。太陽輪與空心軸連接。從動輪位于空心軸上，從而通過從動輪能夠將力矩傳遞到自行車的后輪上。在空心軸上有電動機引入的轉矩加到由騎行者產生的轉矩上。對于曲柄傳動裝置的緊湊結構形式，踏板軸尤其是支承在空心軸中。力傳遞輪優(yōu)選位于從動輪和行星齒輪傳動裝置之間。本發(fā)明此外包括一個具有剛剛描述的曲柄傳動裝置和兩個固定在曲柄軸的自由端上的踏板或腳踏的自行車。在本發(fā)明的曲柄傳動裝置的范圍中描述的設計方案相應地有利地應用在按照本發(fā)明的自行車上。此外按照本發(fā)明設置一種用于電動自行車的控制裝置。該控制裝置被構造用于分析上述傳感器的信號以及用于控制上述電動機。根據傳感器的測量值通過控制裝置確定由騎行者引入的轉矩。電動機的支持力基于由騎行者引入的轉矩被控制或調節(jié)。


下面參照附圖詳細說明本發(fā)明的一個實施例。在此示出:圖1示出具有按照本發(fā)明的按照一個實施例的曲柄傳動裝置的自行車；圖2示出按照本發(fā)明的按照該實施例的曲柄傳動裝置的詳細結構；圖3示出按照本發(fā)明的按照該實施例的曲柄傳動裝置的具有力傳感器的齒圈的細節(jié)視圖。
具體實施例方式在下面根據圖1至3更詳細地闡述按照本發(fā)明的曲柄傳動裝置I的一個實施例。圖1示出一個具有曲柄傳動裝置I的自行車2。一個構造為鏈輪的從動輪4位于該曲柄傳動裝置I上。通過該從動輪4借助一個鏈條將轉矩傳遞到自行車2的后輪5上。在曲柄傳動裝置I上在兩側分別安裝一個踏板3。騎行者能夠通過這些踏板3將轉矩引入到曲柄傳動裝置I中。為了支持騎行者，該曲柄傳動裝置I包括一個電動機6。在自行車2的車架上固定一個蓄電池7。該蓄電池7對電動機6饋電或者電動機6也能夠作為發(fā)電機運行并且由此對蓄電池7饋電。此外一個控制和分析單元8位于自行車2上。一個手控裝置9位于自行車2的轉向器上，騎行者能夠在該手控裝置上接通和調節(jié)電動機6。根據圖2更詳細地闡述曲柄傳動裝置I的結構。該曲柄傳動裝置I包括一個具有第一自由端10和第二自由端11的踏板軸9。在兩個自由端10、11上安裝踏板3。該曲柄傳動裝置I還包括一個行星齒輪傳動裝置12。該行星齒輪傳動裝置12由一個構造為空心太陽輪的太陽輪13、一個齒圈14、四個行星輪15和一個行星支架16組成。行星支架16抗旋轉地安裝在踏板軸9上。多個行星軸18位于行星支架16上。各個行星輪15在行星軸18上延伸。行星輪15與齒圈14以及與太陽輪13配合。齒圈14在曲柄傳動裝置I的殼體22中導向。為此該殼體22具有一個環(huán)繞的槽23。齒圈14借助四個圍繞齒圈14的圓周分布的彈性元件21保持在該槽23中。此外在殼體22中安裝一個傳感器19。該傳感器19包括一個按鍵20。該按鍵以一個端部與齒圈14連接。作用在齒圈14上的力矩通過該按鍵20支撐在傳感器19上。傳感器19被構造為力傳感器并且能夠由此測量在圓周方向上作用在齒圈14上的力。基于所測得的力求出齒圈14上的力矩并且由此求出由騎行者通過踏板軸9引入的轉矩。分析在控制和分析單元8中進行。此外該曲柄傳動裝置I包括一個空心軸24。踏板軸9在該空心軸24中延伸并且部分地相對于該空心軸24被支承。太陽輪13與空心軸24同軸地布置并且固定地與空心軸24連接。行星輪15與太陽輪13配合，由此通過踏板軸9引入的轉矩通過行星支架16和行星輪15傳遞到太陽輪13上并且由此傳遞到空心軸24上。踏板軸9通過一個第一滾動軸承25相對于殼體22被支承。一個第二滾動軸承26用于相對于空心軸24支承踏板軸
9。一個第三滾動軸承27用于相對于殼體22支承空心軸24。通過一個構造為滾針軸承的第四軸承28相對于空心軸24支承踏板軸9。行星齒輪傳動裝置12位于踏板軸9或曲柄傳動裝置I的一側上。在曲柄傳動裝置I的另一側上該從動輪4抗旋轉地固定在空心軸24上。在從動輪4和行星齒輪傳動裝置12之間在殼體22中一個力傳遞輪34位于空心軸24上。該力傳遞輪34被構造為齒輪并且相對于空心軸24通過一個第五滾動軸承35支承。此外一個自由輪機構36位于力傳遞輪34和空心軸24之間，使得在一個轉動方向上力矩能夠從力傳遞輪34傳遞到空心軸24上。該曲柄傳動裝置I還包括一個用于支持對自行車2的驅動的電動機29。該電動機29包括一個定子30和一個轉子31。在電動機29的電樞軸32的一個端部上設有一個小齒輪33。該小齒輪33與力傳遞輪34的齒配合。變換地在電樞軸32上的小齒輪33與力傳遞輪34之間還設有另外的傳動級。在空心軸24上由騎行者引入的轉矩和由電動機29產生的轉矩相加。總轉矩然后用于驅動從動輪4和用于驅動自行車2。圖3詳細地示出具有傳感器19和彈性元件21的行星齒輪傳動裝置12的齒圈14。如圖3所示，代替圖2中的四個彈性元件21也可以僅使用三個彈性元件21。圖3示出齒圈14在圓周方向37上的運動。該運動通過按鍵20傳遞到傳感器19上。由此能夠在傳感器19上測量合成的力38。由該力38計算由騎行者引入的轉矩。代替彈性元件21，齒圈14也可以自由地在殼體22的槽23中導向。關鍵是，齒圈14在圓周方向37的運動中僅僅支撐在傳感器19上。
權利要求
1.用于自行車(2)的曲柄傳動裝置(1)，包括: 一個踏板軸(9 )，用于將兩個踏板(3 )安設在踏板軸(9 )的自由端(10，11)上； 一個用于將力傳遞到自行車(2)的一個輪(5)上的從動輪(4)； 一個具有一個太陽輪(13)、一個齒圈(14)、至少一個行星輪(15)和一個行星支架(16)的行星齒輪傳動裝置(12)，其中，該行星支架(16)抗旋轉地固定在踏板軸(9)上；和一個設置在齒圈(14)上的、用于求出齒圈(14)的支撐力矩的傳感器(19)。
2.根據權利要求1的曲柄傳動裝置，其特征在于，該齒圈(14)在圓周方向(37)上僅通過傳感器(19)支撐。
3.根據以上權利要求之一的曲柄傳動裝置，其特征在于，該齒圈(14)通過至少一個彈性元件(21)支承。
4.根據以上權利要求之一的曲柄傳動裝置，其特征在于，該齒圈(14)支承在殼體(22)的一個槽(23)中。
5.根據以上權利要求之一的曲柄傳動裝置，其特征在于，該傳感器(19)是力傳感器。
6.根據以上權利要求之一的曲柄傳動裝置，其特征在于，設有一個空心軸(24),從動輪(4 )抗旋轉地固定在該空心軸上，其中，該太陽輪(13 )抗旋轉地與空心軸(24)連接。
7.根據權利要求6的曲柄傳動裝置，其特征在于，設有一個在空心軸(24)上的力傳遞輪(34)、尤其是齒輪和一個電動機(29 )，該電動機的轉矩被弓I入到力傳遞輪(34)上。
8.根據權利要求6或7的曲柄傳動裝置，其特征在于，該踏板軸(9)支承在空心軸(24)中。
9.根據權利要求7或8的曲柄傳動裝置，其特征在于，該力傳遞輪(34)設置在從動輪(4)和行星齒輪傳動裝置(12)之間。
10.自行車(2)，包括一個根據以上權利要求之一的曲柄傳動裝置(I)和兩個固定在踏板軸(9)的自由端(10，11)上的踏板(3)。
11.用于根據權利要求1至9之一的曲柄傳動裝置或用于根據權利要求10的自行車的控制裝置，其中，該控制裝置被構造用于根據通過傳感器(19)測得的齒圈的支撐力矩來計算由騎行者引入踏板軸(9)上的轉矩并且基于由騎行者引入的轉矩來控制電動機(29)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于自行車(2)的曲柄傳動裝置(1)，包括一個踏板軸(9)，用于將兩個踏板(3)安設在踏板軸(9)的自由端(10，11)上；一個用于將力傳遞到自行車(2)的一個輪(5)上的從動輪(4)；一個具有一個太陽輪(13)、一個齒圈(14)、至少一個行星輪(15)和一個行星支架(16)的行星齒輪傳動裝置(12)，其中，該行星支架(16)抗旋轉地固定在踏板軸(9)上；和一個設置在齒圈(14)上的、用于求出齒圈(14)的支撐力矩的傳感器(19)。
文檔編號B62M6/50GK103171732SQ20121056440
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2011年12月22日
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