DE102012214332A1 - Crank drive for bicycles, has sensor device for detecting torsion of pedal crankshaft between one and third axial portion of pedal crankshaft, where another sensor device detects torsion of sleeve - Google Patents

Crank drive for bicycles, has sensor device for detecting torsion of pedal crankshaft between one and third axial portion of pedal crankshaft, where another sensor device detects torsion of sleeve Download PDF

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Abstract

The crank drive (100) has a pedal crankshaft (110), one and another pedal cranks (111,112) and a sleeve (120), where the pedal crankshaft is positioned in the interior of the sleeve. A drive sheet (130) is provided that is connectable to a drive element. A sensor devices (140) is provided for detecting a torsion of the pedal crankshaft between one and third axial portion of the pedal crankshaft. Another sensor device (150) is provided for detecting the torsion of the sleeve between the former and another axial portion of the sleeve. An independent claim is included for a method for measuring torque in a crank drive.

Description

Stand der Technik State of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb für ein Fahrrad mit Sensorik zur Messung eines Drehmoments und/oder zur Messung einer aufgebrachten Leistung. The present invention relates to a crank mechanism for a bicycle with sensors for measuring a torque and / or for measuring an applied power.

Im Stand der Technik gibt es verschiedene Verfahren zur Messung des Drehmoments beziehungsweise der Leistung eines Fahrradfahrers. Beispielsweise kann dies durch eine Drehmomentmesseinrichtung im Kettenblattaufnehmer erfolgen. Hier wird die Leistung gemessen, die über die Tretlagerwelle auf die Kettenblätter übertragen wird. Dafür werden Dehnmessstreifen in der Kettenblattaufnahme angebracht, über deren Biegung das Drehmoment gemessen werden kann. Nachteilig ist dabei, dass damit nur die Gesamtleistung beider Beine gemessen werden kann. Weiterhin besteht die Möglichkeit eine Messung des Drehmoments beziehungsweise der Leistung durch die Biegung der Pedalachse zu bestimmen. Hierbei wird der Druck des Fahrradfahrers auf die Pedale beziehungsweise die Pedalachse gemessen. Dabei ist es jedoch problematisch, den Druck auf die Pedale in ein Drehmoment umzurechnen. Dafür muss die genaue Winkelposition der Kurbel bestimmt werden, welche nur sehr ungenau gemessen werden kann, da Querkräfte, die auf die Pedale wirken, die Messung verfälschen. Weiterhin kann das Drehmoment beziehungsweise die Leistung in der Hinterradnabe des hinteren Reifens gemessen werden, wobei auch hier nur das Gesamtdrehmoment beziehungsweise die Gesamtleistung, die über die Kette auf die Hinterradnabe übertragen wird, gemessen werden kann. Des Weiteren ist die Messung durch die Kraftübertragung über die Kette sehr ungenau. In the prior art, there are various methods for measuring the torque or the performance of a cyclist. For example, this can be done by a torque measuring device in Kettenblattaufnehmer. Here, the power is measured, which is transmitted via the bottom bracket to the chainrings. For strain gauges are mounted in the chainring mount, on the bending of the torque can be measured. The disadvantage here is that so that only the overall performance of both legs can be measured. Furthermore, it is possible to determine a measurement of the torque or the power by the bending of the pedal axle. Here, the pressure of the cyclist on the pedals or the pedal axle is measured. However, it is problematic to convert the pressure on the pedals into a torque. For this, the exact angular position of the crank must be determined, which can only be measured very inaccurately, since lateral forces acting on the pedals distort the measurement. Furthermore, the torque or the power in the rear hub of the rear tire can be measured, in which case only the total torque or the total power that is transmitted to the rear hub via the chain can be measured. Furthermore, the measurement by the power transmission over the chain is very inaccurate.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Zielsetzung der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und eine präzise Drehmomentmessung zur Verfügung zu stellen, welche das Drehmoment für die linke und rechte Seite getrennt ermitteln kann und die in einem Tretlager beispielsweise eines Fahrrads, eines Indoor-Bikes, eines Spinning-Bikes, eines Ergometers, eines Heimtrainers, eines E-Bikes oder eines Pedelecs integriert werden kann. The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art and to provide a precise torque measurement, which can determine the torque for the left and right sides separately and in a bottom bracket, for example, a bicycle, an indoor bike, a Spinning bikes, an ergometer, a home trainer, an e-bike or a pedelec can be integrated.

Der erfindungsgemäße Kurbeltrieb umfasst nach Anspruch 1 eine Tretkurbelwelle, eine erste und eine zweite Tretkurbel, eine Hülse, wobei die Tretkurbelwelle im Innern der Hülse angeordnet ist, ein Antriebselement, insbesondere ein mit einem Abtriebselement verbindbares Antriebsblatt. Dabei ist die erste Tretkurbel an einem ersten axialen Abschnitt der Tretkurbelwelle angeordnet und die zweite Tretkurbel ist an einem zweiten axialen Abschnitt der Tretkurbelwelle angeordnet. Zudem ist die Tretkurbelwelle an einem dritten axialen Abschnitt, der zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Abschnitt liegt, mit einem ersten axialen Abschnitt der Hülse über eine Kopplungseinrichtung verbunden ist. Weiterhin ist das Antriebselement mit einem zweiten axialen Abschnitt der Hülse verbunden. Der Kurbeltrieb umfasst weiterhin eine erste Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Torsion der Tretkurbelwelle zwischen dem ersten und dem dritten axialen Abschnitt der Tretkurbelwelle, sowie eine zweite Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Torsion der Hülse zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Abschnitt der Hülse. The crankshaft drive according to the invention comprises according to claim 1, a pedal crankshaft, a first and a second pedal crank, a sleeve, wherein the pedal crankshaft is arranged in the interior of the sleeve, a drive element, in particular a connectable to an output member drive blade. In this case, the first pedal crank is arranged on a first axial section of the pedal crankshaft and the second pedal crank is arranged on a second axial section of the pedal crankshaft. In addition, the pedal crankshaft is connected to a first axial portion of the sleeve via a coupling device at a third axial portion lying between the first and the second axial portion. Furthermore, the drive element is connected to a second axial section of the sleeve. The crank mechanism further comprises a first sensor means for detecting a torsion of the pedal crankshaft between the first and the third axial portion of the pedal crankshaft, and a second sensor means for detecting a torsion of the sleeve between the first and the second axial portion of the sleeve.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs besteht darin, dass eine Sensorik zur separaten Erfassung des über die erste Tretkurbel eingebrachten Drehmoments sowie des über die erste und die zweite Tretkurbel insgesamt eingebrachten Gesamtdrehmoments vorgesehen ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, die durch das linke beziehungsweise rechte Bein eingebrachten Drehmomenten beziehungsweise Leistungen separat zu bestimmen. The advantage of the crank drive according to the invention is that a sensor is provided for separate detection of the torque introduced via the first crank as well as the total torque introduced overall via the first and the second pedal cranks. This opens up the possibility of separately determining the torques or powers introduced by the left or right leg.

Die Sensorik zur Messung der Drehmomente kann beispielsweise auf dem Effekt der Magnetostriktion beruhen, wobei die Tretkurbelwelle und die Hülse jeweils ein permanentes Magnetfeld aufweisen, deren Änderung auf Grund von Torsion der Tretkurbelwelle bzw. der Hülse mit der ersten bzw. der zweiten Sensoreinrichtung erfasst werden kann. Eine weitere Möglichkeit ist, die Drehmomente über einen Winkelversatz zu erfassen, wobei an jeder der beiden Messstellen z.B. zwei Winkelsensoren angebracht sind, die eine durch ein anliegendes Drehmoment bewirkte Torsion der Tretkurbelwelle bzw. der Hülse einen Winkelversatz zwischen den beiden Winkelsensoren erfassen. Eine weitere nicht erschöpfende Alternative besteht darin, dass eine Folie auf die Tretkurbelwelle bzw. die Hülse aufgeschrumpft ist, welche bei Drehmomentbelastung ihre Kapazität ändert, und diese Änderungen mit der jeweiligen Sensoreinrichtung erfasst wird. Die Messverfahren können zudem an der ersten und zweiten Messstelle (Tretkurbelwelle bzw. Hülse) verschieden sein. The sensor system for measuring the torques can be based for example on the effect of the magnetostriction, wherein the pedal crankshaft and the sleeve each have a permanent magnetic field, the change of which can be detected by torsion of the pedal crankshaft or the sleeve with the first or the second sensor device , Another possibility is to detect the torques over an angular offset, wherein at each of the two measuring points, for example. two angle sensors are mounted, which detect a caused by an applied torque torsion of the pedal crankshaft or sleeve an angular offset between the two angle sensors. Another non-exhaustive alternative is that a film is shrunk onto the crankshaft or sleeve, which changes its capacity under torque load, and these changes are detected with the respective sensor device. The measuring methods can also be different at the first and second measuring points (crankshaft or sleeve).

In dem Fall, in dem der erfindungsgemäße Kurbeltrieb beispielsweise in einem Fahrrad eingesetzt wird, kann das Antriebselement ein Kettenblatt sein, das mit einem als Hinterradritzel ausgebildeten Abtriebselement über eine Kette verbunden ist. Weiterhin kann das Antriebselement beispielsweise im Falle eines Ergometers auch ein Riemenantrieb / eine Riemenscheibe oder eine Schwungscheibe sein. In the case in which the crank drive according to the invention is used for example in a bicycle, the drive element may be a chainring, which is connected via a chain to a driven element designed as a rear wheel pinion. Furthermore, in the case of an ergometer, for example, the drive element may also be a belt drive / pulley or a flywheel.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Kurbeltrieb weiterhin eine Winkelmesseinrichtung zur Erfassung des Drehwinkels der Tretkurbelwelle und/oder der Hülse, und/oder eine Winkelgeschwindigkeitsmesseinrichtung zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit der Tretkurbelwelle und/oder der Hülse umfassen. Dies eröffnet die Möglichkeit, aus dem zeitlichen Verlauf der gemessenen Winkel eine Winkelgeschwindigkeit abzuleiten oder diese über die Winkelgeschwindigkeitsmesseinrichtung unmittelbar zu messen, woraus zusammen mit den gemessenen Drehmomenten die entsprechenden Leistungen berechnet werden können. According to a preferred embodiment of the invention, the crank mechanism further comprises an angle measuring device for detecting the angle of rotation of the pedal crankshaft and / or the sleeve, and / or an angular velocity measuring device for detecting the angular speed of the pedal crankshaft and / or the sleeve. This opens up the possibility of deriving an angular velocity from the time curve of the measured angles or to measure them directly via the angular velocity measuring device, from which the corresponding powers can be calculated together with the measured torques.

Vorzugsweise kann der Kurbeltrieb weiterhin eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines durch die erste Tretkurbel eingebrachten ersten Drehmoments aus Signalen von der ersten Sensoreinrichtung, zur Bestimmung eines durch die erste und zweite Tretkurbel eingebrachten Gesamtdrehmoments aus Signalen von der zweiten Sensoreinrichtung und zur Berechnung eines durch die zweite Tretkurbel eingebrachten zweiten Drehmoments aus dem ersten Drehmoment und dem Gesamtdrehmoment umfassen. Auf diese Weise können die über die erste und die zweite Tretkurbel eingebrachten Drehmomente separiert werden. Preferably, the crank mechanism further comprises an evaluation device for determining a first torque introduced by the first crank from signals from the first sensor device, for determining a total torque introduced by the first and second crankset from signals from the second sensor device and for calculating a value introduced by the second crank comprise second torque from the first torque and the total torque. In this way, the torques introduced via the first and the second crank can be separated.

Weiterhin bevorzugt ist, dass die Auswerteeinrichtung weiterhin dazu ausgebildet sein kann, mit einer aus einem zeitlichen Verlauf des erfassten Drehwinkels bestimmten Winkelgeschwindigkeit oder der erfassten Winkelgeschwindigkeit eine über die erste Tretkurbel aufgebrachte erste Leistung, eine über die zweite Tretkurbel aufgebrachte zweite Leistung und eine über die erste und die zweite Tretkurbel gemeinsam aufgebrachte Gesamtleistung zu bestimmen. Furthermore, it is preferred that the evaluation device can furthermore be designed with a first power applied via the first pedal crank, a second power applied via the first crank arm and a second power applied via the second pedal crank, and one over the first one, using an angular velocity determined from a time profile of the detected rotational angle or the detected angular velocity and the second pedal to jointly determine total applied power.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Kurbeltriebs besteht darin, dass die Auswerteeinrichtung weiterhin dazu ausgebildet sein kann, aus dem erfassten Drehwinkel zu ermitteln, ob das erste Drehmoment während einer ersten Halbdrehung mittels Druck auf eine an der ersten Tretkurbel befestigten ersten Pedale oder während einer zweiten Halbdrehung mittels Zug an der ersten Pedale eingebracht wird und/oder ob das zweite Drehmoment während einer ersten Halbdrehung mittels Druck auf eine an der zweiten Tretkurbel befestigten zweiten Pedale oder während einer zweiten Halbdrehung mittels Zug an der zweiten Pedale eingebracht wird. Dadurch wird es möglich, für das linke und das rechte Bein vollständige Drehmoment- beziehungsweise Leistungskurven über eine gesamte Umdrehung zu ermitteln, insbesondere kann das Drehmoment beziehungsweise die Leistung für jedes Bein separat in Abhängigkeit vom erfassten Drehwinkel ausgewertet und/oder dargestellt werden. A further advantageous embodiment of the crank mechanism is that the evaluation device may further be configured to determine from the detected rotation angle, whether the first torque by means of pressure on a first pedal attached to the first crank or during a second half rotation by means of a first half turn Train is introduced at the first pedals and / or whether the second torque is introduced during a first half turn by means of pressure on a second pedal mounted on the second crank or during a second half turn by train on the second pedal. This makes it possible to determine complete torque or power curves over an entire revolution for the left and right legs; in particular, the torque or the power for each leg can be evaluated and / or displayed separately depending on the detected angle of rotation.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kopplungseinrichtung zwischen der Tretkurbelwelle und der Hülse als Freilauf ausgebildet. Auf diese Weise kann lediglich in Vorwärtsrichtung ein Drehmoment angelegt beziehungsweise Leistung aufgebracht werden. According to another advantageous embodiment, the coupling device between the pedal crankshaft and the sleeve is designed as a freewheel. In this way, torque can be applied or power applied only in the forward direction.

Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Drehmomentmessung in einem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb zur Verfügung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen der Torsion der Tretkurbelwelle, Erfassen der Torsion der Hülse, Bestimmung eines durch die erste Tretkurbel eingebrachten ersten Drehmoments aus Signalen von der ersten Sensoreinrichtung, Bestimmung eines durch die erste und zweite Tretkurbel gemeinsam eingebrachten Gesamtdrehmoments aus Signalen von der zweiten Sensoreinrichtung und Berechnung eines durch die zweite Tretkurbel eingebrachten zweiten Drehmoments aus dem ersten Drehmoment und dem Gesamtdrehmoment. The invention further provides a method for measuring torque in a crank mechanism according to the invention, the method comprising the following steps: detecting the torsion of the pedal crankshaft, detecting the torsion of the sleeve, determining a first torque introduced by the first pedal from signals from the first sensor device Determining a total torque introduced by the first and second cranks from signals from the second sensor means and calculating a second torque introduced by the second crank from the first torque and the total torque.

Eine Weiterbildung dieses Verfahrens besteht darin, dass die weiteren Schritte Erfassen eines Drehwinkels der Tretkurbelwelle und/oder der Hülse und/oder Erfassen der Winkelgeschwindigkeit der Tretkurbelwelle und/oder der Hülse durchgeführt werden können. A development of this method consists in that the further steps of detecting a rotation angle of the pedal crankshaft and / or the sleeve and / or detecting the angular speed of the pedal crankshaft and / or the sleeve can be performed.

Dieses Verfahren weist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung die folgenden weiteren Schritte auf: Bestimmen einer über die erste Tretkurbel aufgebrachten ersten Leistung, einer über die zweite Tretkurbel aufgebrachten zweiten Leistung und einer über die erste und die zweite Tretkurbel gemeinsam aufgebrachten Gesamtleistung unter Verwendung einer aus einem zeitlichen Verlauf des erfassten Drehwinkels bestimmten Winkelgeschwindigkeit oder der erfassten Winkelgeschwindigkeit und unter Verwendung des ersten beziehungsweise des zweiten Drehmoments beziehungsweise des Gesamtdrehmoments. According to an advantageous embodiment, this method comprises the following further steps: determining a first power applied via the first crank, a second power applied via the second crank, and a total power jointly applied via the first and second cranks using a time characteristic of the detected rotation angle determined angular velocity or the detected angular velocity and using the first or the second torque or the total torque.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in dem folgenden weiteren Schritt: Ermitteln, ob das erste Drehmoment während einer ersten Halbdrehung mittels Druck auf eine an der ersten Tretkurbel befestigten ersten Pedale oder während einer zweiten Halbdrehung mittels Zug an der ersten Pedale eingebracht wird, unter Verwendung des erfassten Drehwinkels und/oder Ermitteln, ob das zweite Drehmoment während einer ersten Halbdrehung mittels Druck auf eine an der zweiten Tretkurbel befestigten zweiten Pedale oder während einer zweiten Halbdrehung mittels Zug an der zweiten Pedale eingebracht wird, unter Verwendung des erfassten Drehwinkels. A further advantageous development of the method according to the invention consists in the following further step: Determining whether the first torque is introduced during a first half turn by means of pressure on a first pedal attached to the first crank or during a second half turn by train on the first pedal, below Using the detected rotation angle and / or determining whether the second torque is introduced during a first half rotation by means of pressure on a second pedal attached to the second crank or during a second half turn by train on the second pedal, using the detected rotation angle.

Das erste permanente Magnetfeld der Tretkurbelwelle und/oder das zweite permanente Magnetfeld der Hülse verläuft bevorzugt in Umfangsrichtung, wobei es ohne anliegendes Drehmoment keine axiale Komponente aufweist. Unter Belastung der Tretkurbelwelle beziehungsweise der Hülse über ein anliegendes Drehmoment werden aufgrund des magnetostriktiven Effekts außerhalb der Tretkurbelwelle beziehungsweise der Hülse axiale Magnetfeldkomponenten erzeugt, deren Stärke abhängig von dem entsprechend anliegenden Drehmoment ist. The first permanent magnetic field of the pedal crankshaft and / or the second permanent magnetic field of the sleeve preferably extends in the circumferential direction, wherein it has no axial component without applied torque. Under load the pedal crankshaft or sleeve over a applied torque due to the magnetostrictive effect outside the pedal crankshaft or the sleeve axial magnetic field components are generated, the strength of which is dependent on the corresponding applied torque.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. In the following, the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

1 ist eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs. 1 is a schematic view of a first embodiment of the crank mechanism according to the invention.

2 stellt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs dar. 2 represents a schematic view of a second embodiment of the crank mechanism according to the invention.

3 stellt einen Drehmomentverlauf in Abhängikeit vom Kurbelwinkel dar. 3 represents a torque curve as a function of the crank angle.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of the crank mechanism according to the invention.

Der Kurbeltrieb 100 umfasst eine Tretkurbelwelle 110 an deren Enden eine erste Tretkurbel 111 und eine zweite Tretkurbel 112 befestigt sind. Weiterhin umfasst der Kurbeltrieb eine Hülse 120 an deren rechten Endbereich ein Antriebselement 130, hier als Antriebsblatt 130 realisiert, befestigt ist. Dieses Antriebsblatt 130 kann beispielsweise in Form eines Kettenblatts ausgebildet sein, welche mit einem Hinterradritzel als Abtriebselement über eine Kette verbindbar ist. Jedoch kann das Antriebsblatt auch für einen Riementrieb ausgelegt sein oder das Abtriebselement kann über Reibungskräfte unmittelbar mit dem Antriebsblatt verbunden werden. Die Tretkurbelwelle 110 und die Hülse 120 sind über eine Kopplungseinrichtung 160 miteinander verbunden. Diese Kopplungseinrichtung kann beispielsweise ein Freilauf sein. Jedoch besteht auch die Möglichkeit, dass die Kopplungseinrichtung eine Verschraubung, Verklemmung oder eine Verschweißung zwischen Tretkurbelwelle und Hülse darstellt. The crank mechanism 100 includes a pedal crankshaft 110 at the ends of a first crank 111 and a second pedal 112 are attached. Furthermore, the crank mechanism comprises a sleeve 120 at the right end of a drive element 130 , here as a drive sheet 130 realized, is attached. This drive sheet 130 may be formed, for example in the form of a chainring, which is connectable with a rear sprocket as a driven element via a chain. However, the drive blade may also be designed for a belt drive or the output element may be connected directly to the drive blade via frictional forces. The crankshaft 110 and the sleeve 120 are via a coupling device 160 connected with each other. This coupling device may for example be a freewheel. However, there is also the possibility that the coupling device is a screw connection, jamming or welding between pedal crankshaft and sleeve.

Weiterhin weist der Kurbeltrieb gemäß 1 eine erste Sensoreinrichtung 140 auf, welche Änderungen eines permanenten Magnetfelds in der Tretkurbelwelle erfasst. Das permanente Magnetfeld ist dabei vorzugsweise begrenzt auf einen axialen Bereich, insbesondere auf einen Bereich, in dem sich auch erste Sensoreinrichtung 140 befindet. Weiterhin ist eine zweite Sensoreinrichtung 150 vorgesehen, welche Änderungen eines zweiten permanenten Magnetfelds an der Hülse erfasst. Das zweite permanente Magnetfeld der Hülse ist bevorzugt auf einen axialen Bereich beschränkt, insbesondere auf einen Bereich, in dem sich die zweite Sensoreinrichtung befindet. Furthermore, the crank mechanism according to 1 a first sensor device 140 on which detects changes in a permanent magnetic field in the crankshaft. The permanent magnetic field is preferably limited to an axial region, in particular to a region in which also first sensor device 140 located. Furthermore, a second sensor device 150 which detects changes in a second permanent magnetic field on the sleeve. The second permanent magnetic field of the sleeve is preferably limited to an axial region, in particular to a region in which the second sensor device is located.

Die mit der ersten Sensoreinrichtung 140 erfassten Magnetfeldänderungen können dazu verwendet werden, das durch die linke Tretkurbel 111 ausgeübte Drehmoment zu erfassen und die mit der zweiten Sensoreinrichtung 150 erfassten Magnetfeldänderungen können dazu verwendet werden, das gesamte Drehmoment zu erfassen, welches durch die linke Tretkurbel 111 und die rechte Tretkurbel 112 gemeinsam erzeugt wird, zu messen. The with the first sensor device 140 detected magnetic field changes can be used to that through the left crank 111 To detect applied torque and with the second sensor device 150 detected magnetic field changes can be used to detect all the torque transmitted through the left crank 111 and the right crank 112 is generated together to measure.

In der in 2 schematisch dargestellten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs sind die Hunderterwerte von entsprechenden Bezugszeichen um eins erhöht. Die Zehner- und Einerziffern sind in entsprechenden Komponenten gleich. In the in 2 schematically illustrated second embodiment of the crank mechanism according to the invention, the hundreds of values of corresponding reference numerals are increased by one. The tens and single digits are the same in corresponding components.

Gegenüber der in 1 dargestellten Ausführungsform umfasst diese zweite Ausführungsform weiterhin eine Winkelmesseinrichtung 270 und eine Auswerteeinrichtung 280. Weiterhin enthält in dieser Ausführungsform die ersten Sensoreinrichtung einen weiteren Sensor 241 und die zweite Sensoreinrichtung einen weiteren Sensor 251. In dieser Ausführungsform kann einerseits ebenfalls eine Torsionserfassung auf Grund des magnetostriktiven Effekts erfolgen. Das permanente Magnetfeld verläuft dabei in der Tretkurbelwelle in den entsprechenden axialen Abschnitten der beiden Sensoren 240 und 241 dabei – ohne Belastung der Tretkurbelwelle – in jeweils entgegengesetzte Umfangsrichtungen. Dies ist vorteilhaft um Störungen der Messung, beispielsweise durch Anteile vom Erdmagnetfeld, zu eliminieren, indem die Signale der beiden Sensoren voneinander abgezogen werden. Entsprechend verläuft auch das permanente Magnetfeld in der Hülse in den Bereichen gegenüber den beiden Sensoren 250 und 251 jeweils in entgegengesetzte Umfangsrichtungen, wenn keine Last an der Hülse anliegt. Die Sensoren 240, 241, 250, 251 sind dann Magnetfeldsensoren. Andererseits kann hier auch eine von der ersten Ausführungsform verschiedenes Erfassungsprinzip eingesetzt werden. Beispielsweise können die Sensoren 240 und 241 als Winkelsensoren ausgebildet sein, die eine Winkeldifferenz zwischen den jeweiligen axialen Bereichen erfassen, die durch eine Torsion bewirkt wird. Gleiches kann auch für die Sensoren 250 und 251 gelten. Opposite the in 1 illustrated embodiment, this second embodiment further comprises an angle measuring device 270 and an evaluation device 280 , Furthermore, in this embodiment, the first sensor device includes a further sensor 241 and the second sensor means a further sensor 251 , In this embodiment, on the one hand, a torsion detection due to the magnetostrictive effect also take place. The permanent magnetic field runs in the pedal crankshaft in the corresponding axial sections of the two sensors 240 and 241 in this case - without stress on the pedal crankshaft - in opposite circumferential directions. This is advantageous to eliminate disturbances of the measurement, for example, by shares of the earth's magnetic field by the signals of the two sensors are subtracted from each other. Accordingly, the permanent magnetic field in the sleeve extends in the areas opposite the two sensors 250 and 251 each in opposite circumferential directions when no load is applied to the sleeve. The sensors 240 . 241 . 250 . 251 are then magnetic field sensors. On the other hand, a detection principle different from the first embodiment can also be used here. For example, the sensors 240 and 241 be formed as angle sensors which detect an angular difference between the respective axial areas, which is caused by a torsion. The same can be done for the sensors 250 and 251 be valid.

Im Antriebsblatt 230 ist in diesem Fall ein Zahnkranz 231 vorgesehen. Die Auswerteeinrichtung 280 ist mit den Sensoren 240, 241 sowie den Sensoren der zweiten Sensoreinrichtung 250, 251 verbunden, und ebenso mit der Winkelmesseinrichtung 270. Die Auswerteeinrichtung 280 bestimmt aus den erhaltenen Signalen von den genannten Sensoren Tretkurbelwinkel, Winkelgeschwindigkeit, Drehmomente und Leistungen für das linke und rechte Bein. In the drive sheet 230 is in this case a sprocket 231 intended. The evaluation device 280 is with the sensors 240 . 241 as well as the sensors of the second sensor device 250 . 251 connected, as well as with the angle measuring device 270 , The evaluation device 280 determined from the received signals from the sensors mentioned pedal crank angle, angular velocity, torques and benefits for the left and right leg.

In 3 ist ein Verlauf des Drehmoments getrennt für das linke und rechte Bein als auch das Gesamtdrehmoment in Abhängigkeit vom Winkel der Tretkurbelwelle dargestellt. In diesem Beispiel zeigt sich ein ungünstiger Trittablauf der Person. Es gibt nämlich Bereiche, in denen ein negatives Drehmoment für das rechte oder das linke Bein auftreten, also entgegen der gewünschten Drehrichtung. Durch solche Darstellungen kann ein Trainingseffekt bewirkt werden, um solche ungünstigen Verläufe zu ändern. Idealerweise ist das Drehmoment sowohl für das linke als auch für das rechte Bein über den gesamten Winkelbereich positiv, insbesondere in solchen Fällen, in denen Zugkräfte angelegt werden können. In 3 a curve of the torque is shown separately for the left and right leg and the total torque as a function of the angle of the pedal crankshaft. This example shows an unfavorable passage of the person. There are areas where a negative torque for the right or the left leg occur, ie contrary to the desired direction of rotation. By such representations, a training effect can be effected to change such unfavorable courses. Ideally, the torque is positive for both the left and right legs over the entire range of angles, especially in those instances where tensile forces can be applied.

Zielsetzung der Erfindung ist es, eine Leistungsmessung/Drehmomentmessung für das linke und rechte Bein getrennt zur Verfügung zu stellen, welche in das Tretlager integriert ist. Des Weiteren kann durch die integrierte Winkelmessung bestimmt werden, ob der Fahrradfahrer gerade mit dem linken oder rechten Bein drückt oder zieht (ein Ziehen funktioniert jedoch nur bei Klickpedalen beziehungsweise bei Pedalen mit Gurt oder Bügel). Es kann daraus berechnet werden, wie viel von der gesamten 360° Kurbelumdrehung der Fahrradfahrer genutzt hat, um Kraft/Drehmoment in den Vortrieb zu bringen. Des Weiteren kann durch den Winkelsensor die Trittfrequenz des Fahrradfahrers bestimmt werden. The object of the invention is to separately provide a power measurement / torque measurement for the left and right legs, which is integrated in the bottom bracket. Furthermore, it can be determined by the integrated angle measurement, whether the cyclist is pressing or pulling straight with the left or right leg (however, a pull only works with clipless pedals or with pedals with belt or strap). It can be calculated from how much of the entire 360 ° crank turn the cyclist has used to bring power / torque in the propulsion. Furthermore, the pedaling frequency of the cyclist can be determined by the angle sensor.

Das Drehmoment muss an zwei Stellen gemessen werden, um die Unterscheidung zwischen linkem und rechtem Bein zu erreichen. An der esrten Messstelle wird das Drehmoment, das durch das linke Bein über die Pedale und Kurbel in die Tretlagerkurbel eingebracht wird, gemessen. In der zweiten Messstelle wird das Gesamtdrehmoment, welches für das linke und rechte Bein in die Tretlagerkurbel eingebracht wird, gemessen. Wichtig ist dabei, dass nicht wie üblich die Kettenblattaufnahme direkt mit der rechten Kurbel verbunden ist, weil dann das Drehmoment/der Kraftfluss direkt über die rechte Kurbel in die Kettenblätter läuft, sondern dass die Kettenblattaufnahme über die zweite Messstelle verbunden ist, und der Kraftfluss des linken sowie des rechten Beins über die zweite Messstelle läuft. Ein wesentliches Element der Erfindung liegt also in der mechanischen Auslegung/Geometrie der Wellen, so dass an der zweiten Messstelle das Gesamtdrehmoment/Leistung gemessen werden kann. The torque must be measured in two places to achieve the distinction between the left and right leg. At the location of the measuring point, the torque, which is introduced through the left leg via the pedals and crank into the bottom bracket crank, is measured. In the second measuring point, the total torque, which is introduced for the left and right leg in the bottom bracket crank, measured. It is important that not as usual, the chainring receptacle is directly connected to the right crank, because then the torque / power flow runs directly over the right crank in the chainrings, but that the chainring receptacle is connected via the second measuring point, and the power flow of left and right leg running over the second measuring point. An essential element of the invention thus lies in the mechanical design / geometry of the shafts, so that the total torque / power can be measured at the second measuring point.

Durch den Winkelmesser kann die genaue Position der linken und der rechten Kurbel bestimmt werden. Damit kann die Auswerteelektronik/-software von der gemessenen Gesamtleistung an der zweiten Messstelle die Leistung des linken Beins, gemessen an der ersten Messstelle, abziehen und die Leistung für das linke und rechte Bein getrennt ausweisen. The protractor can be used to determine the exact position of the left and right crank. This allows the transmitter / software to subtract the power of the left leg, measured at the first point of measurement, from the measured total power at the second point, and isolate the power for the left and right legs separately.

Durch die Winkelmessung kann des Weiteren bestimmt werden, ob die Kraft/die Drehmomenteinbringung im Bereich von 0° bis 180° erfolgt ist (Druck des Fahrradfahrers auf die Pedale) oder im Bereich von 181° bis 360° erfolgt ist (Zug des Fahrradfahrers an der Pedale). Dies kann wiederum für das linke und rechte Bein getrennt gemessen und angezeigt werden. The angle measurement can also be used to determine whether the force / torque has been applied in the range of 0 ° to 180 ° (pressure of the cyclist on the pedals) or in the range of 181 ° to 360 ° (pull of the cyclist on the pedals). This can in turn be measured and displayed separately for the left and right legs.

Claims (10)

Kurbeltrieb (100; 200), umfassend: eine Tretkurbelwelle (110, 210); eine erste und eine zweite Tretkurbel (111, 112; 211, 212); eine Hülse (120; 220), wobei die Tretkurbelwelle im Innern der Hülse angeordnet ist; ein Antriebselement (130; 230), insbesondere ein mit einem Abtriebselement verbindbares Antriebsblatt (130; 230); wobei die erste Tretkurbel (111; 211) an einem ersten axialen Abschnitt der Tretkurbelwelle angeordnet ist und die zweite Tretkurbel (112; 212) an einem zweiten axialen Abschnitt der Tretkurbelwelle angeordnet ist; wobei die Tretkurbelwelle an einem dritten axialen Abschnitt, der zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Abschnitt liegt, mit einem ersten axialen Abschnitt der Hülse über eine Kopplungseinrichtung (160; 260) verbunden ist; wobei das Antriebselement mit einem zweiten axialen Abschnitt der Hülse verbunden ist; eine erste Sensoreinrichtung (140; 240, 241) zur Erfassung einer Torsion der Tretkurbelwelle zwischen dem ersten und dem dritten axialen Abschnitt der Tretkurbelwelle; eine zweite Sensoreinrichtung (150; 250, 251) zur Erfassung einer Torsion der Hülse zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Abschnitt der Hülse. Crank drive ( 100 ; 200 ), comprising: a crankshaft ( 110 . 210 ); a first and a second crank ( 111 . 112 ; 211 . 212 ); a sleeve ( 120 ; 220 ), wherein the pedal crankshaft is arranged in the interior of the sleeve; a drive element ( 130 ; 230 ), in particular a drive blade which can be connected to an output element ( 130 ; 230 ); being the first pedal ( 111 ; 211 ) is arranged on a first axial portion of the pedal crankshaft and the second crank ( 112 ; 212 ) is disposed at a second axial portion of the pedal crankshaft; wherein the pedal crankshaft is connected to a first axial portion of the sleeve at a third axial portion located between the first and second axial portions via a coupling device (10). 160 ; 260 ) connected is; wherein the drive member is connected to a second axial portion of the sleeve; a first sensor device ( 140 ; 240 . 241 ) for detecting a torsion of the pedal crankshaft between the first and the third axial portion of the pedal crankshaft; a second sensor device ( 150 ; 250 . 251 ) for detecting a torsion of the sleeve between the first and the second axial portion of the sleeve. Kurbeltrieb nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: eine Winkelmesseinrichtung (270) zur Erfassung des Drehwinkels der Tretkurbelwelle und/oder der Hülse; und/oder eine Winkelgeschwindigkeitsmesseinrichtung zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit der Tretkurbelwelle und/oder der Hülse. Crank drive according to claim 1, further comprising: an angle measuring device ( 270 ) for detecting the angle of rotation of the pedal crankshaft and / or the sleeve; and / or an angular velocity measuring device for detecting the angular speed of the pedal crankshaft and / or the sleeve. Kurbeltrieb nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: eine Auswerteeinrichtung (280) zur Bestimmung eines durch die erste Tretkurbel eingebrachten ersten Drehmoments aus Signalen von der ersten Sensoreinrichtung, zur Bestimmung eines durch die erste und zweite Tretkurbel gemeinsam eingebrachten Gesamtdrehmoments aus Signalen von der zweiten Sensoreinrichtung, und zur Berechnung eines durch die zweite Tretkurbel eingebrachten zweiten Drehmoments aus dem ersten Drehmoment und dem Gesamtdrehmoment. Crank drive according to claim 1 or 2, further comprising: an evaluation device ( 280 ) for determining a first torque introduced by the first pedal from signals from the first sensor device, for determining a total torque jointly introduced by the first and second pedal crankset from signals from the second sensor device, and for calculating a second torque introduced by the second pedal crank from the first crankshaft Torque and the total torque. Kurbeltrieb nach Anspruch 3 in Kombination mit Anspruch 2, wobei die Auswerteeinrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, mit einer aus einem zeitlichen Verlauf des erfassten Drehwinkels bestimmten Winkelgeschwindigkeit oder der erfassten Winkelgeschwindigkeit eine über die erste Tretkurbel aufgebrachte erste Leistung, eine über die zweite Tretkurbel aufgebrachte zweite Leistung, und eine über die erste und die zweite Tretkurbel gemeinsam aufgebrachte Gesamtleistung zu bestimmen. Crank drive according to claim 3 in combination with claim 2, wherein the evaluation device is further adapted, with a determined from a time profile of the detected rotation angle angular velocity or the detected angular velocity applied over the first crank first power, a second crank applied over the second power , And to determine a total on the first and the second pedal jointly applied overall performance. Kurbeltrieb nach Anspruch 3 in Kombination mit Anspruch 2 oder nach Anspruch 4, wobei die Auswerteeinrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, aus dem erfassten Drehwinkel zu ermitteln, ob das erste Drehmoment während einer ersten Halbdrehung mittels Druck auf eine an der ersten Tretkurbel befestigten ersten Pedale oder während einer zweiten Halbdrehung mittels Zug an der ersten Pedale eingebracht wird und/oder ob das zweite Drehmoment während einer ersten Halbdrehung mittels Druck auf eine an der zweiten Tretkurbel befestigten zweiten Pedale oder während einer zweiten Halbdrehung mittels Zug an der zweiten Pedale eingebracht wird. Crank drive according to claim 3 in combination with claim 2 or claim 4, wherein the evaluation device is further adapted to determine from the detected rotation angle, whether the first torque during a first half turn by means of pressure on a first pedal mounted on the first pedal or during a second half turn is introduced by train on the first pedal and / or whether the second torque is introduced during a first half turn by means of pressure on a second pedal mounted on the second crank or during a second half turn by train on the second pedal. Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kopplungseinrichtung (160; 260) als Freilauf ausgebildet ist. Crank drive according to one of claims 1 to 5, wherein the coupling device ( 160 ; 260 ) is designed as a freewheel. Verfahren zur Drehmomentmessung in einem Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: Erfassen der Torsion der Tretkurbelwelle mit der ersten Sensoreinrichtung; Erfassen der Torsion der Hülse mit der zweiten Sensoreinrichtung; Bestimmung eines durch die erste Tretkurbel eingebrachten ersten Drehmoments aus Signalen von der ersten Sensoreinrichtung; Bestimmung eines durch die erste und zweite Tretkurbel gemeinsam eingebrachten Gesamtdrehmoments aus Signalen von der zweiten Sensoreinrichtung; und Berechnung eines durch die zweite Tretkurbel eingebrachten zweiten Drehmoments aus dem ersten Drehmoment und dem Gesamtdrehmoment. Method for torque measurement in a crank mechanism according to one of claims 1 to 6, comprising: Detecting the torsion of the pedal crankshaft with the first sensor device; Detecting the torsion of the sleeve with the second sensor device; Determining a first torque introduced by the first crank from signals from the first sensor device; Determining a total torque introduced by the first and second cranks from signals from the second sensor device; and Calculation of a second torque introduced by the second crank from the first torque and the total torque. Verfahren nach Anspruch 7, mit den weiteren Schritten: Erfassen eines Drehwinkels der Tretkurbelwelle und/oder der Hülse; und/oder Erfassen der Winkelgeschwindigkeit der Tretkurbelwelle und/oder der Hülse. Method according to claim 7, comprising the further steps: Detecting a rotation angle of the pedal crankshaft and / or the sleeve; and or Detecting the angular speed of the pedal crankshaft and / or the sleeve. Verfahren nach Anspruch 8, mit den weiteren Schritten: Bestimmen einer über die erste Tretkurbel aufgebrachten ersten Leistung, einer über die zweite Tretkurbel aufgebrachten zweiten Leistung, und einer über die erste und die zweite Tretkurbel gemeinsam aufgebrachten Gesamtleistung unter Verwendung einer aus einem zeitlichen Verlauf des erfassten Drehwinkels bestimmten Winkelgeschwindigkeit oder der erfassten Winkelgeschwindigkeit und unter Verwendung des ersten bzw. des zweiten Drehmoments bzw. des Gesamtdrehmoments. Method according to claim 8, comprising the further steps: Determining a first power applied across the first crank, a second power applied via the second crank, and a combined power applied across the first and second cranks using an angular velocity or angular velocity determined from a time course of the detected rotation angle and using of the first and the second torque and the total torque. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, mit den weiteren Schritten: Ermitteln ob das erste Drehmoment während einer ersten Halbdrehung mittels Druck auf eine an der ersten Tretkurbel befestigten ersten Pedale oder während einer zweiten Halbdrehung mittels Zug an der ersten Pedale eingebracht wird unter Verwendung des erfassten Drehwinkels, und/oder Ermitteln ob das zweite Drehmoment während einer ersten Halbdrehung mittels Druck auf eine an der zweiten Tretkurbel befestigten zweiten Pedale oder während einer zweiten Halbdrehung mittels Zug an der zweiten Pedale eingebracht wird unter Verwendung des erfassten Drehwinkels. Method according to claim 8 or 9, with the further steps: Determine whether the first torque during a first half turn by means of pressure on a first pedal attached to the first pedal crank or during a second half turn by train on the first pedal is introduced using the detected rotation angle, and / or Determine whether the second torque is introduced during a first half turn by means of pressure on a second pedal attached to the second crank or during a second half turn by train on the second pedal using the detected rotation angle.
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