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Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung, insbesondere zur Drehzahlsteuerung eines elektrischen Fahrradmotors, mit einem in einem Winkelbereich um eine Achse verschwenkbaren Drehgriff und eine den ausgelenkten Drehgriff-Schwenkwinkel in einen elektrisch messbaren Zustand umsetzende Steuereinheit.
Bisher bekannte Steuereinrichtungen der eingangs genannten Art beruhen auf Widerstandspotentiometem, welche in Abhängigkeit von der Schwenkstellung des Drehgriffes ihren Widerstand verändern. Die dadurch erzielbare Steuerung der Drehzahl eines Antriebsmotors von etwa Elektrofahrrädern od. dgl. weist aber den Nachteil auf, dass die beweglichen Teile des Potentiometers einem beträchtlichen Verschleiss unterliegen und stoss- bzw. vibrationsempfindlich sind, wodurch ein erhöhter Service- und Reparaturaufwand entsteht.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuereinrichtung anzugeben, mit der eine hohe Lebensdauer und geringe Reparaturanfälligkeit verwirklichbar ist.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine aus wenigen Teilen gebildete und daher kostengünstige Steuereinrichtung anzugeben.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine robuste und feuchtigkeits-bzw. nässeunempfindliche Steuereinrichtung anzugeben, welche darüber hinaus eine hohe Störfestigkeit aufweist.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Steuereinheit aus zumindest einem, vorzugsweise permanentmagnetischen, mit dem Drehgriff schwenkbaren Magnetelement und zumindest einem gegenüber dem Magnetelement feststehend angeordneten, durch dieses betätigbaren Magnet-Sensorelement gebildet ist. Das Magnetelement kann seine magnetische Wirkung entweder aus permanentem Magnetismus oder aus dem Magnetfeld eines Stromleiters beziehen. Durch das Vorbeibewegen des Magnetelementes am Magnet-Sensorelement ist die Auslenkung des Drehgriffes erfassbar, wodurch eine kontaktlose und somit verschleissarme Steuerung beispielsweise der Drehzahl möglich ist. Die erfindungsgemässe Steuereinrichtung kann aber auch für andere Anwendungsfälle zur reibungslosen Steuerung eingesetzt werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Magnetelement aus einem, vorzugsweise quaderförmigen, drehfest mit dem Drehgriff verbundenen Permanentmagneten gebildet ist.
Der Permanentmagnet kann aufgrund seiner geringen räumlichen Ausdehnung auch bei sehr geringem zur Verfügung stehendem Raum in der erfindungsgemässen Einrichtung eingebaut werden.
Gemäss einer weiteren Variante der Erfindung kann der Permanentmagnet im Umfangsbereich einer flanschartigen Erweiterung des Drehgriffes angeordnet sein, welche flanschartige Erweiterung in einem hohlzylindrischen Rahmenteil eines motorisch angetriebenen Zweirades, vorzugsweise Elektrofahrrades, schwenkbar gelagert ist, wobei die flanschartige Erweiterung vorzugsweise an ihrem Umfang einen Anschlagzapfen aufweist,
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welcher mit die Anfangs- und Endstellung des Drehgriff-Schwenkbereiches definierenden Anschlagflächen in Anlage bringbar sind.
Somit kann die erfindungsgemässe Steuereinrichtung im Lagerbereich des Drehgriffes integriert werden, wobei durch die Anschlagflächen der Minimal- und Maximalzustand der zu steuernden Grösse festlegbar ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann das zumindest eine magnetisch betätigbare Sensorelement aus einem Reedkontakt gebildet sein. Das mit dem Drehgriff verschwenkbare Magnetelement schliesst beim Vorbeibewegen am Reedkontakt denselben, wodurch die entsprechende Winkelstellung durch die Steuereinrichtung detektierbar ist.
Gemäss einer Variante der Erfindung können mehrere, vorzugsweise vier, Reedkontakte auf einer Leiterplatte, vorzugsweise in Parallellage angeordnet sein.
Die beim Schwenkvorgang betätigten Reedkontakte wirken wie die Stufenschalter einer Steuerelektronik, sodass dadurch die Drehzahl eines Elektrofahrzeuges in Stufen steuerbar ist. Bei Erhöhen der Anzahl der Reedkontakte kann die Stufenregulierung entsprechend feiner gestaltet werden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Leiterplatte mit den darauf befindlichen Reedkontakten mit Giessharz umgossen und die Kontaktleitungen aus dem Giessharzblock herausgeführt sein.
Durch das Eingiessen der Leiterplatte kann der Sensorteil der erfindungsgemässen Einrichtung gegen mechanische Einwirkungen, wie Stösse oder Erschütterungen sowie gegen Feuchtigkeit bzw. Nässe gesichert werden
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Reedkontakte entlang des Magnetelement-Schwenkbereiches des Magnetelements angeordnet sind.
Dadurch kann je nach eingestelltem Schwenkwinkel des Drehgriffes beispielweise eine entsprechende Drehzahl bewirkt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles eingehend erläutert. Es zeigt dabei
Fig. l einen Schnitt AA durch eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung gemäss Fig. 2 und
Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Einrichtung nach Fig. l.
In Fig. l und 2 ist eine Steuereinrichtung, insbesondere zur Drehzahlsteuerung eines Elektrofahrradmotors dargestellt, welche in Form eines um eine Achse 40 in einem Winkelbereich verschwenkbaren, zylindrischen Drehgriffes 12 gebildet ist, dessen ausgelenkter Schwenkwinkel von einer Steuereinheit in einen elektrisch messbaren Zustand umgesetzt wird. Drehgriffe dieser Art sind üblicherweise anstelle eines Haltegriffes bei Elektrofahrrädern vorgesehen.
Die Erfindung richtet sich im besonderen auf die Drehzahlsteuerung von Elektrofahrrädem, es können damit aber auch gänzlich andere Steueraufgaben in Abhängigkeit von der Schwenkstellung eines Drehgriffes durchgeführt werden.
Die Steuereinheit ist erfindungsgemäss aus einem die Schwenkbewegung des Drehgriffes 12 mitvollziehenden Magnetelement 4 und zumindest einem gegenüber dem
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Magnetelement 4 feststehend angeordneten, durch dieses betätigbaren Magnet-Sensorelement 5,6, 7,8 gebildet.
Das Magnetelement besteht im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. l und 2 aus einem quaderförmigen und drehfest mit dem Drehgriff 12 verbundenen Permanentmagneten 4, kann jedoch seine magnetische Wirkung auch durch eine stromdurchflossene Spule od. dgl. beziehen oder aus mehreren Permanentmagneten zusammengesetzt sein. Der Permanentmagnet 4 ist im Umfangsbereich einer flanschartigen Erweiterung 1 des Drehgriffes 12 angeordnet, die in einem hohlzylindrischen Rahmenteil 34,35 eines Elektrofahrrades, schwenkbar gelagert ist. Der Rahmenteil 34,35 ist zweiteilig ausgebildet und mit nicht dargestellten Schrauben 30, 31 zusammenschraubbar.
Am Umfang der flanschartigen Erweiterung 1 des Drehgriffes 12 ist ein Anschlagzapfen 3 angeformt, welcher mit die Anfangs- und Endstellung des DrehgriffSchwenkbereiches definierenden Anschlagflächen 20,21 des die flanschartige Erweiterung l lagernden Rahmenteils 34,35 in Anlage bringbar sind.
Das magnetisch betätigbare Sensorelement setzt sich gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. l und 2 aus vier auf einer Leiterplatte 9 in Parallellage angeordneten Reedkontakten 5,6, 7,8 zusammen, wobei die Leiterplatte 9 mit den darauf befindlichen Reedkontakten 5,6, 7,8 mit Giessharz umgossen ist und die Kontaktleitungen 10 aus dem Giessharzblock zu einer nicht dargestellten Auswerteelektronik herausgeführt sind. Die Anzahl der Reedkontakte ist beliebig wählbar, wobei mit einer grösseren Anzahl eine feinere Stufeneinteilung realisierbar ist. Es können auch andere magnetisch betätigbare Schaltelemente anstelle der Reed-Kontakte verwendet werden.
Die Reedkontakte 5, 6, 7, 8 sind entlang des Magnetelement-Schwenkbereiches des Magnetelements 4 zu diesem beabstandet angeordnet, wobei die Leiterplatte 9 mit ihrer flachen Seite normal zur Schwenkbereich-Mittellinie 41 des Magnetelements 4 im Rahmenteil 35 eingesetzt ist.
Der Permanentmagnet 4 betätigt die Reedkontakte bei Schwenkbewegung des Drehgriffes in Stufen von z. B. von 1 bis 4. Der augenblicklich höchstwertige, betätigte Reedkontakt dient zur Bestimmung der gewünschten Drehzahl. Werden somit zwei oder drei Reedkontakte 5, 6 oder 5, 6, 7, durch den Magnet 4 gleichzeitig geschlossen, so zählt für die Auswerteelektronik immer nur der höchstwertige also in diesem Beispiel der Kontakt 6 bzw.
7 für das Einstellen der Drehzahl. Die Stufe 0, also der Ruhezustand oder Drehzahl 0 ist z. B. durch die in Fig. l gezeigte Stellung definiert, in der keiner der Reedkontakte 5,6, 7,8 betätigt ist und der Anschlagzapfen 3 durch eine Rückholfeder 2 an der Anschlagfläche 20 anliegt. Von Stufe 0 auf 1 wird gleichzeitig das Hauptstromrelais des Elektrofahrrades mitgeschaltet. Bei Loslassen des Drehgriffes 12 wird dieser aus jeder eingenommenen Stellung durch die Rückholfeder 2 in die Stellung 0 gebracht und der Hauptstromkreis unterbrochen. Durch das Umgiessen der Leiterplatte 10 mit Giessharz kann eine sehr robuste Konstruktion der erfindungsgemässen Steuereinrichtung erreicht werden, die zudem auch wasserdicht ist.
Der Permanentmagnet 4 und die Reedkontakte 5,6, 7,8 ermöglichen darüber hinaus eine sehr kleine Bauform mit wenigen Teilen, die kostengünstig und störfest ist.