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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.
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The invention relates to a control device, in particular for controlling the speed of an electric bicycle motor, with a rotary handle which can be pivoted about an axis in an angular range and a control unit which converts the deflected rotary handle pivot angle into an electrically measurable state.
Previously known control devices of the type mentioned at the outset are based on resistance potentiometers, which change their resistance as a function of the pivoting position of the rotary handle. The attainable control of the speed of a drive motor of about electric bicycles or the like, however, has the disadvantage that the moving parts of the potentiometer are subject to considerable wear and tear and are sensitive to shocks or vibrations, which increases the cost of servicing and repairs.
The object of the invention is therefore to provide a control device with which a long service life and low susceptibility to repairs can be achieved.
Another object of the invention is to provide a control device formed from a few parts and therefore inexpensive.
Another object of the invention is to provide a robust and moisture or. Specify moisture-resistant control device, which also has a high immunity to interference.
According to the invention, this is achieved in that the control unit is formed from at least one, preferably permanently magnetic, magnetic element which can be pivoted with the rotary handle and at least one magnetic sensor element which is fixed with respect to the magnetic element and can be actuated by the magnetic element. The magnetic element can derive its magnetic effect either from permanent magnetism or from the magnetic field of a current conductor. By moving the magnetic element past the magnetic sensor element, the deflection of the rotary handle can be detected, whereby a contactless and thus low-wear control, for example of the speed, is possible. However, the control device according to the invention can also be used for other applications for smooth control.
In a further embodiment of the invention, it can be provided that the magnetic element is formed from a, preferably cuboid, permanent magnet that is non-rotatably connected to the rotary handle.
Due to its small spatial extent, the permanent magnet can also be installed in the device according to the invention with very little available space.
According to a further variant of the invention, the permanent magnet can be arranged in the peripheral region of a flange-like extension of the rotary handle, which flange-like extension is pivotably mounted in a hollow cylindrical frame part of a motor-driven two-wheeler, preferably an electric bicycle, the flange-like extension preferably having a stop pin on its circumference,
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which can be brought into contact with the stop surfaces defining the start and end positions of the rotary handle swivel range.
The control device according to the invention can thus be integrated in the bearing area of the rotary handle, the minimum and maximum state of the size to be controlled being determinable by the stop surfaces.
In a development of the invention, the at least one magnetically actuatable sensor element can be formed from a reed contact. The magnetic element which can be pivoted with the rotary handle closes the same when moving past the reed contact, as a result of which the corresponding angular position can be detected by the control device.
According to a variant of the invention, several, preferably four, reed contacts can be arranged on a printed circuit board, preferably in a parallel position.
The reed contacts actuated during the swiveling process act like the step switches of control electronics, so that the speed of an electric vehicle can be controlled in steps. If the number of reed contacts is increased, the step regulation can be made finer.
In a further embodiment of the invention, the printed circuit board with the reed contacts located thereon can be cast with casting resin and the contact lines can be led out of the casting resin block.
By pouring in the circuit board, the sensor part of the device according to the invention can be secured against mechanical influences, such as impacts or shocks, and against moisture or wetness
In this context, it can be provided that the reed contacts are arranged along the magnetic element swivel range of the magnetic element.
Depending on the set swivel angle of the rotary handle, this can result in a corresponding speed, for example.
The invention is explained in detail below with reference to the embodiment shown in the drawings. It shows
1 shows a section AA through an embodiment of the device according to the invention according to FIGS. 2 and
2 shows a partial longitudinal section through a device according to FIG.
1 and 2 show a control device, in particular for speed control of an electric bicycle motor, which is formed in the form of a cylindrical rotary handle 12 which can be pivoted in an angular range about an axis 40, the deflected pivoting angle of which is converted by a control unit into an electrically measurable state. Rotary handles of this type are usually provided instead of a handle on electric bicycles.
The invention is particularly directed to the speed control of electric bicycles, but it can also be used to perform completely different control tasks depending on the pivoting position of a rotary handle.
According to the invention, the control unit is composed of a magnetic element 4 which carries out the swiveling movement of the rotary handle 12 and at least one opposite the
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Magnet element 4 arranged in a fixed manner, formed by this actuatable magnetic sensor element 5, 6, 7, 8.
In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, the magnetic element consists of a parallelepiped-shaped permanent magnet 4 which is connected in a rotationally fixed manner to the rotary handle 12, but can also obtain its magnetic effect through a current-carrying coil or the like or be composed of several permanent magnets. The permanent magnet 4 is arranged in the peripheral region of a flange-like extension 1 of the twist grip 12, which is pivotally mounted in a hollow cylindrical frame part 34, 35 of an electric bicycle. The frame part 34, 35 is formed in two parts and can be screwed together with screws 30, 31, not shown.
A stop pin 3 is formed on the circumference of the flange-like extension 1 of the rotary handle 12, which can be brought into contact with stop surfaces 20, 21 of the frame part 34, 35 that supports the flange-like extension l and define the start and end positions of the rotary handle pivoting area.
According to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, the magnetically actuatable sensor element is composed of four reed contacts 5, 6, 7, 8 arranged in parallel on a printed circuit board 9, the printed circuit board 9 with the reed contacts 5, 6, 7, 8 located thereon is cast with casting resin and the contact lines 10 are led out of the casting resin block to an evaluation electronics, not shown. The number of reed contacts can be selected as desired, with a larger number a finer level division can be achieved. Other magnetically actuated switching elements can also be used instead of the reed contacts.
The reed contacts 5, 6, 7, 8 are arranged along the magnetic element swivel range of the magnetic element 4 at a distance therefrom, the printed circuit board 9 being inserted with its flat side normal to the swivel range center line 41 of the magnetic element 4 in the frame part 35.
The permanent magnet 4 actuates the reed contacts when the rotary handle is pivoted in stages of z. B. from 1 to 4. The currently most valuable, operated reed contact is used to determine the desired speed. If two or three reed contacts 5, 6 or 5, 6, 7 are closed by the magnet 4 at the same time, only the most significant, ie in this example contact 6 or
7 for setting the speed. Level 0, i.e. the idle state or speed 0 is z. B. defined by the position shown in FIG. 1, in which none of the reed contacts 5, 6, 7, 8 is actuated and the stop pin 3 bears against the stop surface 20 by a return spring 2. The main current relay of the electric bicycle is switched from level 0 to 1 at the same time. When the twist grip 12 is released, the return spring 2 moves it from each position to the 0 position and the main circuit is interrupted. Casting the circuit board 10 with casting resin enables a very robust construction of the control device according to the invention to be achieved, which is also waterproof.
The permanent magnet 4 and the reed contacts 5, 6, 7, 8 also enable a very small design with few parts, which is inexpensive and resistant to interference.