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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-30
(54)【発明の名称】ピンのないトランスミッタリングを含む波動歯車装置
(51)【国際特許分類】
F16H 1/32 20060101AFI20240920BHJP
B62M 6/55 20100101ALI20240920BHJP
B62M 13/02 20060101ALI20240920BHJP
B62M 11/04 20060101ALI20240920BHJP
B62J 45/411 20200101ALI20240920BHJP
B62J 45/413 20200101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
F16H1/32 B
B62M6/55
B62M13/02
B62M11/04
B62J45/411
B62J45/413
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024517085
(86)(22)【出願日】2022-09-19
(85)【翻訳文提出日】2024-05-18
(86)【国際出願番号】 IB2022058822
(87)【国際公開番号】W WO2023042167
(87)【国際公開日】2023-03-23
(31)【優先権主張番号】21197578.4
(32)【優先日】2021-09-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】514187693
【氏名又は名称】テークー－ジステームス ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100158920
【弁理士】
【氏名又は名称】上野 英樹
(72)【発明者】
【氏名】ホルヌング，ハインツ
【テーマコード（参考）】
3J027
【Ｆターム（参考）】
3J027FA37
3J027FB05
3J027GB02
3J027GB03
3J027GC06
3J027GC22
3J027GD04
3J027GD08
3J027GD12
3J027GE01
3J027GE25
(57)【要約】
本発明は、外側ギアリング歯部の歯数が内側ギアリング歯部の歯数よりもちょうど1だけ多い歯数を有する、ピンリング式の波動歯車装置に関する。本発明は更に、このようなピンリング式の波動歯車装置を備えたモータユニット及び電動アシスト自転車に関する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ピンリング式の波動歯車装置（４００）であって、－トランスミッタリング（４１０）と、内側ギアリング（４０１）と、外側ギアリング（４２０）とを備え、
－前記トランスミッタリング（４１０）は前記内側ギアリング（４０１）に対して偏心して配置され、
－前記トランスミッタリング（４１０）は、
－内側にある第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と、
－外側にある第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と
を備え、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）は、前記トランスミッタリング（４１０）の前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の反対側に配置され、
－前記内側ギアリング（４０１）は、前記内側ギアリング（４０１）の外側に配置された内側ギアリング歯部（４０５）を備え、該内側ギアリング歯部（４０５）は、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と部分的に噛み合い、
－前記内側ギアリング（４０１）は前記トランスミッタリング（４１０）の内側に配置され、前記トランスミッタリング（４１０）は前記外側ギアリング（４２０）の内側に配置され、
－前記外側ギアリング（４２０）は、前記外側ギアリング（４２０）の内側にある外側ギアリング歯部（４２３）を備え、
－該外側ギアリング歯部（４２３）は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と部分的に噛み合うようにされ、
－前記外側ギアリング歯部（４２３）は、前記内側ギアリング歯部（４０５）の歯数よりもちょうど１又はちょうど２だけ多い歯数を有する、
ピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項2】
前記トランスミッタリング（４１０）は両面歯リングである、請求項１に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項3】
前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の歯数と等しい歯数を有する、請求項１又は２に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項4】
前記トランスミッタリング（４１０）は楕円形の断面を有する、請求項１から３のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項5】
楕円形のトランスミッタを提供するために、楕円形の形状を有するシャフトを更に備える、請求項４に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項6】
前記内側ギアリング（４０１）から前記外側ギアリング（４２０）まで前記トランスミッタリング（４１０）を持ち上げるための偏心したシャフトを更に備える、請求項１から３のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項7】
前記トランスミッタリング（４１０）は、円形のリング状の断面を有する、請求項６に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項8】
前記外側ギアリング（４２０）は設置要素を備え、該設置要素は、－少なくとも２つの外側ギアリング凹部（４２５）と、
－外側ギアリング凸部（４２６）と
を備え、前記外側ギアリング凸部（４２６）は、２つの前記外側ギアリング凹部（４２５）の間に配置される、請求項１から７のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項9】
前記内側ギアリング歯部（４０５）及び前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）は、圧縮された正弦波の形状を有する、請求項１から８のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項10】
前記内側ギアリング歯部（４０５）は、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と同じ高さを有し、前記内側ギアリング歯部（４０５）の底部円及び頂部円は、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）の底部円及び頂部円より小さい、請求項１から９のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項11】
前記外側ギアリング歯部（４２３）は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と同じ高さを有し、前記外側ギアリング歯部（４２３）の底部円及び頂部円は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の底部円及び頂部円より小さい、請求項１から１０のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項12】
前記内側ギアリング歯部（４０５）及び前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）はサイクロイド歯部として形成され、並びに／又は前記外側ギアリング歯部（４２３）及び前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）はサイクロイド歯部として形成される、
請求項１から１１のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項13】
前記内側ギアリング歯部（４０５）及び前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）はインボリュート歯部として形成され、並びに／又は、前記外側ギアリング歯部（４２３）及び前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）はサイクロイド歯部として形成される、
請求項１から１２のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項14】
前記トランスミッタリング（４１０）の第１のトランスミッタリング表面はトランスミッタ軸受に取り付けられ、ここで該トランスミッタ軸受はシャフトに取り付けられ、該シャフトは偏心回転する及び／又は偏心を有する、請求項１から１３のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項15】
前記ピンリング式の波動歯車装置（４００）は、－前記リング（４０１、４１０、４２０）の回転軸に対して垂直に配置された第１の平面と、ここで該第１の平面に、前記内側ギアリング（４０１）、前記トランスミッタリング（４１０）、及び前記外側ギアリング（４２０）が配置され、
－前記第１の平面に対して平行に配置された第２の平面と、ここで該第２の平面に、前記トランスミッタリング（４１０）及び前記外側ギアリング（４２０）が配置される、
請求項１から１４のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項16】
前記内側ギアリング歯部（４０５）、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）、及び前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の歯数は、それぞれ３６に等しい、請求項１から１５のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項17】
前記内側ギアリング（４０１）と前記トランスミッタリング（４１０）のギア比は、ちょうど１：３６に等しい、請求項１から１６のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項18】
第１の外側ギアリング歯部（４２３）は静止している、請求項１から１７のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【請求項19】
電動自転車用のモータユニット（１）であって、該モータユニットは、－駆動要素を駆動するように構成された電気モータ（２）と、
－ペダルに接続可能なスピンドル（１０）と、
－前記駆動要素によって及び前記スピンドル（１０）によって、駆動方向に駆動可能なスプロケットキャリア（３４０）と、
－前記スピンドル（１０）の回転及び／又は前記スピンドル（１０）に加えられた力若しくはトルクと、前記電気モータ（２）の回転とを検出し、前記スピンドル（１０）が前記駆動方向と反対に回転する場合に、前記駆動方向と反対に駆動するよう前記電気モータ（２）に通電するように構成された評価ユニット（８）と
を備え、
－前記モータユニット（１）は、前記電気モータ（２）と前記スピンドル（１０）の間のトルクの伝達経路に単一のフリーホイール装置のみを備え、
－前記スピンドル（１０）は、前記スピンドル（１０）と前記スプロケットキャリア（３４０）が決まった回転関係を有するようにして、前記スプロケットキャリア（３４０）に接続され、
－前記単一のフリーホイール装置は、前記駆動要素と前記スプロケットキャリア（３４０）の間に配置され、
－前記モータユニット（１）は、前記電気モータ（２）と前記駆動要素の間に、一定の伝達比で、決まった回転関係を提供するギアを更に備え、
－該ギアは、請求項１から１８のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）である、
モータユニット（１）。
【請求項20】
前記フリーホイール装置は、前記駆動要素に対して前記スプロケットキャリア（３４０）の方が速く回転することを可能にする、請求項１９に記載のモータユニット（１）。
【請求項21】
前記評価ユニット（８）は、ペダルが運転者の足に付いたままとなるように、前記駆動方向の反対となる方向について前記電気モータ（２）に通電するように構成される、請求項１９又は２０に記載のモータユニット（１）。
【請求項22】
前記評価ユニット（８）は、前記駆動方向と反対に回転する際の前記電気モータ（２）の抗力モーメントを補償するようにして、前記電気モータ（２）に通電するように構成される、請求項１９から２１のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【請求項23】
前記モータユニット（１）は外力測定ユニット（４）を更に備え、前記評価ユニット（８）は、前記外力測定ユニット（４）を用いて、前記スピンドル（１０）に加えられた力又はトルクを測定するように構成される、請求項１９から２２のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【請求項24】
前記外力測定ユニット（４）は、－支持リング（６１）を備えたロードセル（５）
を含み、
－第１のフラップ（６２）及び第２のフラップ（６５）が前記支持リング（６１）に配置され、前記第２のフラップ（６５）は、前記支持リング（６１）において前記第１のフラップ（６２）の反対側に配置され、
－各フラップ（６２、６５）は、前記支持リング（６１）の外側へ向けて半径方向に配置され、
－第１のフラップ端部（６３）及び第２のフラップ端部（６６）が、前記第１のフラップ（６２）及び前記第２のフラップ（６５）の各端部に配置され、
－第１のひずみゲージ（６４）が前記第１のフラップ（６２）に配置され、第２のひずみゲージ（６７）が前記第２のフラップ（６５）に配置され、材料の膨張による前記第１のフラップ（６２）又は前記第２のフラップ（６５）の長さの変化に応じて、前記第１のひずみゲージ（６４）及び／又は前記第２のひずみゲージ（６７）は、そのそれぞれの抵抗を変えるようにされる、請求項１９から２３のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【請求項25】
モータハウジング（３）を更に備え、ここで前記第１のフラップ端部（６３）及び前記第２のフラップ端部（６６）は、前記ロードセル（５）を、前記スピンドル（１０）の前記モータハウジング（３）のロードセル保持シート（５１）に設置するように構成され、第２の外側リング（９１）が前記モータハウジング（３）の第２の転動支持体に設置される、請求項１９から２４のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【請求項26】
前記スピンドル（１０）の半径方向位置を特定するための角度エンコーダ（１１）を更に備え、前記評価ユニット（８）は、前記角度エンコーダ（１１）を用いて、前記スピンドル（１０）の回転を特定するように構成される、請求項１９から２５のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【請求項27】
前記評価ユニット（８）は、前記駆動要素と前記スピンドル（１０）の間の回転速度、力、及び／又はトルクの関係に応じて、前記電気モータ（８）への通電を部分的に又は完全に遮断するように構成される、請求項１９から２６のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【請求項28】
前記評価ユニット（８）は、前記電気モータ（２）に与えられた電流を測定及び／又は制御するように構成される、請求項１９から２７のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【請求項29】
前記評価ユニット（８）は、測定された前記電流に基づいて、前記電気モータ（２）の回転を特定するように構成される、請求項２８に記載のモータユニット（１）。
【請求項30】
前記モータユニット（１）は、前記スプロケットキャリア（３４０）と決まった回転関係にあるスプロケットホイールを備え、該スプロケットホイールは、チェーンを駆動するように構成される、請求項１９から２９のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【請求項31】
請求項１９から３０のいずれか１つに記載のモータユニット（１）及び／又は請求項１から１８のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置を備えた電動アシスト自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、外力測定システム及び測定方法、並びにピンリング式の波動歯車装置、モータユニット及び電動アシスト自転車に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0002】
本出願の目的は、改良された外力の測定ユニット及び測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0003】
第一の態様によれば、スピンドルに加えられる外力を測定するための外力測定ユニットが提供される。
【0004】
本特許出願において、軸受という用語は、例えば、ころ軸受、転がり軸受、玉軸受、及び他の転がり接触軸受などの転がり軸受であり得ることに留意されたい。
【0005】
外力測定ユニットは、支持リングを備えたロードセルを含み、第１のフラップ及び第２のフラップがその支持リングに配置され、第２のフラップは支持リングにおいて、第１のフラップの反対側に配置される。各フラップは、外側リングの外側へ向けて半径方向に配置され、第１のフラップ端部及び第2のフラップ端部は、第１のフラップ及び第２のフラップのそれぞれの端部に配置される。
【0006】
外力測定ユニットは、第１のフラップに配置された第１のひずみゲージと、第２のフラップに配置された第２のひずみゲージとを更に含む。材料が拡張することによる第１のフラップ又は第２のフラップの長さの変化に応じて、第１のひずみゲージ及び／又は第２のひずみゲージは、そのそれぞれの抵抗を変えるようにされる。
【0007】
外力測定ユニットは、評価ユニットを更に含む。評価ユニットは、第１のひずみゲージ及び第２のひずみゲージの抵抗を測定するようにされる。評価ユニットは、更にスピンドルの重量によって生じる外力の補正値を決定するようにされる。評価ユニットは、更にスピンドルのレバーアームの位置を決定し、測定された抵抗と、決定された第１の力の補正値とに基づいて、適用されたスピンドルに加えられた外力を特定するようにされる。
【0008】
外力測定ユニットは、第１の軸受を第１の軸受座に取り付けるための第１の軸受支持体を更に含み、その第１の軸受は第１の外側リングを備え、第１の外側リングは第１の軸受座に取り付けられて第１の力を伝達し、上記外力は、スピンドルから第１の内側リングへ、第１の軸受に伝達される上記第１の力と、適用された第２の軸受によって受けられる第２の力とを含む。第１の内側リングは、第１の軸受要素によって第１の外側転動リングに接続され、適用されたスピンドルから第１の力を伝達する。
【0009】
外力測定ユニットは、外部から加えられた力を測定するためのシステムとすることができる。その外力測定ユニットは、抵抗の変化を測定する。測定された抵抗に応じて外力が計算される。
【0010】
外力は、そのユニットの外側から外力測定に加えられる。主にその外力は、人によって加えられることができる。例えば、その外力は人の足によって自転車のペダルに加えられる。
【0011】
そのペダルは自転車の一部であることができ、回転可能である。それにより、外力はペダルに対してほぼ鉛直に加えられる。
【0012】
スピンドルは、シャフト、中空シャフト、又はシリンダであることができる。第１の軸受及び第２の軸受は、スピンドルを受ける。その軸受は、相対運動を所望の運動のみに制限して可動部品間の摩擦を低減する機械要素である。軸受は、例えば転がり軸受、滑り軸受、玉軸受、ころ軸受、宝石軸受、流体軸受、磁気軸受、又はたわみ軸受とすることができる。
【0013】
支持リングを備えたロードセルは、例えばエンジニアリングフィットによって、軸受を受けるための装置である。ロードセルは、アルミニウム若しくは鋼鉄、又は他のいずれかの好適な材料で作られることができる。エンジニアリングフィットは、部品又はアセンブリの設計時に幾何公差設計法の一部として使用される。嵌め合いは２つの接合する部品間のクリアランスであり、このクリアランスの大きさによって、その部品が対極的には互いに独立して移動若しくは回転できるかどうか又は一時的若しくは永久的に接合されるかどうかが決定される。軸受は、固定ロットの軸受構成によって支持リングの第１の軸受座に取り付けられることができ、そこでは軸受のうちの一方は可動であり、もう一方は固定されている。
【0014】
固定された軸受は、軸方向に移動できないようにこれを支持するための要素に取り付けられる。従って配置された軸受は、半径方向及び軸方向の両方の力を吸収する。嵌め合いは耐荷重支持軸受とすることもでき、軸方向力は両方の軸受の間で分割される。２つの軸受のそれぞれが１方向の軸方向力を吸収し、それにより両方の軸受が一緒になって全ての軸方向力を吸収することができる。
【0015】
第１のフラップ及び第２のフラップは、ロードセルに配置される要素である。各フラップは、「タン（tongue）」又は「ブラケット（bracket）」と呼ばれることもできる。少なくとも１つのフラップが、力を所定の方向に伝達することができる。フラップが配置されている半径方向は、ロードセルの中心から外側に向かっている。両方のフラップは、その中心を通る１つの直線の両端の各側に配置されることができる。そのためそれらのフラップは、ロードセルで反対となる両側にある。フラップはロードセルを部分的に取り囲むことができる。フラップはそれらの間に間隙を有することができる。
【0016】
フラップ端部もまた、上記中心を通る直線に配置されることができる。フラップ端部は、ロードセルに対して近位端に配置される。各フラップの各近位端に、フラップ端部が配置される。各フラップ端部は、対応するフラップに対して角度を有することができる。１つの例示の実施形態では、その角度は９０°である。
【0017】
ひずみゲージは、物体のひずみを測定するために使用される機器である。この場合、その物体は各フラップである。ひずみゲージは、金属箔パターンを支持する絶縁性の可撓性の裏材からなることができる。フラップが変形すると箔が変形し、その電気抵抗の変化が生じる。この抵抗の変化は、通常はホイートストンブリッジを用いて測定され、ゲージ率として知られる量によって、ひずみに関連付けられる。１つの例示の実施形態では、ひずみゲージは主に半径方向での長さの変化を測定する。
【0018】
評価ユニットは、例えばマイクロプロセッサ又は論理チップとすることができる。評価ユニットは、各ひずみゲージに接続されることができる。上述のように、評価ユニットは各ひずみゲージの抵抗を測定することができる。評価ユニットは、計算結果を送信するための出力も有することができる。その出力は、モータを制御するための主動力制御ユニットに接続されることができる。
【0019】
この構成により、単純な力測定ユニットを提供することができる。その測定ユニットは、構成部品数がより少なく、容易に適用されることができる。その測定ユニットは、その小型化及び精度を改善することができる。その測定ユニットにより、よりコンパクトなモータユニットをより高い耐久性で構築することができる。
【0020】
外力測定ユニットは、モータハウジングを含むことによって更に改良されることができ、ここで第１のフラップ端部及び第２のフラップ端部は、ロードセルをスピンドルのモータハウジングのロードセル保持シートに設置するように構成され、第２の外側リングはモータハウジングの第２の転動支持体に取り付けられる。
【0021】
モータハウジングは、外力測定ユニットを収容する。その測定ユニットはモータハウジングに取り付けられる。ロードセルは、フラップ端部を介してモータハウジングに取り付けられる。第２の軸受は、上述のように、軸受支持座を介して上記ハウジングに取り付けられることができる。
【0022】
モータハウジングは、モータユニットの一部とすることができる。モータユニットは、モータと、バッテリホルダと、外力測定ユニットとを含むことができる。外力測定ユニットは、主にモータハウジングによって囲まれることができる。ロードセルは、モータハウジングの外壁に取り付けられることもできる。特にスピンドルの端部は、モータハウジングの外側に配置される。モータハウジングは少なくとも、スピンドルを設置するための２つの開口を備えることができる。モータハウジングは、モータハウジングをレールに取り付けるための締結要素を含むこともできる。そのレールは、自転車の一部であることができる。
【0023】
この構成により、ロードセルを周囲の影響から保護して、自転車のレールに取り付けることができる。また、使用するモータに外力測定ユニットを内蔵することにより、耐久性を向上させることができ、衝撃を和らげることができる。
【0024】
外力測定ユニットは、評価ユニットが、ひずみゲージの測定された抵抗を、ローパスフィルタを通して経時的に平滑化することで、更に改良されることができる。
【0025】
ローパスフィルタはアナログ式とすることができる。アナログフィルタは、連続時間アナログ信号に対して動作する電子回路とすることができる。１つの例示の実施形態では、ローパスフィルタはデジタルフィルタである。デジタルフィルタは、サンプリングされた離散時間信号に対して数学的演算を実施して、その信号の特定の側面を低減又は強化するシステムである。デジタルフィルタは、評価ユニットの一部とすることができる。
【0026】
この構成により、測定された抵抗の信頼性を向上させ、これらを一連の測定に組み入れることができる。測定された抵抗の質に応じて、計算の精度を向上させることができる。
【0027】
外力測定ユニットは、評価ユニットが、第１のひずみゲージ及び第２のひずみゲージの測定された抵抗の経時的なドリフトを特定し、所定の期間後にドリフト補償を適用することによって第１のひずみゲージ及び第２のひずみゲージを再較正することで、更に改良されることができる。
【0028】
上記ドリフトは、測定値、特に測定された抵抗の経時的なシフトである。そのドリフトは、ひずみゲージの加熱、たわみによる疲労の兆候、一方向における測定範囲の大きさでの連続的な荷重による材料のクリープ、又は種々の材料の経年劣化及び硬化処理による感度のドリフトによって影響を受ける可能性があるため、頻繁な再較正が必要である。
【0029】
上記所定の期間は、単一の事象とすることもできる。例えば、抵抗が過去の抵抗と比べて、所定の閾値を超えて変化した場合である。その期間は、スピンドルの回転の数として定めることもできる。
【0030】
この構成により、測定された抵抗の均一性及び比較可能性を向上させることができる。これは、外力の更に正確な計算をもたらす。これにより、外力測定ユニット全体の品質が向上する。
【0031】
外力測定ユニットは、形状を合わせてスピンドルに接続されたフリーホイールを備えることによって、更に改良されることができる。
【0032】
フリーホイールは、オーバーランニングクラッチとすることができる。これは、被駆動シャフトが駆動シャフトより速く回転する時に、被駆動シャフト、特にスピンドルからの駆動シャフトの係合解除を可能にする。フリーホイールは、クランピングローラーフリーホイール、クランプボディフリーホイール、ポール（ｐａｗｌ）フリーホイール、爪リングフリーホイール、又はラップスプリングフリーホイールとすることができる。フリーホイールは、「星形」と呼ばれる内側部品と、外側部品とを備える。内側部品は、形状を合わせてスピンドルに接続される。内側部品は、外側部品からスピンドルへと力を伝達することができる。
【0033】
この構成により、モータが外力をサポートすることができる速さよりもスピンドルが速く回転している時に、モータをスピンドルから切り離すことができる。
【0034】
外力測定ユニットは、スピンドルの半径方向位置を特定するための角度エンコーダを備えることによって、更に改良されることができる。
【0035】
ロータリーエンコーダ又はシャフトエンコーダとも呼ばれるその角度エンコーダは、シャフト又は軸の角度位置又は角運動をアナログ又はデジタル出力信号に変換する電気機械装置である。
【0036】
角度エンコーダは、アブソリュートエンコーダとすることができる。アブソリュートエンコーダは、現在のスピンドル位置を示す。１つの例示の実施形態では、角度エンコーダはインクリメンタルエンコーダである。インクリメンタルエンコーダの出力は、スピンドルの運動に関する情報又はスピンドルの位置の変化に関する情報を提供する。特に、角度エンコーダはオフアクシス磁気エンコーダとすることができる。
【0037】
この構成により、スピンドルの位置の認識を向上させることができる。角度エンコーダの使用により、スピンドルの位置に関するより詳細な情報、従ってペダル及びペダルクランクの位置に関するより正確な情報が提供される。よって、運転の状況及び力の管理に対応するより詳細な情報が提供されることができる。
【0038】
外力測定ユニットは、スピンドルが第１の軸受の第１の軸受リングの内側及び第２の軸受の第２の軸受リングの内側で受けられることで更に改良されることができる。ここでスピンドルは、第１の力を第１の軸受リングに加え、第２の力を第２の内側軸受リングに加える。第１の力及び第２の力は、レバーアームを通じてスピンドルの少なくとも一端に加えられた外力の一部である。
【0039】
スピンドルは、両側にスピンドル端部を備えることができる。スピンドル端部は、モータハウジングの外側にあることができる。各スピンドル端部は、レバーアームを取り付けることができる。レバーアームはペダルクランクとすることができる。ペダルクランクは、所定の長さを有することができる。ペダルクランクの片側で、ペダルクランクはスピンドル端部に取り付けられることができる。ペダルクランクの反対側に、ペダルが取り付けられることができる。外力はペダルに作用する。ペダルクランクは力をスピンドルに伝達する。伝達される力は、トルクであることができる。
【0040】
この構成により、測定された抵抗及びレバーアーム長に応じて外力を計算すること及びスピンドルに対するペダルのより詳細な位置を出力することができる。
【0041】
外力測定ユニットは、評価ユニットが、計算された力によるトルクと、スピンドルの位置に依存する各レバーアームの有効レバーアーム長とを計算することで、更に改良されることができる。
【0042】
レバーアーム及びペダルの位置に応じて、上記トルクに寄与するレバーアーム長が変わり得る。例えば、レバーアームの各端部が鉛直位置にある場合、ペダルとスピンドルの間の水平方向距離はゼロとなり得る。従ってレバーアームは、スピンドルに加えられる上記トルクにほとんど寄与しない。
【0043】
スピンドルが回転する際に、ペダル及びペダルクランクも回転する。従ってレバーアームの位置は経時的に変化する。この変化に応じて、始動トルクに寄与するレバーアーム長も、経時的に変化する。ペダルとスピンドルの間の水平方向距離は、有効レバーアーム長に等しい。従ってその有効レバーアーム長は、ペダルの位置に応じて経時的に変わり得る。
【0044】
これを考慮して、評価ユニットは、測定された抵抗及び特定された第１の力に応じて、レバーアームを通じてスピンドルに加えられるトルクを計算する。
【0045】
力が、スピンドルの両側において１８０°ずれた両方のペダルに作用している場合、主としてスピンドルの回転の接線方向に作用している外力が、上記トルクに寄与する。
【0046】
この構成により、より正確なトルクの計算が可能となる。トルクの正確な測定は、改善されたトルク情報を主動力制御ユニットに伝達するために重要である。主動力制御ユニットは、モータをより正確に制御することができ、そしてモータは、人が電動自転車のスピンドルに加える外力をサポートするために、運転の状況により適用されたトルクをスピンドルに提供することができる。
【0047】
更なる態様によると、スピンドルを受けるロードセルを含む外力測定ユニットを用いて外力を測定するための測定方法が提供される。
【0048】
その方法は、第１のフラップの長さの変化により、第１のフラップに配置された第１のひずみゲージの抵抗を変えるステップと、第２のフラップの長さの変化により、第２のフラップに配置された第２のひずみゲージの抵抗を変えるステップとを含み、ここで各フラップはロードセルに配置される。
【0049】
その方法は更に、第１のひずみゲージ及び第２のひずみゲージのそれぞれの抵抗を、評価ユニットを用いて測定するステップを含む。
【0050】
その方法は更に、評価ユニットを用いて、スピンドルの重量によって生じる外力の補正値を決定するステップを含む。
【0051】
その方法は更に、評価ユニットを用いて、スピンドルのレバーアームの位置を決定するステップを含む。
【0052】
その方法は更に、評価ユニットを用いて、測定された抵抗と、決定された第１の力の補正値とに基づいて、適用されたスピンドルに加えられた外力を特定するステップを含む。
【0053】
この方法によって、スピンドルに作用する外力を特定するための、より正確で費用効率の高い測定方法が提供される。
【0054】
更なる態様によると、外力測定ユニットを備えた電動アシスト自転車が提供される。
【0055】
例えば、電動アシスト自転車は、運転者をサポート又は支援するための電気モータと、電気エネルギの形態で電気モータに供給されるエネルギを貯蔵するエネルギ貯蔵装置とを備えた自転車である。
【0056】
電気モータは、例えばハブモータ又はチェーンモータとすることができ、少なくとも１つのＤＣ又はＡＣ電源を原動力とする電気機械を備える。エネルギ貯蔵装置は、例えばバッテリ又は蓄電池、例えば鉛ベース又はリチウムベースのバッテリ又は蓄電池とすることができる。あるいは又は加えて、エネルギ貯蔵装置は燃料電池型貯蔵装置であることもできる。電気モータは、アシスト機能を備えた自転車のペダルを漕ぐ運転者の筋肉での動力に加えてエネルギを提供する。このような電動アシスト自転車の一例は、ｅバイク又はPedelecなどの電動自転車である。
【0057】
この構成により、ひずみゲージの抵抗を測定するためのロードセルを備えたモータユニットを有する電動アシスト自転車を提供することができる。ロードセルは、簡素さが増進された、改良された外力測定ユニットを提供する。それにより精度が向上され、製造コストが削減される。
【0058】
上記の方法及び電動アシスト自転車の利点に関しては、上述の外力測定ユニット及び実施形態を参照されたい。
【0059】
上記方法の個々のステップ又は全てのステップは外力測定ユニットによって実施されることも、されないこともできることは、容易に理解される。
【0060】
更なる態様によると、フリーホイールと、外側リングと、内側リングと、スプロケットキャリアとを備えた、電動アシスト自転車のためのモータユニットが提供される。
【0061】
フリーホイールは、外側リングからスプロケットキャリアを切り離すようにされる。「切り離す」とは、内側リングがスプロケットキャリアと異なる速度で回転することができることを意味する。
【0062】
この構成により、スプロケットキャリアに外部から加えられた力は、この外力が内側リングの速度より速い回転速度をもたらす場合には、内側リングに伝達されない。これにより、摩擦損失が低減される。
【0063】
モータユニットは、１つのフリーホイールを備えることによって更に改良されることができる。
【0064】
モータユニットは、１つのフリーホイールを備える。特に、モータユニットは１つ以上のフリーホイールを備える。フリーホイールの数は１であることができる。
【0065】
フリーホイールを１つだけ備えるモータユニットにより、更にコンパクトで小さなモータユニットを構築することができる。
【0066】
更にモータユニットはモータハウジングを備え、これはフリーホイール、外側リング、内側リング、及びスプロケットキャリアを収容する。
【0067】
モータハウジングは、プラスチック又は金属製とすることができる。モータハウジングは、耐衝撃性及び／又は耐水性とすることができる。モータハウジングは、フリーホイール、外側リング、内側リング、及びスプロケットキャリアを、周囲の影響から保護することができる。
【0068】
更なる一実施形態では、電気モータはロータを備え、そのロータは、ピンリング式の波動歯車装置に取り付けられる。
【0069】
そのピンリング式の波動歯車装置は、電気モータとスピンドルの間に小型の歯車を提供する。歯車の大きさを最小限に抑えることにより、駆動ユニットをできる限り小さくすることができる。
【0070】
モータハウジングは、第１のモータハウジング部分と、第２のモータハウジング部分と、第３のモータハウジング部分とを備えることができる。
【0071】
第１のモータハウジング部分は、ギアボックス及び外縁部とすることができる。第２のモータハウジング部分は、ロードセルを収容するようにされる。第３のモータハウジング部分は、スプロケットキャリアを収容するようにされる。
【0072】
この構成により、モータハウジングを自転車のフレームに取り付けることができる。更に、モータハウジングの大きさを小さくすることができる。
【0073】
更なる態様では、上記電動アシスト自転車は、上述のモータユニットを備える。
【0074】
その電動アシスト自転車は、フレームを備える。モータユニットの上記ハウジングは、そのフレームに取り付けられることができる。モータハウジングは、そのフレームに一体化されることもできる。モータハウジングはモータユニットを収容することができる。
【0075】
モータハウジングの大きさを小さくすることにより、運転性能が改善される。
【0076】
更なる態様では、モータユニットの電気モータを制御するための駆動方法が適用され、これは以下のステップを含む。
－外力測定ユニットを用いて、クランクを通じてスピンドルに加えられた第２のトルクを決定するステップと、
－第２のトルクに基づいて第１のトルクを計算するステップと、
－計算された第２のトルクに基づいて電気モータを制御するステップ。
－外力測定ユニットを用いて、クランクを通じてスピンドルに加えられた第２のトルクを決定するステップと、
－第２のトルクに基づいて第１のトルクを計算するステップと、
－計算された第２のトルクに基づいて電気モータを制御するステップ。
【0077】
例えばその駆動方法は、上述の駆動ユニットに適用されることができる。特にその駆動ユニットは、電動アシスト自転車に内蔵されることができる。その電動アシスト自転車は、ユーザによって駆動される。ユーザはペダルを通じてペダルクランクに力を加える。上述の測定方法により、第２のトルクが検出される。第２のトルクは、ユーザによって加えられることができる。
【0078】
利得係数に応じて、第１のトルクが計算される。第１のトルクは電気モータによって供給される。第１のトルクは、フリーホイールを通じてスピンドルに加えられる。
【0079】
更にその駆動方法は、スピンドルの回転方向を特定するステップを含む。
【0080】
回転方向を特定することにより、モータの回転方向の制御が可能となる。モータを両回転方向において制御することにより、スピンドルの各回転方向についてサポートを提供することができる。
【0081】
上記方法、上記電動アシスト自転車、及び上記外力測定ユニットの利点については、上記モータユニット及び上記駆動方法を参照されたい。
【0082】
更なる態様は、ピンリング式の波動歯車装置に関し、ピンリング式の波動歯車装置は、
－内側ギアリング（４０１）に対して偏心して配置されたトランスミッタリング
を備え、トランスミッタリングは、
－内側にある第１のトランスミッタリング歯部と、
－外側にある第２のトランスミッタリング歯部と
を備え、第１のトランスミッタリング歯部は、トランスミッタリングの第２のトランスミッタリング歯部の反対側に配置され、
－内側ギアリングは、
－第１のトランスミッタリング歯部と部分的に噛み合う第２の内側ギアリング歯部と、
－外側にある第２の内側ギアリング歯部と
を備える。
－内側ギアリング（４０１）に対して偏心して配置されたトランスミッタリング
を備え、トランスミッタリングは、
－内側にある第１のトランスミッタリング歯部と、
－外側にある第２のトランスミッタリング歯部と
を備え、第１のトランスミッタリング歯部は、トランスミッタリングの第２のトランスミッタリング歯部の反対側に配置され、
－内側ギアリングは、
－第１のトランスミッタリング歯部と部分的に噛み合う第２の内側ギアリング歯部と、
－外側にある第２の内側ギアリング歯部と
を備える。
【0083】
上記ピンリング式の波動歯車装置は、外側の歯を備えた可撓性スプラインを使用するタイプの機械的歯車システムであり、その外側の歯は、回転する楕円形のプラグによって変形されて、外側のスプラインの内側歯車の歯と係合する。
【0084】
トランスミッタリングは薄型のリングである。トランスミッタリングの内側はトランスミッタリングの中心を向く。トランスミッタリングの外側は、その内側の反対方向を向く。各側に複数の歯が配置される。
【0085】
第１のトランスミッタリング歯はそれぞれ、第２のトランスミッタリング歯と同じ放射状の直線上に配置される。第１のトランスミッタリング歯部はそれぞれ、その放射状の直線に沿って、トランスミッタリングの第２のトランスミッタリング歯の反対側にある。
【0086】
この解決策により、より小型の、改良されたピンリング式の波動歯車装置が提供される。提供されるピンリング式の波動歯車装置は、より高いトルクを扱うことができる。
【0087】
一実施形態では、上記ピンリング式の波動歯車装置は外側ギアリングを備え、内側ギアリングはトランスミッタリングの内側に配置され、そのトランスミッタリングは外側ギアリングの内側に配置される。
【0088】
外側ギアリングを使用することによって、上記ピンリング式の波動歯車装置は更に改良され、特にピンリング式の波動歯車装置のギア比が改善される。
【0089】
更なる実施形態では、外側ギアリングは、
－内側にある第１の外側ギアリング歯と、
－外側にある設置要素と
を備える。
－内側にある第１の外側ギアリング歯と、
－外側にある設置要素と
を備える。
【0090】
上記設置要素によって、外側ギアリングをモータハウジングに設置することができる。これにより、トランスミッタリング及び内側ギアリングとの関係で、外側ギアリングを固定することができる。
【0091】
例えば、第１の外側ギアリング歯部は、第２のトランスミッタリング歯部と部分的に噛み合うようにされる。
【0092】
更なる実施形態では、トランスミッタリングは両面歯リングである。
【0093】
この実施形態では、外側ギアリングは設置要素を備え、その設置要素は、
－２つの第２の外側ギアリング凹部と、
－第２の外側ギアリング凸部と
を備え、第２の外側ギアリング凸部は、第２の外側ギアリング凹部の間に配置される。
－２つの第２の外側ギアリング凹部と、
－第２の外側ギアリング凸部と
を備え、第２の外側ギアリング凸部は、第２の外側ギアリング凹部の間に配置される。
【0094】
この実施形態では、第２の内側ギアリング歯部及び第１のトランスミッタリング歯部は、圧縮された正弦波の形状を有する。
【0095】
歯底部及び歯は、正弦波の形状を有する。その正弦波の振幅は、外周中間と頂部外周の間、又はその外周中間と歯底外周の間の高低差に等しい。その正弦波の長さは、歯底部の幅と歯の幅との合計に等しい。上述の仕様は円周に沿ったものである。
【0096】
上記ピンリング式の波動歯車装置は、その高さと相対的に、歯底部及び歯の幅を圧縮することによって改良されることができる。言い換えれば、正弦波は円周に沿って圧縮される。
【0097】
この解決策により、各歯が底部とより深く噛み合う。その結果、各歯と各歯底部の間の接触表面が増大する。結果として、より大きなトルクを伝達することができる。
【0098】
この例では、第２の内側ギアリング歯部は、第１のトランスミッタリング歯部と同じ高さを有し、第２の内側ギアリング歯部の底部円及び頂部円は、第１のトランスミッタリング歯部の底部円及び頂部円より小さい。
【0099】
更なる例では、第１の外側ギアリング歯部は、第２のトランスミッタリング歯部と同じ高さを有し、第１の外側ギアリング歯部の底部円及び頂部円は、第２のトランスミッタリング歯部の底部円及び頂部円より小さい。
【0100】
更に、トランスミッタリングの第１のトランスミッタリング表面は、トランスミッタ軸受に取り付けられ、トランスミッタ軸受はシャフトに取り付けられ、そのシャフトは偏心回転する。
【0101】
シャフトは、これらのリングの回転軸に対して偏心回転する。偏心して動くシャフトは、シャフト位置に応じて、トランスミッタリングを、第１の外側ギアリング歯部及び第２の内側ギアリング歯部とこれらのリングの中心に対する反対側において噛み合うように押し込む。
【0102】
更なるピンリング式の波動歯車装置は、
－それらのリングの回転軸に対して垂直に配置された第１の平面と、ここでその第１の平面に、内側ギアリング、トランスミッタリング、及び外側ギアリングが配置され、
－その第１の平面に対して平行に配置された第２の平面と、ここでその第２の平面に、トランスミッタリング及び外側ギアリングが配置され、
を備える。
－それらのリングの回転軸に対して垂直に配置された第１の平面と、ここでその第１の平面に、内側ギアリング、トランスミッタリング、及び外側ギアリングが配置され、
－その第１の平面に対して平行に配置された第２の平面と、ここでその第２の平面に、トランスミッタリング及び外側ギアリングが配置され、
を備える。
【0103】
更なる実施形態は、第２の内側ギアリング歯部、第１のトランスミッタリング歯部、及び第２のトランスミッタリング歯部の歯数が３６個であることを含む。
【0104】
更なる例では、第１の外側ギアリング歯部は、第２の内側ギアリング歯部の歯数よりもちょうど１だけ多い歯数を有する。
【0105】
互いに関連した歯数に応じて、ギア比を調整することができる。歯数は各リングの円周にも関連する。
【0106】
一実施形態では、内側ギアリングとトランスミッタリングのギア比は、ちょうど１：３６である。
【0107】
提供されるリングの構成により、ギア比が高くトルク伝達が改善された、サイズが小さなギアを構築することができる。
【0108】
更なる実施形態では、第１の外側ギアリング歯部は静止している。
【0109】
「静止している」ことは、内側ギアリング及びトランスミッタギアリングが、外側ギアリングに対して回転することを意味する。更に、内側ギアリングはトランスミッタリングに対して回転することができる。
【0110】
この解決策により、ギア比が提供されることができる。
【0111】
更なる態様によると、例えば実施例３３から４７のうちのいずれか１つによるピンリング式の波動歯車装置を動作させるための方法は、
－内側ギアリングを外部トルクによって駆動するステップと、
－第２の内側ギアリング歯部と第１のトランスミッタリング歯部との噛み合いによって、外部トルクを内側ギアリングからトランスミッタリングに伝達するステップと、ここで第２のトランスミッタリング歯部は第１の外側ギアリング歯部と噛み合い、
－トランスミッタリングを通じて外力を出力するステップと
を含む。
－内側ギアリングを外部トルクによって駆動するステップと、
－第２の内側ギアリング歯部と第１のトランスミッタリング歯部との噛み合いによって、外部トルクを内側ギアリングからトランスミッタリングに伝達するステップと、ここで第２のトランスミッタリング歯部は第１の外側ギアリング歯部と噛み合い、
－トランスミッタリングを通じて外力を出力するステップと
を含む。
【0112】
本発明は更にピンリング式の波動歯車装置に関し、該ピンリング式の波動歯車装置は、
－トランスミッタリングと、内側ギアリングと、外側ギアリングとを備え、
－トランスミッタリングは内側ギアリングに対して偏心して配置され、
－トランスミッタリングは、
－内側にある第１のトランスミッタリング歯部と、
－外側にある第２のトランスミッタリング歯部と
を備え、第１のトランスミッタリング歯部は、トランスミッタリングの第２のトランスミッタリング歯部の反対側に配置され、
－内側ギアリングは、内側ギアリングの外側に配置された内側ギアリング歯部を備え、内側ギアリング歯部は、第１のトランスミッタリング歯部と部分的に噛み合い、
－内側ギアリングはトランスミッタリングの内側に配置され、トランスミッタリングは外側ギアリングの内側に配置され、
－外側ギアリングは、その外側ギアリングの内側にある外側ギアリング歯部を備え、
－外側ギアリング歯部は、第２のトランスミッタリング歯部と部分的に噛み合うようにされ、
－外側ギアリング歯部は、好ましくは内側ギアリング歯部の歯数よりもちょうど１又はちょうど２だけ多い歯数を有する。
－トランスミッタリングと、内側ギアリングと、外側ギアリングとを備え、
－トランスミッタリングは内側ギアリングに対して偏心して配置され、
－トランスミッタリングは、
－内側にある第１のトランスミッタリング歯部と、
－外側にある第２のトランスミッタリング歯部と
を備え、第１のトランスミッタリング歯部は、トランスミッタリングの第２のトランスミッタリング歯部の反対側に配置され、
－内側ギアリングは、内側ギアリングの外側に配置された内側ギアリング歯部を備え、内側ギアリング歯部は、第１のトランスミッタリング歯部と部分的に噛み合い、
－内側ギアリングはトランスミッタリングの内側に配置され、トランスミッタリングは外側ギアリングの内側に配置され、
－外側ギアリングは、その外側ギアリングの内側にある外側ギアリング歯部を備え、
－外側ギアリング歯部は、第２のトランスミッタリング歯部と部分的に噛み合うようにされ、
－外側ギアリング歯部は、好ましくは内側ギアリング歯部の歯数よりもちょうど１又はちょうど２だけ多い歯数を有する。
【0113】
好ましくは、トランスミッタリングは両面歯リングである。
【0114】
上記リングはディスクとして形成されることもでき、これは均等物とみなすことができる。
【0115】
第１のトランスミッタリング歯部は、第２のトランスミッタリング歯部の歯数と等しい歯数を有してもよい。
【0116】
好ましくは、トランスミッタリングは楕円形の断面を有することができる。特に、歯部を無視するか又は平滑とみなした場合に楕円形となる。このような楕円形の断面により、一度にトランスミッタリングの歯のうちの一部のみが、別の歯と係合するようにすることができる。
【0117】
上記ピンリング式の波動歯車装置は更に、楕円形のトランスミッタを提供するために、楕円形の形状を有するシャフトを備えることができる。特に、そのシャフトとトランスミッタの間に軸受を備えることができる。これにより、そのシャフトを自由に回転させることができる。
【0118】
トランスミッタリングは、円形のリング状の断面を有してもよい。これは特に、歯部を含む正確な外形を平均した形状において、トランスミッタリングが厳密な円形となることを意味し得る。
【0119】
上記ピンリング式の波動歯車装置は更に、内側ギアリングから外側ギアリングまでトランスミッタリングを持ち上げるための偏心したシャフトを備えることができる。そのようなシャフトを用いて、ピンリング式の波動歯車装置を駆動することができる。
【0120】
外側ギアリングは設置要素を備えてもよく、その設置要素は、
－少なくとも２つの外側ギアリング凹部と、
－外側ギアリング凸部と
を備え、外側ギアリング凸部は、２つの外側ギアリング凹部の間に配置される。
－少なくとも２つの外側ギアリング凹部と、
－外側ギアリング凸部と
を備え、外側ギアリング凸部は、２つの外側ギアリング凹部の間に配置される。
【0121】
そのような設置要素を、上記ピンリング式の波動歯車装置をハウジング内に設置して固定するために用いることができる。２つの凹部を伴った１つの凸部、又はそれぞれが２つの凹部を伴った複数の凸部が存在してもよい。
【0122】
内側ギアリング歯部及び第１のトランスミッタリング歯部は、圧縮された正弦波の形状を有してもよい。
【0123】
内側ギアリング歯部は、第１のトランスミッタリング歯部と同じ高さを有してもよい。内側ギアリング歯部の底部円及び頂部円は、第１のトランスミッタリング歯部の底部円及び頂部円より小さくてもよい。
【0124】
外側ギアリング歯部は、第２のトランスミッタリング歯部と同じ高さを有してもよい。外側ギアリング歯部の底部円及び頂部円は、第２のトランスミッタリング歯部の底部円及び頂部円より小さくてもよい。
【0125】
特に、内側ギアリング歯部及び第１のトランスミッタリング歯部は、サイクロイド歯部として形成されることができる。特に、外側ギアリング歯部及び第２のトランスミッタリング歯部は、サイクロイド歯部として形成されることができる。このようなサイクロイド歯部は、特に外側ギアリング歯部が内側ギアリング歯部の歯数よりちょうど１だけ多い歯数を有する特定の場合に、高効率のために好適であることが分かっている。
【0126】
サイクロイド歯部のギアの歯の形状は、特にエピサイクロイド曲線及びハイポサイクロイド曲線に基づいており、これらはそれぞれ、円が別の円の外側及び内側を転がることによって生成される曲線である。
【0127】
２つの歯付きギアが噛合するとき、これらの歯が接触する点を通って、各ギアの中心の周りに仮想円であるピッチ円を描画することができる。そのピッチ円の外側の歯の曲線はアデンダムとして知られ、そのピッチ円の内側の歯の空間の曲線はデデンダムとして知られる。一方のギアのアデンダムは、他方のギアのデデンダムの内側にある。
【0128】
別の実施形態では、内側ギアリング歯部及び第１のトランスミッタリング歯部は、インボリュート歯部として形成されることができる。特に、外側ギアリング歯部及び第２のトランスミッタリング歯部は、インボリュート歯部として形成されることができる。
【0129】
インボリュート歯部又はインボリュートギア設計において、１対のギア歯の間の接触は、同一の螺旋方向の２つのインボリュートが出会う、単一の瞬間的な点で発生する。これらの歯の他方の側での接触は、両方のインボリュートが他方の螺旋方向のものとなる点である。これらのギアの回転により、この接点の位置が各歯面を横断するように移動する。上記曲線の任意の点における接線は、ギアの設置距離とは無関係に、母線に対して垂直となる。従って、力の線はその母線をたどるため、２つの底部円に対する接線となり、これは作用線として知られる（圧力線又は接触線とも呼ばれる）。これが当てはまる場合、これらのギアは、「ギアセットの２つのギアの間の角速度比は、噛合全体を通して一定のままでなければならない」という歯車構成の基本法則に従う。
【0130】
トランスミッタリングの第１のトランスミッタリング表面は、トランスミッタ軸受に取り付けられてもよく、ここでトランスミッタ軸受はシャフトに取り付けられ、そのシャフトは偏心回転する及び／又は偏心を有する。
【0131】
既に本明細書で別に述べたように、シャフトは特に駆動のために使用されることができる。
【0132】
単一の偏心を用いる代わりに、トランスミッタリングは変形可能なものとして形成されることができ、同時に２点で持ち上げられることができる。
【0133】
上記ピンリング式の波動歯車装置は特に、
－それらのリングの回転軸に対して垂直に配置された第１の平面と、ここでその第１の平面に、内側ギアリング、トランスミッタリング、及び外側ギアリングが配置され、
－その第１の平面に対して平行に配置された第２の平面と、ここでその第２の平面に、トランスミッタリング及び外側ギアリングが配置され、
を備えてもよい。
－それらのリングの回転軸に対して垂直に配置された第１の平面と、ここでその第１の平面に、内側ギアリング、トランスミッタリング、及び外側ギアリングが配置され、
－その第１の平面に対して平行に配置された第２の平面と、ここでその第２の平面に、トランスミッタリング及び外側ギアリングが配置され、
を備えてもよい。
【0134】
これは、内側ギアリングが、トランスミッタギアリング及び外側ギアリングよりも更に軸方向に延在していることを意味する。
【0135】
内側ギアリング歯部、第１のトランスミッタリング歯部、及び第２のトランスミッタリング歯部の歯数は、それぞれ３６に等しくてもよい。これは電動アシスト自転車に好適であることが分かっているが、他の個数を用いることもできる。
【0136】
内側ギアリングとトランスミッタリングのギア比は、ちょうど１：３６に等しくてもよい。しかしながら、やはり他の値を用いることもできる。
【0137】
第１の外側ギアリング歯部は静止していてもよい。特にこれは、ハウジングに固定されてもよい。
【0138】
本発明は更に、電動自転車用のモータユニットに関し、そのモータユニットは、
－駆動要素を駆動するように構成された電気モータと、
－ペダルに接続可能なスピンドルと、
－駆動要素によって及びスピンドルによって、駆動方向に駆動可能なスプロケットキャリアと、
－スピンドルの回転及び／又はスピンドルに加えられた力若しくはトルクと、電気モータの回転とを検出し、スピンドルが駆動方向と反対に回転する場合に、駆動方向と反対に駆動するよう電気モータに通電するように構成された評価ユニットと
を備え、
－モータユニットは、電気モータとスピンドルの間のトルクの伝達経路に単一のフリーホイール装置のみを備え、
－スピンドルは、スピンドルとスプロケットキャリアが決まった回転関係を有するようにして、そのスプロケットキャリアに接続され、
－単一のフリーホイール装置は、駆動要素とスプロケットキャリアの間に配置され、
－モータユニットは更に、電気モータと駆動要素の間に、一定の伝達比で、決まった回転関係を提供するギアを備え、
－そのギアは、本明細書に開示されているピンリング式の波動歯車装置である。
－駆動要素を駆動するように構成された電気モータと、
－ペダルに接続可能なスピンドルと、
－駆動要素によって及びスピンドルによって、駆動方向に駆動可能なスプロケットキャリアと、
－スピンドルの回転及び／又はスピンドルに加えられた力若しくはトルクと、電気モータの回転とを検出し、スピンドルが駆動方向と反対に回転する場合に、駆動方向と反対に駆動するよう電気モータに通電するように構成された評価ユニットと
を備え、
－モータユニットは、電気モータとスピンドルの間のトルクの伝達経路に単一のフリーホイール装置のみを備え、
－スピンドルは、スピンドルとスプロケットキャリアが決まった回転関係を有するようにして、そのスプロケットキャリアに接続され、
－単一のフリーホイール装置は、駆動要素とスプロケットキャリアの間に配置され、
－モータユニットは更に、電気モータと駆動要素の間に、一定の伝達比で、決まった回転関係を提供するギアを備え、
－そのギアは、本明細書に開示されているピンリング式の波動歯車装置である。
【0139】
上記ピンリング式の波動歯車装置のあらゆる実施形態が用いられることができる。
【0140】
特に、フリーホイール装置は、駆動要素に対してスプロケットキャリアの方が速く回転するようにすることを可能にする。
【0141】
評価ユニットは、ペダルが運転者の足に付いたままとなるように、駆動方向の反対となる方向について電気モータに通電するように構成されてもよい。
【0142】
評価ユニットは、駆動方向と反対に回転する際の電気モータの抗力モーメントを補償するようにして、その電気モータに通電するように構成されてもよい。
【0143】
特に、次のように構成されてもよい。
－モータユニットは外力測定ユニットを更に備え、更に／又は
－評価ユニットは、外力測定ユニットを用いて、スピンドルに加えられた力若しくはトルクを測定するように構成される。
－モータユニットは外力測定ユニットを更に備え、更に／又は
－評価ユニットは、外力測定ユニットを用いて、スピンドルに加えられた力若しくはトルクを測定するように構成される。
【0144】
特に、外力測定ユニットは、次の通り構成されてもよい。
－支持リングを備えたロードセルを含み、
－第１のフラップ及び第２のフラップがその支持リングに配置され、第２のフラップは、支持リングにおいて第１のフラップの反対側に配置され、
－各フラップは、支持リングの外側へ向けて半径方向に配置され、
－第１のフラップ端部及び第２のフラップ端部が、第１のフラップ及び第２のフラップの各端部に配置され、
－第１のひずみゲージが第１のフラップに配置され、第２のひずみゲージが第２のフラップに配置され、材料の膨張による第１のフラップ又は第２のフラップの長さの変化に応じて、第１のひずみゲージ及び／又は第２のひずみゲージは、そのそれぞれの抵抗を変えるようにされる。
－支持リングを備えたロードセルを含み、
－第１のフラップ及び第２のフラップがその支持リングに配置され、第２のフラップは、支持リングにおいて第１のフラップの反対側に配置され、
－各フラップは、支持リングの外側へ向けて半径方向に配置され、
－第１のフラップ端部及び第２のフラップ端部が、第１のフラップ及び第２のフラップの各端部に配置され、
－第１のひずみゲージが第１のフラップに配置され、第２のひずみゲージが第２のフラップに配置され、材料の膨張による第１のフラップ又は第２のフラップの長さの変化に応じて、第１のひずみゲージ及び／又は第２のひずみゲージは、そのそれぞれの抵抗を変えるようにされる。
【0145】
モータユニットは更にモータハウジングを備えてもよく、ここで第１のフラップ端部及び第２のフラップ端部は、ロードセルを、スピンドルのモータハウジングのロードセル保持シートに設置するように構成され、第２の外側リングはモータハウジングの第２の転動支持体に設置される。
【0146】
モータユニットは更に、スピンドルの半径方向位置を特定するための角度エンコーダを備えてもよく、ここで評価ユニットは、その角度エンコーダを用いて、スピンドルの回転を特定するように構成される。
【0147】
評価ユニットは、駆動要素とスピンドルの間の回転速度、力、及び／又はトルクの関係に応じて、電気モータへの通電を部分的に又は完全に遮断するように構成されてもよい。
【0148】
評価ユニットは、電気モータに与えられた電流を測定及び／又は制御するように構成されてもよい。
【0149】
評価ユニットは、測定された電流に基づいて、モータの回転を特定するように構成されてもよい。
【0150】
モータユニットは、スプロケットキャリアと決まった回転関係にあるスプロケットホイールを備えてもよく、スプロケットホイールは、チェーンを駆動するように構成される。
【0151】
本発明は更に、本明細書に開示されているモータユニット及び／又は本明細書に開示されているピンリング式の波動歯車装置を備えた電動アシスト自転車に関する。あらゆる変形例が適用されることができる。
【0152】
以下に、本出願の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【0153】
【図1】外力測定ユニットを含むモータユニット１を示す。
【図9】ホールセンサ及び磁気リングを備えた角度エンコーダを示す。
【図11】角度検出器のホールセンサを取り付けた外力測定ユニットの正面側を示す。
【図12】角度検出器のホールセンサを取り付けた外力測定ユニットの別の実施形態の背面側を示す。
【図13】外力ｆｅがペダルに作用している際の、ペダル及び鉛直位置のペダルクランクを備えたスピンドルの概略側面図を示す。
【図14】外力ｆｅがペダルに作用している際の、ペダル及び水平位置のペダルクランクを備えたスピンドルの概略側面図を示す。
【図15】各ペダルに対して描かれた各ひずみゲージの測定された抵抗での典型的な信号をグラフで示す。
【図16】モータのサポートなしでの低ケイデンスについての、各ペダルに対して描かれた各ひずみゲージの測定された抵抗のグラフを示す。
【図17】モータのサポートなしでの高ケイデンスについての、各ペダルに対して描かれた各ひずみゲージの測定された抵抗の典型的な信号をグラフで示す。
【図19】電動モータとフリーホイールを備えたモータユニットの断面図を概略的に示す。
【図20】内側ギアリングと、ピンリング３１１と、外側ギアリングとを備えたトランスミッタ軸受の正面側の概略図を示す。
【図23】モータユニットの背面側の概略図を示す。
【図24】モータユニットの正面側の概略図を示す。
【図25】押圧手段としてトランスミッタリングが使用される実施形態を示す。
【図26】両面歯リングを備えたピンリング式の波動歯車装置の概略図を示す。
【図28】両面歯リングを備えかつ歯を有するピンリング式の波動歯車装置の概略図を示す。
【図30】第１の配置におけるリング式の波動歯車装置の一部を概略的に示す。
【図31】第二の配置におけるリング式の波動歯車装置の一部を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0154】
これらの図では、同一又は類似の構成は、同一の参照番号で示される。
【0155】
図１は、外力測定ユニットを備えたモータユニットを示す。
【0156】
その測定ユニット４は、第１の軸受支持体６を備えたロードセル５を含む。第１の軸受支持体６は支持リング６１を備える。第１のフラップ６２は、支持リング６１に配置される。支持リング６１はロードセル５の一部でもある。第１のフラップ６２は、支持リング６１の一部を取り囲む。第１のフラップ６２は、第２のフラップ６５の反対側に配置される。第２のフラップ６５もまた、支持リング６１の一部を取り囲む。第１のフラップ６２及び第２のフラップ６５は、同一の大きさを有する。第１のフラップ６２及び第２のフラップ６５は、支持リング６１に半径方向に、ロードセル５の外側に配置される。
【0157】
第１のフラップ６２は、支持リング６１に対して９０°の角度で固定されている。第２のフラップ６２もまた、支持リング６１に対して９０°の角度で固定されている。
【0158】
第１のフラップ端部６３は第１のフラップ６２の端部に配置される。第１のフラップ６３は、第１のフラップ６３と支持リング６１の間の領域に第１のひずみゲージ６４を備える。第２のフラップ端部６は第２のフラップ６５の端部に配置される。第２のフラップ６５は、第２フラップ６５と支持リング６１の間の領域に第２のひずみゲージ６７を備える。
【0159】
第１の軸受支持体６は、第１の軸受７を収容する第１の軸受座６８も備える。第１の軸受７は、第１の外側リング７１と、第１の内側リング７２とを備える。少なくとも１つの第１の軸受要素７３が、第１の外側リング７１と第１の内側リング７２の間に配置される。
【0160】
評価ユニット８は、ロードセル５に配置される。
【0161】
モータユニット１は第２の軸受９も備える。第２の軸受９は、第２の外側リング９１を備える。第２の外側リング９１は、ここでは図示されない支持用軸受座と、第２の内側リング９２とに受け入れられる。少なくとも１つの第２の軸受要素９３が、第２の外側リング９１と第２の内側リング９２の間に配置される。
【0162】
第１の軸受７の第１の内側リング７２と、第２の内側リング９２とは、図１に示されるように、スピンドル対称軸１００を備えたスピンドル１０を受ける。スピンドル１０は、第１の端部１０３と、第２の端部１０７とを備える。
【0163】
モータユニット１は、スピンドル１０の角度位置の変化を検出するための、ここでは図示されない角度エンコーダも備える。ここでは図示されない一実施形態では、その角度エンコーダはスピンドル１０の絶対角度位置を検出する。
【0164】
ロードセル５は機械的ガイド６９も備える。機械的ガイド６９は、ロードセル５をｘ方向及びｚ方向において移動しないようにする。
【0165】
一実施形態では、機械的ガイド６９は、ロードセル５の外側において、各フラップに対して９０°の角度を有する。機械的ガイド６９は、ここでは図示されないプラスチックピンを備え、これはロードセル５をｘ方向及びｚ方向において移動しないようにする。そのプラスチックピンはその機械的ガイドに配置され、ロードセル保持シート５１に配置されたガイドに沿って延在する。
【0166】
更なる一実施形態では、各フラップ端部６３、６６は、ｚ軸に沿った各端部にプラスチックピンを有するか、又はｚ軸に沿った各端部でのプラスチックピンと協働する。そのプラスチックピンはガイド内に延在する。この機械的ガイドもまた、ロードセルを少なくともｘ方向において移動しないようにする。
【0167】
【0168】
スピンドル１０の第１の端部１０３に、第１のクランク１０１が配置される。第１のクランク１０１は、図２に示されるように、第１の対称軸１０４を有する第１のペダルスピンドル１３０によって第１のペダル１０２に接続される。第１のペダル１０２は第１の対称軸１０４を中心に回転可能であり、力を第１のクランク１０１に伝達する。第２のクランク１０５は、図２に示されるように、第１の対称軸１０９を備えた第２のペダルスピンドル１３１によって、第２のペダル１０６に接続される。第２のペダル１０６は図２に示されるように第２の対称軸１０９を中心に回転可能であり、力を第１のクランク１０１に伝達する。
【0169】
図２は角度エンコーダ１１も示す。角度エンコーダ１１は、第１の軸受７を取り付けるロードセル５に取り付けられる。角度エンコーダ１１は、第１の軸受７と第２の軸受９の間に配置される。角度エンコーダ１１は、ロードセル５に配置される。
【0170】
第１のペダル１０２が外力ｆｅをスピンドル１０に伝達することもまた示される。更にスピンドル１０は、第１の力ｆ１を第１の軸受７に、第２の力ｆ２を第２の軸受９に伝達する。また、第１の水平方向の力ｆｘ１及び第２の水平方向の力ｆｘ２は、チェーン１１４からディフレクターブレード１１０へと伝達される。
【0171】
ディフレクターブレード１１０はスピンドル１０に取り付けられる。第１の力ｆｘ１及び第２の力ｆｘ２は、外力ｆｅ、第１の力ｆ１、及び第２の力ｆ２に対してほぼ垂直である。外力ｆｅ、第１の力ｆ１、及び第２の力ｆ２は、図２に示されるように、ｙ軸に沿って作用する。ｙ軸に沿って作用する力は、鉛直方向の力である。
【0172】
第１の水平方向の力ｆｘ１及び第２の水平方向の力ｆｘ２は、図２に示されるように、ｘ軸に沿って作用する。第１の水平方向の力ｆｘ１及び第２の水平方向の力ｆｘ２は、水平方向に作用する。
【0173】
【0174】
第１の軸受７の片側に、スピンドル１０は第１の端部１０３を備える。第１の軸受７の反対側に、スピンドル１０はフリーホイール１０８と、第２の端部１０７とを備える。フリーホイール１０８はローラーフリーホイールである。フリーホイール１０８の星形は、スピンドル１０への形状によって固定される接続部分を有する。
【0175】
【0176】
フリーホイール１０８は、フリーホイールクラッチを備える。そのフリーホイールクラッチは、ここでは図示されない駆動されるシリンダ内に、ここでは図示されないバネ荷重ローラーを有する。フリーホイールクラッチの星形が、スピンドル１０に配置される。星形の複数の部品のうちの少なくとも１つは、片側に傾斜を有する。反対側には、星形の一部分は、スピンドル１０の半径方向に縁部を有する。
【0177】
その縁部はスピンドル１０に隣接する。近位縁部はスピンドル１０に対して接線方向に配置される。カバーは、フリーホイール１０８の前側を覆う。星形の各部は、半径方向側に隣接してノッチを備える。そのノッチは傾斜でない側に配置される。
【0178】
別の実施形態では、フリーホイールはクランプ式フリーホイールである。クランプ式フリーホイールは、ノコギリ状の歯が付いた少なくとも２つのバネ荷重ディスクを備え、これらはラチェットのように、歯側を合わせて互いに対して押し付けられる。一方向に回転すると、駆動側ディスクのノコギリ状の歯は被駆動側ディスクの歯を固定し、それを同じ速度で回転させる。
【0179】
【0180】
モータハウジング３は、モータユニット１を収容する。モータユニット１は、保持プレート３１を介して、４本のネジ３２を用いてモータハウジング３に取り付けられる。保持プレート３１は、第１のフラップ端部６３及び第２のフラップ端部６６を固定する。第１のフラップ端部６３及び第２のフラップ端部６６は、ネジ３２によって、モータハウジング３と保持プレート３１の間で締め付けられる。第１のフラップ端部６３及び第２のフラップ端部６６の締め付けによって、各フラップ６２、６５もまた固定される。
【0181】
各フラップ６２、６５の固定により、第１の軸受支持体６と支持リング６１とを備えたロードセル５は、モータハウジング３の、ここでは図示されないロードセル保持シート５１に固定される。モータハウジング３は、ここでは図示されない支持用軸受座も備え、やはり図示されない第２の軸受を設置する。
【0182】
スピンドルは、モータハウジング３から外側を向いた第１の端部１０３を備える。
【0183】
【0184】
支持リング６１と第１の軸受座６８の間の縁部は、丸みを付けられている。
【0185】
各フラップ６２、６５は、スピンドル対称軸１００の方向において、支持リング６１の半分未満の大きさである。各フラップ６２、６５のスピンドル対称軸１００の方向における片側は、支持リング６１と同一平面に配置される。反対側は、滑らかな接続部により支持リングに接続される。
【0186】
各フラップ端部６３、６６は、支持リング６１の近位端に配置される。フラップ端部６３、６６は、支持リング６１と略同一の形状で湾曲している。各フラップ端部６３、６６の縁部は丸みを付けられている。フラップ端部６３、６６は、ロードセル５の前側を向いている。フラップ端部６３、６５は、各フラップ６２、６４と略同一の幅を有する。
【0187】
【0188】
支持リング６１は、第１の軸受座６８に対する導入端に関係する。その導入端は、第１の軸受座６８の内側に配置される。
【0189】
【0190】
第１の締結要素３３及び第２の締結要素３４は、モータハウジング３の外側に配置される。第１の締結要素３３及び第２の締結要素３４は、モータハウジング３を、ここでは図示されない自転車のレールに取り付けるために使用される。
【0191】
第１の２つの締結要素３３は、モータハウジング３を挟んで反対側に配置される。２つの第１の締結要素のうちの一方は、モータハウジング３のバッテリホルダ１２の外側に隣接して配置される。
【0192】
第２の締結要素３４は、四辺形で配置される。４つの第２の締結要素３４のうちの１つは、バッテリホルダ１２に隣接する第１の締結要素３３の反対側に配置された第１の締結要素３３に隣接して配置される。
【0193】
第１の締結要素３３は、第２の締結要素３４よりも大きな直径を有する。
【0194】
バッテリホルダ１２もまた、モータハウジング３の一部である。バッテリホルダ１２は、２つの第１の締結要素３３の間で、モータハウジング３の円周に配置される。
【0195】
図９は、ホールセンサ１１１及び磁気リング１１２を備えた角度エンコーダ１１を示す。
【0196】
磁気リングは、７２個のＮ極と７２個のＳ極とを備える。Ｎ極とＳ極とは、磁気リング１１２で交互になっている。一方の極から他方の極への変化は、磁気リングの位置の２．５°の変化に等しい。
【0197】
磁気リング１１２が回転し、ホールセンサ１１１の位置が固定されている間、その極が交互になる。ホールセンサ１１１は磁場を測定する。ホールセンサ１１１は磁場の変化を検出する。従って、Ｓ極からＮ極への及びその逆の各切り替わりが検出される。磁気リング１２２はスピンドル１０に配置される。ホールセンサ１１１に対する磁気リング１１２の位置の変化に応じて、スピンドル１０の位置の変化が検出される。
【0198】
一実施形態では、角度エンコーダは軸上の磁気エンコーダである。軸上の磁気エンコーダは、モータシャフトに取り付けられた、特別に磁化された２極ネオジム磁石を使用する。これはシャフトの端部に固定することができるため、モータ本体からシャフトが１本しか延びていないモータに用いることができる。
【0199】
更なる一実施形態では、スピンドル１０の円周は（断面視において）歯の形状を備える。ホールセンサ１１１は、この歯の形状のすぐ上に配置されることができる。スピンドル１０が回転することにより、歯の形状の山及び谷がホールセンサ１１１を交互に通過する。山から谷への及びその逆の変化によって、磁場が変化する。
【0200】
【0201】
第１のひずみゲージ６４及び第２のひずみゲージ６７は、２軸ひずみゲージとして設計される。２軸ひずみゲージは、２軸ひずみゲージ６４、６７の第２の部分６４２により第１の方向の長さの変化を測定する。その２軸ひずみゲージは、２軸ひずみゲージ６４、６７の第１の部分により、第１の方向に対して垂直な第２の方向の長さの変化も測定する。
【0202】
第１のひずみゲージ６４が図１に示されるようにして使用される場合には、第１の部分６４１のみが、支持リング６１と第１のフラップ端部６３の間の第１のフラップ６２の長さの変化を測定するために使用される。
【0203】
図１に示されるようにして第２のひずみゲージ６７が使用される場合、第１の部分６４２のみが、支持リング６１と第２のフラップ端部６６の間の第２のフラップ６５の長さの変化を測定するために使用される。
【0204】
第１のひずみゲージ６４の第１の部分６４１及び第２のひずみゲージ６７の第１の部分６４２は、図１０に示されるように、ｙ方向において長さの変化を測定する。
【0205】
図１１は、角度検出器１１のホールセンサ１１１を取り付けた外力測定ユニット４の正面側を示す。
【0206】
磁気リング１１２と、角度検出器１１のホールセンサ１１１とは、図６に示されるように前側に配置される。磁気リング１１２は、軸受支持体６の支持リング６１に面して配置される。磁気リング１１２は回転可能に配置される。ホールセンサ１１１は固定される。ホールセンサ１１１は、磁気リング１１２からの磁場の変化を検出するように配置される。
【0207】
プラスチック製カバー１１３は、磁気リング１１２を覆っている。プラスチック製カバー１１３はノッチを有する。ホールセンサ１１１は、そのノッチ内に配置される。
【0208】
図１２は、角度検出器１１のホールセンサ１１１を取り付けた外力測定ユニット４の背面側を示す。
【0209】
角度検出器１１の磁気リング１１２及びホールセンサ１１１は、図７に示されるように背面に配置される。また、第１のひずみゲージ６４及び第２のひずみゲージ６７は、フラップ６２、６５の各背面に配置される。
【0210】
評価ユニット８はロードセル５に取り付けられる。評価ユニット８は、第１のひずみゲージ６４、第２のひずみゲージ６７、及びホールセンサ１１１に接続される。
【0211】
磁気リング１１２は、支持リング６１の背面に配置される。ホールセンサ１１１は固定されている。ホールセンサ１１１は、磁気リング１１２からの磁場の変化を検出するように配置されている。
【0212】
プラスチック製カバー１１３は、磁気リング１１１を覆う。プラスチック製カバー１１３はノッチを有する。ホールセンサ１１２はそのノッチ内に配置される。
【0213】
図１３は、第１の外力ｆｅ１が第１のペダル１０２に作用し、第２の外力ｆｅ２が第２のペダル１０６に作用している際の、ペダル１０２、１０６及び鉛直位置にあるペダルクランク１０１、１０５を備えたスピンドル１０の概略側面図を示す。第１の玉軸受７を備えたロードセル５は、ここでは図示されない。
【0214】
この実施形態では、ペダルクランク１０１、１０５は、鉛直位置にある。鉛直位置は、ｙ軸に沿っている。第１のペダル１０２は、第１のペダルクランク１０１を通じてスピンドル１０に第１の外力ｆｅ１を提供する。第２のペダル１０６は、第２のペダルクランク１０５を通じてスピンドル１０に第２の外力ｆｅ２を提供する。
【0215】
第１の外力ｆｅ１及び第２の外力ｆｅ２は、スピンドル１０に作用する外力ｆｅの一部である。各外力ｆｅ１、ｆｅ２は、同じ鉛直方向に作用している。
【0216】
図１４は、ペダル１０２、１０６及びペダルクランク１０１、１０５が水平位置にあるスピンドル１０の概略側面図を示す。第１の玉軸受７を備えたロードセル５は、ここでは図示されない。
【0217】
この実施形態では、ペダルクランク１０１、１０５は水平位置にある。第１の外力ｆｅ１は第１のペダル１０２に作用し、第２の外力ｆｅ２は第２のペダル１０６に作用する。各ペダルは、それぞれの対応するペダルクランク１０１、１０５を通じて、外力ｆｅ１及びｆｅ２をスピンドル１０に伝達する。各外力ｆｅは同じ鉛直方向に作用している。第１の外力ｆｅ１及び第２の外力ｆｅ２は、スピンドル１０に作用する外力ｆｅの一部である。各外力ｆｅ１、ｆｅ２は、同じ鉛直方向に作用している。
【0218】
図１５は、各ペダル１０２、１０６に対して描かれた、各ひずみゲージ５４、６７の測定された抵抗の典型的な信号のグラフを示す。
【0219】
グラフは線グラフである。ｙ軸はそれぞれの抵抗を表し、ｘ軸は時間を表す。
【0220】
第１の信号２０１は、第１のペダル１０２に対して描かれた抵抗の推移を示す。第１の信号の２つの期間ｐ１が描かれている。第１の信号は、第１の周期ｐ１及び第１の振幅ａ１を有する。第１の信号２０１は概ね正弦関数である。第１の信号は、概ね第１の振幅ａ１の１つ分、ｙのマイナス方向にシフトされている。
【0221】
第２の信号２０２は、第２のペダル１０６に対して描かれた抵抗の推移を示す。第１の信号の２つの期間ｐ２が描かれている。第２の信号２０２は、第２の周期ｐ２及び第２の振幅ａ２を有する。第２の信号２０２は概ね正弦関数である。第２の信号は、概ね第２の振幅ａ２の１つ分、ｙのマイナス方向にシフトされている。第２の信号２０２は、その最大値において平坦域を有する。その平坦域は、第２の周期ｐ２の概ね半分の長さを有する。
【0222】
第１の信号２０１は、第２の信号２０２に対して周期ｐ１、ｐ２の概ね半分、シフトされている。第２の振幅ａ２は第１の振幅ａ１の概ね半分である。第１の周期ｐ１及び第２の周期ｐ２は概ね等しい。
【0223】
各信号２０１、２０２の最大値はベースライン２１０に配置される。ｙ方向のシフトに加えて、各信号２０１、２０２は補正値ｏ１を有する。補正値ｏ１は、ベースライン２１０とゼロ点の間のシフトに対応する。
【0224】
図１６は、モータのサポートのない低ケイデンスについて、各ペダル１０２、１０６に関して描かれた抵抗の典型的な信号のグラフを示す。
【0225】
ホールセンサ信号２０５は、ここでは図示されない角度検出器１１によって測定された磁場の変化を示す。ホールセンサ信号２０５の各変化は、ここでは図示されない磁気リング１１２の検出された極の変化による磁場の変化に対応する。
【0226】
ランプ関数２０６は、計算されたスピンドル１０の相対位置を示す。ランプ関数２０６はホールセンサ信号２０５に基づいて計算される。ランプ周期ｐ３の中点ｍ３は、第１の周期ｐ１の中点ｍ１と概ね同一のｘ位置に配置される。また第２の信号２０２の最小値は、第１の周期ｐ１の中点ｍ１と概ね同一のｘ位置である。
【0227】
信号２０１、２０１はそれぞれ、その最大値において平坦域を有する。その最大値は、第１の周期ｐ１の概ね半分の大きさである。第１の信号２０１は、第２の信号に対してｙ方向にシフトされている。
【0228】
図１７は、モータのサポートのない高ケイデンスについて、各ペダル１０２、１０６に関して描かれた抵抗の典型的な信号のグラフを示す。
【0229】
第１の周期ｐ１及び第２の周期ｐ２の推移、並びにそれらのそれぞれの相対位置は、図１６に示されるものと概ね同一である。図１６に比べて、第１の信号２０１はその最大値においてより短い平坦域を有する。これは周期ｍ１の概ね１／４である。
【0230】
ランプ関数２０６のランプ周期ｐ３の中点ｍ３は、第１の周期ｐ１の中点ｍ１に対してｘのマイナス方向にシフトされている。第２の信号２０２の最小値は、第１の周期ｐ１の中点ｍ１に対して、第１の周期の１／４の大きさでシフトされている。
【0231】
第１の信号２０１及び第２の信号２０２は、図１６に示されるようなランプ関数２０６に比べて、より遅延している。
【0232】
第１のグラフ２０１と第２のグラフ２０２の各交点２０７において、左ペダルはその最も高いｙ位置にある。この第１のペダルは、スピンドル１０の左側に配置されたペダルである。「左側」とは、スピンドル１０が全体としての移動方向に移動している際に、スピンドル１０の左側である側である。
【0233】
【0234】
モータハウジング３は、図５及び８に示される切断線ＡＡに沿って切断されている。
【0235】
ロードセル５はモータハウジング３に配置される。各フラップ端部６３、６６を備えた各フラップ６２、６５とモータハウジング３の間には、ｙ方向でのクリアランスが存在する。ｚ方向において、ロードセル５は保持プレート３１で固定される。保持プレート３１は、ネジ３２で固定される。保持プレート３１は孔を有する。スピンドル１０はこの孔に嵌合する。その孔は、その内縁に密閉用リップを備える。この密閉用リップは、ロードセル５を周囲の影響から保護する。
【0236】
図２に示されるように、外力ｆｅは第１のペダル１０２に作用する。外力ｆｅは、ｙ方向での力であり、主にｙのマイナス方向に作用する。第１のペダルクランク１０１は、第１のペダル１０２から第１のペダルスピンドル１０４を通じて第１のペダルクランク１０１へ外力ｆｅを伝達する。第１のペダル１０２は、図２に示されるように、第１のスピンドル対称軸１０４を中心に回転可能である。それにより第１のペダル１０２は、水平位置に留まる。
【0237】
第１のペダルクランク１０１は、スピンドル対称軸１００を中心に回転可能である。第１のペダルクランク１０１は、第１のスピンドル端部１０３に取り付けられて、外力ｆｅをスピンドル１０に伝達する。
【0238】
スピンドル１０は、第１の軸受７及び第２の軸受９に外力ｆｅを伝達する。第１の軸受７の第１の内側軸受リング７２は、外力ｆｅの一部である第１の力ｆ１を受ける。第２の軸受９の第２の内側軸受９２は、やはり外力ｆｅの一部である第２の力ｆ２を受ける。第１の力ｆ１と第２の力ｆ２との合計は、外力ｆｅに等しい。第１の内側軸受リング７２及び第２の内側軸受リング９２は、それぞれの力ｆ１、ｆ２を、各軸受７、９の各転動ローラー７３、９３に伝達する。各転動ローラー７３、９３は、各内側軸受リング７２、９２を、各外側軸受リング７１、９１に対して回転可能であるようにする。
【0239】
支持リング６１は、第１の軸受７を収容する。第１の軸受７は、第１の力ｆ１を支持リング６１に伝達する。支持リング６１は、第１の力ｆ１を、第１のフラップ６３及び第２のフラップ６６に伝達する。
【0240】
外力ｆｅ、第１の力ｆ１、及び第２の力ｆ２は、鉛直方向の力である。鉛直方向の力は、ｙ方向に作用する。
【0241】
ここでは図示されない一実施形態では、外力ｆｅは第２のペダル１０６に作用する。上述の説明と同様に、第２のペダル１０６は、第２のペダルスピンドル１０９を通じて第２のペダルクランク１０５に外力ｆｅを伝達する。第２のペダルは、図２に示されるように、第２のスピンドル対称軸１３１を有する第２のスピンドル１０９を中心に回転可能である。
【0242】
第２のペダルクランク１０５は外力ｆｅをスピンドル１０に伝達し、図２に示されるように、スピンドル対称軸１００を中心に回転可能である。第２のペダルクランク１０５は、スピンドル１０の第２の端部１０７に取り付けられる。スピンドルに伝達される外力ｆｅは、上述の説明と同様にして、第１の軸受７、第２の軸受９、及びロードセル５を通じてモータハウジング３に伝達される。
【0243】
ここでは図示されないチェーン１１４は、水平方向の力ｆｘ１、ｆｘ２をディフレクターブレード１１０に伝達する。第１の水平方向の力ｆｘ１は、ディフレクターブレード１１０を水平ｘ方向に引っ張る。第２の水平方向の力ｆｘ２は、ディフレクターブレードを水平ｘ方向に押す。
【0244】
ディフレクターブレード１１０は、水平方向の力ｆｘ１、ｆｘ２をスピンドル１０に伝達する。スピンドル１０はまた、玉軸受７、９を通じて、上述されたように、各玉軸受座に水平方向の力ｆｘ１、ｆｘ２を伝達する。水平方向の力ｆｘ１、ｆｘ２は、力ｆｅ、ｆ１、ｆ２とは別の力であり、ここではこれ以上考慮されない。
【0245】
第２の玉軸受９は、第２の力ｆｘ２をモータハウジング３に伝達する。
【0246】
伝達された第１の力ｆ１により、第１のひずみゲージ６４は、第１のフラップ６２の長さの変化を測定する。第２のひずみゲージ６７はまた、第１の力ｆ１に応じた第２のフラップ６５の長さの変化を測定する。各ひずみゲージ６４、６７は、その長さの変化によりその抵抗を変える。
【0247】
図１に示される評価ユニット８は、各ひずみゲージ６４、６７の抵抗を特定する。所定の材料膨張係数によって、評価ユニット８は、各ひずみゲージ６４、６７の抵抗の変化に応じて、各ひずみゲージによって測定された力を計算して、第１の力ｆ１を計算する。
【0248】
ひずみゲージ６４、６７は、図１に示されるように、主にフラップの半径方向の長さの変化を測定するように配置される。
【0249】
図１０に示されるように、各ひずみゲージ６４、６７は、鉛直方向のひずみゲージと、水平方向のひずみゲージとを含む。各フラップ６２、６５の長さの変化を測定するためには、各ひずみゲージ６４、６７の鉛直部分６４１のみを使用する。各ひずみゲージ６４、６７の第１の水平部分は、温度変化による長さの変化の測定に使用される。この特定された温度変化は、ドリフト補償を計算するために後で使用される。
【0250】
各ひずみゲージ６４、６７は、ハーフブリッジ回路の一部である。例えば、３６ボルトの電圧をそのひずみゲージの各外側端部に接続する。各抵抗の変化によって、第１の部分６４１及び第２の部分６４２での電圧降下の間で関係が変化する。この関係に応じて、各部分６４１、６４２の抵抗が計算される。
【0251】
更に、各フラップ６２、６５は第１の力ｆ１を各フラップ端部６３、６６に伝達する。フラップ端部６３、６６は、第１の力ｆ１の各部分を、ロードセル５が収容されるモータハウジング３のロードセル保持シート６８に伝達する。
【0252】
第１のひずみゲージ６４及び第２のひずみゲージ６７に加えて、モータユニット１は角度検出器１１も備える。角度検出器１１は、スピンドル対称軸１００に対するスピンドル１０の位置の変化を検出するために、ロードセル５に取り付けられる。角度検出器１１のホールセンサ１１１は、磁気リング１１２に対して位置が固定され、スピンドル１０に付けられた磁気リング１１２からの磁場の変化を検出する。磁気リング１１２の位置の変化は、スピンドル１０の位置の変化を示す。更に磁気リング１１２は第１のマーカーを備え、スピンドルは第２のマーカーを備える。角度エンコーダが絶対位置を検出する場合、組み立ての際に第１のマーカーと第２のマーカーを一致させることが必要である。
【0253】
スピンドル１０の位置の変化に応じて、第１のペダルクランク１０１の相対位置が評価ユニット８によって特定される。スピンドル１０の位置の較正によって、スピンドル１０の絶対位置が特定される。スピンドル１０の絶対位置によって、第１のペダルクランク１０１の絶対位置が特定される。第１のペダルクランク１０１の絶対位置によって、スピンドル１０に対するペダル１０２の位置が計算される。
【0254】
主に第１のペダル１０２がスピンドル１０よりもｘのプラス方向にある場合に、外力ｆｅがペダル１０２に作用することを考慮して、どちらのペダルに外力ｆｅが作用しているかが特定される。
【0255】
第１の力ｆ１と第２の力ｆ２との精密な比率によって、評価ユニット８は外力ｆｅを特定する。
【0256】
外力ｆｅは各ペダル１０２、１０６に交互に加えられる。力ｆｅは主に、ｙのマイナス方向に下向きに移動しているペダル１０２、１０６に加えられる。
【0257】
一実施形態では、図１３に示されるように、第１の外力ｆｅ１は第１のペダル１０２に作用し、第２の力ｆｅ２は第２のペダル１０６に作用する。下向きに移動している１つのペダル１０２、１０６に加えられた外力ｆｅ１、ｆｅ２は、他方のペダル１０２、１０６に対する力よりも大きい。例えば、第１のペダル１０２が下向きに移動している場合、第１の外力ｆｅ１は第２の外力ｆｅ２よりも大きい。
【0258】
図１３に示されるように、第１のペダル１０４は、ｙ位置に関して、第２のペダル１０６よりも高い位置にある。従って、第１の外力ｆｅ１は第２の外力ｆｅ２よりも大きい。この位置であっても、第２の外力ｆｅ２は、スピンドル１０に作用する外力ｆｅ全体に寄与している。
【0259】
その事実により、外力ｆｅ１、ｆｅ２を与えている人は、第２の外力ｆｅ２がゼロよりも大きくなるようにバランスを保つ必要がある。
【0260】
図１４に示される実施形態では、ペダル１０２、１０６は、ｙ位置に関して概ね等しい高さにある。この場合、ペダル方向に作用している外力ｆｅ１、ｆｅ２がより大きくなる。例えば、ペダルがスピンドル対称軸１００を中心に反時計回りに回転している場合、第１の外力が、第２の外力ｆｅ２よりも大きくなる。その事実により、上述のように、第１の外力ｆｅ２を与えている人は、第２の外力ｆｅ２がゼロよりも大きくなるようにバランスを保つ必要がある。
【0261】
図１５は、２本の線の線グラフを示す。第１のグラフ２０１は、第２のひずみゲージ６５の抵抗を示す。第１のグラフ２０１は、複数の最小値及び最大値を有する。第１のグラフ２０１の各最小値において、第１の力ｆｅ１は、第１のペダル１０２に作用し始める。第１のペダル１０２が下向きに移動している間に、抵抗はその最小値からその最大値へと変化する。第１のペダル１０２の回転のそれぞれの繰り返しで、第１のグラフ２０１が繰り返される。
【0262】
上述のように、第２のグラフ２０２は第１のひずみゲージ６２の抵抗を示す。各最小値において、第２のペダル１０６はその最低のｘ位置にある。
【0263】
各グラフ２０１、２０２の変化は、図２に示されるようなスピンドル対称軸１００を中心とするペダル１０２、１０６の回転の半分に等しい。
【0264】
常に小さな外力ｆｅ、例えば重量による力がスピンドル１０に作用しているという事実により、各グラフ２０１、２０２は、ベースライン２１０とゼロ点の間に補正値ｏ１を有する。
【0265】
第１の軸受７の玉軸受のクリアランスにより、一方のひずみゲージ６２、６４の抵抗の変化は、他方のひずみゲージ６２、６４の抵抗の変化に対して遅延する。従って、一方のグラフ２０１、２０２の最大値と、他方のグラフ２０１、２０２の最小値は、ｘ位置が同じではない。グラフ２０１、２０２は互いに対して遅延する。また、ここでは図示されない、第１のフラップ端部を備えた第１のフラップと、やはりここでは図示されないロードセル保持シートの間にも、クリアランスが存在する。これらのクリアランスにより、第２のグラフ２０２の最大値は平坦域を有する。
【0266】
補正値ｏ１及び上記遅延を考慮して、評価ユニット８は、特定された第１の力ｆ１に適用されるゼロ点較正を決定する。これに応じて外力ｆｅが計算される。
【0267】
図１６及び１７に示されるように、ホールセンサ信号２０５を用いてランプ関数２０６が計算される。ランプ関数２０６は、各ホールセンサ信号２０５の絶対値を合計し、信号の数を計数することによって計算される。ホールセンサ信号が変化するスピンドル１０の１回の回転の後に、ランプ関数２０６はゼロに設定される。これは１回転ごとに繰り返される。
【0268】
図１６は低ケイデンスにおけるグラフを示し、一方で図１７は高ケイデンスにおけるグラフを示している。これらの図を比較すると、ランプ関数はグラフではシフトされており、高ケイデンスは、第１のグラフ２０１及び第２のグラフ２０２に対して、図１６よりもｘのマイナス方向によりシフトされていることを示している。これは、ランプ関数２０６とグラフ２０１、２０２の間の関係がケイデンスに依存することを意味する。スピンドル１０のケイデンスが高いと、遠心力がスピンドル１０に作用する。この遠心力もまた、各ひずみゲージ６４、６７によって測定される。従ってこの遠心力も、特定される第１の力ｆ１の一部となるが、これは外力ｆｅの一部ではない。真の外力を特定するということは、この遠心力を補償することを意味する。これは評価ユニット８によって実施される。
【0269】
一実施形態では、評価ユニット８は、ランプ関数２０６及びグラフ２０１、２０２を考慮に入れて、ペダルの絶対位置を計算する。各グラフ２０１の各最小値において第１のペダル１０２がその最低位置にあるという知識を用いて、ランプ関数をこの位置に対して較正する。第２のグラフ２０２及び第２のペダル１０６に関する較正も、同様にして実施される。
【0270】
更なる一実施形態では、評価ユニット８は、第１のひずみゲージ６４及び第２のひずみゲージ６７の測定された抵抗を平滑化する。この平滑化はローパスフィルタを用いて実施される。各ひずみゲージ６２、６６からの信号は、そのローパスフィルタを通過する。信号の周波数が、選択されたカットオフ周波数より低い場合、その信号はローパスフィルタを通過する。
【0271】
信号の周波数が、選択されたカットオフ周波数より高い場合、そのローパスフィルタは、カットオフ周波数より高い周波数では減衰させる。フィルタのその周波数応答は、フィルタの設計に依存する。抵抗信号の測定誤差は、このようにして適するようにされる。
【0272】
更なる一実施形態では、評価ユニット８は、各ひずみゲージ６４、６７の測定された抵抗に、レベル調整を適用する。このレベル調整は、ひずみゲージ６４、６７の加熱に対応する測定の誤差を補償する。ひずみゲージ６４、６７の温度が上昇すると、抵抗と長さの変化の間の関係が変わる。これは、抵抗と長さの変化の間の所定の関係が不正確となることを意味する。
【0273】
したがって、評価ユニット８はレベル調整の補償を計算し、この補償を測定された抵抗に適用する。このレベル調整の補償は、各ひずみゲージ６４、６７に適用される補正値である。レベル調整の補償は、所定の期間後に、ひずみゲージ６４、６７のそれぞれの抵抗の測定値に適用される。
【0274】
更なる一実施形態では、ペダルクランク１０１、１０５の絶対位置と、外力ｆｅとに応じて、トルクが決定される。ペダル１０２、１０６の位置、ペダルクランク１０１、１０５の位置、及びスピンドル１０の位置に応じて、ペダルの有効レバーアーム長が計算される。
【0275】
ペダルクランク１０１、１０６のレバーアーム長は事前に定められ、評価ユニット８に保存される。ペダル１０２、１０６の位置が変化すると、ペダルクランク１０１、１０５を伴ったペダル１０２、１０６とスピンドル対称軸１００の間の鉛直方向距離も変化する。有効レバーアーム長は、ペダル１０２、１０６とスピンドル対称軸１００の間のその距離に等しい。有効レバーアーム長を考慮に入れて、評価ユニット８は、計算された外力ｆｅに応じてトルクを決定する。
【0276】
図１９は、電気モータ２及びフリーホイール３５０を備えたモータユニット１の概略断面図を示す。
【0277】
モータユニット１はモータハウジング３を備える。モータハウジング３は、モータハウジング３を、ここでは図示されないフレームに取り付けるための第３の締結要素３２を備える。モータハウジング３は、３つのモータハウジング部分３４３、３４４、３４５を備える。第１のモータハウジング部分３４３は、少なくともギアハウジング及び外側歯部を含む。第２のハウジング部分３４４は、少なくともロードセル５を含む。第３のモータハウジング部分３４５は、少なくともチェーンリングへの出力を含む。
【0278】
モータハウジング３はスピンドル１０を受け入れる。スピンドル１０の一方の端部で、第１の軸受７がスピンドル１０を受け入れる。第１の軸受は、第１の軸受支持体６に受け入れられる。第１の軸受支持体６はロードセル５の一部である。ロードセル５は上述のように、トルクを決定するようにされる。第３の軸受３６０は、スピンドル１０の他方の端部を受け入れる。スピンドル１０はスピンドル対称軸１００を有する。特に、スピンドル１０及び電気モータ２は、スピンドル対称軸１００を中心に回転する。一実施形態では、モータユニット１は、１つのスピンドル１０、特に１つのスピンドル１０、少なくとも１つ以上のスピンドル１０を備える。
【0279】
更に、モータユニット１のモータハウジング３の内側に電気モータ２が配置される。電気モータ２はＤＣモータであってもＡＣモータであってもよい。特に、電気モータ２は、ブラシ付きＤＣモータ、電子整流子モータ、又は汎用ＡＣ／ＤＣモータであってもよい。電気モータ２は、誘導モータであっても同期モータであってもよい。特に、電気モータ２は回転モータであってもリニアモータであってもよい。
【0280】
電気モータ２のステータは、ロータの外側に配置される。電気モータ２はインランナーモータであってもよい。そのステータは巻線を備える。
【0281】
その巻線は、コイル状に構成された電線である。その電線は、軟鉄磁性材料からなることができる。電気モータ２の磁石は、巻線とロータ３３０の間に配置される。特に、その磁石はロータに取り付けられる。
【0282】
トランスミッタ軸受３１０はロータ３３０を受け入れる。トランスミッタ軸受３１０は、ころ軸受、特に転動ころ軸受又は玉軸受であることができる。トランスミッタ軸受３１０の種類は、ある特定の軸受種類に限定されない。トランスミッタ軸受３１０はロータからピンリング３１１へと動力を伝達する。特に、トランスミッタ軸受３１０は、ロータ３３０がモータハウジング３に対して回転することができ、その一方で半径方向の力が伝達されることによって、ピンリング３１１又は以下で更に説明されるトランスミッタリングの回転をもたらすことを保証する。
【0283】
トランスミッタ軸受３１０は、内側の歯を備えた少なくとも１つの内側リング３１２と、外側の歯を備えた少なくとも１つの外側リング３１３と、円形断面を有するピンを備えたピンリング３１１とを有するピンリング式の波動歯車システムの一部である。ロータ３３０は、ピンリング３１１のピンを外側リング３１３の歯及び内側リング３１２の歯に押し込むためのトランスミッタ軸受３１０を備える。トランスミッタ軸受３１０は、外側リング３１３及び内側リング３１２が互いに対して回転するようにして、ピンリング３１１を変形させる。内側リング３１２が外側リング３１３に対して半径方向外側に配置されているが、内側リング３１２は内側の歯を有するため内側リングと呼ばれ、外側リング３１３は外側の歯を有するため外側リングと呼ばれる。
【0284】
外側リング３１３は、外側軸受３２０に取り付けられる。外側リング３１３は動力をスプロケットキャリア３４０に伝達する。スプロケットキャリア３４０は、ここでは図示されないチェーンリングに取り付けられることができる。
【0285】
スプロケットキャリア３４０は、フリーホイール１０８を介してスピンドル１０に取り付けられる。特に、モータユニット１はフリーホイール１０８を１つだけ備える。言い換えれば、モータユニット１は、ちょうど１つのフリーホイール１０８、及び／又は少なくとも１つ以下のフリーホイール１０８を備える。
【0286】
電気モータ２が、ペダルクランク１０１、１０５を通じてスピンドル１０に与えられる第２のトルクよりも高い第１のトルクを供給する場合、電気モータ２は第２のトルクを増幅する。第１のトルクと第２のトルクを合計すると、第３のトルクとなる。第３のトルクは、スプロケットキャリアを通じて、ここでは図示されないチェーンリングへと出力される。チェーンリングは、チェーン１１４を通じて、第３のトルクを例えば自転車のホイールに伝達する。
【0287】
フリーホイール１０８は、スピンドル１０がスプロケットキャリア３４０とは反対方向に回転することを可能にする。従って、運転者はペダルを後方に自由に動かすことができる。
【0288】
バイクの速度が閾値速度より高い場合、電気モータ２は第２のトルクの増幅を停止することができる。この場合、電気モータ２はスピンドル１０から切断されることにもなる。これは、第２のトルクを第３のトルクと等しくすることができることを意味する。
【0289】
図示されていないものの図１９に示される実施形態と概ね対応する更なる実施形態では、外側リング３１３とスプロケットキャリア３４０の間に単一のフリーホイール装置が存在する。このフリーホイール装置は、スプロケットキャリア３４０が外側リング３１３よりも高速で回転することを可能にする。スプロケットキャリア３４０はスピンドル１０に固定して接続されていてもよい。スピンドル１０が後方に動くと、モータ３はスピンドル１０と同じ回転方向に回転する。そのフリーホイール装置により、運転者は、スピンドル１０を外側リング３１３よりも高速で人力で回転させることが可能である。このような実施形態と共に、スピンドルの回転及び／又はスピンドルに与えられる力若しくはトルクと、電気モータの回転とを検出し、スピンドルが駆動要素より遅い速度で及び／又は小さな力若しくはトルクで回転する場合に、電気モータへの通電を遮断するように構成された、特に上述のような評価ユニットを、好ましくは使用することができる。
【0290】
以上の説明では、第１のトルクは第１の回転速度として、第２のトルクは第２の回転速度として、第３のトルクは第３の回転速度として理解されることもできる。
【0291】
本説明ではこれ以降、用語「内側リング」及び「外側リング」は、外側リングが内側リングに対して半径方向外側に位置するとして使用される。
【0292】
図２０は、内側リング３１３と、ピンリング３１１と、外側リング３１２とを備えたトランスミッタ軸受３１０の正面側の概略図を示す。
【0293】
外側リング３１２は、外側リング３１２の外側に凸部を備える。その凸部は外側リング３１２の外周に配置される。特に外側リング３１２は、複数の凸部を備えることができる。その凸部は、外側リング３１２の外側に一様に配置されることができる。外側リングは、スピンドル対称軸１００に沿ったその外側リングの一方の側部に、ここでは図示されない軸受を備える。
【0294】
外側リング３１２は、外側リング３１２の内側に歯を備える。その歯は、外側リング３１２の内周に沿って一様に配置される。
【0295】
外側リング３１２の歯はピンリング３１１と噛み合う。そのピンリングは、ピンリング３１１の外側に歯を備える。ピンリング３１１の外側の歯は、外側リング３１２の内側の歯と噛み合う。そのピンリングはまた、ピンリング３１１の内側にも歯を備える。ピンリング３１１の内側の歯は、内側リング３１３の外側の歯と噛み合う。
【0296】
特に、ピンリング３１１は長円形であることができる。外側リング３１１の内側の歯数と、内側リング３１３の外側の歯数とは、異なることができる。言い換えれば、ギア比は、内側リングの歯数に対する外側リングの歯数の比に依存する。
【0297】
ピンリングは上述のように、外側に、ピンリング３１１の幅に亘って、特に幅全体に亘って延在する歯を備える。ピンリング３１１の内側では、歯は、ピンリング３１１の幅の一部に延在する。
【0298】
ピンリング３１１の内側の他の部分は、略平坦な表面を有する。この平坦な表面は、トランスミッタ軸受３１０の外側と嵌合する。この嵌合は圧入であってもよい。
【0299】
トランスミッタ軸受３１０の外側リングとトランスミッタ軸受３１０の内側リングの間に、軸受要素が配置される。その軸受要素は、円筒形状又は球体形状を有してもよい。トランスミッタ軸受３１０の内側リングは、スピンドル１０を受け入れるようにされる。
【0300】
【0301】
図面では見えない面で、外側リング３１２はピンリング３１１を受け入れる。ピンリング３１１もまた、内側リング３１３を受け入れる。
【0302】
外側リング３１２はピンリング３１１を受け入れる。ピンリング３１１はトランスミッタ軸受３１０に取り付けられる。トランスミッタ軸受３１０は、電気モータ２のロータ３３９を受け入れる。外側リング３１２、ピンリング３１１、及びトランスミッタ軸受は、共通のスピンドル対称軸１００を有する。
【0303】
【0304】
図２３は、モータユニット１の背面側の斜視図を示す。
【0305】
モータユニット１はモータハウジング３を備える。モータハウジング３は、円形状、長円形状、又は四角形状であることができる。特にモータハウジング３は、円筒状とすることができる。この円筒の上面又は底面において、そのハウジングは開口を備えることができる。その開口は、スピンドル対称軸１００を伴うスピンドル１０を受け入れることができる。特にその開口をスピンドル１０が通ることができる。スピンドル１０は、そのスピンドルの端部、特にボトムブラケット３４１のみが両側に突出して、モータハウジング３に収容されることができる。
【0306】
更にモータハウジング３は、円筒状の外面にハウジング締結要素３４２を備える。そのハウジング締結要素は、モータユニット１、特にモータハウジング３を、ここでは図示されないフレームに取り付けるように構成されることができる。
【0307】
【0308】
図２５は、トランスミッタリング４１０を押圧手段として使用するピンリング式の波動歯車装置の実施形態を示す。
【0309】
図２５は第２のトランスミッタ軸受３１０の右側に、左から右に向かって、外側ホイール４２０と、第１の内側ギアリング４０１と、トランスミッタリング４１０と、モータ側偏心カム５０１及びモータ側偏心カム軸受５０２を備えたモータ側引き込みディスク５００と、ギア側偏心カム５０４及びギア側偏心カム軸受５０５を備えたギア側引き込みディスク５０３とを示す。引き込みディスク５００及び５０３は、円形ディスクとして形成されている。
【0310】
この設計は２列ギア設計に相当し、そこでは内側ギアリング４０１と引き込みディスク５００、５０３とは、２つの異なる軸方向平面内に位置する。外側ギアリング４２０は、トランスミッタリング４１０の幅全体に亘って延在する。内側ギアリング４０１はロータ３３０に接続される。第１の外側ギアリング歯部４２３は、外側ギアリング４２０の内側歯部として設計される。特に電動アシスト自転車のために使用され得る別の実施形態では、トランスミッタが駆動されることができ、内側ギアリングを出力側として使用することができる。
【0311】
牽引手段としてのトランスミッタリング４１０は、外側ホイール４２０の第１の外側ギアリング歯部４２３と内側ギアリング４０１の第２の内側ギアリング歯部４０５の間に延在する。第１のトランスミッタリング歯部４１３及び第２のトランスミッタリング歯部４１６を有する歯ベルトとして設計されたトランスミッタリング４１０の歯は、外側ギアリング４２０及び内側ギアリング４０１の歯と相互作用する牽引チェーンのボルトの機能を有する。トランスミッタ５０１、５０２、５０３、５０４が駆動される場合、トランスミッタリング４１０は内側ギアリング４０１の第２の内側ギアリング歯部４０５から持ち上げられて、外側ギアリング４２０の第１の外側ギアリング歯部４２３に押し付けられ、これによって内側ギアリング４０１と外側ギアリング４２０の間での相対移動が生じる。内側ギアリング４０１が駆動される場合、外側ギアリング４２０と、トランスミッタリング４１０、そしてそれによりトランスミッタ５００、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５の間での相対移動が提供される。外側ギアリング４２０が駆動される更に他のケースでは、内側ギアリング４０１と、トランスミッタリング４１０、そしてそれによりトランスミッタ５００、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５の間での相対移動が提供される。その時、トランスミッタ５００、５０１、５０２、５０３、５０４、５０５はトランスミッタリング４１０によって駆動される。
【0312】
図２６は、両面歯リングを備えたリング式の波動歯車装置４００の概略図を示す。
【0313】
リング式の波動歯車装置４００は、内側ギアリング４０１を備える。内側ギアリング４０１は、第１の内側ギアリング表面４０２を備える。第１の内側ギアリング表面４０２は、回旋する平らな形状を有する。第１の内側ギアリング表面４０２は、ここでは図示されない軸受に取り付けられることができる。その軸受は、内側ギアリング４０１に圧入されることができる。その軸受は、トランスミッタ軸受３１０であることができる。その軸受は、力及び／又はトルクを内側ギアリング４０１に伝達する。言い換えれば、その軸受はリング式の波動歯車装置４００を駆動する。
【0314】
内側ギアリング４０１は更に、内側ギアリング孔４０６を備える。内側ギアリング孔４０６は、ガイド要素を受け入れることができる。
【0315】
更に、内側ギアリング４０１は、内側ギアリング４０１の外側に第２の内側ギアリング表面４０３を備える。第２の内側ギアリング表面４０３は、第２の内側ギアリング歯４０５を備える。第２の内側ギアリング表面４０３は、複数の第２の内側ギアリング歯４０５を備えることもできる。第２の内側ギアリング歯４０５は、第２の内側リング表面４０３で等距離に配置される。図２５に示される実施形態は、３５個の第２の内側ギアリング歯４０５を示す。その記載された実施形態は、第２の内側ギアリング歯４０５の数は３５個に限定されない。
【0316】
２つの隣接する第２の内側ギアリング歯４０５の間には、それぞれ第２の内側ギアリング歯底部４０４が配置される。第２の内側ギアリング歯４０５は、第２の内側ギアリング歯底部４０４と略同じ幅を有する。
【0317】
リング式の波動歯車装置４００は更に、トランスミッタリング４１０を備える。トランスミッタリング４１０は両面歯リングである。トランスミッタリング４１０は内側ギアリング４０１を受け入れる。
【0318】
トランスミッタリング４１０は波打った形状を有する。そのトランスミッタリングは、トランスミッタリング４１０の内側に配置された第１のトランスミッタリング表面４１１に、第１のトランスミッタリング歯底部４１２及び第１のトランスミッタリング歯部４１３を備える。第１のトランスミッタリング歯底部４１２及び第１のトランスミッタリング歯部４１３は、第１のトランスミッタリング表面４１１に等間隔で交互に配置される。第１のトランスミッタリング歯部４１３は、第２の内側ギアリング歯底部４０４と噛み合うようにされ、第２の内側ギアリング歯４０５は、第１のトランスミッタリング歯底部４１２と噛み合うようにされる。一実施形態では、第２の内側ギアリング歯４０５の一部のみが第１のトランスミッタリング歯底部４１２と噛み合い、特にその歯の３０％又は４０％が噛み合うことができる。
【0319】
更に、トランスミッタリング４１０は外側に第２のトランスミッタリング表面４１４を備える。第２のトランスミッタリング表面４１４は、第２のトランスミッタリング歯底部４１４及び第２のトランスミッタリング歯４１６を備える。第２のトランスミッタリング歯底部４１４及び第２のトランスミッタリング歯４１６は、等間隔で交互に配置される。第１のトランスミッタリング歯４１３と第２のトランスミッタリング歯４１６とは、半径方向でのトランスミッタリング４１０の反対側に配置される。また、第１のトランスミッタリング歯底部４１２と第２のトランスミッタリング歯底部４１５とは、半径方向でのトランスミッタリング４１０の反対側に配置される。それぞれの表面４１１、４１４は、同じ個数の歯４１３、４１６と、同じ個数の歯底部４１２、４１５とを備える。一実施形態では、第１のトランスミッタリング歯４１３の個数は３６であり、特にその個数は３５又は３７であることができる。
【0320】
トランスミッタリング４１０の直径は、内側ギアリング４０１の直径よりも大きい。
【0321】
トランスミッタリング４１０は外側ギアリング４２０に受け入れられる。外側ギアリング４２０の直径は、トランスミッタリング４１０の直径よりも大きい。
【0322】
外側ギアリング４２０は、外側ギアリング４２０の内側に、第１の外側ギアリング表面４２１を備える。第１の外側ギアリング表面４２１は、第１の外側ギアリング歯底部４２２及び第１の外側ギアリング歯４２３を備える。第１の外側ギアリング歯底部４２２及び第１の外側ギアリング歯４２３は、第１の外側ギアリング表面４２１に等距離で交互に配置される。
【0323】
外側ギアリング４２０は更に、外側ギアリング４２０の外側に、第２の外側ギアリング表面４２４を備える。外側ギアリング表面４２４は、第２の外側ギアリング凹部４２５及び第２の外側ギアリング凸部４２６を備える。第２の外側ギアリング表面４２４に沿った第２の外側ギアリング凸部４２６の両側には、第２の外側ギアリング凹部が１つずつ配置される。外側ギアリング４２０はハウジングに設置されることができる。外側ギアリング４２０は静止している。言い換えれば、トランスミッタリング４１０及び内側ギアリング４０１は、静止している外側ギアリング４２０に対して回転する。一実施形態では、第１の外側ギアリング歯４２３の個数は３７、特に３６又は３８である。
【0324】
この実施形態では、上述したようにトランスミッタリング４１０は各側に３６個の歯４１３、４１６を備え、内側ギアリング４０１は３５個の歯４０５を備え、外側ギアリング４２０は３７個の歯４２３を備える。
【0325】
特に、内側ギアリング４０１の歯４０５の個数は、トランスミッタリング４１０の各側の歯４１３、４１６の個数より１だけ少ない。外側ギアリング４２０の歯４２３の個数は、トランスミッタリング４１０の各側の歯４１３、４１６の個数より１だけ多い。歯４０５、４１３、４１６、４２３は、半円の形状を有することができる。
【0326】
その歯数によって、伝達比１：１７．５が得られる。
【0327】
内側ギアリング４０１は、ロータ３に接続されることができる。第２の内側ギアリング歯部４０１は、トランスミッタリング４１０の第１のトランスミッタリング歯部４１３と同様にして設計される。
【0328】
牽引手段としての、トランスミッタリングとも呼ばれる両面歯リング４１０は、内側ギアリング４０１と外側ギアリング４２０の間に延在する。内側及び外側歯部４１３、４１６を有する歯ベルトとして設計された歯ベルト４１０の歯４１３、４１６は、第１の外側ギアリング歯部４２３及び内側ギアリング４０１の歯と相互作用する牽引チェーンのボルトの機能を有する。内側ギアリング４１０が駆動される場合、外側ギアリング４２０とトランスミッタリング４１０の間での相対移動が提供される。
【0329】
【0330】
図２８は、両面歯リングを備えかつ歯を有する、ピンリング式の波動歯車装置４００の概略図を示す。
【0331】
図２７に示される実施形態は、図２５に示される実施形態をベースとしている。第２の内側ギアリング歯４０５及び第１のトランスミッタリング歯４１３は、既に上述されたような第２のトランスミッタリング歯４１６及び外側ギアリング歯４２３とは異なる形状を有する。更に、第２の内側ギアリング歯底部４０４及び第１のトランスミッタリング歯底部４１５は、既に上述されたような第２のトランスミッタリング歯底部４１５及び外側ギアリング歯底部４２２とは異なる形状を有する。
【0332】
第２の内側ギアリング歯４０５及び第１のトランスミッタリング歯４１３は、頂部が丸みを帯びた略長方形の形状を有する。歯４０５、４１３は、その幅よりも高さの方が大きい。歯４０５、４１３及び歯底部４０４、４１２は、圧縮された正弦波の形状を有する。
【0333】
歯の形状の改善によってギア比は１：３６へと増大しており、各リング４０１、４１０、４２０の歯数は、図２５で説明されている実施形態と等しい。
【0334】
【0335】
図３０は、第１の配置における上記リング式の波動歯車装置の一部を概略的に示す。
【0336】
外側ギアリング４２０は固定された位置にある。その外側ギアリングは、設置要素によって、ここでは図示されないハウジングに設置されることができる。
【0337】
第１の平面内において、外側ギアリング４２０に受け入れられたトランスミッタリング４１０は、内側ギアリング４０１によって駆動される。トランスミッタリング４１０は外側ギアリング４２０の中心の周りを偏心して回転する。トランスミッタリングは、外側ギアリングの歯先円よりも小さな、第２のトランスミッタ歯部の歯先円を有する。それに対し、第１の外側ギアリング歯部は第２のトランスミッタリング歯部と同じサイズを有する。その結果、第２のトランスミッタリング歯部４１６の全てが第１の外側ギアリング歯部と完全に噛み合うことはできない。トランスミッタリングは、内側ギアリングと外側ギアリングの間に「遊び」を有する。
【0338】
第１の外側ギアリング歯部と第２のトランスミッタリング歯部との歯先円のサイズが異なるため、これら２つの歯部の半径は異なる。従って、歯部が等間隔であっても、これら２つの歯部は互いに対して相対的にずれる。例えば、外側ギアリングの１つの側において、第２のトランスミッタ歯部は第１の外側ギアリング歯部と完全に噛み合う。２つの歯部が完全に噛み合う第１の位置から半径方向で遠ざかると、この噛み合いは、半径方向距離に応じて減少する。２つの歯部が完全に噛み合う位置とは反対の第２の側では、２つの歯部は噛み合わない。そして更に、第１の外側ギアリング歯部は、第２のトランスミッタリング歯部と対面している。その結果、第１の外側ギアリング歯部は、第１の位置で外側ギアリングと噛み合うように、反対の第２の側で第２のトランスミッタ歯部を通じてトランスミッタリングを押す。第２のトランスミッタリングフレームの全ての頂部は、常に外側ギアリングと接触する。第１の位置及び第２の反対側は、互いが相対的に決まるだけである。第１の位置及び第２の反対側は、第１の外側ギアリング表面に沿って移動する。
【0339】
内側ギアリング４０１が外側ギアリング４２０に対して回転している間、第２の内側ギアリング歯部４０５の一部が第１のトランスミッタリング歯部４１３と噛み合う。内側ギアリング４０１が更に回転すると、第２の内側ギアリング歯が第１のトランスミッタリング歯と接触する。第２の内側ギアリング歯の頂部は、第１のトランスミッタリング歯底部に接触する。言い換えれば、その第２の内側ギアリング歯部は、第１のトランスミッタリング歯部と完全に噛み合う。更に、第２の内側ギアリング歯部は、第１のトランスミッタリング歯部を円周に沿って押す。
【0340】
同時に、第１の外側ギアリング歯部の頂部は、第２のトランスミッタリング歯部の頂部と接触する。言い換えれば、第１の外側ギアリング歯部は、第１のトランスミッタ歯部を内側ギアリング歯底部へと押し込む。
【0341】
図３１は、第２の配置における上記リング式の波動歯車装置の一部を概略的に示す。
【0342】
実施例１
外力（ｆｅ）を測定するための外力測定ユニット（４）であって、前記外力測定ユニット（４）は、第１のひずみゲージ（６４）と、評価ユニット（８）とを含み、前記評価ユニット（８）は、更に前記外力（ｆｅ）を特定するようにされた、外力測定ユニット（４）。
外力（ｆｅ）を測定するための外力測定ユニット（４）であって、前記外力測定ユニット（４）は、第１のひずみゲージ（６４）と、評価ユニット（８）とを含み、前記評価ユニット（８）は、更に前記外力（ｆｅ）を特定するようにされた、外力測定ユニット（４）。
【0343】
実施例２
前記外力測定ユニット（４）はスピンドル（１０）に適用される、実施例１に記載の外力測定ユニット（４）。
前記外力測定ユニット（４）はスピンドル（１０）に適用される、実施例１に記載の外力測定ユニット（４）。
【0344】
実施例３
支持リング（６１）を備えたロードセル（５）を含み、第１のフラップ（６２）及び第２のフラップ（６５）が支持リング（６１）に配置され、前記第２のフラップ（６５）は前記支持リング（６１）において、前記第１のフラップ（６２）の反対側に配置され、各フラップ（６２、６５）は、前記外側リング（６１）の外側に半径方向に配置され、第１のフラップ端部（６３）及び第２のフラップ端部（６６）が、前記第１のフラップ（６２）及び前記第２のフラップ（６４）のそれぞれの端部に配置される、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
支持リング（６１）を備えたロードセル（５）を含み、第１のフラップ（６２）及び第２のフラップ（６５）が支持リング（６１）に配置され、前記第２のフラップ（６５）は前記支持リング（６１）において、前記第１のフラップ（６２）の反対側に配置され、各フラップ（６２、６５）は、前記外側リング（６１）の外側に半径方向に配置され、第１のフラップ端部（６３）及び第２のフラップ端部（６６）が、前記第１のフラップ（６２）及び前記第２のフラップ（６４）のそれぞれの端部に配置される、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0345】
実施例４
前記第１のひずみゲージ（６４）は前記第１のフラップ（６２）に配置され、材料が拡張することによる前記第１のフラップ（６２）の長さの変化に応じて、前記第１のひずみゲージ（６４）は、それぞれの抵抗を変えるようにされる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記第１のひずみゲージ（６４）は前記第１のフラップ（６２）に配置され、材料が拡張することによる前記第１のフラップ（６２）の長さの変化に応じて、前記第１のひずみゲージ（６４）は、それぞれの抵抗を変えるようにされる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0346】
実施例５
前記第２のフラップ（６５）に配置された第２のひずみゲージ（６７）を含み、材料が拡張することによる前記第２のフラップ（６５）の長さの変化に応じて、前記第２のひずみゲージ（６７）は、それぞれの抵抗を変えるようにされる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記第２のフラップ（６５）に配置された第２のひずみゲージ（６７）を含み、材料が拡張することによる前記第２のフラップ（６５）の長さの変化に応じて、前記第２のひずみゲージ（６７）は、それぞれの抵抗を変えるようにされる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0347】
実施例６
第１の軸受（７）を第１の軸受座（６８）に取り付けるための第１の軸受支持体（６）を含む、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
第１の軸受（７）を第１の軸受座（６８）に取り付けるための第１の軸受支持体（６）を含む、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0348】
実施例７
第１の外側リング（７１）を備えた第１の軸受（７）を含み、前記第１の外側リング（７１）は、第１の力（ｆ１）を伝達するように前記第１の軸受座（６８）に取り付けられ、前記外力（ｆｅ）は、前記スピンドル（１０）から第１の内側リング（７２）へ前記第１の軸受（７）に伝達される前記第１の力（ｆ１）と、適用された第２の軸受（９）によって吸収される第２の力（ｆ２）とを含み、前記第１の内側リング（７２）は、適用された前記スピンドル（１０）から前記第１の力（ｆ１）を伝達するために、第１の軸受要素（７３）を介して前記第１の外側転動リング（７１）に接続される、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
第１の外側リング（７１）を備えた第１の軸受（７）を含み、前記第１の外側リング（７１）は、第１の力（ｆ１）を伝達するように前記第１の軸受座（６８）に取り付けられ、前記外力（ｆｅ）は、前記スピンドル（１０）から第１の内側リング（７２）へ前記第１の軸受（７）に伝達される前記第１の力（ｆ１）と、適用された第２の軸受（９）によって吸収される第２の力（ｆ２）とを含み、前記第１の内側リング（７２）は、適用された前記スピンドル（１０）から前記第１の力（ｆ１）を伝達するために、第１の軸受要素（７３）を介して前記第１の外側転動リング（７１）に接続される、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0349】
実施例８
前記評価ユニット（８）は、前記外力（ｆｅ）を特定するために前記第２のひずみゲージ（６７）の抵抗を測定するようにされる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記評価ユニット（８）は、前記外力（ｆｅ）を特定するために前記第２のひずみゲージ（６７）の抵抗を測定するようにされる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0350】
実施例９
前記評価ユニット（８）は、更に前記スピンドル（１０）の重量によって生じる前記外力（ｆｅ）の補正値を決定するようにされ、更に前記スピンドル（１０）のレバーアームの位置を決定し、測定された抵抗と、前記第１の力（ｆ１）の決定された前記補正値とに基づいて、適用された前記スピンドル（１０）に加えられた前記外力（ｆｅ）を特定するようにされる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記評価ユニット（８）は、更に前記スピンドル（１０）の重量によって生じる前記外力（ｆｅ）の補正値を決定するようにされ、更に前記スピンドル（１０）のレバーアームの位置を決定し、測定された抵抗と、前記第１の力（ｆ１）の決定された前記補正値とに基づいて、適用された前記スピンドル（１０）に加えられた前記外力（ｆｅ）を特定するようにされる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0351】
実施例９
モータハウジング（３）を更に含む、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
モータハウジング（３）を更に含む、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0352】
実施例１０
前記第１のフラップ端部（６３）及び前記第２のフラップ端部（６６）は、前記ロードセル（５）を、前記スピンドル（１０）の前記モータハウジング（３）のロードセル保持シート（５１）に設置するように構成される、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記第１のフラップ端部（６３）及び前記第２のフラップ端部（６６）は、前記ロードセル（５）を、前記スピンドル（１０）の前記モータハウジング（３）のロードセル保持シート（５１）に設置するように構成される、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0353】
実施例１１
前記第２の外側リング（９１）は、前記モータハウジング（３）の第２の転動支持体に取り付けられる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記第２の外側リング（９１）は、前記モータハウジング（３）の第２の転動支持体に取り付けられる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0354】
実施例１２
前記評価ユニット（８）は、前記ひずみゲージ（６４、６７）の測定された抵抗を、ローパスフィルタを通して経時的に平滑化する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記評価ユニット（８）は、前記ひずみゲージ（６４、６７）の測定された抵抗を、ローパスフィルタを通して経時的に平滑化する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0355】
実施例１２
前記評価ユニット（８）は、前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）の測定された抵抗の経時的なドリフトを特定する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
実施例１３
前記評価ユニット（８）は、前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）の測定された抵抗の経時的なドリフトを特定する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記評価ユニット（８）は、前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）の測定された抵抗の経時的なドリフトを特定する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
実施例１３
前記評価ユニット（８）は、前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）の測定された抵抗の経時的なドリフトを特定する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0356】
実施例１３
前記評価ユニット（８）は、所定の期間後にドリフト補償を適用することによって、前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）を再較正する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記評価ユニット（８）は、所定の期間後にドリフト補償を適用することによって、前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）を再較正する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0357】
実施例１４
フリーホイール（１０８）を更に含み、該フリーホイール（１０８）は、形状を合わせて前記スピンドル（１０）に接続される、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
フリーホイール（１０８）を更に含み、該フリーホイール（１０８）は、形状を合わせて前記スピンドル（１０）に接続される、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0358】
実施例１５
前記スピンドル（１０）の半径方向位置を特定するための角度エンコーダ（１１）を更に含む、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記スピンドル（１０）の半径方向位置を特定するための角度エンコーダ（１１）を更に含む、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0359】
実施例１６
前記第１の軸受（７）の前記第１の軸受リング（７２）の内側で受けられ、また前記第２の軸受（７）の前記第２の軸受リング（９２）の内側で受けられる、前記スピンドル（１０）を更に含み、前記スピンドル（１０）は、前記第１の力（ｆ１）を前記第１の軸受リング（７２）に加え、前記第２の力（ｆ２）を前記第２の内側軸受リング（９２）に加え、前記第１の力（ｆ１）及び前記第２の力（ｆ２）は前記外力（ｆｅ）の一部である、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記第１の軸受（７）の前記第１の軸受リング（７２）の内側で受けられ、また前記第２の軸受（７）の前記第２の軸受リング（９２）の内側で受けられる、前記スピンドル（１０）を更に含み、前記スピンドル（１０）は、前記第１の力（ｆ１）を前記第１の軸受リング（７２）に加え、前記第２の力（ｆ２）を前記第２の内側軸受リング（９２）に加え、前記第１の力（ｆ１）及び前記第２の力（ｆ２）は前記外力（ｆｅ）の一部である、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0360】
実施例１７
前記外力（ｆｅ）は、レバーアーム（１０１、１０５）を通じて前記スピンドル（１０）の少なくとも１つの端部（１０３、１０７）に加えられる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記外力（ｆｅ）は、レバーアーム（１０１、１０５）を通じて前記スピンドル（１０）の少なくとも１つの端部（１０３、１０７）に加えられる、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0361】
実施例１８
前記評価ユニット（８）は、計算された前記力（ｆｅ）に応じたトルクと、前記スピンドル（１０）の位置に応じた各前記レバーアーム（１０１、１０５）の有効レバーアーム長とを計算する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
前記評価ユニット（８）は、計算された前記力（ｆｅ）に応じたトルクと、前記スピンドル（１０）の位置に応じた各前記レバーアーム（１０１、１０５）の有効レバーアーム長とを計算する、上記実施例のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0362】
実施例１８ａ
実施例１から１７のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）を含む、電動アシスト自転車。
実施例１から１７のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）を含む、電動アシスト自転車。
【0363】
実施例１９
－フリーホイール（１０８）と、
－外側リング（３１２）と、
－内側リング（３１３）と、
－スプロケットキャリア（３４０）と
を備える、電動アシスト自転車用のモータユニット（１）。
－フリーホイール（１０８）と、
－外側リング（３１２）と、
－内側リング（３１３）と、
－スプロケットキャリア（３４０）と
を備える、電動アシスト自転車用のモータユニット（１）。
【0364】
実施例２０
前記モータユニット（１）は１つのフリーホイール（１０８）を備える、実施例１９に記載のモータユニット（１）。
前記モータユニット（１）は１つのフリーホイール（１０８）を備える、実施例１９に記載のモータユニット（１）。
【0365】
実施例２１
前記モータユニット（１）はモータハウジング（３）を備え、前記モータハウジング（３）は、前記フリーホイール（１０８）と、前記外側リング（３１２）と、前記内側リング（３１３）と、前記スプロケットキャリア（３４０）とを受け入れる、実施例１９又は２０に記載のモータユニット（１）。
前記モータユニット（１）はモータハウジング（３）を備え、前記モータハウジング（３）は、前記フリーホイール（１０８）と、前記外側リング（３１２）と、前記内側リング（３１３）と、前記スプロケットキャリア（３４０）とを受け入れる、実施例１９又は２０に記載のモータユニット（１）。
【0366】
実施例２２
前記モータユニット（１）は電気モータ（２）を備え、前記電気モータ（２）はロータを備え、該ロータはピンリング式の波動歯車装置に取り付けられる、実施例１９から２１のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
前記モータユニット（１）は電気モータ（２）を備え、前記電気モータ（２）はロータを備え、該ロータはピンリング式の波動歯車装置に取り付けられる、実施例１９から２１のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【0367】
実施例２３
前記ピンリング式の波動歯車装置はトランスミッタ軸受（３１０）を備える、実施例１９から２２のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
前記ピンリング式の波動歯車装置はトランスミッタ軸受（３１０）を備える、実施例１９から２２のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【0368】
実施例２４
前記ピンリング式の波動歯車装置は１つのトランスミッタ軸受（３１０）を備える、実施例１９から２３のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
前記ピンリング式の波動歯車装置は１つのトランスミッタ軸受（３１０）を備える、実施例１９から２３のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【0369】
実施例２５
前記ピンリング（３１１）は楕円形であるか又は偏心している、実施例１９から２４のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
前記ピンリング（３１１）は楕円形であるか又は偏心している、実施例１９から２４のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【0370】
実施例２６
前記モータハウジング（３）は、第１のモータハウジング部分（３４３）と、第２のモータハウジング部分（３４４）と、第３のモータハウジング部分（３４５）とを備える、実施例１９から２５のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
前記モータハウジング（３）は、第１のモータハウジング部分（３４３）と、第２のモータハウジング部分（３４４）と、第３のモータハウジング部分（３４５）とを備える、実施例１９から２５のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【0371】
実施例２７
前記第１のモータハウジング部分（３４３）は、ギアボックス及び外縁部である、実施例１９から２６のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
前記第１のモータハウジング部分（３４３）は、ギアボックス及び外縁部である、実施例１９から２６のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【0372】
実施例２８
前記第２のモータハウジング部分（３４４）はロードセル（５）を受け入れる、実施例１９から２７のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
前記第２のモータハウジング部分（３４４）はロードセル（５）を受け入れる、実施例１９から２７のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【0373】
実施例２９
前記第３のモータハウジング部分（３４４）は、前記スプロケットキャリア（３４０）を受け入れる、実施例１９から２８のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
前記第３のモータハウジング部分（３４４）は、前記スプロケットキャリア（３４０）を受け入れる、実施例１９から２８のいずれか１つに記載のモータユニット（１）。
【0374】
実施例３０
実施例１９、及び実施例１９から２９のいずれか１つに記載のモータユニット（１）を備えた電動アシスト自転車。
実施例１９、及び実施例１９から２９のいずれか１つに記載のモータユニット（１）を備えた電動アシスト自転車。
【0375】
実施例３１
モータユニット（１）の電気モータ（２）を制御するための駆動方法であって、
－外力測定ユニット（４）を用いて第２のトルクを決定するステップと、ここで前記第２のトルクは、クランク（１０１、１０５）を通じてスピンドル（１０）に与えられ、
－前記第２のトルクに基づいて、第１のトルクを計算するステップと、
－計算された前記第２のトルクに基づいて前記電気モータ（２）を制御するステップと
を含む、駆動方法。
モータユニット（１）の電気モータ（２）を制御するための駆動方法であって、
－外力測定ユニット（４）を用いて第２のトルクを決定するステップと、ここで前記第２のトルクは、クランク（１０１、１０５）を通じてスピンドル（１０）に与えられ、
－前記第２のトルクに基づいて、第１のトルクを計算するステップと、
－計算された前記第２のトルクに基づいて前記電気モータ（２）を制御するステップと
を含む、駆動方法。
【0376】
実施例３２
前記駆動方法は更に、スピンドル（１０）の回転方向を特定するステップを含む、実施例３１に記載の駆動方法。
前記駆動方法は更に、スピンドル（１０）の回転方向を特定するステップを含む、実施例３１に記載の駆動方法。
【0377】
実施例３３
ピンリング式の波動歯車装置（４００）であって、
－内側ギアリング（４０１）に対して偏心して配置されたトランスミッタリング（４１０）
を備え、前記トランスミッタリング（４１０）は、
－内側にある第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と、
－外側にある第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と
を備え、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）は、前記トランスミッタリング（４１０）の前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の反対側に配置され、
－前記内側ギアリング（４０１）は、
－前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と部分的に噛み合う第２の内側ギアリング歯部（４０５）と、
－外側にある第２の内側ギアリング歯部（４０５）と
を備える、ピンリング式の波動歯車装置（４００）。
ピンリング式の波動歯車装置（４００）であって、
－内側ギアリング（４０１）に対して偏心して配置されたトランスミッタリング（４１０）
を備え、前記トランスミッタリング（４１０）は、
－内側にある第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と、
－外側にある第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と
を備え、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）は、前記トランスミッタリング（４１０）の前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の反対側に配置され、
－前記内側ギアリング（４０１）は、
－前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と部分的に噛み合う第２の内側ギアリング歯部（４０５）と、
－外側にある第２の内側ギアリング歯部（４０５）と
を備える、ピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0378】
実施例３４
前記ピンリング式の波動歯車装置は外側ギアリング（４２０）を備え、前記内側ギアリング（４０１）は前記トランスミッタリング（４１０）の内側に配置され、前記トランスミッタリング（４１０）は前記外側ギアリング（４２０）の内側に配置される、実施例３３に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記ピンリング式の波動歯車装置は外側ギアリング（４２０）を備え、前記内側ギアリング（４０１）は前記トランスミッタリング（４１０）の内側に配置され、前記トランスミッタリング（４１０）は前記外側ギアリング（４２０）の内側に配置される、実施例３３に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0379】
実施例３５
前記外側ギアリング（４２０）は、
－内側にある第１の外側ギアリング歯（４２３）と、
－外側にある設置要素と
を備える、実施例３３又は３４に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記外側ギアリング（４２０）は、
－内側にある第１の外側ギアリング歯（４２３）と、
－外側にある設置要素と
を備える、実施例３３又は３４に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0380】
実施例３６
前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と部分的に噛み合うようにされる、実施例３５に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と部分的に噛み合うようにされる、実施例３５に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0381】
実施例３７
前記トランスミッタリング（４１０）は両面歯リングである、実施例３３から３６のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記トランスミッタリング（４１０）は両面歯リングである、実施例３３から３６のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0382】
実施例３８
前記外側ギアリング（４２０）は設置要素を備え、前記設置要素は、
－２つの第２の外側ギアリング凹部（４２５）と、
－第２の外側ギアリング凸部（４２６）と
を備え、前記第２の外側ギアリング凸部（４２６）は、前記第２の外側ギアリング凹部（４２５）の間に配置される、実施例３３から３７のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記外側ギアリング（４２０）は設置要素を備え、前記設置要素は、
－２つの第２の外側ギアリング凹部（４２５）と、
－第２の外側ギアリング凸部（４２６）と
を備え、前記第２の外側ギアリング凸部（４２６）は、前記第２の外側ギアリング凹部（４２５）の間に配置される、実施例３３から３７のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0383】
実施例３９
前記第２の内側ギアリング歯部（４０５）及び第１のトランスミッタリング歯部（４１３）は、圧縮された正弦波の形状を有する、実施例３３から３８のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記第２の内側ギアリング歯部（４０５）及び第１のトランスミッタリング歯部（４１３）は、圧縮された正弦波の形状を有する、実施例３３から３８のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0384】
実施例４０
前記第２の内側ギアリング歯部は、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と同じ高さを有し、前記第２の内側ギアリング歯部（４０５）の底部円及び頂部円は、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）の底部円及び頂部円より小さい、実施例３３から３９のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記第２の内側ギアリング歯部は、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）と同じ高さを有し、前記第２の内側ギアリング歯部（４０５）の底部円及び頂部円は、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）の底部円及び頂部円より小さい、実施例３３から３９のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0385】
実施例４１
前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と同じ高さを有し、前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）の底部円及び頂部円は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の底部円及び頂部円より小さい、実施例３３から４０のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）と同じ高さを有し、前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）の底部円及び頂部円は、前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の底部円及び頂部円より小さい、実施例３３から４０のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0386】
実施例４２
前記トランスミッタリング（４１０）の第１のトランスミッタリング表面（４１１）は、トランスミッタ軸受に取り付けられ、前記トランスミッタ軸受はシャフトに取り付けられ、前記シャフトは偏心回転する、実施例３３から４１のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記トランスミッタリング（４１０）の第１のトランスミッタリング表面（４１１）は、トランスミッタ軸受に取り付けられ、前記トランスミッタ軸受はシャフトに取り付けられ、前記シャフトは偏心回転する、実施例３３から４１のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0387】
実施例４３
ピンリング式の波動歯車装置（４００）は、
－リング（４０１、４１０、４２０）の回転軸に対して垂直に配置された第１の平面と、ここで前記第１の平面に、前記内側ギアリング（４０１）、前記トランスミッタリング（４１０）、及び前記外側ギアリング（４２０）が配置され、
－前記第１の平面に対して平行に配置された第２の平面と、ここで前記第２の平面に、前記トランスミッタリング（４１０）及び前記外側ギアリング（４２０）が配置され、
を備える、実施例３３から４２のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
ピンリング式の波動歯車装置（４００）は、
－リング（４０１、４１０、４２０）の回転軸に対して垂直に配置された第１の平面と、ここで前記第１の平面に、前記内側ギアリング（４０１）、前記トランスミッタリング（４１０）、及び前記外側ギアリング（４２０）が配置され、
－前記第１の平面に対して平行に配置された第２の平面と、ここで前記第２の平面に、前記トランスミッタリング（４１０）及び前記外側ギアリング（４２０）が配置され、
を備える、実施例３３から４２のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0388】
実施例４４
前記第２の内側ギアリング歯部（４０５）、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）、及び前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の歯数は３６である、実施例３３から４３のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記第２の内側ギアリング歯部（４０５）、前記第１のトランスミッタリング歯部（４１３）、及び前記第２のトランスミッタリング歯部（４１６）の歯数は３６である、実施例３３から４３のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0389】
実施例４５
前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）は、前記第２の内側ギアリング歯部（４０５）の歯数よりもちょうど１だけ多い歯数を有する、実施例４４に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）は、前記第２の内側ギアリング歯部（４０５）の歯数よりもちょうど１だけ多い歯数を有する、実施例４４に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0390】
実施例４６
前記内側ギアリング（４０１）と前記トランスミッタリング（４１０）のギア比は、ちょうど１：３６である、実施例４５に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記内側ギアリング（４０１）と前記トランスミッタリング（４１０）のギア比は、ちょうど１：３６である、実施例４５に記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0391】
実施例４７
前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）は静止している、実施例３３から４７のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）は静止している、実施例３３から４７のいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）。
【0392】
実施例４８
実施例３３から４７のうちのいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）を動作させるための方法であって、
－前記内側ギアリング（４０１）を外部トルクによって駆動するステップと、
－第２の内側ギアリング歯部（４０５）と第１のトランスミッタリング歯部（４１３）との噛み合いによって、前記外部トルクを前記内側ギアリング（４０１）から前記トランスミッタリング（４１０）に伝達するステップと、ここで第２のトランスミッタリング歯部（４１６）は、前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）と噛み合い、
－前記トランスミッタリング（４１０）を通じて上記外力を出力するステップと
を含む、方法。
実施例３３から４７のうちのいずれか１つに記載のピンリング式の波動歯車装置（４００）を動作させるための方法であって、
－前記内側ギアリング（４０１）を外部トルクによって駆動するステップと、
－第２の内側ギアリング歯部（４０５）と第１のトランスミッタリング歯部（４１３）との噛み合いによって、前記外部トルクを前記内側ギアリング（４０１）から前記トランスミッタリング（４１０）に伝達するステップと、ここで第２のトランスミッタリング歯部（４１６）は、前記第１の外側ギアリング歯部（４２３）と噛み合い、
－前記トランスミッタリング（４１０）を通じて上記外力を出力するステップと
を含む、方法。
【0393】
この実施例は、高トルクのゆっくりとした回転を、低トルクの高速回転へと変換するのに優れている。
【0394】
以下に、特定の態様を項によるリストの形式で提供する。これらの項は、本明細書に開示されている他のいずれの項（単独又は他の項と組み合わされている）とも組み合わされることができる。
【0395】
１．スピンドル（１０）に与えられる外力（ｆｅ）を測定するための外力測定ユニット（４）であって、該外力測定ユニット（４）は、
－支持リング（６１）を伴ったロードセル（５）と、ここで、第１のフラップ（６２）及び第２のフラップ（６５）が前記支持リング（６１）に配置され、前記第２のフラップ（６５）は、前記支持リング（６１）において前記第１のフラップ（６２）の反対側に配置され、各フラップ（６２、６５）は、前記外側リング（６１）の外側へ向けて半径方向に配置され、
－前記第１のフラップ（６２）及び前記第２のフラップ（６４）の各端部に配置された、第１のフラップ端部（６３）及び第２のフラップ端部（６６）と、
－前記第１のフラップ（６２）に配置された第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のフラップ（６５）に配置された第２のひずみゲージ（６７）と、ここで材料の膨張による前記第１のフラップ（６２）又は前記第２のフラップ（６５）の長さの変化に応じて、前記第１のひずみゲージ（６４）及び／又は前記第２のひずみゲージ（６７）はそれぞれ、その抵抗を変えるようにされ、
－前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）の抵抗を測定するようにされた評価ユニット（８）と、該評価ユニット（８）は更に、前記スピンドル（１０）の重量によって生じる前記外力（ｆｅ）のオフセットを決定するようにされ、また更に前記スピンドル（１０）のレバーアームの位置を決定するようにされ、更に測定された前記抵抗と、第１の力（ｆ１）の決定された前記オフセットとに基づいて、適用された前記スピンドル（１０）に与えられる前記外力（ｆｅ）を特定するようにされ、
－第１の軸受（７）を第１の軸受台座（６８）に取り付けるための第１の軸受支持体（６）と
を含み、前記第１の軸受（７）は第１の外側リング（７１）を備え、該第１の外側リング（７１）は、第１の力（ｆ１）を伝達するために第１の軸受台座（６８）に設置され、前記外力（ｆｅ）は、前記スピンドル（１０）から第１の内側リング（７２）へ、前記第１の軸受（７）に伝達される前記第１の力（ｆ１）と、適用された第２の軸受（９）によって吸収される第２の力（ｆ２）とを含み、前記第１の内側リング（７２）は、適用された前記スピンドル（１０）から前記第１の力（ｆ１）を伝達するために、第１の軸受要素（７３）を介して前記第１の外側転動リング（７１）に接続される、
外力測定ユニット（４）。
－支持リング（６１）を伴ったロードセル（５）と、ここで、第１のフラップ（６２）及び第２のフラップ（６５）が前記支持リング（６１）に配置され、前記第２のフラップ（６５）は、前記支持リング（６１）において前記第１のフラップ（６２）の反対側に配置され、各フラップ（６２、６５）は、前記外側リング（６１）の外側へ向けて半径方向に配置され、
－前記第１のフラップ（６２）及び前記第２のフラップ（６４）の各端部に配置された、第１のフラップ端部（６３）及び第２のフラップ端部（６６）と、
－前記第１のフラップ（６２）に配置された第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のフラップ（６５）に配置された第２のひずみゲージ（６７）と、ここで材料の膨張による前記第１のフラップ（６２）又は前記第２のフラップ（６５）の長さの変化に応じて、前記第１のひずみゲージ（６４）及び／又は前記第２のひずみゲージ（６７）はそれぞれ、その抵抗を変えるようにされ、
－前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）の抵抗を測定するようにされた評価ユニット（８）と、該評価ユニット（８）は更に、前記スピンドル（１０）の重量によって生じる前記外力（ｆｅ）のオフセットを決定するようにされ、また更に前記スピンドル（１０）のレバーアームの位置を決定するようにされ、更に測定された前記抵抗と、第１の力（ｆ１）の決定された前記オフセットとに基づいて、適用された前記スピンドル（１０）に与えられる前記外力（ｆｅ）を特定するようにされ、
－第１の軸受（７）を第１の軸受台座（６８）に取り付けるための第１の軸受支持体（６）と
を含み、前記第１の軸受（７）は第１の外側リング（７１）を備え、該第１の外側リング（７１）は、第１の力（ｆ１）を伝達するために第１の軸受台座（６８）に設置され、前記外力（ｆｅ）は、前記スピンドル（１０）から第１の内側リング（７２）へ、前記第１の軸受（７）に伝達される前記第１の力（ｆ１）と、適用された第２の軸受（９）によって吸収される第２の力（ｆ２）とを含み、前記第１の内側リング（７２）は、適用された前記スピンドル（１０）から前記第１の力（ｆ１）を伝達するために、第１の軸受要素（７３）を介して前記第１の外側転動リング（７１）に接続される、
外力測定ユニット（４）。
【0396】
２．モータハウジング（３）を更に備え、ここで前記第１のフラップ端部（６３）及び前記第２のフラップ端部（６６）は、前記ロードセル（５）を前記スピンドル（１０）の前記モータハウジング（３）でのロードセル保持シート（５１）に設置するように構成され、第２の外側リング（９１）は前記モータハウジング（３）の第２の転動支持体に取り付けられる、第１項に記載の外力測定ユニット（４）。
【0397】
３．前記評価ユニット（８）は、前記ひずみゲージ（６４、６７）の測定された前記抵抗を、ローパスフィルタを通して経時的に平滑化する、第１項又は第２項に記載の外力測定ユニット（４）。
【0398】
４．前記評価ユニット（８）は、前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）の測定された前記抵抗での経時的なドリフトを特定し、所定の期間の後にドリフト補償を適用することによって、前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）を再較正する、第１項から第３項のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0399】
５．形状を合わせて前記スピンドル（１０）に接続されたフリーホイール（１０８）を更に備える、第１項から第４項のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0400】
６．前記スピンドル（１０）の半径方向位置を特定するための角度エンコーダ（１１）を更に備える、第１項から第５項のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0401】
７．前記第１の軸受（７）の前記第１の軸受リング（７２）の内側で受けられかつ前記第２の軸受（９）の第２の軸受リング（９２）で受けられる前記スピンドル（１０）を更に備え、前記スピンドル（１０）は、前記第１の力（ｆ１）を前記第１の軸受リング（７２）に与え、前記第２の力（ｆ２）を前記第２の内側軸受リング（９２）に与え、前記第１の力（ｆ１）及び前記第２の力（ｆ２）は前記外力（ｆｅ）の一部であり、前記外力（ｆｅ）は、レバーアーム（１０１、１０５）を通じて前記スピンドル（１０）の少なくとも１つの端部（１０３、１０７）に与えられる、第１項から第６項のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0402】
８．前記評価ユニット（８）は、計算された前記力（ｆｅ）に応じたトルクと、前記スピンドル（１０）の位置に応じたそれぞれの前記レバーアーム（１０１、１０５）の有効レバーアーム長を計算する、第１項から第７項のいずれか１つに記載の外力測定ユニット（４）。
【0403】
９．スピンドル（１０）を受けるロードセル（５）を備えた外力測定ユニット（４）を用いて外力（ｆｅ）を測定するための測定方法であって、該測定方法は、
第１のフラップ（６２）の長さの変化により、前記第１のフラップ（６２）に配置された第１のひずみゲージ（６４）の抵抗が変化し、第２のフラップ（６５）の長さの変化により、前記第２のフラップ（６５）に配置された第２のひずみゲージ（６７）の抵抗が変化するステップと、ここで各フラップ（６２、６５）は前記ロードセル（５）に配置され、
－前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）のそれぞれの抵抗を、評価ユニット（８）を用いて測定するステップと、
－前記評価ユニット（８）を用いて、前記スピンドル（１０）の重量によって生じる前記外力（ｆｅ）のオフセットを決定するステップと、
－前記評価ユニット（８）を用いて、前記スピンドル（１０）のレバーアームの位置を決定するステップと、
－前記評価ユニット（８）を用いて、測定された前記抵抗と、前記第１の力（ｆ１）の決定された前記オフセットとに基づいて、適用された前記スピンドル（１０）に加えられた前記外力（ｆｅ）を特定するステップと
を含む、測定方法。
第１のフラップ（６２）の長さの変化により、前記第１のフラップ（６２）に配置された第１のひずみゲージ（６４）の抵抗が変化し、第２のフラップ（６５）の長さの変化により、前記第２のフラップ（６５）に配置された第２のひずみゲージ（６７）の抵抗が変化するステップと、ここで各フラップ（６２、６５）は前記ロードセル（５）に配置され、
－前記第１のひずみゲージ（６４）及び前記第２のひずみゲージ（６７）のそれぞれの抵抗を、評価ユニット（８）を用いて測定するステップと、
－前記評価ユニット（８）を用いて、前記スピンドル（１０）の重量によって生じる前記外力（ｆｅ）のオフセットを決定するステップと、
－前記評価ユニット（８）を用いて、前記スピンドル（１０）のレバーアームの位置を決定するステップと、
－前記評価ユニット（８）を用いて、測定された前記抵抗と、前記第１の力（ｆ１）の決定された前記オフセットとに基づいて、適用された前記スピンドル（１０）に加えられた前記外力（ｆｅ）を特定するステップと
を含む、測定方法。
【0404】
１０．第１項から第８項に記載の外力測定ユニット（４）を備えた電動アシスト自転車。
【0405】
１ モータユニット
１ａ モータ
２ 電気モータ
３ モータハウジング
４ 外力測定ユニット
５ ロードセル
６ 第１の軸受支持体
７ 第１の軸受
８ 評価ユニット
９ 第２の軸受
１０ スピンドル
１１ 角度エンコーダ
１２ バッテリホルダ
３１ 保持プレート
３２ ネジ
３３ 第１の締結要素
３４ 第２の締結要素
３５ 密閉用リップ
５１ ロードセル保持シート
６１ 支持リング
６２ 第１のフラップ
６３ 第１のフラップ端部
６４ 第１のひずみゲージ
６５ 第２のフラップ
６６ 第２のフラップ端部
６７ 第２のひずみゲージ
６８ 第１の軸受座
６９ 機械的ガイド
７１ 第１の外側リング
７２ 第１の内側リング
７３ 第１の軸受要素
９１ 第２の外側リング
９２ 第２の内側リング
９３ 第２の軸受要素
１００ スピンドル対称軸
１０１ 第１のクランク
１０２ 第１のペダル
１０３ 第１の端部
１０４ 第１の対称軸
１０５ 第２のクランク
１０６ 第２のペダル
１０７ 第２の端部
１０８ フリーホイール
１０９ 第２の対称軸
１１０ ディフレクターブレード
１１１ ホールセンサ
１１２ 磁気リング
１１３ プラスチック製カバー
１１４ チェーン
１３０ 第１のペダルスピンドル
１３１ 第２のペダルスピンドル
２０１ 第１の信号
２０２ 第２の信号
２０５ ホールセンサ信号
２０６ ランプ関数
２０７ 交点
２１０ ベースライン
３００ 磁石
３１０ トランスミッタ軸受
３１１ ピンリング
３１２ 外側リング
３１３ 内側リング
３２０ 外側軸受
３３０ ロータ
３４０ スプロケットキャリア
３４１ ボトムブラケット
３４２ ハウジング締結要素
３４３ 第１のモータハウジング部分
３４４ 第２のモータハウジング部分
３４５ 第３のモータハウジング部分
３６０ 第３の軸受
６４１ ひずみゲージの第１の部分
６４２ ひずみゲージの第２の部分
４００ リング式の波動歯車装置
４０１ 内側ギアリング
４０２ 第１の内側ギアリング表面
４０３ 第２の内側ギアリング表面
４０４ 第２の内側ギアリング歯底部
４０５ 第２の内側ギアリング歯
４０６ 内側ギアリング孔
４０７ 内側ギアリング移動方向
４１０ トランスミッタリング
４１１ 第１のトランスミッタリング表面
４１２ 第１のトランスミッタリング歯底部
４１３ 第１のトランスミッタリング歯
４１４ 第２のトランスミッタリング表面
４１５ 第２のトランスミッタリング歯底部
４１６ 第２のトランスミッタリング歯
４１７ トランスミッタリング移動方向
４２０ 外側ギアリング
４２１ 第１の外側ギアリング表面
４２２ 第１の外側ギアリング歯底部
４２３ 第１の外側ギアリング歯
４２４ 第２の外側ギアリング表面
４２５ 第２の外側ギアリング凹部
４２６ 第２の外側ギアリング凸部
４２７ 外側ギアリング設置要素
５００ モータ側引き込みディスク
５０１ モータ側偏心カム
５０２ モータ側偏心カム軸受
５０３ ギア側引き込みディスク
５０４ ギア側偏心カム
５０５ ギア側偏心カム軸受
ｆｅ 外力ゲージ
ｆ１ 第１の力
ｆ２ 第２の力
ｏ１ 補正値
ｐ１ 第１の周期
ｐ２ 第２の周期
ｍ１ 第１の周期の中点
ｍ３ 第３の周期の中点
ａ１ 第１の振幅
ａ２ 第２の振幅
ａ３ 第３の振幅
ｆｘ１ 第１の水平方向の力
ｆｘ２ 第２の水平方向の力
ｆｅ１ 第１の外力
ｆｅ２ 第２の外力
１ａ モータ
２ 電気モータ
３ モータハウジング
４ 外力測定ユニット
５ ロードセル
６ 第１の軸受支持体
７ 第１の軸受
８ 評価ユニット
９ 第２の軸受
１０ スピンドル
１１ 角度エンコーダ
１２ バッテリホルダ
３１ 保持プレート
３２ ネジ
３３ 第１の締結要素
３４ 第２の締結要素
３５ 密閉用リップ
５１ ロードセル保持シート
６１ 支持リング
６２ 第１のフラップ
６３ 第１のフラップ端部
６４ 第１のひずみゲージ
６５ 第２のフラップ
６６ 第２のフラップ端部
６７ 第２のひずみゲージ
６８ 第１の軸受座
６９ 機械的ガイド
７１ 第１の外側リング
７２ 第１の内側リング
７３ 第１の軸受要素
９１ 第２の外側リング
９２ 第２の内側リング
９３ 第２の軸受要素
１００ スピンドル対称軸
１０１ 第１のクランク
１０２ 第１のペダル
１０３ 第１の端部
１０４ 第１の対称軸
１０５ 第２のクランク
１０６ 第２のペダル
１０７ 第２の端部
１０８ フリーホイール
１０９ 第２の対称軸
１１０ ディフレクターブレード
１１１ ホールセンサ
１１２ 磁気リング
１１３ プラスチック製カバー
１１４ チェーン
１３０ 第１のペダルスピンドル
１３１ 第２のペダルスピンドル
２０１ 第１の信号
２０２ 第２の信号
２０５ ホールセンサ信号
２０６ ランプ関数
２０７ 交点
２１０ ベースライン
３００ 磁石
３１０ トランスミッタ軸受
３１１ ピンリング
３１２ 外側リング
３１３ 内側リング
３２０ 外側軸受
３３０ ロータ
３４０ スプロケットキャリア
３４１ ボトムブラケット
３４２ ハウジング締結要素
３４３ 第１のモータハウジング部分
３４４ 第２のモータハウジング部分
３４５ 第３のモータハウジング部分
３６０ 第３の軸受
６４１ ひずみゲージの第１の部分
６４２ ひずみゲージの第２の部分
４００ リング式の波動歯車装置
４０１ 内側ギアリング
４０２ 第１の内側ギアリング表面
４０３ 第２の内側ギアリング表面
４０４ 第２の内側ギアリング歯底部
４０５ 第２の内側ギアリング歯
４０６ 内側ギアリング孔
４０７ 内側ギアリング移動方向
４１０ トランスミッタリング
４１１ 第１のトランスミッタリング表面
４１２ 第１のトランスミッタリング歯底部
４１３ 第１のトランスミッタリング歯
４１４ 第２のトランスミッタリング表面
４１５ 第２のトランスミッタリング歯底部
４１６ 第２のトランスミッタリング歯
４１７ トランスミッタリング移動方向
４２０ 外側ギアリング
４２１ 第１の外側ギアリング表面
４２２ 第１の外側ギアリング歯底部
４２３ 第１の外側ギアリング歯
４２４ 第２の外側ギアリング表面
４２５ 第２の外側ギアリング凹部
４２６ 第２の外側ギアリング凸部
４２７ 外側ギアリング設置要素
５００ モータ側引き込みディスク
５０１ モータ側偏心カム
５０２ モータ側偏心カム軸受
５０３ ギア側引き込みディスク
５０４ ギア側偏心カム
５０５ ギア側偏心カム軸受
ｆｅ 外力ゲージ
ｆ１ 第１の力
ｆ２ 第２の力
ｏ１ 補正値
ｐ１ 第１の周期
ｐ２ 第２の周期
ｍ１ 第１の周期の中点
ｍ３ 第３の周期の中点
ａ１ 第１の振幅
ａ２ 第２の振幅
ａ３ 第３の振幅
ｆｘ１ 第１の水平方向の力
ｆｘ２ 第２の水平方向の力
ｆｅ１ 第１の外力
ｆｅ２ 第２の外力
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【国際調査報告】