CH715402B1 - Handgriffeinheit umfassend einen Handgriff und einen thermoelektrischen Generator, insbesondere für ein Sportgerät oder ein Werkzeug. - Google Patents

Abstract

Eine Handgriffeinheit (1) umfasst einen Handgriff, welcher vorzugsweise in einer bestimmungsgemässen Verwendung vom Verwender unter erhöhter körperlicher Aktivität gehalten und/oder betätigt wird, insbesondere eine Handgriffeinheit (1) eines Sportgeräts oder eines Werkzeugs, wobei die Handgriffeinheit (1) einen thermoelektrischen Generator (33)umfasst, welcher in wärmeleitender Verbindung mit dem Handgriff steht, womit elektrische Energie aus einer Körperwärme eines den Handgriff ergreifenden Verwenders erzeugbar ist, um einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie des thermoelektrischen Generators zu versorgen.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Handgriffeinheit umfassend einen Handgriff, welcher vorzugsweise in einer bestimmungsgemässen Verwendung vom Verwender unter erhöhter körperlicher Aktivität gehalten und/oder betätigt wird, insbesondere eine Handgriffeinheit eines Sportgeräts oder eines Werkzeugs.

Stand der Technik

[0002] Aus dem Stand der Technik werden Ansteuerungs-, Bedien-, Überwachungs- und Regeleinrichtungen von elektronischen, elektrischen, elektromechanischen oder elektrohydraulischen Komponenten von Sportgeräten und Werkzeugen, insbesondere Fahrräder sowie elektronischen und elektrischen Geräten, welche zeitweise oder permanent am Fahrrad angebracht werden können, entweder mit Hilfe von Batterien, Akkumulatoren oder Dynamos betrieben. Die genannten Energiequellen haben gewichtige Nachteile. Durch den Stromverbraucher oder selbst durch die Lagerung der Batterien oder Akkumulatoren werden die Batterien oder Akkumulatoren entleert, liefern nach einer gewissen Zeit nicht mehr genügend elektrischen Strom und müssen ausgetauscht oder aufgeladen werden. Um einen Ausfall des Stromverbrauchers zu verhindern, muss der Ladezustand der Batterie oder des Akkumulators genau überwacht werden. Eventuell muss eine Ersatzbatterie oder ein Ersatzakkumulator mitgeführt werden. Das Mitführen von Ersatzbatterie oder Ersatzakkumulator kann umständlich sein oder vergessen werden. Ausserdem kann bei sehr niedrigen Aussentemperaturen die Batterie oder der Akkumulator unerwartet schnell entladen werden und zu einem Ausfall des Stromverbrauchers führen. Dynamos haben den Nachteil, dass die elektrische Energie immer aus körperlicher Energie gewonnen wird, was vom Fahrradfahrer als störend empfunden werden kann. Zur Gewinnung der elektrischen Energie muss zusätzliche Muskelkraft aufgewendet werden oder eine deutliche Reduktion der Fahrradfahrtgeschwindigkeit in Kauf genommen werden.

[0003] Durch die vermehrte Verwendung von drahtlos kommunizierenden elektronischen, elektrischen, elektromechanischen oder elektrohydraulischen Komponenten, Sportgeräten und Werkzeugen, insbesondere von Fahrrädern oder elektronischen und elektrischen Geräten, welche zeitweise oder permanent am Fahrrad angebracht werden können, kommen immer mehrere Batterien und/oder Akkumulator und/oder Dynamos zum Einsatz. Die drahtlose Kommunikation hat gegenüber der drahtgebundenen Kommunikation den Vorteil, dass zum Beispiel keine Kabel am oder im Rahmen geführt werden müssen, was umständlich oder ästhetisch unschön ist. Der Nachteil der drahtlosen Kommunikation ist, dass mehrere Batterien oder Akkumulatoren bezüglich Ladezustand überwacht werden müssen. Ausserdem kann das Austauschen von Batterien bei gut gedichteten Systemen schwierig und zeitraubend sein.

Darstellung der Erfindung

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörige Handgriffeinheit zu schaffen, welche besonders kompakt ausgebildet und wartungsarm ist.

[0005] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst die Handgriffeinheit einen thermoelektrischen Generator, welcher in wärmeleitender Verbindung mit dem Handgriff steht, womit elektrische Energie aus einer Körperwärme eines den Handgriff ergreifenden Verwenders erzeugbar ist, um einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie des thermoelektrischen Generators zu versorgen.

[0006] Mit den aufgelisteten Merkmalen in der Form „x1, x2, x3... und/oder xn“ ist jeweils eine nichtleere Teilmenge aus der Menge der Merkmale (x1, x2, x3... xn) zu verstehen.

[0007] Unter dem Begriff Handgriffeinheit respektive Handgriff ist ein Objekt zu verstehen, welches in der bestimmungsgemässen Verwendung mit der Hand derart fest umgriffen wird, dass zumindest die Handfläche am Handgriff anliegt. Besonders bevorzugt wird der Handgriff in der bestimmungsgemässen Verwendung im Faustgriff gehalten, wobei der Daumen sowohl den vier Fingern gegenüberliegend als auch auf derselben Seite liegen kann. Insbesondere keine Handgriffeinheit ist zum Beispiel eine Fernbedienung für einen Fernseher, weiche typischerweise auf den Fingerspitzen aufliegt und vom Mittelhandknochen des Daumens gestützt und mit dem Daumen bedient wird. Besonders bevorzugt umfasst der Handgriff der Handgriffeinheit im Wesentlichen einen Rohrabschnitt - wahlweise mit ergonomisch angeformter Polsterung - welcher in der bestimmungsgemässen Verwendung im Faustgriff gehalten wird.

[0008] Besonders bevorzugt ist der Handgriff der Handgriffeinheit zu einem Gerät zugehörig, bei welchem der Handgriff als Stütze für den Körper, als Handgriff zum Betätigen und Führen des Geräts und/oder zum Beaufschlagen mit einer grösstmöglichen Kraft ausgebildet ist. Dadurch, dass der Handgriff vorzugsweise für ein Sportgerät oder ein Werkzeug vorgesehen ist, wobei der Handgriff unter erhöhter körperlicher Aktivität gehalten und/oder betätigt wird, wird ein besonders effizienter Einsatz eines thermoelektrischen Generators geschaffen, da bei erhöhter körperlicher Aktivität auch eine höhere Körpertemperatur des Verwenders vorliegt, womit ein grösserer Temperaturunterschied am thermoelektrischen Generator und damit eine höhere Leistung des thermoelektrischen Generators erreicht werden kann.

[0009] Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Handgriffeinheit um eine Handgriffeinheit eines Leistungssportgeräts. Unter einem Leistungssportgerät wird ein Sportgerät im Indoor- und/oder Outdoorbereich verstanden, welches mit Körperkraft respektive körperlicher Leistung betätigt wird, so dass sich die Körpertemperatur respektive die Heizleistung in den Aussenregionen des Körpers, insbesondere an einer Handfläche erhöht. Damit wird eine besonders hohe elektrische Leistung des thermoelektrischen Generators erreicht, womit zum Beispiel eine grosse Reichweite eines mit dem thermoelektrischen Generator betriebenen Senders einhergeht (siehe unten).

[0010] Das Sportgerät kann in weiteren Varianten auch als Fitnessgerät für die Ausdauersteigerung, insbesondere als Outdoor-Sportgeräte, wie Fahrräder (siehe unten), insbesondere Mountainbikes, Rennräder, Triathlon Rad, Crossrad, Liegerad, Tandem, Fahrradtaxi etc. ausgebildet sein. Weiter kann das Sportgerät als Fitnessgerät für die Ausdauersteigerung im Indoorbereich ausgebildet sein, insbesondere als Bahnrad, als Ergometer, Spin-Bike, Laufrad, Rudergerät, Stepper, Crosstrainer, Laufband etc. Dem Fachmann sind weitere Fitnessgeräte zur Ausdauersteigerung bekannt.

[0011] In weiteren Varianten kann das Sportgerät auch als Fitnessgerät für die Kraftsteigerung ausgebildet sein. Insbesondere kann ein Fitnessgerät für die Kraftsteigerung eine Beinpresse, eine Hantel, eine Kabelzugstation, ein Latzuggerät, ein Multi-Press Rack, ein Medibow und/oder eine Kraftstation umfassen.

[0012] Dem Fachmann ist bekannt, dass die thermoelektrischen Generatoren auch in andere Handgriffeinheiten von Sportgeräten integriert werden können. Solche Handgriffeinheiten können sich zum Beispiel an Skistöcken, Nordic Walking Stöcken, Golfschläger, Tennisschläger oder Badmintonschläger befinden. Schliesslich kann der thermoelektrische Generator auch in Handgriffeinheiten für die Verwendung beim Wasserskiefahren, Kitesurfing etc. vorgesehen sein. All jene Sportgeräte, welche mit festem Handgriff umschlossen werden, eignen sich besonders gut zur Energiegewinnung mit thermoelektrischen Generatoren.

[0013] Besonders bevorzugt werden die thermoelektrischen Generatoren in Sportartikel des Outdoorbereichs angebracht oder eingearbeitet. Im Outdoorbereich wird die begrenzte Lebensdauer von Batterien oder das Laden von Akkumulatoren ais besonders einschränkend wahrgenommen.

[0014] Alle vorgenannten Sportgeräte umfassen mindestens eine Handgriffeinheit mit einem Handgriff, welcher unter erhöhter körperlicher Aktivität gehalten und/oder betätigt wird, wobei der Handgriff typischerweise in der Verwendung des Sportgeräts im Faustgriff gehalten wird. Damit kann eine besonders effektive Nutzung eines thermoelektrischen Generators erreicht werden. Mit den thermoelektrischen Generatoren können zum Beispiel Sensoren und/oder Sender gespiesen werden. Damit können biometrische Daten, wie Puls, Körpertemperatur, aber auch physikalische Parameter des Sportgeräts, wie zum Beispiel Geschwindigkeit, Ort etc. während des Einsatzes des Sportgeräts an ein Peripheriegerät übermittelt werden.

[0015] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Handgriffeinheit als Handgriffeinheit eines Fahrrads ausgebildet. Zur Gewinnung der elektrischen Energie wird der Temperaturunterschied zwischen der Körperwärme eines Fahrradfahrers und der Fahrradkomponente bzw. dem daran gebundenen Fahrrad genutzt. Dies wird mit Hilfe von thermoelektrischen Generatoren erzielt, welche vorzugsweise in, an oder um die Fahrradkomponenten angebracht oder eingearbeitet werden. Die auf diese Weise gewonnene elektrische Energie muss nicht durch zusätzliches Pedalieren aufgebracht werden oder führt nicht zu einer Verlangsamung der Fahrradfahrtgeschwindigkeit. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass ein Fahrrad neben dem thermoelektrischen Generator zusätzlich einen Dynamo, einen Akkumulator oder dergleichen umfassen kann.

[0016] Die Wärmeenergie des Körpers des Fahrradfahrers steht immer zur Verfügung, solange er in Kontakt mit dem thermoelektrischen Generator ist. Daher steht die daraus gewonnene elektrische Energie während des Kontakts des Körpers mit dem thermoelektrischen Generator immer zur Verfügung und die Ansteuerungs-, Bedien-, Überwachungs- und Regeleinrichtungen von elektronischen, elektrischen, elektromechanischen oder elektrohydraulischen Komponenten von Fahrrädern oder elektronischen und elektrischen Geräten, welche zeitweise oder permanent am Fahrrad angebracht werden können, können andauernd betrieben werden. Auch sind solche batterie- oder akkumulatorlos betriebenen Fahrradkomponenten einfach in der Wartung und weniger störanfällig, weil keine Batterie gewechselt werden muss und kein Batteriefach abgedichtet bzw. keine Lademöglichkeit für den Akkumulator geschaffen werden muss.

[0017] Speziell im Outdoorbereich ist dies gegenüber von Batterie oder Akkumulator betriebenen Ansteuerungs-, Bedien-, Überwachungs- und Regeleinrichtungen von elektronischen, elektrischen, elektromechanischen oder elektrohydraulischen Komponenten von Fahrrädern oder elektronischen und elektrischen Geräten, welche zeitweise oder permanent am Fahrrad angebracht werden können, ein grosser Vorteil, auch weil Batterien oder Akkumulatoren fachgerecht entsorgt werden müssen. Dieser ökologische Vorteil von batterie- und akkumulatorlosen Fahrradkomponenten ist ebenfalls hoch zu gewichten.

[0018] In einer weiteren Variante wird die Energie mit einem oder mehreren thermoelektrischen Generatoren erzeugt, welche in, an oder um die Fahrradkomponenten angebracht oder eingearbeitet werden, welche direkt mit dem Fahrradfahrer in Kontakt stehen oder leicht mit einem Körperteil des Fahrradfahrers berührt werden können, um die Körperwärme nutzbar zu machen. Die thermoelektrischen Generatoren können somit in viele Komponenten des Fahrrads eingefügt oder angebracht werden. Fahrradkomponenten können zum Beispiel sein: Handgriffeinheiten, Fahrradsattel, Fahrradlenker, Fahrradpedale, Rahmen oder Vorbau. Dem Fachmann sind noch weitere Komponenten oder Teile des Fahrrads bekannt.

[0019] In einer bevorzugen Variante werden die thermoelektrischen Generatoren an Fahrradkomponenten oder Fahrradteilen angebracht oder eingearbeitet, welche beim Fahren des Fahrrads in direktem und permanentem Kontakt mit dem Körper des Fahrradfahrers stehen. Solche Fahrradkomponenten sind Handgriffeinheit, Sattel und Pedale.

[0020] Thermoelektrische Generatoren könnten auch in Fahrradzubehörteile wie Kleider oder Schuhe integriert werden.

[0021] In einer besonders bevorzugten Variante werden die thermoelektrischen Generatoren in die Handgriffeinheit eines Fahrrads integriert oder angebracht. Die Hand umfasst die Handgriffeinheit permanent und fest. Die Wärmeübertragung ist daher besonders gut.

[0022] Die erfindungsmässig ausgeführten Fahrradkomponenten lassen sich bevorzugt mit Ansteuerungseinrichtung bzw. Betätigungseinheiten für elektronische, elektrische, elektromechanische oder elektrohydraulische Komponenten von Fahrrädern oder elektronischen und elektrischen Geräten, welche zeitweise oder permanent am Fahrrad angebracht werden können, kombinieren, welche in DE 11 2015 001 058 veröffentlicht und beschrieben sind.

[0023] In weiteren Varianten kann die Handgriffeinheit auch als Handgriffeinheit eines Werkzeugs ausgebildet sein. Das Werkzeug kann im Wesentlichen beliebig ausgeführt sein, wobei es jedoch einen Handgriff umfasst, welcher in der bestimmungsgemässen Verwendung vorzugsweise im Faustgriff ergriffen wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das Werkzeug in der Verwendung unter erhöhter körperlicher Aktivität eingesetzt. Der thermoelektrische Generator kann zum Beispiel als Schalter für ein elektrisches Werkzeug ausgeführt sein, insbesondere eine Bohrmaschine, ein Abbruchhammer, eine Kreissäge, eine Stichsäge, ein Winkelschleifer, ein Bandschleifer etc. Dem Fachmann sind weitere Werkzeuge bekannt. Damit kann auf eine aufwendige Verkabelung des Geräts verzichtet werden. Das Werkzeug kann jedoch auch ohne elektrischen Antrieb sein, wobei mit dem thermoelektrischen Generator zum Beispiel ein Sender/Empfänger für die Ortung des Werkzeugs in der Werkstatt respektive auf der Baustelle gespiesen werden kann. Dem Fachmann sind weitere Anwendungen bekannt.

[0024] Vorzugsweise ist der thermoelektrische Generator am Handgriff angeordnet. Damit wird eine direkte Übertragung der Wärmeenergie an den thermoelektrischen Generator ermöglicht, womit ein besonders effizienter Einsatz des thermoelektrischen Generators erreicht wird. Weiter wird damit ein besonders kompakter Aufbau ermöglicht.

[0025] In Varianten kann der thermoelektrische Generator auch über ein wärmeleitendes Element mit dem Handgriff verbunden sein, insbesondere über eine Heatpipe oder dergleichen. Damit kann zum Beispiel bei zwei Handgriffen lediglich ein thermoelektrischer Generator eingesetzt werden, welcher über die Wärme beider Handgriffe gespiesen wird.

[0026] Bevorzugt ist der thermoelektrische Generator derart angeordnet, dass er bei einem bestimmungsgemässen Gebrauch des Handgriffs in einer Handfläche des Anwenders liegt. Damit wird mit dem thermoelektrischen Generator eine besonders effiziente Nutzung der Körperwärme erreicht, womit eine besonders hohe elektrische Leistung erzeugbar ist. Besonders bevorzugt ist der thermoelektrische Generator am Handgriff derart ausgebildet und angeordnet, dass mindestens 10 %, vorzugsweise mindestens 20 %, besonders bevorzugt mindestens 50 %, insbesondere mehr als 80 % einer Aussenfläche des Handgriffs vom thermoelektrischen Generator bedeckt sind.

[0027] In Varianten kann der thermoelektrische Generator auch weniger als 10 % der Aussenfläche des Handgriffs vom thermoelektrischen Generator bedeckt sein. Der thermoelektrische Generator muss nicht zwingend derart angeordnet sein, dass er im bestimmungsgemässen Gebrauch in der Handfläche liegt - der thermoelektrische Generator kann auch im Bereich der Finger zu liegen kommen.

[0028] Vorzugsweise umfasst der thermoelektrische Generator eine Warmseite und eine Kaltseite, wobei die Warmseite im Betrieb einer Handfläche des Anwenders zugewandt ist und die Kaltseite zu einer Innenseite des Handgriffs gerichtet ist, wobei die Kaltseite mit einem wärmeleitenden Element derart verbunden ist, dass Wärme von der Kaltseite abführbar ist. Durch das Abführen der Wärme von der Kaltseite wird eine grössere Temperaturdifferenz zwischen der Warmseite und der Kaltseite erreicht, womit die Leistung des thermoelektrischen Generators optimiert werden kann.

[0029] In Varianten kann die Kaltseite auch lediglich luftgekühlt sein.

[0030] Bevorzugt umfasst das wärmeleitende Element ein Rohr, insbesondere ein durch den Handgriff umfasstes Rohr. Damit wird die Wärme der Kaltseite zum Beispiel durch die Lenkstange abgeführt. Zur weiteren Optimierung kann ein Bereich des Handgriffs, welcher nicht durch den thermoelektrischen Generator bedeckt ist, isoliert sein. Damit kann eine direkte Wärmeübertragung zwischen der Hand des Benutzers und des zur Wärmeabführung vorgesehenen Rohrs vermindert werden. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Wärmeabführung von der Kaltseite des thermoelektrischen Generators über das Rohr optimiert werden kann. Der Einsatz der Lenkstange als wärmeleitendes Element hat weiter den Vorteil, dass die Lenkstange zwischen den Handgriffen, insbesondere bei einem Fahrrad oder ähnlichem, durch den Fahrtwind gekühlt werden kann.

[0031] In Varianten kann auf das Rohr als Kühlelement auch verzichtet werden.

[0032] Vorzugsweise umfasst das wärmeleitende Element eine Heatpipe und/oder eine Kühlrippe. Damit kann eine effiziente Abführung der Wärme von der Kaltseite des thermoelektrischen Generators erreicht werden, womit die Leistung des thermoelektrischen Generators weiter gesteigert werden kann. Die Heatpipe kann zum Beispiel einseitig mit dem thermoelektrischen Generator und anderseitig mit einem grossflächigen Element der Vorrichtung, welche die Handgriffeinheit umfasst, verbunden sein. Damit kann die Wärmeabführung weiter optimiert werden. Das grossflächige Element kann im Falle eines Fahrrads z. B. ein Bereich des Fahrradrahmens oder den Lenker des Fahrrads umfassen. Die Kühlrippen können zum Beispiel innerhalb des Handgriffs, direkt an der Kaltseite des thermoelektrischen Generators angebracht sein. In diesem Fall kann der Handgriff derart ausgebildet sein, dass die Kühlrippen durch einen Luftstrom, zum Beispiel den Fahrtwind, durchströmt werden können, so dass ein Wärmestau vermieden werden kann.

[0033] Statt einer Heatpipe kann auch ein einfaches, wärmeleitendes Bauteil, wie zum Beispiel ein flächiges Stück aus Aluminium oder einer anderen Metalllegierung vorgesehen sein, welches im Wesentlichen die Oberfläche der Kaltseite des thermoelektrischen Generators vergrössert. Das flächige Stück kann auch einerseits mit dem thermoelektrischen Generator und anderseits - im Falle eines Fahrrads - mit einem mittleren Bereich des Lenkers verbunden sein und/oder Kühlrippen umfassen. Auf die Heatpipe und die Kühlrippen kann auch verzichtet werden.

[0034] Bevorzugt ist der thermoelektrische Generator in einem hülsenartigen Halterungselement angeordnet, wobei das hülsenartige Halterungselement um den Handgriff angeordnet ist. In Varianten kann der thermoelektrische Generator auch über ein anderweitig geformtes Halterungselement oder auch direkt mit dem Handgriff verbunden sein.

[0035] Der thermoelektrische Generator kann in einer Ausführungsform dazu in einem hülsenartigen Haltungselement integriert sein, welches über ein Lenkerrohr geschoben werden kann. Der Innendurchmesser des hülsenartigen Haltungselements ist vorzugsweise zwischen 10 mm bis 50 mm, besonders vorzugsweise zwischen 20 mm bis 35 mm, insbesondere zwischen 20 mm bis 25 mm. In Varianten kann der Innendurchmesser auch anderweitig bemessen sein.

[0036] Vorzugsweise ist der thermoelektrische Generator tangential zum Aussendurchmesser eines Fahrradlenkers angeordnet. Bevorzugt liegt eine Strecke vom Tangentialpunkt bis zum Mittelpunkt des Fahrradlenkerrohrs zwischen 5 mm bis 25 mm, besonders vorzugsweise zwischen 11 mm bis 15 mm. In Varianten kann die Strecke auch andere Masse aufweisen.

[0037] Vorzugsweise ist der thermoelektrische Generator parallel zum Fahrradlenker, besonders bevorzugt parallel zum Handgriff, ausgerichtet. In Varianten kann der thermoelektrische Generator auch anderweitig zum Fahrradlenker ausgerichtet sein.

[0038] Vorzugsweise weist der thermoelektrische Generator eine Krümmung auf und ist insbesondere als Teilfläche eines Kreiszylindermantels oder als ergonomisch ausgebildeter Teil des Handgriffs ausgebildet. Damit kann eine Kontaktfläche zwischen der Hand, insbesondere der Handfläche im Faustgriff und dem thermoelektrischen Generator, verbessert werden, womit wiederum eine verbesserte Wärmeübertragung und damit eine grössere Leistung des thermoelektrischen Generators erreicht werden kann.

[0039] In Varianten kann der thermoelektrische Generator auch plattenförmig, insbesondere im Wesentlichen flächig ausgeführt sein. In diesem Fall können gegebenenfalls auch mehrere thermoelektrische Generatoren zusammengeschaltet werden, um bei gleichbleibender Gesamtfläche eine optimierte Wärmeübertragung zu erreichen.

[0040] Vorzugsweise umfasst die Handgriffeinheit weiter mindestens einen Sender zum Senden von Daten, wobei der Sender mit elektrischer Energie des thermoelektrischen Generators versorgt wird, wobei der Sender insbesondere als Funksender und/oder als Infrarotsender, besonders bevorzugt als Bluetooth-Sender, vorzugsweise als Bluetooth Low Energy respektive Bluetooth 4.0, ausgebildet ist.

[0041] In Varianten kann auf den Sender auch verzichtet werden. Stattdessen kann die Handgriffeinheit auch anderweitige Stromverbraucher, wie zum Beispiel eine LED, als Beleuchtung oder dergleichen umfassen.

[0042] Vorzugsweise umfasst die Handgriffeinheit weiter eine von Hand betätigbare Schalteinheit, womit der Sender aktiviert werden kann, um Daten an einen Empfänger zu senden, insbesondere an eine Kamera, an ein Smartphone und/oder an eine Gangschaltung eines Fahrrads. Die Schalteinheit ist vorzugsweise derart angeordnet, dass sie in der Verwendung mit derselben Hand bedient werden kann, welche den Handgriff ergreift. Die Schalteinheit kann zum Beispiel derart angeordnet sein, das sie mit dem Daumen oder dem Zeigefinger betätigbar ist, während der thermoelektrische Generator an der Handfläche derselben Hand anliegt. Damit kann ein besonders robuster Betrieb sichergestellt werden.

[0043] In Varianten kann die Schalteinheit auch automatisch aktiviert werden, sobald der thermoelektrische Generator Strom für den Betrieb der Schalteinheit liefert. Weiter kann auf die Schalteinheit auch verzichtet werden respektive die Schalteinheit kann ausserhalb der Handgriffeinheit angeordnet sein.

[0044] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der thermoelektrische Generator weitere elektrische oder elektronische Elemente, insbesondere kann ein Kondensator oder ein Akkumulator zur Speicherung der elektrischen Energie vorgesehen sein. Weiter kann ein Prozessor zur Energieverwaltung respektive im Faile eines Senders zu dessen Ansteuerung vorgesehen sein. Dem Fachmann ist eine Vielzahl an weiteren Komponenten bekannt, welche durch den thermoelektrischen Generator erfasst sein können.

[0045] Die eingesetzten thermoelektrischen Generatoren können planar oder gekrümmt sein. Die Form der thermoelektrischen Generatoren kann jeglicher Natur sein. Es gilt, die Fläche zwischen Körper bzw. Körperteil, welche in Kontakt mit der Fahrradkomponente bzw. dem thermoelektrischen Generator steht oder stehen wird, zu optimieren, so dass die Wärmeübertragung am grössten ist.

[0046] Bevorzugt werden quadratische oder rechteckige thermoelektrische Generatoren verwendet und um die Energiegewinnung zu erhöhen werden mehrere thermoelektrische Generatoren in Serie angelegt.

[0047] Gemäss einer ersten bevorzugten Ausgestaltung für eine Handgriffeinheit werden der thermoelektrische Generator oder mehrere thermoelektrische Generatoren auf einer Hülse angebracht, welche auf einen Fahrradlenker geschoben und fixiert wird. Die Hülse kann einen Innendurchmesser von 10 mm bis 50 mm haben. Bevorzugt werden Hülsen mit einem Innendurchmesser von 20 mm bis 35 mm und besonders bevorzugt werden Hülsen mit einem Innendurchmesser von 22.2 mm bis 22.5 mm verwendet. Ebenfalls lässt sich in oder an der Hülse eine Leiterplatte platzieren, welche einen Booster, ein Energiemanagementsystem, elektrische Verbraucher (z. B. CPU, Messsysteme, Funk-Kommunikationseinheit), Akkumulatoroder Superkondensator und eine Antenne beinhalten können. Ausserdem kann die Leiterplatte Näherungsschalter enthalten, welche durch Betätigen eines Betätigungselements ein der Betätigung repräsentierendes elektrisches Signal ermöglichen. Die Hülse ist bevorzugt mit einem wärmeleitfähigen Gummi ummantelt.

[0048] Gemäss einer ersten Variante der ersten Ausgestaltung kann die Leiterplatte auch in einem Hohlraum am Lenkerende platziert werden, um geschützt zu sein und eine möglichst ergonomische Ausformung der Handgriffeinheit zu ermöglichen. Die Kabel werden dann entlang der Hülse zur Leiterplatte geführt.

[0049] Gemäss einer zweiten Variante der ersten Ausgestaltung kann die mit Näherungsschalter bestückte Leiterplatte auch in der manuell bedienbaren Betätigungseinheit platziert sein, welche ein der Betätigung repräsentierendes elektrisches Signal ermöglicht.

[0050] Die erste bevorzugte Ausgestaltung für die Handgriffeinheit, welche an oder in einem Fahrradlenker angebracht werden kann, richtet sich an Fahrradlenker mit einem meist runden Aussendurchmesser und einem am Ende des Fahrradlenkers befindlichen geraden Teilstück von 10 mm bis 150 mm. Solche Fahrradlenker werden meist an Citybikes, Mountainbikes, Fitnessbikes, Commuterbikes, Urbanbikes, Triathlonbikes oder Fahrrädern des Alltags verbaut. Mit Fahrradlenker sollen in dieser Kategorie von Lenkertyp auch Lenkeradapter oder Lenkeraufsätze erfasst werden, welche auf den eigentlichen Fahrradlenker aufgeschraubt oder angeklemmt werden, zur Vermehrung der Griffmöglichkeiten oder zur Ermöglichung spezieller Positionen.

[0051] Gemäss einer zweiten Ausgestaltung für die Handgriffeinheit können die thermoelektrischen Generatoren auch direkt in einem Fahrradlenker einlaminiert werden. Bei dieser Ausgestaltung würde die Handgriffeinheit wegfallen oder aus einem wärmeleitfähigen Kunststoff bestehen.

[0052] Gemäss einer dritten Ausgestaltung für die Handgriffeinheit können ein oder mehrere thermoelektrische Generatoren auch in eine Handgriffeinheit integriert oder angebracht werden, welche anschliessend an ein gekrümmtes Teilstück, einen Bogen, eines Lenkers angeschraubt oder angeklemmt werden. Solche Lenker mit einem Bogen werden oft als Rennradlenker bezeichnet und auch an Rennrädern verbaut.

[0053] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden die thermoelektrischen Generatoren auch in die Satteldecke oder Sattelgestelle von Fahrradsätteln integriert oder angebracht.

[0054] In einer Handgriffeinheit für ein Fahrrad ist vorzugsweise in der Handgriffeinheit ein thermoelektrischer Generator integriert, welcher durch den Temperaturunterschied zwischen der Hand eines Fahrradfahrers und der Handgriffeinheit elektrische Energie gewinnt.

[0055] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0056] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Lenkers mit zwei Handgriffeinheiten und zwei Betätigungselementen als Schrägansicht; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Handgriffeinheit mit Betätigungselement zur Verwendung in einem Lenker gemäss Figur 1 in einer Explosionsdarstellung; Fig. 3 eine schematische Darstellung von Teilen der Handgriffeinheit in einer Explosionsdarstellung; Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung quer zu einer Längsachse des hülsenartigen Haltungselements mit zwei thermoelektrischen Generatoren; Fig. 5 eine schematische Darstellung von Teilen der Handgriffeinheit in einer Explosionsdarstellung; Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Elektronikeinheit.

[0057] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0058] Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Lenkers mit zwei Handgriffeinheiten und zwei Betätigungselementen als eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

[0059] Bei den zwei Handgriffeinheiten 1 handelt es sich um Handgriffeinheiten wie sie bevorzugt an gerade Lenker 10 montiert werden, welche wiederum an Mountainbikes angebracht werden. Die thermoelektrischen Generatoren befinden sich unter den hülsenartigen Griffgummielementen 11 und sind nicht sichtbar. An den Hangriffeinheiten 1 anschliessend liegen die Betätigungselemente 12. Der Lenker 10 ist durch den Vorbau 14 mit dem Gabelschaft einer Fahrradgabel verbunden.

[0060] Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Handgriffeinheit mit Betätigungselement zur Verwendung auf der rechten Seite eines Lenkers vom Fahrrad fahrenden Fahrer aus gesehen angebracht.

[0061] Die Handgriffeinheit 1 der Figur 2 (wie auch der Figuren 3 bis 5) kann jedoch auch in anderen Sportgeräten oder Werkzeugen respektive Arbeitsgeräten eingesetzt werden. Die nachfolgend beschriebene Handgriffeinheit 1 kann in Sportgeräten wie Ergometer, Spin-Bike, Laufrad, Rudergerät, Stepper, Crosstrainer, Laufband, Hantel, Kabelzugstation, Latzuggerät, Multi-Press Rack, Medibow, Kraftstation, Skistöcken, Nordic Walking Stöcken, Golfschläger, Tennisschläger, Baseballschläger, Badmintonschläger sowie in Handgriffeinheiten für den Einsatz beim Wasserskiefahren, beim Kitesurfen, beim Windsurfen etc. eingesetzt werden. Die Aufzählung ist nicht abschliessend, dem Fachmann ist eine Vielzahl weiterer Einsatzmöglichkeiten bekannt, bei welchen eine Handgriffeinheit mit festem Faustgriff ergriffen wird, womit eine relativ grosse Wärmeleistung mittels eines thermoelektrischen Generators in elektrische Energie umgewandelt werden kann.

[0062] Die hülsenartige Handgriffeinheit 1 ist mit zwei Klemmringen 25 und 26 am Lenker 10 festgeklemmt. Das hülsenartige Griffgummielement 11 sorgt für einen sicheren Halt der Hände. Das Betätigungselement 12 ist in Umfangsrichtung verschwenkbar und ermöglicht das Signal, welches elektronische, elektrische, elektromechanische oder elektrohydraulische Komponenten von Fahrrädern oder elektronischen und elektrischen Geräten, welche zeitweise oder permanent am Fahrrad angebracht werden können, steuert, regelt, überwacht oder bedient. Am Betätigungselement 12 ist ein Bedienhebel 27 ausgebildet, welcher es dem Daumen erlaubt, das Betätigungselement 12 sicher in einen oberen und unteren Anschlag zu verdrehen. Der Bedienhebel 27 kann auch anders ausgestaltet sein, um eine sichere und bequeme Verdrehung des Betätigungselements 12 zu ermöglichen.

[0063] Die Figur 3 zeigt Teile der Handgriffeinheit bestehend aus einem hülsenartigen Haltungselement, thermoelektrischen Generatoren, einer auf dem Haltungselement sitzenden Leiterplatte und zusätzlich ein Betätigungselement.

[0064] Das Haltungselement 31 hat einen leicht grösseren Innendurchmesser als der Aussendurchmesser eines Lenkers und kann deshalb auf einen Lenker aufgeschoben werden. Das Haltungselement 31 hat an seinen Enden jeweils zwei Fortsätze, welche passgenau in die Klemmringe 25 und 26 passen. Mit den Schrauben 32 werden die Klemmringe und damit auch das damit verbundene Haltungselement 31 verdrehsicher am Lenker festgeklemmt. Am Haltungselement 31 sind die zwei thermoelektrischen Generatoren 33 angebracht, wobei nur ein thermoelektrischer Generator 33 sichtbar ist. Der zweite thermoelektrische Generator 33 liegt gegenüber. Ebenfalls sind am Haltungselement 31 die Leiterplatte 34 und eine Halterung 35, in welchem zwei Reed Schalter eingebunden sind, angebracht. Die Leiterplatte 34 enthält die Elektronikeinheit mit Energiemanagementsystem, Booster, Funk-Kommunikationsschaltung und Antenne. Die Reed Schalter in der Halterung 35, die Leiterplatte 34 und die thermoelektrischen Generatoren 33 sind miteinander durch elektrische Kabel verbunden. Im Betätigungselement 12 ist ein Sensormagnet 36 angebracht, welcher bei Verdrehung des Betätigungselements 12 den entsprechenden am Anschlagspunkt liegenden Reed Schalter schliesst und damit das Signal gibt. Gegenüber vom Sensormagnet 36 ist ein Haltemagnet 37 im Betätigungselement 12 eingearbeitet, welcher von einem zweiten Haltemagnet 37, welcher im Klemmring 26 eingearbeitet ist, angezogen wird und damit das Betätigungselement 12 in einer Grundstellung fixiert.

[0065] Die Figur 4 zeigt das Haltungselement mit den thermoelektrischen Generatoren im Querschnitt.

[0066] Der Querschnitt stammt aus der Mitte des Haltungselements 31. Die zwei thermoelektrischen Generatoren 33 sind gegenüber angeordnet und mit dem Haltungselement 31 verbunden.

[0067] Die Figur 5 zeigt Teile der Handgriffeinheit in der Art einer Explosionsdarstellung bestehend aus dem hülsenartigem Haltungselement, thermoelektrischen Generatoren und einer im Lenkerinnenraum aufzunehmende Leiterplatte und zusätzlich ein Betätigungselement.

[0068] Die Figur 5 Ist eine Variante der Ausführungsform beschrieben In der Figur 4. Es werden daher die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Figur 4, jeweils um 100 vermehrt, und es werden jeweils nur die Unterschiede gegenüber der vorangehend schon beschriebenen Ausführungsform beschrieben bzw. Besonderheiten erläutert.

[0069] Die Leiterplatte 134 ist nicht mehr mit dem Haltungselement 131 verbunden, sondern mit dem Klemmring 125. Die Leiterplatte 134 hat eine kleinere Breite als der Innendurchmesser eines Lenkers und ist so mit dem Klemmring 125 verbunden, dass sich die Leiterplatte 134 bei aufgeschobenem Klemmring 125 im Lenkerinnenraum befindet. Die Leiterplatte 134 ist via Kabelkanai 160 mit den thermoelektrischen Generatoren 133 und der Halterung 135 bzw. den Reed Schaltern in der Halterung 135 elektrisch verbunden.

[0070] Die Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Elektronikeinheit.

[0071] Die Elektronikeinheit umfasst ein oder mehrere thermoelektrische Generatoren 233, einen Booster 300, das Energiemanagementsystem 301, Verbraucher 302 und Energiespeicher 303. Der Booster 300 kann unipolar sein und nur positive oder negative Temperaturdifferenzen umwandeln oder bipolar sein und positive und negative Temperaturdifferenzen umwandeln.

[0072] Es können unipolare oder bipolare Booster eingesetzt werden. Die Warmseite und Kaltseite des thermoelektrischen Generators können im Betrieb wechseln. Es liegen negative oder positive Temperaturdifferenzen vor. Der unipolare Booster kann das Spannungsniveau, welches entweder aus der negativen oder der positiven Temperaturdifferenz herrührt, in ein anderes Spannungsniveau umwandeln. Der bipolare Booster kann das Spannungsniveau, welches aus der negativen und der positiven Temperaturdifferenzen herrührt, umwandeln. Es können mehrere Booster, unipolare und/oder bipolare, miteinander kombiniert werden. Bevorzugt wird ein unipolarer Booster, welcher das Spannungsniveau, welches aus der negativen Temperaturdifferenzen herrührt, anhebt, mit einem unipolaren Booster, welcher das Spannungsniveau, welches aus der positiver Temperaturdifferenz herrührt, anhebt, miteinander kombiniert. Die Reihenfolge der unipolaren Booster kann natürlich auch umgekehrt sein.

[0073] Verbraucher 302 können sein: CPU plus Messsystem plus Funk-Kommunikationseinheit (oder Kombinationen, welche für ihre Funktion elektrische Energie verbrauchen). In einer besonders bevorzugten Variante für ein Funk-Kommunikationssystem wird Bluetooth Low-Energy verwendet. Es können aber auch andere Funk-Kommunikationssysteme verwendet werden. Insbesondere können eine oder mehrere der folgenden Komponenten vorgesehen sein: Sensoren, User Interface (z. B. eine LED), wireless BLE (mit Antenne), allgemeine Schalter (Switch), insbesondere Reedschalter, Dem Fachmann ist eine Vielzahl weiterer Komponenten bekannt. Ein Prozessor führt die entsprechenden Anwendungen aus. Auf der anderen Seite kann ein Empfänger ein Smartphone oder ein Gateway sein, welches in der Lage ist, die Signale zu empfangen, die von dem eingebetteten System auf dem Fahrrad gesendet werden, und die entsprechende Anwendung laufen zu lassen. In einer bevorzugten Variante werden auch Energiespeicher 303 eingesetzt, wobei der Energiespeicher 303 ein Akkumulator 304, ein Superkondensator 305, aber auch eine wiederaufladbare Batterie oder eine Festkörperbatterie (Solid State Battery) sein kann.

[0074] Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss eine wartungsarme Handgriffeinheit bereitgestellt wird, womit bei besonders kostengünstiger und einfacher Konstruktion zum Betrieb eines elektrischen Verbrauchers weitgehend auf Akkumulatoren verzichtet werden kann.

Claims (11)

1. Handgriffeinheit (1) umfassend einen Handgriff, welcher vorzugsweise in einer bestimmungsgemässen Verwendung vom Verwender unter erhöhter körperlicher Aktivität gehalten und/oder betätigt wird, insbesondere eine Handgriffeinheit (1) eines Sportgeräts oder eines Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Handgriffeinheit (1) einen thermoelektrischen Generator (33, 133, 233) umfasst, welcher in wärmeleitender Verbindung mit dem Handgriff steht, womit elektrische Energie aus einer Körperwärme eines den Handgriff ergreifenden Verwenders erzeugbar ist, um einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie des thermoelektrischen Generators zu versorgen.

2. Handgriffeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator am Handgriff angeordnet ist.

3. Handgriffeinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator derart angeordnet ist, dass er bei einem bestimmungsgemässen Gebrauch des Handgriffs in einer Handfläche des Verwenders liegt.

4. Handgriffeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator eine Warmseite und eine Kaltseite umfasst, wobei die Warmseite im Betrieb einer Handfläche des Verwenders zugewandt ist und die Kaltseite zu einer Innenseite des Handgriffs gerichtet ist, wobei die Kaltseite mit einem wärmeleitenden Element derart verbunden ist, dass Wärme von der Kaltseite abführbar ist.

5. Handgriffeinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende Element ein Rohr, insbesondere ein durch den Handgriff umfasstes Rohr umfasst.

6. Handgriffeinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeleitende Element eine Heatpipe und/oder eine Kühlrippe umfasst.

7. Handgriffeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator (33, 133, 233) in einem hülsenartigen Halterungselement (31, 131) angeordnet ist, wobei das hülsenartige Halterungselement (31, 131) um den Handgriff angeordnet ist.

8. Handgriffeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoelektrische Generator (33, 133, 233) eine Krümmung aufweist und insbesondere als Teilfläche eines Kreiszylindermantels ausgebildet ist.

9. Handgriffeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einen sie weiten einen Sender zum Senden von Daten umfasst, wobei der Sender mit elektrischer Energie des thermoelektrischen Generators (33, 133, 233) versorgt wird, wobei der Sender insbesondere als Funksender und/oder als Infrarotsender, besonders bevorzugt als Bluetooth-Sender, vorzugsweise als Bluetooth Low Energy ausgebildet ist.

10. Handgriffeinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter eine von Hand betätigbare Schalteinheit umfasst, womit der Sender aktiviert werden kann, um Daten an einen Empfänger zu senden, insbesondere an eine Kamera, an ein Smartphone und/oder an eine Gangschaltung eines Fahrrads.

11. Sportgerät, insbesondere ein Fahrrad, umfassend eine Handgriffeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.