DE102007055157B3

DE102007055157B3 - Sensor zum Schalten eines Fahrradbremslichtes

Info

Publication number: DE102007055157B3
Application number: DE102007055157A
Authority: DE
Inventors: Michael Hofmann
Original assignee: Michael Hofmann
Current assignee: HOFMANN, MICHAEL, 96149 BREITENGUESSBACH, DE
Priority date: 2007-11-18
Filing date: 2007-11-18
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-19

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um einen Sensor, der die Bewegung des Bremszuges detektiert und einen elektrischen Spannungsimpuls abgibt. Dieser Spannungsimpuls kann mit Hilfe einer Auswerteelektronik für das Schalten einer Bremsleuchte, z.B. an e einer beliebigen Stelle im Verlauf des Bremszuges montiert werden, ohne dass eine Veränderung der vorhandenen Bramsanlage vorgenommen werden muss.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor, der die Bewegung eines Fahrradbremszuges detektiert, wodurch eine Bremsleuchte geschaltet werden kann.
Ein Fahrradbremslicht erhöht vor allem die Sicherheit in dichtem Verkehr, bei nachfolgenden Fahrrädern und Fahrzeugen oder bei Fahrten in Gruppen. Der nachfolgende Fahrer kann durch ein Bremslicht sofort erkennen, dass der vorausfahrende Fahrer seine Geschwindigkeit verringert. Durch eine frühzeitige Warnung kann der nachfolgende Fahrer ebenfalls die Geschwindigkeit verringern und so Auffahrunfälle vermeiden.
An Fahrrädern sind vom Hersteller keine Montagemöglichkeiten für ein Bremslicht vorgesehen, daher ist die Nachrüstung schwierig und oft nur mit Fachwissen durchführbar.
Wenn zur Befestigung eines Bremslichtes an einem Fahrrad umfangreiche mechanische Arbeiten notwendig sind, steigt die Hemmschwelle, dieses zusätzliche Sicherheitszubehör zu montieren. Eine einfache Montage erhöht die Akzeptanz, ein Bremslicht zu montieren und erhöht somit die eigene Sicherheit und die Sicherheit der anderen Verkehrsteilnehmer.
Ein Bremslicht hilft Auffahrunfälle und die daraus entstehenden Personen- und Sachschäden zu vermeiden.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Arten von Bremslichtern für Fahrräder bekannt. Hierbei handelt es sich um Konstruktionen, die auf unterschiedliche Art einen mechanischen Kontakt schließen, die Beschleunigung messen oder die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades messen.
Als Bezug können beispielsweise folgende Dokumente herangezogen werden:
DE 601 11 465 T2 , DE 10 2005 007 414 A1 , DE 299 066 25 U1 , DE 296 11 957 U1 , DE 197 29 784 A1 , DE 103 17 313 A1 .
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise in dem Dokument DE 299 066 25 U1 ein im Bremszug integrierbarer Kontakt zum Auslösen einer Bremsleuchte beschrieben, der innerhalb eines Zylinders einen Kontakt schließt, der eine angeschlossene Glühlampe aufleuchten lässt. Diese Konstruktion erfordert allerdings einen Eingriff in die bestehende Bremsanlage, da der Zylinder über den Bremszug gezogen werden muss und eine Kontaktplatte mit dem Bremszug verschraubt werden muss. Der Anbau kann daher nicht problemlos von ungeübten Personen vorgenommen werden.
Eine einfache Montage eines Bremslichtes ist aus dem Stand der Technik bekannt, indem die Beschleunigung des Fahrzeuges gemessen wird und über eine Elektronik ein Bremssignal ausgelöst wird. Ein Beispiel ist in dem Dokument DE 197 29 784 beschrieben, wo ein elektronischer Beschleunigungssensor eingesetzt wird. Die Konstruktion weißt allerdings Schwächen im praktischen Einsatz auf, da auch bei einer Bergab-Fahrt durch die Erdbeschleunigung der Sensor das Bremslicht anschalten kann. Ebenfalls ist diese Art der Bremslichtsteuerung erschütterungsempfindlich und kann bei unebenen Fahrbahnen zu Fehlauslösungen führen.
Die Auslösung eines Bremslichtes über die Messung der Umdrehungsgeschwindigkeit ist in Dokument DE 296 11 957 beschrieben. Hier handelt es sich um die Erfassung der Zeit, die zwischen zwei Impulsen vergeht, die von einem Magneten und einem Magnetsensor generiert werden. Problematisch ist bei dieser Messmethode, dass mindestens eine Radumdrehung vollendet werden muss um die Zeit zu messen. Bei Rädern mit großem Durchmesser wird eine nicht zu vernachlässigende Strecke zurückgelegt. Dadurch erkennen die nachfolgenden Verkehrsteilnehmer den Bremsvorgang verspätet.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sensor für eine Bremslichtanlage zur Verfügung zu stellen, der auf einfachste Art an einem Fahrrad nachgerüstet werden kann und die Anbringung auch von technisch unbegabten Personen durchführbar ist.
Weiterhin soll die Detektion eines Bremsvorgangs in einer Art und Weise erfolgen, die unempfindlich gegenüber Witterungseinflüssen und Verschleiß ist.
Bei der Montage des Bremslichtes sollte keine Veränderung der vorhandenen Bremsanlage vorgenommen werden, um die Funktionstüchtigkeit der Bremsanlage nicht zu beeinflussen.
Das Bremslicht soll sofort angeschaltet werden, wenn ein Bremsvorgang ausgelöst wird.
Die zuvor beschriebenen Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Sensor gelöst, der keine mechanische Verbindung mit der Bremsanlage hat und die Bewegung des Bremszuges durch die Veränderung eines Magnetfeldes detektiert.
Durch den Aufbau des Sensor mit Permanentmagneten und einer Spule, in der, bei Bewegung des Bremszuges, eine Spannung induziert wird, wird eine Montage an einer beliebigen Stelle des Bremszuges ermöglicht. Der Sensor kann an einer gut zugänglichen Stelle des Bremszuges zwischen Bremshebel und Bremse befestigt werden.
Der Sensor kann beispielsweise in einem Kunststoff- oder Aluminiumgehäuse eingebaut sein und über einen einrastenden Verschluss an den Bremszug geklippst werden.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist der Sensor durch die Verwendung von isoliertem Draht auf einfache Art gegen Witterungseinflüsse geschützt.
Da es sich bei der Erfindung um einen Sensor handelt, der eine Magnetfeldänderung detektiert, sind keine mechanischen Kontakte nötig, die einen elektrischen Stromkreis schließen. Somit unterliegt der Sensor keinem mechanischen Verschleiß und muss nicht an einem festen Punkt der Bremsanlage montiert werden.
Der Sensor ist an allen Bremsanlagen montierbar, bei denen die Bremse mittels eines Metallbremszuges, der ferromagnetische Anteile enthält, angezogen wird. Ein solcher Bremszug ist bei dem Großteil der Fahrräder vorhanden.
Wenn der Metallbremszug über keine oder zu wenig ferromagnetische Anteile verfügt, kann die Funktionsfähigkeit durch Aufbringung von ferromagnetischem Material hergestellt bzw. verbessert werden.
Die einfache Montage des Bremslichtes ermöglicht es jeder Person, ein Fahrradbremslicht ohne großen Aufwand nachzurüsten.
Bei Verwendung von ferromagnetischen Materialien kann das Streufeld des Sensors minimiert werden und die Energie des Magnetfeldes besser für die Detektion der Bremszugbewegung genutzt werden.
Die Polarisation der generierten Spannung des Sensors ist abhängig von der Bewegungsrichtung und kann zur Beurteilung herangezogen werden, ob das Bremslicht ein- oder ausgeschaltet werden soll.
Bei der Betätigung des Bremshebels wird der Bremszug angezogen und der Sensor detektiert dies durch die Veränderung des Magnetfeldes und erzeugt einen Spannungsimpuls, noch bevor die Bremsbacken an der Felge anliegen. Dadurch kann die Bremsleuchte sofort eingeschaltet werden.
Die vom Sensor generierte Spannung wird mit Hilfe einer elektronischen Schaltung ausgewertet. Diese Auswerteelektronik verstärkt und filtert das Sensorsignal und schaltet das Bremslicht an bzw. aus.
Der Verstärker und das Filter können mit Operationsverstärkern aufgebaut werden, die einen hohen Verstärkungsfaktor ermöglichen. Diese sind in kleinen Bauformen und mit verschiedensten technischen Parametern verfügbar.
Schaltungsbeispiele für die Realisierung des Verstärkers und des Filters können der einschlägigen Literatur für elektronische Halbleiterschaltungen entnommen werden.
Der Filter kann ein Tiefpassfilter sein, dessen Grenzfrequenz so eingestellt ist, dass die Störungen, die z. B. durch kleine Erschütterungen kommen, unterdrückt werden. Durch Versuche hat sich eine Grenzfrequenz zwischen 50 und 300 Hz als geeigneter Wert herausgestellt.
Für die Auswertung kann in der einfachsten Variante ein Schwellwertschalter verwendet werden, der die Bremsleuchte einschaltet, wenn die Spannung vom Sensor einen bestimmten Wert überschreitet bzw. wieder ausschaltet, wenn die Spannung die entgegengesetzte Polarität hat.
Um eine höhere Flexibilität der Steuerung der Bremsleuchte zu erhalten, ist es sinnvoll einen Microcontroller zu verwenden. Dadurch kann man über die Software auf einfache Art die Bremsleuchte ansteuern. Es kann z. B. auch die Mindestleuchtdauer der Bremsleuchte vorgegeben werden oder das Bremslicht für einen Nachtbetrieb, auf Dauerlicht mit Bremsfunktion umgeschaltet werden.
Es sind verschiedenste Microcontroller auf dem Markt erhältlich, diese verfügen teilweise auch über integrierte Analog-Digital-Wandler. Damit ist es auf einfache Weise möglich die verstärkte und gefilterte Spannung des Sensors zu messen und die Bremsleuchte an- bzw. auszuschalten.
Als Bremsleuchte können beispielsweise Leuchtdioden eingesetzt werden, die bei einem geringen Stromverbrauch sehr hell leuchten können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen.
1: Schematische Darstellung der Bremsanlage eines Fahrrades mit Bremslicht und Sensor
Bei der Betätigung des Bremshebels (1) wird der Bremszug (3) innerhalb der Ummantelung (4) angezogen bzw. in Richtung Bremshebel gezogen und zieht die Bremse (7) an. Dadurch verändert sich das Magnetfeld im Sensor (5) und bewirkt eine Spannungsinduktion in der Spule, welche von der Elektronik im Bremslicht (6) detektiert und ausgewertet werden kann.
2: Aufbauweise des erfindungsgemäßen Sensors
In 2 ist der Aufbau des Sensors dargestellt, der die Bewegung des Bremszuges detektiert. Der Sensor besteht aus Magneten (9), einem ferromagnetischen Kern (10) und der Spule (11), in der die Spannung induziert wird. Der Sensor befindet sich möglichst dicht über dem Bremszug mit Ummantelung (8).
3: Funktionsweise des Sensors
Durch die Magnete (14) wird ein statisches Magnetfeld erzeugt. Die Magnete (14) sind mit entgegengesetzter Polarität auf den Bremszug (12) gerichtet. Das Magnetfeld wird über den Bremszug (12) und den ferromagnetischen Kern (16), der von der Spule (15) umschlossen wird, geschlossen. Bei einer Bewegung des Bremszuges (12) wird das Magnetfeld verzogen und durch die Änderung des Magnetfeldes in der Spule wird eine Spannung induziert, deren Polarität von der Bewegungsrichtung des Bremszuges abhängt. Durch die Polarität der Spannung kann über die Auswerteelektronik (4) auf die Bewegungsrichtung zurückgeschlossen werden und das Bremslicht angeschaltet werden, wenn die Bremse angezogen wird und wieder ausgeschaltet werden, wenn die Bremse losgelassen wird.
Die Spule kann auch aus zwei oder mehr Wicklungen aufgebaut sein. Dadurch kann die Auswerteelektronik den Spannungsimpuls differentiell erfassen und ist somit unempfindlicher gegen Störungen.
4: Auswerteschaltung
Um die geringe Spannung der Spule (18) auszuwerten, ist eine Auswerteschaltung nach 4 nötig. Um eine optimale Funktionsweise zu gewährleisten, muss der Sensor mit Magnet und Spule (18) möglichst dicht auf dem Bremszug (17) befestigt werden. Über ein Kabel wird die induzierte Spannung über einen Verstärker (19) verstärkt und unerwünschte Signalanteile über Filtermaßnahmen (20) reduziert. Ein Microcontroller (21) analysiert das Signal und schaltet das Bremslicht (z. B. Leuchtdioden) (22) ein bzw. aus in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Bremszuges.

Claims

Sensor (5) zur Detektion der Bewegung eines Metallbremszuges (12), der ferromagnetisches Verhalten zeigt, wobei der Sensor (5) bei Bewegung des Metallbremszuges (12) einen Spannungsimpuls erzeugt, der von einer Auswerteelektronik ausgewertet wird, wodurch sich eine Bremsleuchte schalten lässt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) eine Anordnung aus zwei Permanentmagneten (9) und wenigstens einer Spule (11) umfasst, wobei die Permanentmagnete (9) und die Spule (11) an einem ferromagnetischen Kern (10) angebracht sind, und dass die Anordnung betriebsmäßig berührungsfrei bei oder in der Nähe des Metallbremszuges (12) dergestalt angeordnet ist, dass das Magnetfeld der Permanentmagnete (9) über den Metallbremszug (12) geschlossen wird und dabei die Spule (11) durchflutet.
Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bewegung des Metallbremszuges (12) eine Magnetflussänderung in der Spule (11) auftritt, welche eine Spannung erzeugt.
Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) an einer beliebigen Stelle des Metallbremszuges (12) zwischen einem Bremshebel (1) und einer Bremse (7) befestigt werden kann.