DE102012210842A1 - Tachometer für ein Fahrrad mit Elektroantrieb - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tachometer (100) für ein Fahrrad (10) mit Elektroantrieb (11) zur Unterstützung einer Pedalbewegung des Fahrradfahrers oder eines Trainingsgerätes, insbesondere eines Ergometers, wobei das Tachometer (100) mehrere Betriebs- und/oder Anzeigefunktionen, eine Anzeigeeinheit und eine Eingabeeinheit umfasst, und einer Motorsteuerung (15) zur Steuerung des Elektroantriebes (11) und einem Sensorelement (30) zur Erfassung mindestens eines Fitness-Parameters, das einen ersten Parameter bereitstellt, wobei die Motorsteuerung (15) mindestens einen zweiten Parameter verarbeitet, der ein durch die Eingabeeinheit eingebbarer Eingabeparameter ist, und dass die Motorsteuerung (15) derart ausgeführt ist, dass diese einen Einsatz des Elektromotors (12) in Abhängigkeit von mindestens beiden Parametern abstimmt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Tachometer für ein Fahrrad mit Elektroantrieb zur Unterstützung einer Pedalbewegung des Fahrradfahrers oder eines Trainingsgerätes, insbesondere eines Ergometers, wobei das Tachometer mehrere Betriebs- und/oder Anzeigefunktionen, eine Anzeigeeinheit und eine Eingabeeinheit umfasst.
  • Seit wenigen Jahren zeigt der Markt der Elektrofahrräder enormes Wachstum. Bekannt sind Elektrofahrräder mit Elektromotorunterstützung, die in Abhängigkeit einer Pedalbewegung oder Pedalkraft den Elektromotor steuern. Diese Fahrräder sind so ausgelegt, dass der Antrieb mit sehr wenig Pedalkraft auskommt, um zum Beispiel älteren Menschen eine Fahrt zu erleichtern, insbesondere wenn Steigungen zu befahren sind. Der Vorteil dieser Antriebe liegt darin, dass kein Führerschein und auch keine Versicherung notwendig ist. Durch den Elektroantrieb entsteht allerdings ein für Fitnesszwecke ungeeigneter Krafteinsatz des Fahrers. Vorhandene Tachometer an den Fahrrädern zeigen die Geschwindigkeit und andere Werte an, wie eine Fahrstrecke in km oder Fahrzeit an.
  • Ebenfalls sind Ergometer bekannt, die das Ziel haben, die Fitness zu verbessern. An einem Eingabeteil lassen sich verschiedene Trainings-Modi einstellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tachometer zu schaffen, der auch für Elektrofahrräder geeignet ist, weitere Funktionen ermöglicht und insbesondere Fitness-Funktionen erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Motorsteuerung zur Steuerung des Elektroantriebes gelöst, wobei ein Sensorelement zur Erfassung mindestens eines Fitness-Parameters vorhanden ist, das einen ersten Parameter bereitstellt, wobei die Motorsteuerung mindestens einen zweiten Parameter verarbeitet, der ein durch die Eingabeeinheit eingebbarer Eingabeparameter ist, und dass die Motorsteuerung derart ausgeführt ist, dass diese einen Einsatz des Elektromotors in Abhängigkeit von mindestens beiden Parametern abstimmt. Unter Fitness-Parameter ist dabei z.B. ein Mess- oder Kennwert des Fahrers wie Puls, Blutdruck, Blutsauerstoffgehalt oder dgl. zu verstehen.
  • Durch die Erfindung kann zusätzlich zu den normalen Funktionen eines Tachos eine Funktion/Anzeige realisiert werden, welche die Kraft des Fahrradfahrers, die anhand des Pulses erkannt wird, mit dem Einsatz des Elektromotors abstimmt.
  • Der Fahrradfahrer kann durch die gezielte Unterstützung des Elektromotors seine Fahrzeit außerdem besser kalkulieren. Je nach Eingabe der gewünschten Fahrzeit springt der Elektromotor unterstützend ein. Der Fahrradfahrer kann seinen Wunschpuls, z.B. den der optimalen Fettverbrennung, einstellen und diesen durch die abgestimmte Elektromotorunterstützung dauerhaft halten. So können auch Fahrer mit unterschiedlicher Fitness gut miteinander fahren, da der schwächere durch die entsprechenden Einstellungen und dadurch mit der Unterstützung des Elektromotors problemlos mithalten kann.
  • Der Tacho kann einen Menüpunkt enthalten, in welchem die Pulsmessung und die Abstimmung des Elektromotors mit dem Puls abgerufen werden kann. Der Wunschpuls für die jeweilige Fahrt kann eingestellt werden. Zusätzlich kann angezeigt werden, wie viel Kraft der Elektro-Motor während der Fahrt übernimmt und wie viel Eigenleistung des Fahrers beiträgt. Abgespeicherte Fahrten können abgerufen werden und die Einstellungen können erneut verwendet werden.
  • So lässt sich zum Beispiel ein ruhiger Puls einstellen und der Elektro-Motor unterstützt vermehrt. Ebenfalls lassen sich gewünschte Fahrtzeiten eingeben und der Elektro-Motor greift unterstützend ein, um diese Ziele zu erreichen.
  • Denkbar wäre auch eine Verwendung der Erfindung in anderen Geräten.
  • Durch die Erfindung lässt sich der elektrische Antrieb des Fahrrads optimal auf die Bedürfnisse des Fahrers einstellen. Der Elektro-Motor unterstützt den Fahrradfahrer gezielt nach seinen Bedürfnissen. Der Fahrradantrieb wird individuell auf den Fahrer abgestimmt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Tachometers ist vorgesehen, dass das Sensorelement ein Puls-Sensor zur Messung des Pulses des Fahrradfahrers ist, wobei der Fitness-Parameter der Puls des Fahrradfahrers ist. Der Pulssensor kann im Lenker integriert sein, wobei Metallplatten, wie sie bei Fitness- bzw. Trainingsgeräten in üblicher Weise angeordnet sind, verwendet werden können. Greift der Fahrradfahrer den Lenker, dann fließt durch seine Hand bzw. seine Hände ein elektrischer Strom, mit dem ein Puls ausgewertet werden kann. Die Pulsmessung kann aber auch durch eine Pulsuhr erfolgen, die der Fahrradfahrer am Handgelenk trägt und/oder über ein Sensorband, das am Brustkorb befestigt ist. Eine Datenübertragung zum Tacho kann drahtlos z.B. per Funksignal erfolgen.
  • Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite vor der Motorsteuerung zu verarbeitende Parameter eine Fahrzeit ist. Dies ist auch vorteilhaft, um auch längere Fahrstrecken mit Motorunterstützung zu erreichen und bei langen Fahrten einen Akku zur Versorgung des Elektroantriebs zu schonen. Bei langen Fahrten kann der Anteil an Elektroenergie verringert werden, um bei unerwarteten Steigungen eine Mindest-Geschwindigkeit halten zu können.
  • Eine weitere sehr wichtige bevorzugte Maßnahme, um aus dem Fahrrad ein optimales Training- bzw. Fitness-Gerät zu schaffen, beinhaltet, dass ein weiterer vor der Motorsteuerung zu verarbeitende Parameter ein Wunschpuls bzw. ein Soll-Puls ist. Dadurch wird in einfacher Weise ein optimaler Trainingserfolg erreicht.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Tachometers ist vorgesehen, dass als weiterer Parameter ein Alter, ein Gewicht, ein Soll-Kalorienverbrauch und/oder ein Fettverbrennungswert bzw. ein Fettverbrennungsmodus, wie Aerob, Anaerob oder eine Mischung davon, eingebbar ist. Mit einer solchen Eingabe oder Eingabekombination lässt sich ein gewünschter Kalorienverbrauch mit Pulskontrolle und Berücksichtigung von persönlichen Werten, wie Alter oder Gewicht, relativ genau einhalten.
  • Für einen Fahrradfahrer ist es sehr von Nutzen, wenn eine Anzeigeeinheit vorhanden ist, die in einem Anzeigemodus anzeigt, wie viel Kraft ein Elektromotor des Elektroantriebes während einer Fahrt übernimmt und wie viel Eigenleistung des Fahrradfahrers zum Antrieb verwendet wird. So hat der Benutzer eine Kontrolle über das Trainingsgeschehen.
  • Besonders vorteilhaft ist ein Speicher, in dem Fahrdaten und/oder Parameter speicherbar sind, die abgerufen werden können, so dass Einstellungen erneut verwendet werden können. Personenspezifische Daten, wie Alter, Gewicht, Fahrstrecken oder Trainingsvorlieben, müssen nicht erneut eingegeben werden.
  • Um verschiedene Trainingsbelastungen in automatisierter Weise zu erreichen, ist ein Betriebsmodus vorgesehen, bei dem der Elektromotor intervallartig und/oder rampenförmig fallend oder steigend ansteuerbar ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung und Vorteile derselben beschrieben sind.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrrades mit einem erfindungsgemäßen Tachometer,
  • 2 eine Darstellung des Tachometers,
  • 3 ein Blockschaltbild von Anzeige, Sensor- und Antriebskomponenten des Fahrrades, und
  • 4 schematische Darstellung einer Smartphone-.Anzeige, die als Tachometeranzeige ausgeführt ist.
  • 1 zeigt ein Fahrrad 10 mit Elektroantrieb 11 und einem Tachometer 100. Das Tachometer 100 steuert einen Elektromotor 12 des Elektroantriebes 11, der in 3 gezeigt ist. Die Linie L (gestrichelt) veranschaulicht eine Wirkverbindung zwischen dem Elektroantrieb 11 und dem Tachometer 100. Diese Verbindung kann Steuer- und oder Signalleitungen umfassen oder auch drahtlos, z.B. als Funkverbindung ausgestaltet sein. Die Tacho-Steuerung kann zusätzlich zu einer üblichen Motorsteuerung oder diese ersetzend vorgesehen sein. Leistungs-Halbleiter zur Motorsteuerung sind jedoch nicht in einem Gehäuse 13 des Tachometers 100 angeordnet. Denkbar ist auch, dass eine Verbindung der beiden Komponenten (Tachometer 100, Elektroantrieb 11) über ein Zwischenmodul 14 erfolgt, wie in 3 angedeutet ist. Das Zwischenmodul 14 kann die für eine Stromzuführung des Elektromotors 12 erforderliche Leistungs-Halbleitersteuerung mit Halbleitern umfassen.
  • Der Elektromotor 12 dient für eine Unterstützung einer Pedalbewegung des Fahrradfahrers. Der Motor 12 wird erst dann aktiviert, wenn eine Pedalbewegung der Pedale 16 erfolgt. Wenn die Pedale 16 nicht betätigt werden, wird der Motor 12 deaktiviert. Dadurch kann das Fahrrad in Deutschland auch ohne Führerschein und ohne Versicherungskennzeichen benutzt werden.
  • Anstatt eines dargestellten Fahrrades 10 kann auch ein Trainingsgerät, zum Beispiel ein Ergometer, eingesetzt werden.
  • Das in 3 näher gezeigte Tachometer 100 hat mehrere Betriebs- und/oder Anzeigefunktionen. Es umfasst eine Anzeigeeinheit und eine Eingabeeinheit. Die Anzeigeeinheit hat Anzeigefelder 20 bis 24, die als 7-Segment-Anzeigen ausgeführt sein können. Außerdem ist die Anzeigeeinheit mit einer Graphikanzeige 25 versehen.
  • Die Anzeigefelder 20 bis 24 können zum Anzeigen eines Pulswertes, eines individuellen Wertes, wie Uhrzeit, Trainingszeit oder Energieverbrauch, eine Anzeige in Drehzahl pro Minute, eine Geschwindigkeitsanzeige, eine Kilometeranzeige (zurückgelegte Kilometer) und/oder mindestens eine Wattanzeige, beinhalten. Die Wattanzeige kann eine Trainingsbelastung (Pedalleistung) und/oder eine Leistung des Elektromotors 12 sein. So könnte der Fahrradfahrer mit mehreren Anzeigen die Wattzahl sehen, mit der er auf die Pedale tritt, die Wattzahl des Elektromotors sehen und eine Gesamtwattzahl gleichzeitig sehen. Mit einer einzigen Watt-Anzeige könnte er die Werte alternativ nacheinander sehen. Die Anzeigeeinheit zeigt in einem Anzeigemodus an, wieviel Kraft ein Elektromotor 12 des Elektroantriebes 11 während einer Fahrt übernimmt und wieviel Eigenleistung des Fahrradfahrers zum Antrieb verwendet wird.
  • Die Graphikanzeige 25 kann mehrere Trainingsprogramme und beispielsweise ein simuliertes Höhenprofil darstellen. Die Trainingsprogramme können ein Intervalltraining, ein Pyramidentraining, ein anderes Cardio-Training, aerobe/anaerobe Trainingsbelastungen und dergleichen sein. Möglich ist ein Betriebsmodus, bei dem der Elektromotor 12 intervallartig und/oder rampenförmig fallend oder steigend ansteuerbar ist.
  • Die Programme können mit einem Steuerknopf 28 eingestellt werden. Weitere Steuerknöpfe 26, 27 können für Menueeinstellungen, Informationsbefehle, Fitness-Einstellungen und ähnliches vorgesehen sein.
  • Das Tachometer 100 bzw. genauer gesagt das Gesamtsystem umfasst die Motorsteuerung 15 zur Steuerung des Elektroantriebes 11. Diese ist mit einem Sensorelement 30 zur Erfassung mindestens eines Fitness-Parameters verbunden. Das Sensorelement 30 ist ein Pulssensor, das als Brustgurt oder als Ohrclip ausgelegt sein kann. Diese stellt einen ersten Parameter, nämlich den Pulswert bereit. Der Pulswert kann z.B. 130 betragen. Die Motorsteuerung 15 nutzt mindestens einen zweiten Parameter, der ein durch die Eingabeeinheit (Knöpfe 26 bis 28) eingebbarer Eingabeparameter ist.
  • Der zweite Parameter kann eine Fahrstrecke in km sein. Der zweite Parameter kann den Wert 10 km haben.
  • Die Motorsteuerung 15 ist derart ausgeführt, dass diese einen Einsatz des Elektromotors in Abhängigkeit von mindestens beiden Parametern abstimmt. Das heißt die Motorsteuerung 15 steuert den Motor 12 so, dass ein Puls von 130 und eine Strecke von 10 km berücksichtigt sind.
  • Das Sensorelement 30 ist also ein Puls-Sensor zur Messung des Pulses des Fahrradfahrers, wobei der Fitness-Parameter der Puls des Fahrradfahrers ist. Der zweite vor der Motorsteuerung 15 zu verarbeitende Parameter ist die Fahrzeit.
  • Möglich ist eine Eingabe eines weiteren vor der Motorsteuerung 15 zu verarbeitenden Parameters, wie z.B. ein Wunschpuls bzw. ein Soll-Puls. Dieser könnte hier auf 130 eingestellt worden sein. Der Motor 12 wird dann bei Überschreiten des Soll-Pulses mit mehr Leistung betrieben, so dass der Fahrradfahrer entlastet wird, damit der Puls wieder in einen optimalen aeroben Trainingswert fällt. Der Motor 12 wird andererseits bei Unterschreiten des Soll-Pulses mit weniger Leistung betrieben, so dass der Fahrradfahrer stärker belastet wird, damit der Puls wieder zu einem optimalen aeroben Trainingswert steigt.
  • Als weiterer Parameter kommen ein Alter, ein Gewicht, ein Soll-Kalorienverbrauch und/oder ein Fettverbrennungswert bzw. ein Fettverbrennungsmodus, wie Aerob, Anaerob oder eine Mischung davon, in Frage.
  • So können bei älteren Personen eine stärkere Motorleistung des Motors 12 berücksichtigt werden, damit das Fahrradfahren weniger anstrengend ist. Denkbar ist, dass eine maximale Reichweite ausgerechnet und angezeigt wird, mit der die ältere Person von z.B. 70 Jahren mit Elektromotorunterstützung bei einem Maximalpuls von z.B. 110 fahren kann. Beträgt die Anzeige 20 km, dann ist nach 20 km ein Akku 31 leer.
  • In 3 ist außerdem ein Sensor 32 gezeigt, der mit dem Tachometer 100 verbunden ist, um eine Geschwindigkeit bzw. Drehzahl zu erfassen. Dieser kann ein Magnetsensor mit einem an einer Speiche angebrachten Magneten sein.
  • Der Tachometer 100 hat außerdem mindestens einen Speicher 34, in dem Fahrdaten und/oder Parameter speicherbar sind, die abgerufen werden können, so dass Einstellungen erneut verwendet werden können. Dieser kann ein RAM und ein ROM Speicher mit festen Trainingsprogrammen umfassen.
  • Mit der Erfindung lassen sich Verfahren zur Steuerung eines Fahrrades mit Elektroantrieb zur Unterstützung einer Pedalbewegung des Fahrradfahrers oder eines Trainingsgerätes realisieren. Anwendbar ist die Erfindung auch auf einen Ergometer mit einem Tachometer. Der Elektroantrieb wird in Abhängigkeit des Sensorelementes und seines Sensorwertes und mindestens eines weiteren Parametern betrieben.
  • 4 zeigt eine Ausführungsform des Tachometers 100‘, der in einem als Smartphone 40 ausgeführtes Mobilfunktelefon integriert ist. Das Smartphone 40 umfasst ein Touchscreen 41, das eine berührungssensitive Fläche und eine Farbanzeige bzw. Display in bekannter Art und Weise umfasst. Das Smartphone kann über eine Halterung mit einem Fahrradlenker verbunden sein. Es können eine oder mehrere Anzeigen 41, 42 bzw. Werte auf dem Display angezeigt werden. Ein Tastaturfeld 43, das im Touchscreen sichtbar ist, dient zum Eingeben der erforderlichen Parameter. Ein solcher Tacho kann durch eine geeignete App realisert sein.
  • Die Darstellung eines Tachos kann also auf einem Smartphone, insbesondere auf einem I-phone® wiedergegeben werden. Es wird vorzugsweise ein sogenannter „Full coulors definition screen“ eingesetzt. Alle darstellbaren Angaben werden auf einem solchen Screen angezeigt. Durch eine Drahtlos-Verbindung (z.B. Bluetooth) erfolgt eine geeignete Verbindung zwischen dem Smartphone und einer Tachosensorik.
  • Die Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, so kann die Erfindung auch ohne ein Tachometer, beispielsweise mit einer separaten Anzeige und Bedieneinheit, realisiert sein. In diesem Beispiel gehört die Motorsteuerung zum Tachometer, d.h. Tachometer und Steuerung 15 bilden eine Einheit. Der Tachometer 100 ist zumindest mit der Steuerung 15 verbunden. Der Tachometer 100 umfasst quasi die Steuerung 15. Beides müssen nicht im selben Gehäuse angeordnet sein.
  • Die Erfindung basiert auf der Idee, eine Bedien- und Anzeigeeinheit eines Ergometers auf ein konventionelles Elektrofahrrad zu übertragen und somit das Elektrofahrrad als verbessertes Fitnessgerät zu nutzen.

Claims (8)

  1. Tachometer (100) für ein Fahrrad (10) mit Elektroantrieb (11) zur Unterstützung einer Pedalbewegung des Fahrradfahrers oder eines Trainingsgerätes, insbesondere eines Ergometers, wobei das Tachometer (100) mehrere Betriebs- und/oder Anzeigefunktionen, eine Anzeigeeinheit und eine Eingabeeinheit umfasst, gekennzeichnet durch eine Motorsteuerung (15) zur Steuerung des Elektroantriebes (11) und durch ein Sensorelement (30) zur Erfassung mindestens eines Fitness-Parameters, das einen ersten Parameter bereitstellt, wobei die Motorsteuerung (15) mindestens einen zweiten Parameter verarbeitet, der ein durch die Eingabeeinheit eingebbarer Eingabeparameter ist, und dass die Motorsteuerung (15) derart ausgeführt ist, dass diese einen Einsatz des Elektromotors (12) in Abhängigkeit von mindestens beiden Parametern abstimmt.
  2. Tachometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (30) ein Puls-Sensor zur Messung des Pulses des Fahrradfahrers ist, wobei der Fitness-Parameter der Puls des Fahrradfahrers ist.
  3. Tachometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausführung derart, dass der zweite vor der Motorsteuerung (15) zu verarbeitende Parameter eine Fahrzeit ist.
  4. Tachometer nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Ausführung derart, dass ein weiterer vor der Motorsteuerung (15) zu verarbeitende Parameter ein Wunschpuls bzw. ein Soll-Puls ist.
  5. Tachometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet durch eine Ausführung derart, dass als weiterer Parameter ein Alter, ein Gewicht, ein Soll-Kalorienverbrauch und/oder ein Fettverbrennungswert bzw. ein Fettverbrennungsmodus, wie Aerob, Anaerob oder eine Mischung davon, eingebbar ist.
  6. Tachometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit, die in einem Anzeigemodus anzeigt, wie viel Kraft ein Elektromotor (12) des Elektroantriebes (11) während einer Fahrt übernimmt und wie viel Eigenleistung des Fahrradfahrers zum Antrieb verwendet wird.
  7. Tachometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Speicher (34), in dem Fahrdaten und/oder Parameter speicherbar sind, die abgerufen werden können, so dass Einstellungen erneut verwendet werden können.
  8. Tachometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Betriebsmodus, bei dem der Elektromotor intervallartig und/oder rampenförmig fallend oder steigend ansteuerbar ist.
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