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Gegenstand des Patents ist die Erfindung eines elektrischen, respektive elektrischhydraulischen, Fahrrad ABS-Systems durch die Verbindung eines herkömmlichen elektrischen ABS-Systems (Elektrisches Anti-Blockier-System), zur vorrangigen Verhinderung des Blockierens der Räder auf dem derzeitigen Stand der Technik, das an jedweder Kraftrad (Unter Krafträdern versteht der Anmelder und Erfinder jedweder Zweirad, das zur Fortbewegung über einen Ottomotor oder einen Elektroantrieb verfügt, insbesondere also Motorräder, Motorroller und Mofas.) verbaut wird, mit einem Fahrrad, wobei hier mit dem Begriff des Fahrrads die Verwendung des elektrischen Kraftrad-ABS vor allem an Elektrofahrrädern sog. „Pedelecs“, als auch bei allen anderen nicht elektrisch betriebenen Fahrradgattungen
wie Rennrädern oder Mountainbikes, Tandemrädern, Liegerädern und Liegedreirädern in „Delta“ und „Tadpole“-Bauform erfasst sein soll.
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Gegenstand der Anmeldung ist demnach die Erfindung eines elektrischen Fahrrad-ABS-Systems durch Verbindung eines elektrischen Kraftrad-ABS-Systems mit einem Fahrrad. Wobei bei dem elektrischen Kraftrad-ABS-System grundsätzlich von dem bisher bereits auf dem Markt erhältlichen elektrischen Motorrad-ABS-Systemen ausgegangen wird, die in jüngster Zeit auch für Motorroller oder Leichtkrafträder erhältlich sind. Bezüglich des elektrischen Kraftrad-ABS-Systems wird zwischen den zwei marktüblichen ABS-Systemen für Krafträder unterschieden, dem elektrischen Vollintegral-ABS, auch elektrisches Verbundbremssystem oder Combined-ABS genannt, dem elektrischen Teilintegral-ABS, sowie dem einfachen getrennten ABS-System, beim dem das Vorderrad unabhängig vom Hinterrad durch das ABS geregelt wird, wobei der Bremsdruck zwischen den beiden Rädern nicht verteilt wird. Zwar ist das elektrische Teilintegral-ABS ohne weiteres wie auch ein elektrischen Vollintegral-ABS, auch elektrisches Verbundbremssystem oder Combined-ABS oder einfaches, getrenntes System an einem Fahrrad anzubringen, jedoch erscheint es dem Erfinder am sinnvollsten ein Fahrrad entweder mit einem elektrischen Vollintegral-ABS, auch elektrisches Verbundbremssystem oder Combined-ABS oder einem einfachen getrennten ABS-System zu versehen. Die Anbringung eines elektrischen Teilintegral-ABS soll allerdings auch vom Patent erfasst sein, da es letztlich eine Geschmacksfrage bleibt, für welches ABS-System sich der Fahrradfahrer entscheidet. Die Anbringung eines elektrischen Teilintegral-ABS entspricht hinsichtlich der einzelnen Bauteile weitestgehend der Anbringung eines elektrischen
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Vollintegral-ABS, auch elektrisches Verbundbremssystem oder Combined-ABS, weshalb auf die Darstellung eines elektrischen Teilintegral-ABS in der Beschreibung und den Zeichnungen verzichtet wird.
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Aus der
DE 10 2012 222 058 A1 ist ein Fahrrad mit einem elektrisch-hydraulisches ABS-System mit einem Druckmodulator und einem Steuergerät bekannt. Ein Beschleunigungssensor hat dabei die Möglichkeit, die Schwerpunktslage des Fahrrades durch Gewichtsverlagerung des Fahrers zu erfassen.
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Die
DE 40 00 212 A1 beschreibt ein Verfahren zum blockiergeschützten Bremsen eines Motorrades und zum Bestimmen des Haftbeiwertes. Dabei wird für eine vorgegebene Zeitspanne der Bremse des Hinterrades ein größerer Bremsdruck zugeführt wird als der Bremse des Vorderrades.
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Die
DE 101 58 382 A1 offenbart ein Antiblockiersystem für ein Fahrrad mit einem hydraulischen Geberzylinder, einem elektronischen Steuergerät, mindestens einer Radbremse und mindestens einem Geschwindigkeitssensor, sowie mit einem hydraulischen Stellgerät.
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Die Anmeldung enthält überdies neben der vorstehend beschriebenen Idee, ein elektrisches Fahrrad-ABS-System für die Anwendung auf einem Fahrrad zu schaffen, auch ergänzend die einzelnen Untergruppen, bzw. die sich aus dem Hauptpatent ergebenden Nebenpatente, namentlich einerseits Elektrofahrräder, und andererseits Nicht-Elektro-Fahrräder.
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Hierbei werden als Fahrradgattungen sowohl Rennräder, Mountainbikes, Stadträder, Liegeräder und Tandemliegeräder als Nicht-Elektro-Fahrräder und Elektrofahrräder in Betracht gezogen. Innerhalb der Liegeräder ergibt sich noch eine weitere Unterscheidung da hierbei bei Liegedreirädern zwischen Liegerädern in „Tadpole“-Bauform, bei der zwei parallele Vorderräder und nur ein Hinterrad angebracht sind, und solchen in „Delta“-Bauform unterschieden werden, bei der zwei parallele Hinterräder und ein Vorderrad angebracht sind. Wie bei den herkömmlichen Fahrrädern, wird auch bei Liegerädern als auch den Liegedreirädern in ihren jeweiligen beiden Bauformen, die Anbringung der beiden verschiedenen elektrischen ABS-Systeme zwischen der Nicht-Elektro-Fahrrad-Variante, die über keine Elektromotor zum Vortrieb verfügt, also auch der Elektrofahrrad-„Pedelec“ Variante, die über einen Elektromotor zum Vortrieb verfügt unterschieden, wodurch sich bei jeder Fahrradgattung eine Zweiteilung in Elektrofahrrad und Nicht-Elektrofahrrad ergibt.
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Daraus ergibt sich innerhalb der Erfindung eine Unterscheidung zwischen der Kombination eines elektrischen ABS-Systems an Elektrofahrrädern, also solchen die über einen Elektromotor verfügen, und die Kombination eines elektrischen ABS-Systems bei Nicht-Elektro-Fahrrädern, wobei hierbei infolge des Fehlens einer Akku-Batterie (Unter dem Begriff „Akku-Batterie“ wird eine Batterie bezeichnet, die wiederaufladbar ist. Alternativ könnte statt einer wiederaufladbaren Batterie auch eine herkömmliche Batterie genutzt werden, die nach ihrer einmaligen Entladung
nicht mehr aufgeladen werden kann.), der regelmäßig bei Elektrofahrrädern verbaut wird, die Herausforderung auch darin besteht, die Stromversorgung des elektrischen ABS-Systems und dessen ständige Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Diese Stromversorgung bei Nicht-Elektrofahrrädern wird entweder über einen Naben- oder Felgen-Dynamo mit einer kleinen Batterie, der das ABS-System mit der erforderlichen Mindestspannung versorgt (Alt. 1) oder einer größer dimensionierten Akku-Batterie, die allerdings eben nicht wie bei Elektrofahrrädern dem Vortrieb,
da ja bei Nicht-Elektro-Fahrrädern auch kein Elektromotor verbaut ist, dient, sondern, da es sich um herkömmliche Fahrräder handelt die durch Muskelkraft fortbewegt werden, hauptsächlich der Versorgung des elektrischen-ABS-System mit der erforderlichen Mindestspannung dient (Alt. 2). Neben der Versorgung des elektrischen ABS-System könnten durch die Akku-Batterie auch Vorder- und Rücklicht sowie das Display zur Anzeige des Akku-Batterie-Ladezustandes mit Strom versorgt werden.
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Das Patent zeichnet sich demnach dadurch aus, dass es im Grundprinzip herkömmliche handelsübliche elektrisch regelnde Kraftrad-ABS-Systeme
von Motorrädern und/oder Motorrollern, die eine bestmögliche Bremsleistung durch Verhinderung des Blockierens der Räder, auf Fahrrädern zur Anwendung bringt und dadurch ein elektrisches Fahrrad-ABS geschaffen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrrad mit verbesserten Bremswerten bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Die Erfindung liegt somit in der Idee, ein elektrische regelndes Kraftrad-ABS eines Motorrads oder Motorrollers, bzw. dessen einzelne zur Funktionsfähigkeit erforderliche Bauteile, wie bspw. Druckmodulatoren, Steuergerät, Raddrehzahlkränze und Raddrehzahlsensoren auf einem Fahrrad anzubringen und dadurch Stürze durch Blockieren der Räder oder auch Stürze die durch eine unzutreffende Einschätzung des erforderlichen Bremsdrucks vor dem Hintergrund der Fahrbahn bzw. Untergrundbeschaffenheit zu verhindern. Hierbei ist auch, um einen Sturz über den Lenker des Fahrradfahrers bei zu starkem ausschließlichem Betätigen der Vorderradbremse zu verhindern, eine Überschlagserkennung bei den meisten handelsüblich erhältlichen elektrischen Kraftrad-ABS-System verfügbar. Diese Überschlagserkennung, die in einigen elektrischen Kraftrad-ABS-Systemen erhältlich ist, empfiehlt sich auch für die Anwendung auf dem Fahrrad. Demnach sind solche elektrische Kraftrad-ABS-Systeme von den jeweiligen Herstellern auszuwählen, die über eine solche Funktion verfügen. Die Überschlagserkennung erkennt einen drohenden Überschlag durch die plötzliche Schwerpunktverlagerung der Gesamtmasse aus Fahrradfahrer und Fahrrad und nimmt entsprechend den Bremsdruck am Vorderrad soweit zurück, als dass das Fahrrad noch abgebremst wird, aber nicht mehr so stark abgebremst wird, als dass es zu einem Sturz über den Lenker kommen kann. Bei einer effektiven Regelung der Überschlagserkennung im Grenzbereich kann es dazu kommen, dass das Hinterrad bei einer starken Bremsung kurzzeitig abhebt. Ein solche Überschlagserkennung ist bspw. bei dem Motorrad Ducati Panigale 1199 der Herstellers Ducati, integriert in das elektrischen Kraftrad-ABS-System erhältlich, sofern das Motorrad mit dem elektrischen Kraftrad-ABS-System bestellt wird.
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Da Rücktrittsbremsen und Trommelbremsen mittlerweile an Popularität bei den Herstellern verloren haben, wurde als dritter Oberbegriff die Rollenbremse gewählt. Unter den Begriff der Rollenbremse kann begrifflich nur dieselbige fallen. Jedoch soll, da die Rollenbremsen regelmäßig von außen nur leicht durch eine vergrößerte Hinterradnabe erkennbar ist, der Oberbegriff der Rollenbremse auch für andere Arten von Bremsenarten sein, die mit ihr dem äußeren Anschein nach ähnlich sind. Diese sind Rücktritts- und Trommelbremsen. Es wurde jedoch die Rollenbremse als Oberbegriff gewählt, da sie als Nabenbremse am Hinterrad noch am häufigsten verbaut wird und sehr wartungsfreundlich ist.
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Überdies erscheint die Entwicklung bei Fahrrädern, dass mittlerweile Scheibenbremsen bei Fahrrädern statt herkömmlichen Felgenbremsen oder Rollenbremsen verbaut werden, der Anbringung eines Kraft-ABS Systems entgegenzukommen, da sich die Funktionsweise und der grundsätzliche Aufbau von Scheibenbremsen an Kraftädern wie Motorrädern und Roller und Fahrrädern entspricht bzw. stark ähnelt. So kann der Sensor für das Messen der Drehgeschwindigkeit, auch genannt Raddrehzahlsensor, bei einem Fahrrad (siehe 1) an der gleichen Stelle an Hinter- und Vorderrad angebracht werden wie bei einem Motorrad. Auch die Kabelführungen von Raddrehzahlsensor zum ABS-Druckmodulator, zu den Bremshebeln und zur Batterie sind zumindest bei Elektro-Fahrrädern sog. „Pedelecs“ und Motorrädern sehr ähnlich.
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Bei einem Fahrrad-ABS-System muss je nach Anforderung des Verbrauchers oder Herstellers die Möglichkeit gegeben sein, das ABS ganz oder teilweise abzuschalten. Also muss das ABS-System ganz für Vorder- und Hinterrad, aber auch teilweise, entweder nur für Hinterrad oder nur für Vorderrad abschaltbar sein.
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Ist beispielsweise ein kurzzeitiges oder längeres Blockieren den Hinterrads aus Gründen der sportlicheren Fahrdynamik bei bspw. einem Mountainbike erwünscht, sollte es möglich sein, das ABS teilweise abzuschalten, also dass das Vorderrad bei Bremsungen vom ABS-System voll unterstützt wird, aber das Hinterrad bei Bremsungen keine Regelung durch das ABS-System erfährt und dadurch ein Blockieren des Hinterrades möglich ist. Fahrdynamisch ist dies bspw. bei einem sog. kontrollierten Hinterrad-„Drift“ sinnvoll. Spiegelbildliches muss dies nach Wunsch auch umgekehrt möglich sein, also dass das Vorderrad keine Regelung durch das ABS-System erfährt und blockieren kann, jedoch das Hinterrad bei Bremsungen voll vom elektrischen ABS-System unterstützt werden kann. Fahrdynamisch ist ein Abschalten des Vorderrades bei einem sog. kontrollierten „Stoppie“ sinnvoll.
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Hierbei ist die Möglichkeit, dass das ABS-System teilweise oder ganz abschaltbar ist bei Motorrad-ABS-Systemen schon vorhanden. Vor allem die Variante, dass das Vorderrad voll elektrisch unterstützt wird, aber nicht das Hinterrad, ist bei Motorrädern verbreitet. (So zum Beispiel in der Fahreinstellung
„Slick Mode“ bei dem Motorrad BMW S1000RR; Nachweis siehe Verkaufsprospekt BMW S 1000 RR Unstoppable, 2013, S. 11.)
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Die teilweise Abschaltung dergestalt, dass das Vorderrad nicht bei Bremsungen vom ABS-System elektrisch unterstützt wird, das Hinterrad dagegen
volle Unterstützung bei Bremsungen vom ABS-System erfährt ist so noch nicht bisher auf dem Markt bei elektrischen ABS-Systemen für Krafträder, also Motorräder und Motorroller, erhältlich. Die teilweise Abschaltung, dergestalt, dass nur das Vorderrad-ABS abgeschaltet wird, wobei das Hinterrad-ABS aktiv angeschaltet bleibt oder nur die Abschaltung des Hinterrad-ABS erfolgt, wobei das Vorderrad-ABS eingeschaltet bleibt, ist bei einem Fahrrad-ABS-System, aufgrund der Ähnlichkeiten zu einem elektrischen Kraftrad-ABS-System ohne Weiteres technisch im Wege der Programmierung und der Fahrradfahrerbenutzerfreundlichen Anbringung einer jeweiligen Einstellmöglichkeit möglich.
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Ferner ist der ABS-Druckmodulator auch mit dem Gewichtsschieberegler verbunden, der bei normalen Fahrrädern am oberen Teil des Rahmens angebracht ist. Der Gewichtsschieberegler ist bei jeder der vier Fahrradarten, aufgrund der baulichen Besonderheiten der jeweiligen Fahrradart, an einer anderen Stelle angebracht.
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Der Gewichtsschieberegler hat eine rechteckige längliche Form in horizontaler Richtung, auf der auf der oberen Seite ein Aufsatz anbracht ist. Dieser soll den eigentlichen Schieberegler darstellen. Der Gewichtsschieberegler wird durch den Betrachter auf der Zeichnung seitlich betrachtet. Mit dem Schieberegler auf dem Gewichtsschieberegler kann der Fahrradfahrer vor Fahrantritt sein Gewicht auf dem Gerät durch hinauf- oder herunterschieben einstellen. Für den Fahrer ersichtlich sind hierzu Striche auf dem Gerät neben dem Schieberegler angebracht die in Abständen, die jeweils 10 Kilogramm Gewichtsunterschied darstellen sollen, das Fahrergewicht von 20 Kilogramm bis 150 Kilogramm beschreiben. Demnach hat der Fahrradfahrer den Schieberegler neben der Fahrergewichtsmarkierung
herauf- oder herunterzuschieben, die seinem eigenen Gewicht entspricht. Ausgehend von dieser durch den Fahrer erfolgten Gewichtseinstellung berechnet nun das Steuergerät innerhalb des Druckmodulators bei einer Bremsung auf der Grundlage dieser Gewichtseinstellung die erforderliche Regelungsstärke des elektrischen ABS-Systems.
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Hinsichtlich der grundsätzlichen Fahrradgattungen wird in den 1 bis 9, gemessen am Unterscheidungsmerkmal der Bauweise des jeweiligen Fahrrads, zwischen herkömmlichen Fahrrädern, Liegerädern, Liegedreirädern in sog. „Tadpole“-Bauform und Liegedreirädern in sog. „Delta“-Bauform-unterschieden. Innerhalb dieser vier verschiedenen Fahrradgattungen erfolgt wiederum eine Unterscheidung innerhalb der gleichen Bauweise zwischen Nicht-Elektro-Fahrrädern und Elektro-Fahrrädern, sog. „Pedelecs“. Als drittes größeres Unterscheidungsmerkmal unter den Fahrrädern dient nach der Unterscheidung nach Bauart und Nicht-Elektro- oder Elektrofahrrad das Merkmal der Art des jeweiligen elektrischen Fahrrad-ABS-Systems, nämlich entweder die Wahl eines einfachen, getrennten ABS-System genannt, dar, bei dem bei dem der Regelungseingriff am Vorderrad unabhängig von dem am Hinterrad erfolgt oder die Wahl eines elektrischen Vollintegral-ABS-Systems, auch „Combined“-ABS-System oder elektronisches Verbundbremssystem genannt. Das vierte Unterscheidungsmerkmal stellt die Wahl der Bremsen an Vorder- und Hinterrad dar, bzw. bei Liegedreirädern die Wahl der Bremsen an allen drei Rädern. Da es grds. eine hohe Zahl an möglichen Variationsmöglichkeiten für das Anbringen der jeweiligen Bremsenart, Scheiben-, Felgen-, oder Rollenbremse, an Hinter- und Vorderrad, gibt entschied sich der Erfinder dafür, die für den Fahrbetrieb eines Fahrrades üblichsten Variationen für den Anbau von Bremsen an Vorder- und Hinterrad zu entscheiden und diese entsprechend an allen Fahrrädern der unterschiedlichen Gruppen in gleichartiger Weise anzubringen.
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Diese Variationen sind an erster Stelle die Anbringung einer Scheibenbremse an Vorder- und Hinterrad. An zweiter Stelle die Anbringung einer Felgenbremse an Vorder- und Hinterrad. An dritter Stelle die Anbringung einer Felgenbremse an Vorderrad und einer Rollenbremse am Hinterrad. An vierter Stelle die Anbringung einer Scheibenbremse am Vorderrad und einer Rollenbremse am Hinterrad. An fünfter Stelle die Anbringung einer Scheibenbremse am Vorderrad und einer Felgenbremse am Hinterrad und an sechster Stelle die Anbringung einer Scheibenbremse am Vorderrad und einer Scheibenbremse am Hinterrad, wobei bei der letzten Variation die Scheibenbremse am Hinterrad nicht vom elektrischen Fahrrad-ABS-System geregelt wird. Grund hierfür ist, dass die letzte Variation die günstigste Variation darstellen soll, bei der nur das Vorderrad durch das elektrische ABS-System bei einer Bremsung geregelt, bzw. durch einen Regelungseingriff am Blockieren im Falle einer Bremsung gehindert wird.
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Der Gewichtsschieberegler hat eine rechteckige längliche Form in horizontaler Richtung, auf der auf der oberen Seite ein Aufsatz anbracht ist. Dieser soll den eigentlichen Schieberegler darstellen. Der Gewichtsschieberegler wird durch den Betrachter auf der Zeichnung seitlich betrachtet. Mit dem Schieberegler auf dem Gewichtsschieberegler kann der Fahrradfahrer vor Fahrantritt sein Gewicht auf dem Gerät durch hinauf- oder herunterschieben einstellen. Für den Fahrer ersichtlich sind hierzu Striche auf dem Gerät neben dem Schieberegler angebracht die in Abständen, die jeweils 10 Kilogramm Gewichtsunterschied darstellen sollen, das Fahrergewicht von 20 Kilogramm bis 150 Kilogramm beschreiben. Demnach hat der Fahrradfahrer den Schieberegler neben der Fahrergewichtsmarkierung herauf- oder herunterzuschieben, die seinem eigenen Gewicht entspricht. Der Schieberegler ist dem ABS-Druckmodulator beim einfachen, getrennten ABS-System, und
mit dem ABS-Steuergerät beim elektrischen Vollintegral-Kraftrad-ABS-Systems, auch „Combined“-ABS-System durch ein Kabel oder eine Leitung verbunden.
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Der Bordcomputer ist am Lenker angebracht. Er ist rechteckig in vertikaler Richtung so am Lenker angebracht, dass der Fahrradfahrer jederzeit alle für ihn wichtigen Informationen ablesen kann. Auf dem Display des Bordcomputers kann der Fahrradfahrer Informationen ablesen sowie Einstellungen bezüglich des eigenen Fahrergewichts vornehmen, sofern kein eigener Gewichtsschieberegler angebracht ist, das elektrischen Fahrrad-ABS-Systems ganz oder teilweise abschalten, zwischen den vier Grundprogrammierungen Normal, Sport, Regen oder Gelände wählen und überdies den Regelungseingriff über zehn wählbare verschiedene Stufen selbst einstellen. Überdies informiert der Bordcomputer auch über die Geschwindigkeit des Fahrrades, Betriebsbereitschaft des elektrischen ABS-Systems, über etwaige technische Fehler im System, sowie über Ladestand der Akku-Batterie und Stromversorgung des elektrischen ABS-Systems. Die Einstellungen auf dem Display kann der Fahrradfahrer entweder über darunter angebrachten Tasten oder darauf durch eine Touch-Screen-Funktion vornehmen.
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Die Stromversorgung wird bei Nicht-Elektrofahrrädern durch Dynamos, eine Akku-Batterie und eine Solaranlage mit Solarzellen sichergestellt. Die einzelnen vorgenannten drei Möglichkeiten der Stromversorgung sind untereinander frei kombinierbar. Es kann auch nur auf eine Möglichkeit der Stromversorgung zurückgegriffen werden, sofern der Einsatzzweck des Fahrrades es zulässt.
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In den Zeichnungen ist an Vorder- und Hinterrad ein Nabendynamo angebracht und kein Seitenläuferdynamo. Ein Seitenläuferdynamo kann aber
ohne weiteres am hinteren Teil des Rahmens beim Hinterrad angebracht werden und bei Bedarf an die Hinterradfelge angebracht werden.
