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Die Erfindung betrifft ein Fahrrad mit einem elektrischen Antriebssystem und ein Steuergerät in Kombination mit einer mit dem Steuergerät zum Übermitteln eines Umschaltsignals koppelbaren und/oder gekoppelten Umschaltvorrichtung zur Herstellung eines Fahrrades.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Antriebssystem in Kombination mit einer mit dem Antriebssystem zum Übermitteln eines Umschaltsignals koppelbaren und/oder gekoppelten Umschaltvorrichtung zur Herstellung eines Fahrrades.
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Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems eines Fahrrads.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Fahrrädern mit elektrischen Antriebssystemen unterschiedlicher Bauart bekannt. Den Fahrrädern ist gemeinsam, dass sie einen hohen Wert aufweisen und somit ein attraktives Ziel für Diebe sind. Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Diebstahlsicherungen, wie beispielsweise Fahrradschlösser, bekannt, die sich jedoch nur als begrenzt geeignet gezeigt haben, Diebstähle zu verhindern. Die bekannten Diebstahlsicherungen können relativ einfach von Dieben überwunden werden und stellen somit für diese kein großes Hindernis dar. Zudem sind die bekannten Diebstahlsicherungen nicht in der Lage, einen Diebstahl des elektrischen Antriebssystems, das zumeist mit ca. 75% des Gesamtwerts des Fahrrads die teuerste Komponente ist, zu verhindern.
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DE 10 2011 117 977 B3 offenbart ein Fahrrad, das einen Touchscreen aufweist, der von einer Steuereinheit des Fahrrads lösbar ist. Bei einem Abnehmen des Touchscreens von der Steuereinheit werden als Diebstahlsicherung alle Schalt-, Falt- und Hebefunktionen des Faltrads blockiert.
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DE 10 2010 028 648 A1 offenbart ein Verfahren zur Sperrung einer Antriebseinheit eines Elektrofahrrads, wobei bei Empfang eines Schließsignals ein Sperrmechanismus ein von einem Aktor des Sperrmechanismus angetriebenes Sperrelement des Sperrmechanismus in Eingriff mit einer Komponente einer elektrischen Maschine oder eines Getriebes gebracht wird und die Komponente von dem damit in Eingriff gebrachten Sperrmechanismus lösbar gesperrt wird.
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DE 10 2012 004 176 A1 offenbart eine Diebstahlsicherung für ein Fahrrad. Das Fahrrad weist eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, über ein Endgerät empfangene Signale auszuwerten, um zumindest eine Funktion der Antriebseinheit in Abhängigkeit zumindest eines empfangenen Signals freizugeben oder zu sperren.
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DE 20 2009 014 347 U1 weist ein Elektrofahrrad auf, das ein Identitätsprüfgerät aufweist, das mit Tasten versehen ist, damit ein Passwort eingegeben werden kann. Wenn das eingegebene Passwort falsch ist, bewirkt die Steuereinheit, dass die elektrische Einheit die elektrische Energie nicht mehr ausgibt.
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US 2012/0146429 A1 offenbart ein Fahrrad mit einem elektrischen Antriebssystem, das mittels einer Umschaltvorrichtung von einem Parkmodus, in dem der Motor angehalten ist oder rückwärts betrieben wird, in einen Freigabemodus umschaltbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein elektrisch angetriebenes Fahrrad anzugeben, bei dem ein Diebstahl des Fahrrads und/oder des elektrischen Antriebssystems erschwert oder verhindert ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Fahrrad der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Antriebssystem durch eine Umschaltvorrichtung von einem Parkmodus, in dem das Antriebssystem einer unbefugten Benutzung entgegenwirkt, in einen Freigabemodus, in dem das Antriebssystem eine Benutzung unterstützt oder zumindest nicht behindert, schaltbar ist. Eine Antriebseinheit des Antriebssystems weist ein Getriebe auf, das im Parkmodus derart mit einem Pedalantrieb verkoppelt ist, dass mit Betätigung des Pedalantriebs ein Rücktreiben des Getriebes erfolgt.
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Die Aufgabe wird insbesondere auch durch ein Steuergerät in Kombination mit einer mit dem Steuergerät zum Übermitteln eines Umschaltsignals koppelbaren und/oder gekoppelten Umschaltvorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Fahrrades, und alternativ durch ein Antriebssystem in Kombination mit einer mit dem Antriebssystem zum Übermitteln eines Umschaltsignals koppelbaren und/oder gekoppelten Umschaltvorrichtung zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Fahrrades gelöst. Die Aufgabe wird ferner alternativ durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das wie folgt abläuft: In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Umschaltsignal mit einer Umschaltvorrichtung erzeugt. Das Umschaltsignal wird an das elektrische Antriebssystem übermittelt. Anschließend erfolgt ein Umschalten des Antriebssystems von einem Parkmodus, in dem das Antriebssystem einer unbefugten Benutzung entgegenwirkt, in einen Freigabemodus, in dem das Antriebssystem eine Benutzung unterstützt oder zumindest nicht behindert.
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Der Parkmodus bietet den Vorteil, dass ein Diebstahl des Fahrrads verhindert oder erschwert werden kann. Das elektrische Antriebssystem befindet sich vorzugsweise in dem Parkmodus, wenn das elektrische Antriebssystem als Schutz vor einem Diebstahl dienen soll. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Fahrrad abgestellt ist.
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In dem Parkmodus unterstützt das elektrische Antriebssystem einen Pedalbetrieb des Fahrrads nicht, sondern wirkt diesem vielmehr entgegen. Dies ist bei einem Diebstahlversuch von Vorteil, da der Dieb bestrebt ist, das Fahrrad möglichst schnell von dem Abstellplatz wegzubewegen. Jedoch sorgt das im Parkmodus befindliche elektrische Antriebssystem vorzugsweise dafür, dass der Dieb zumindest eine höhere Kraft, insbesondere einen höheren Trettaufwand, als in einem normalen Pedalbetrieb aufwenden muss, um das Fahrrad zu bewegen.
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Das elektrische Antriebssystem kann auch derart ausgebildet sein, dass es einer unbefugten Benutzung einen derart hohen Widerstand entgegensetzt, dass der Dieb diesen ohne weitere Hilfsmittel nicht überwinden kann, weil ein Pedalieren vollständig verhindert wird. Im Ergebnis wird der Diebstahl des Fahrrads wirksam verhindert, zumindest jedoch erschwert. Vorzugsweise wird das unbefugte Entfernen des Fahrrades derart behindert, dass dem Dieb allenfalls bleibt, das Fahrrad zu tragen. Für diesen Fall könnte vorgesehen sein, dass eine Lageänderung durch ein optisches oder akustisches Signal angezeigt wird, wenn der Parkmodus aktiv ist. Auf diese Weise wird der Dieb zusätzlich abgeschreckt, weil er befürchten muss, die Aufmerksamkeit von Passanten auf sich zu ziehen.
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Zudem lohnt es sich für einen Dieb nicht, das elektrische Antriebssystem allein – also ohne Fahrrad – zu stehlen. Das Antriebssystem befindet sich vorzugsweise auch nach dessen Ausbau aus dem Fahrrad und nach einem Einbau in ein anderes Fahrrad weiterhin im Parkmodus und lässt sich vorzugsweise ausschließlich mit der zugehörigen Umschaltvorrichtung in den Freigabemodus schalten. In dem anderen Fahrrad wirkt das Antriebssystem dem Pedalbetrieb daher ebenfalls entgegen. Somit lässt sich das gestohlene elektrische Antriebssystem nicht einfach weiterverwenden. Vielmehr müsste das Antriebssystem zuerst in den Freigabemodus umgeschaltet werden. Dies ist jedoch ohne tiefgehende technische Kenntnis, die ein Dieb nicht besitzt, nicht möglich, sondern kann vorzugsweise nur durch den Hersteller des Fahrrads und/oder des elektrischen Antriebssystems durchgeführt werden. Folglich ist es für Diebe unattraktiv, das elektrische Antriebssystem zu stehlen. Dies insbesondere, wenn das Fahrrad und/oder das Antriebssystem für den potentiellen Dieb sichtbar entsprechend gekennzeichnet ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass ein Betreiben des elektrischen Antriebssystems auf einfache Weise erfolgt, ohne dass für den Fahrradbenutzer ein signifikanter Aufwand entsteht und/oder dieser tiefgehende technische Kenntnisse für den Umschaltvorgang besitzen muss. Der Fahrradbenutzer muss vorzugsweise lediglich die Umschaltvorrichtung betätigen, wobei der weitere Freigabeprozess des elektrischen Antriebssystems automatisch erfolgen kann.
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Das Rücktreiben des Getriebes bewirkt, dass der Dieb eine hohe Leistung (Energie/Zeit) zum Treten aufbringen muss, um das Fahrrad zu bewegen. Ein derart ausgebildetes Antriebssystem bietet den Vorteil, dass der für den Dieb erhöhte Aufwand allein aus den bereits in dem Antriebssystem existenten Bauteilen resultiert. Im Ergebnis ist ein einfach aufgebautes Antriebssystem realisierbar.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Antriebssystem mit der Umschaltvorrichtung von dem Freigabemodus in den Parkmodus geschaltet werden. Zur Umschaltung kann die Umschaltvorrichtung von dem Fahrradbenutzer beispielsweise manuell betätigt werden. Dadurch kann eine Diebstahlsicherung des Fahrrads und/oder des elektrischen Antriebssystems auf einfache Weise aktiviert werden.
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Alternativ kann die Umschaltung von dem Freigabemodus in den Parkmodus automatisch erfolgen, wenn eine vorgegebene oder vorgebbare Parkbedingung erfüllt ist. Die Parkbedingung kann einen Stillstand einer Antriebseinheit des elektrischen Antriebssystems und/oder des Fahrrads für einen vorgegebenen und/oder vorgebbaren Zeitraum umfassen. Ein automatischer Umschaltvorgang bietet den Vorteil, dass für den Fahrradbenutzer kein zusätzlicher Aufwand zur Aktivierung der Diebstahlsicherung besteht und nicht die Gefahr besteht, dass der Fahrradbenutzer das Umschalten vergisst.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Umschaltung von dem Freigabemodus in den Parkmodus automatisch erfolgen, wenn sich der Fahrradbenutzer zusammen mit der Umschaltvorrichtung von dem Fahrrad wegbewegt. Natürlich ist umgekehrt auch eine Umschaltung von dem Parkmodus in den Freigabemodus möglich, wenn sich der Fahrradbenutzer dem Fahrrad nähert. Die Umschaltung kann erfolgen, wenn der Abstand der Umschaltvorrichtung zum Fahrrad einen vorgebbaren oder vorgegebenen Abstand überschreitet (Umschaltung Freigabemodus in Parkmodus) oder unterschreitet (Umschaltung Parkmodus in Freigabemodus). Im Ergebnis besteht für den Fahrradbenutzer kein zusätzlicher Aufwand für ein Umschalten, insbesondere Aktivieren oder Deaktivieren, des elektrischen Antriebssystems.
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Die Umschaltvorrichtung übermittelt vorzugsweise ein Umschaltsignal zum Umschalten des Modus des elektrischen Antriebssystems an das Steuergerät des Antriebssystems. Insbesondere kann die Umschaltvorrichtung das Umschaltsignal drahtlos, insbesondere in Form eines NFC-Signals (Near Field Communication-Signal), an das Steuergerät übermitteln. Eine drahtlose Übertragung des Umschaltsignals bietet den Vorteil, dass eine Kommunikation zwischen dem Steuergerät und der Umschaltvorrichtung auf einfache Weise möglich ist, ohne dass der Fahrradbenutzer einen Aufwand hat, wie beispielsweise ein Verbinden der Umschaltvorrichtung über ein Kabel mit dem Antriebssystem.
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Die Umschaltvorrichtung kann unabhängig von dem Fahrrad transportierbar ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil, dass der Fahrradbenutzer die Umschaltvorrichtung mit sich tragen kann und diese somit nicht an dem Fahrrad angebracht sein muss. Zudem kann die Umschaltvorrichtung eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen des Modus des Antriebssystems aufweisen. Durch die Anzeigevorrichtung kann dem Fahrradnutzer der aktuelle Modus des Antriebssystems unmittelbar angezeigt werden.
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Die Umschaltvorrichtung kann beispielsweise als Smartphone und/oder als tragbarer Transponder und/oder als PC und/oder als Tablet-PC ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil, dass die Umschaltvorrichtung keine zusätzliche, separate Vorrichtung zu sein braucht, die der Fahrradbenutzer zusätzlich mit sich tragen muss, sondern bereits in einen Alltagsgegenstand integriert ist, den der Fahrradbenutzer bereits besitzt und ohnehin mit sich trägt.
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Bei einer besonderen Ausführung stellt die Antriebseinheit im Parkmodus keine Antriebsenergie zum Bewegen des Fahrrades bereit. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit im Parkmodus eine Tretbewegung eines Benutzers bremst und/oder blockiert. Eine derartige Ausbildung des Antriebssystems, insbesondere der Antriebseinheit, bietet den Vorteil, dass der Diebstahl des Fahrrads erschwert ist, da der Dieb im Vergleich zu einem Fahrrad ohne elektrisches Antriebssystem zumindest einen höheren Trettaufwand zum Antreiben des Fahrrads aufwenden muss, da die Antriebseinheit der Trittbewegung des Diebs entgegenwirkt oder diese vollständig verhindert.
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In besonders effizienter Weise kann das Antriebssystem dadurch blockiert werden, dass ein mit dem Tretkurbelantrieb wirkverbundener Antriebsmotor elektrisch kurz geschlossen wird. Ein derart kurz geschlossener Antriebsmotor ist allenfalls mit einem ganz erheblichen Kraftaufwand drehbar. Dies insbesondere, wenn gleichzeitig noch ein an den Antriebsmotor angekoppeltes Getriebe zurückgetrieben werden muss.
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Die Antriebseinheit kann vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass sie im Freigabemodus Antriebsenergie zum Bewegen des Fahrrades bereitstellt. Insbesondere kann die Antriebseinheit im Freigabemodus eine Tretbewegung eines Benutzers unterstützen oder zumindest zulassen. Im Ergebnis ist sichergestellt, dass die im Freigabemodus befindliche Antriebseinheit ihre technische Funktion, nämlich das Pedalieren des Benutzers zu unterstützen, ausüben kann.
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Bei einer besonderen Ausführung weist das Antriebssystem einen blockierbaren Freilauf auf. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Antriebssystem einen blockierbaren Freilauf aufweist, der im Parkmodus einen Tretkurbelantrieb drehrichtungsunabhängig drehfest mit einem Antriebsmotor und/oder einem Getriebe verbindet. Auf diese Weise ist erreicht, dass ein Dieb bei betätigen des Tretkurbelantriebs gleichzeitig auch das Getriebe zurücktreiben muss und/oder den, vorzugsweise kurz geschlossenen, Antriebsmotor mitdrehen muss. Wird das Antriebssystem in den Freigabemodus geschaltet, wird die Blockierung des Freilaufs aufgehoben, so dass dieser in Bezug auf eine Drehrichtung frei relativ zu dem Antriebsmotor und/oder dem Getriebe betätigbar ist, was insbesondere von Wichtigkeit ist, wenn der Antriebsmotor wegen eines leeren Akkus nicht funktioniert. In Bezug auf die andere Drehrichtung verbindet der Freilauf den Antriebsmotor und/oder das Getriebe drehfest mit dem Tretkurbelantrieb, so dass Antriebsenergie von dem Antriebsmotor auf den Tretkurbelantrieb übertragen werden kann.
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Das elektrische Antriebssystem kann in einem Tretlagergehäuse des Fahrrads angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das elektrische Antriebssystem in einem Gehäuse im Vorderrad und/oder Hinterrad des Fahrrads angeordnet sein. Das elektrische Antriebssystem kann die Antriebseinheit und ein Steuergerät aufweisen. Bei dem elektrischen Antriebssystem kann es sich hingegen auch um einen Hinterradantrieb oder um einen Vorderradantrieb handeln.
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Die Antriebseinheit kann ein Getriebe, insbesondere ein Spannungswellengetriebe, aufweisen. Das Getriebe kann im Freigabemodus von einem Pedalantrieb entkoppelt sein, wenn ein mit dem Getriebe wirkverbundener Antriebsmotor der Antriebseinheit keine Antriebsenergie an das Getriebe überträgt. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Antriebseinheit, insbesondere der Antriebsmotor, defekt oder ein den Antriebsmotor mit elektrischem Strom versorgender Akku leer ist. Die Entkoppelung kann durch eine Freilaufkupplung erfolgen. Im Ergebnis ist sichergestellt, dass der Fahrradbenutzer in den oben genannten Fällen, bei denen vom Antriebsmotor keine Antriebsenergie an bereitstellen kann, keine Zusatzleistung zum Antreiben der abgeschalteten Antriebseinheit des in den Freigabemodus geschalteten Fahrrads aufbringen muss.
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Das Steuergerät dient insbesondere zum Steuern oder Regeln der Antriebseinheit, insbesondere des Antriebsmotors. Dazu kann das Steuergerät vorzugsweise Sensormesswerte von an dem Antriebsmotor oder an dem Getriebe angeordneten Sensoren empfangen und auswerten. Das Steuergerät kann insbesondere fest in dem Fahrradrahmen angeordnet oder lösbar an dem Fahrrad angebracht sein.
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Bei einer besonderen Ausführung ist vorgesehen, dass das Antriebssystem vor einem Umschalten des elektrischen Antriebssystems von dem Parkmodus in den Freigabemodus, beispielsweise durch Einschalten der elektrischen Spannungsversorgung des Antriebssystems, aktiviert wird. Auf den anschließenden Umschaltvorgang folgt vorzugsweise eine optische oder akustische Anzeige der Betriebsbereitschaft an den Benutzer. Anschließend kann der Benutzer losfahren.
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Die Umschaltvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass vor einem Erzeugen eines Umschaltsignals ein Entsperrbefehl, beispielsweise ein Zahlencode, in die Umschaltvorrichtung eingegeben werden muss. Die Umschaltvorrichtung kann vorzugsweise erst bei Eingabe des korrekten Entsperrbefehls aktiviert und/oder entsperrt werden. Dadurch ist ein weiteres Sicherheitsmerkmal realisiert, da ein Dieb, der im Besitz der Umschaltvorrichtung ist, ein Umschalten des elektrischen Antriebssystems ohne Kenntnis des Entsperrbefehls nicht bewirken kann.
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Von besonderem Vorteil ist nach einem unabhängigen Erfindungsgedanken ein Steuergerät und/oder Antriebssystem in Kombination mit einer mit dem Steuergerät zum Übermitteln eines Umschaltsignals koppelbaren und/oder gekoppelten Umschaltvorrichtung zur Herstellung des oben beschriebenen Fahrrades. Eine solche Kombination aus einem Steuergerät und der zugehörigen Umschaltvorrichtung kann als Nachrüstbausatz zum Nachrüsten eines bereits existierenden, elektrisch angetriebenen Fahrrades verwendet werden.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrrads mit elektrischem Antriebssystem und einer Umschaltvorrichtung.
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Das in 1 gezeigte Fahrrad 1 weist ein elektrisches Antriebssystem 10 auf. Das elektrische Antriebssystem 10 ist in einem Tretlagergehäuse 11 des Fahrrads angeordnet und weist ein nicht dargestelltes Steuergerät auf, das mit einer separaten Umschaltvorrichtung 2 drahtlos kommunizieren kann. Das Steuergerät ist derart ausgebildet, dass es sowohl Signale von der Umschaltvorrichtung empfangen, als auch an diese senden kann.
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Das elektrische Antriebssystem 10 befindet sich entweder in einem Parkmodus oder in einem Freigabemodus. Im Parkmodus wirkt das elektrische Antriebssystem 10 einer unbefugten Benutzung des Fahrrads entgegen. Dazu bremst das elektrische Antriebssystem eine Tretbewegung des Fahrradbenutzers oder blockiert diese. Im Freigabemodus unterstützt das elektrische Antriebssystem 10 die Tretbewegung des Fahrradbenutzers. Ein Umschalten von dem Parkmodus in den Freigabemodus kann abhängig von einem durch die Umschaltvorrichtung 2 erzeugten Umschaltsignal erfolgen.
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Die Umschaltvorrichtung 2 ist als separat von dem Fahrrad transportierbares Element ausgebildet und weist eine Anzeigevorrichtung 20 auf. Die Anzeigevorrichtung 20 dient zum Anzeigen des Modus des Fahrrads, also, ob sich das elektrische Antriebssystem in dem Parkmodus oder dem Freigabemodus befindet. Zudem kann in die Umschaltvorrichtung eine Eingabe vom Fahrradbenutzer erfolgen, derart, dass ein Umschaltsignal zum Umschalten des Modus des Antriebssystems 10 generiert werden soll.
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Das erzeugte Umschaltsignal, das beispielsweise ein NFC-Signal ist, wird an das Steuergerät des Antriebssystems 10 übermittelt. Das Steuergerät schaltet das Antriebssystem daraufhin in den Freigabemodus oder den Parkmodus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrrad
- 2
- Umschaltvorrichtung
- 10
- elektrisches Antriebssystem
- 11
- Tretlagergehäuse
- 20
- Anzeigevorrichtung
- S
- Signal
