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Die Erfindung ist ein Fernsteuerungs-System, das in der Lage ist, ein Fahrzeug, das rein mit Muskelkraft angetrieben wird, z.B. ein Rutschfahrzeug, Kinder-Fahrrad oder Kinderfahrzeug oder ein Tret-Car, ferngesteuert über eine Fernsteuerung es im Notfall zu bremsen, wenn eine Person, die die Aufsichtspflicht über die Kinder hat, eine Gefahr erkennt. Zudem ist eine Variante vorgesehen, die eine automatische Bremsung einleitet, wenn ein vorher eingestellter Fahr-Radius überschritten wird.
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Die Rutsch- oder Tret- / Pedal-Angetriebene Fahrzeuge für Kinder sind unter den beliebtesten Fahrzeugen für Kinder. Das Gefühl der Freiheit und selbst was steuern zu können ist dort voll gegeben. Allerdings, insbesondere Kleinkinder bereiten den Eltern Kopfschmerzen oder versetzen sie in Schrecksekunden, wenn diese damit unachtsam vorgehen oder zu schnell in Kurven fahren, oder sich trotz zurufe der Eltern in Richtung befahrbare Straßen, wo auch Fahrzeuge fahren, sich entfernen. Bei einem Kind, ist das Nachlaufen eigentlich kein großes Problem, aber wenn zwei oder mehrere Kinder mit jeweils einem solchen Spielzeug, einander jagen oder in entgegengesetzte Richtungen fahren, dann wird die Situation gefährlich. Hier greift die Erfindung ein.
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Es gibt zahlreiche Anmeldungen aus dem Stand der Technik, die verschiedene Fernsteuerungsarten auch für Kinderfahrzeuge beschreiben. Z.B. die Anmeldung mit der Anmeldenummer
DE 299 05 288 U1 beschreibt ein ursprünglich durch Muskelkraft oder elektrisch angetriebenes Fahrzeug für Kinder, das mit einem Antriebs-Elektromotor ausgestattet wird und fernsteuerbare Elemente für den Antrieb und die Lenkung aufweist. Durch den Einbau der Antriebs-Teile (Elektromotor und Getriebe) und größeren Akku, wird das Fahrzeug deutlich schwerer im Gesamtgewicht, als ein rein durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug wäre. Es geht allerdings hier lediglich darum, ein solches Fahrzeug mit Elektroantrieb und Fernsteuerung auszustatten, um die Fernsteuerungs-Funktionen an einem Fahrzeug, möglicherweise von einem Modellfahrzeug zu übertragen, das nicht den Anschein machen würde, es wäre fernsteuerbar und elektrisch angetrieben, warum auch immer.
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Andere Anmeldungen beschreiben verschiedene Brems-Systeme, unter anderen auch welche mit elektro- oder magnetorheologische Flüssigkeiten.
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Die Anmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
DE 10 2012 017 807 A1 beschreibt ein Regelverfahren Regelelektronik für eine MRF- Bremse. Die Scherspannung wird dort mittels eines Scherspannungssensors erfasst und ausgewertet.
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Die Anmeldung
DE 10 2004 041 650 B4 beschreibt magnetorheologische Materialien mit hohem Schaltfaktor und deren Verwendung.
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Die Anmeldung
DE 299 05 288 U1 beschreibt eine elektromagnetisch betätigbare Bremse, die ein hydraulisches Dämpferelement aufweist, wobei das Hydraulikfluid des Dämpferelements eine magnetorheologische Flüssigkeit ist.
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Die Anmeldung
WO 2008/ 131 937 A1 beschreibt eine magnetorheologische Drehmomentübertragungsvorrichtung, deren Verwendung sowie ein magnetorheologisches drehmomentübertragungsverfahren mit Permanentmagneten.
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Die Anmeldung
EP 2 489 562 A1 beschreibt eine Vorrichtung, die in der Lage ist per Fernsteuerung ein Kinderrad zu kontrollieren, bzw. einen Bremsvorgang zu steuern.
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Die Anmeldung
DE 20 2006 010 647 U1 beschreibt eine Bremse für einspurige Fahrzeuge, die nicht wie üblich mit Bremsscheiben funktioniert, sondern durch Taumelscheiben, deren Taumelbewegung durch Druckzylinder gebremst wird.
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Die Anmeldung
DE 10 2013 221 084 A1 beschreibt eine Magneto- / Elektrorheologische Bremse, die in Fahrzeugen einsetzbar ist.
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Die Anmeldung
GB 2 453 106 A beschreibt ebenso ein fernsteuerbares Brems-System für Fahrräder.
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Die Anmeldung
WO 2004/ 094 221 A1 beschreibt eine elektromagnetische Bremse, die in einem Kinder-Rad eingesetzt werden kann.
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Die Anmeldung
US 2007 / 0 034 433 A1 beschreibt ein Kinderfahrzeug, das per Fernsteuerung gesteuert werden kann. Damit kann eine Aufsichtsperson das Kind vor Gefahren schützen, indem sie die Bremsvorgänge selber steuert, falls eine Gefahr droht.
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Die Anmeldung
US 2010/0 170 753 A1 ;
DE 94 17 479 U1 sowie
GB 2 424 737 A beschreiben ebenso fernsteuerbare Kinderrad-Bremsen.
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Die Anmeldung
DE 10 2007 010 322 A1 beschreibt eine Brems-Vorrichtung, die fern steuerbar ist, für Kinder-Rutschfahrzeuge.
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Es gibt auf dem Markt viele fernsteuerbare elektrische Fahrzeuge, in denen ein Kind sich hinsetzen kann und auch selbst das Fahrzeug steuern kann. Falls was nicht richtig läuft, oder das Kind das Fahrzeug in Gefahrenzone steuert, dann kann die Aufsichtsperson (z.B. der Vater oder die Mutter des Kindes) per Fernsteuerung das Fahrzeug bremsen oder selbst lenken, bzw. die Steuerkontrolle über den Antrieb übernehmen. Solche Fahrzeuge werden Regel durch Elektromotoren und Getriebe elektrisch angetrieben. Muskel-Antriebselemente in Form von Pedalen, Kette oder Tret-Schwingelemente sind dabei nicht vorgesehen. Bei dem Einsatz von solchen Fahrzeugen hält der Akku leider nicht sehr lange und ist nach spätestens paar Stunden erschöpft, weil die elektrische Energie hauptsächlich von dem Elektro-Antrieb beansprucht wird, wobei der Energie-Anteil für die Fernsteuerung der Elemente relativ klein ist. Diese Fahrzeuge werden rein elektrisch angetrieben und haben viel gemeinsam mit RC-Modellfahrzeugen, mit dem Unterschied, dass diese so groß sind, dass drin ein Kind sich hinsetzen kann.
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Allerdings eine Kombination aus einem rein nur aus Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug für Kinder (ohne eingebautes Elektromotor für den Antrieb und auch keine Getriebe dafür) und einer elektronischen Funk-Steuerung, die lediglich die Brems-Vorgänge (und optionsweise auch die Lenk-Vorgänge) fernsteuern kann, über die ein Fahrbereich oder eine Fahr-Radius (um die Fernbedienung) für das Fahrzeug beliebig konfiguriert werden kann, über den hinaus eine automatische Notbremsung des Fahrzeugs veranlasst wird, wobei das Brems-System durch Magneto- oder Elektrorheologische-Materialen erfolgt, gibt es bisher nicht.
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Der in den Patentansprüchen 1 bis 61 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine technische Problemlösung für effiziente, sofort wirkende, automatisierte Schutz-Maßnahmen für Kindern zu erreichen, die rein durch Muskelkraft angetriebene Fahrzeuge, Fahrräder oder Tret-Fahrzeuge in Gefahrenzonen zu steuern drohen, ohne dass das Fahrzeug wesentlich schwerer wird.
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Dieses Problem wird mit dem in den Patentansprüchen 1 bis 61 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Die Lösung aus dieser Erfindung hat viele Vorteile gegenüber rein elektrisch angetriebenen oder kombinierte fernsteuerbaren Varianten, die durch Muskelkraft + Elektrisch angetrieben werden:
- - das Gewicht hier ist wesentlich geringer, weil kein Antriebs-Elektromotor und kein Antriebs-Getriebe für den Antrieb eingebaut ist,
- - der hier dafür eingesetzter Akku ist auch viel kleiner und muss nicht unbedingt extern aufgeladen werden, weil er automatisch durch die Bewegung des Fahrzeugs über einem kleinen Generator oder Dynamo aufgeladen wird,
- - die Kinder können weiterhin das Fahrzeug alleine durch ihre Muskelkraft in Bewegung setzen und lenken, was die Entwicklung deren Muskulatur und Bewegungsapparats fördert,
- - schnelle Brems-Wirkung bei Gefahr und automatische Bremsung beim Verlassen eines vorher bestimmten Umkreises um die Fernbedienung und damit erhöhte Sicherheit für das Kind,
- - zuverlässige Kontrolle über ein durch Muskelkraft betriebenes Fahrzeug, durch die Aufsichtsperson.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 17 erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Kinder-Fahrzeug, das mit einem fernsteuerbarem Brems-System ausgestattet ist,
- 2 zeigt eine Variante mit Entkopplungs-System für den aktiven Muskel-Kraft-Antrieb
- 3 ein Fahrzeug mit fernsteuerbarem Lenk-System,
- 4 den Entkopplungs-Mechanismus für das Lenk-System,
- 5 eine kontaktlose Aufladungs-Vorrichtung,
- 6 eine Variante mit einem Schneckengetriebe, das mit dem Lenk-Hebel gekoppelt ist,
- 7 die Darstellung der Wirkungs-Umkreises / Radius und die automatische Brems-Vorrichtung,
- 8 eine Variante, wobei die Fernbedienung mit einem Smartphone gekoppelt werden kann,
- 9 eine mit MRF funktionierende Vorrichtung zum Entkoppeln von Antrieb oder Lenkung,
- 10 eine am Fahrzeug eingebaute Leucht-Antenne,
- 11 eine Variante, bei der das Brems-System in dem Kettenantrieb des Fahrzeugs integriert ist,
- 12 den Einbau in einem Zugseil-Brems-System,
- 13 die Erfindung, wobei die durch magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) funktionierenden Bremse eingesetzt wird,
- 14 die Variante mit eine durch elektrorheologischen Flüssigkeit (ERF) funktionierenden Bremse
- 15 eine Variante mit einer Steuerung über einem Mobilfunk-Modul,
- 16 eine Variante mit eine durch magnetorheologischen Flüssigkeit und Dauermagnet funktionierenden Bremse,
- 17 eine Variante mit einer Kamera und Freisprechanlage.
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Um ein Pedal-Angetriebenes Fahrzeug, wie z.B. ein Kettcar, ein Kinder-Fahrrad, Rutsch-Fahrzeug oder sonst welches von Kindern muskelangetriebenes Fahrzeug zu bremsen gibt es zahlreiche Möglichkeiten und Vorrichtungen. Je nachdem welches Brems-System in einem solchen Fahrzeug eingebaut ist, können verschiedene Brems-Möglichkeiten mit der Funksteuerung gekoppelt werden.
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Eine elegante Lösung ist in die 1 dargestellt worden. Im Gegensatz zu ferngesteuerten elektrisch angetriebenen Kinderfahrzeugen, greift das System nur im Brems-System ein, somit ist es weitgehend einfacher konzipiert und bringt kaum Zusatzgewicht mit. Eine andere Variante sieht auch das Eingreifen in das Lenk-System ein (3), das steht aber nicht unbedingt in dem Vordergrund dieser Innovation und vielmehr zweitrangig. Vorteil dieses Brems-Systems ist, dass die elektrische Energie nur für das Bremsen (oder auch Lenken) zu Verfügung gestellt werden muss, weil eine Stromquelle für den Antrieb des Fahrzeugs nicht erforderlich ist. Das Fahrzeug 1 wird alleine durch Muskelkraft des Kindes angetrieben. Lediglich der Brems-Vorgang wird dabei ferngesteuert beeinflusst, bzw. notfalls automatisch eingeleitet. Daher ist der Akku 2, der dafür notwendig ist, relativ klein und das Gewicht des Fahrzeugs erhöht sich dabei auch nur minimal, weil schwere Teile wie ein großer Akku, Antriebs-Elektromotor oder Antriebs-Getriebe fehlen.
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Für die Brems-Fernsteuerung sind ein Funkempfänger 3, eine Energie-Quelle 2 und ein Aktuator / Aktor / Antriebselement 4, z.B. ein Elektromagnet im Fahrzeug eingebaut. Der Elektromagnet 4 wird mit dem Brems-System mechanisch gekoppelt, sodass beim Aktivieren des Elektromagnets die Bremse betätigt wird.
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Je nach Stärke der Elektromagnet-Kraft, wird der Bremsvorgang dadurch geregelt. Ähnlich wird auch die Lenkung bei Varianten mit fernsteuerbare Lenkung, beeinflusst. Auch hier wird ein Relais, Servo oder Elektromagnet 9 eingebaut, der über den Funkempfänger 3 und eine Steuerung 48 steuerbar ist. Ja nachdem welche Befehl-Signale aus der Fernsteuerung / Fernbedienung 10 kommen, wird das Fahrzeug 1 nach links oder rechts gelenkt, auch wenn das Kind es anders versucht zu lenken. Ein weiterer Elektromagnet oder Relais 11 kann das Lenkrad von dem Rad-Lenk-System trennen, bzw. die Kraftübertragung entkoppeln, z.B. durch eine leichte Anhebung einer Lenkrad-Stange 12, wobei diese aus einer Öffnung 13 herausgezogen wird, die mit dem Lenk-Hebel 14 der Räder verbunden ist. Man kann auch einen Verbindungs-Stück 15 zwischen der Lenkrad-Achse 16 und einer weiteren Stange 17, die mit dem Lenk-System der Räder gekoppelt ist, einbauen, der Rohr-Förmig oder Bolzenförmig gebaut ist mit kleine Nuten 18 und Rillen 19 drin, der durch Senkung oder Hebung die beiden Teile diese miteinander koppelt oder voneinander entkoppelt (4). Die kleinen Nuten und Rillen dienen dazu, dass eine Kopplung einwandfrei funktioniert, wenn der Bolzen nach oben durch den Elektromagneten 11 geschoben wird. Der Bolzen kann an der Spitze kegelförmig gebaut werden, um leichter eingeschoben werden zu können. Auch die Öffnung in dem er geschoben wird, kann ebenso Kegelförmig gestaltet werden und auch mit Nute oder Rillen versehen werden. Für die Lenkung können zwei Elektromagneten 9 direkt an die Lenkstange eingebaut werden, die einen Dauermagnet- oder Eisen-Bolzen 49 rechts oder links ziehen, je nachdem welche der Elektromagneten aktiv ist, bzw. abhängig davon in welche Richtung das Fahrzeug abgelenkt werden soll (4). Auch übliche Servolenkung-Elemente, wie sie bei Modellbau vorkommen, können für die Lenkung eingesetzt werden.
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Auf der 3 ist das Lenksystem dargestellt worden, wobei das ferngesteuertes elektrisches Lenksystem, erst dann eingreift, wenn ein Eisen-Stift 28 durch einen Elektromagneten 11 in eine Öffnung, zwischen zwei beweglichen Teilen, durch die eine Kopplung der elektrischen LenkSystems mit den mechanischen Lenkung erfolgt, eingeschoben wird. Der Eisenstift kann kegelförmig gebaut und mit Rillen oder Nuten versehen, für einen besseren Griff. Sobald der Stift reinkommt, wird die Verbindung zwischen elektrisch gesteuerten Teilen und der Lenk-Mechanik hergestellt. Wenn eine elektrische Lenkung nicht mehr aktiv sein sollte, dann wird der Elektromagnet 11 abgeschaltet und der Stift zieht sich durch eine Ziehfeder / Rückstellfeder zurück und die Entkopplung erfolgt.
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Eine weitere Variante sieht den Einsatz eines kleinen Elektromotors 20 und Schneckengetriebes 21 vor, die die Lenkung übernehmen kann. Das Schneckengetriebe hat den Vorteil, weil sobald sie z.B. einen Zahnrad 22, das mit dem Lenk-Hebel 14 gekoppelt ist, berührt und den antreibt, dann nur sie eine Lenkung steuern kann (6). Über das Lenkrad 23, solange das Getriebe aktiv ist, ist keine Lenkung mehr möglich.
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Für die Kontrolle des Betriebs wäre es hilfreich eine kleine KontrollAnzeige oder Leuchte einzubauen. Eine kleine helle blinkende LED 24 würde auch reichen. Diese könnte vorne unten eingebaut werden, oder auf einem senkrecht angeordneten Stab 25, der auch als Antenne für die Funksteuerung dienen könnte, eingebaut werden. Am besten wäre diese hinten platziert, sodass diese das Kind nicht ablenkt, aber von weiten sichtbar ist. Eine gleiche blinkende LED kann auch im Fernsteuerungs-Teil / Fernbedienung eingebaut werden.
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Beim Verlassen des Funk-Wirkungsbereichs 26, wäre hilfreich eine Steuerung einzubauen, die am Fahrzeug sofort automatisch eine Vollbremsung in einem solchen Fall aktiviert. Mit Funk-Wirkungsbereich ist der Wirkungs-Radius oder Funk-Umkreis um die Fernbedienung, bzw. die effektive Funkreichweite der Fernbedienung gemeint. Das wäre ein kreisförmiger Bereich um die Fernbedienung, innerhalb dessen die Fernsteuerung des Fahrzeugs über die Fernbedienung einwandfrei funktioniert. Dieser Bereich kann durch Sendeleistung und die Erhöhung der Empfindlichkeit der Funk-Empfangsteile sowohl am Fahrzeug als auch in die Fernbedienung, innerhalb der technischen Möglichkeiten, beliebig gestaltet werden. Auch ziemlich genaue Abgrenzungen (z.B. Umkreis von 50-60m) sind damit möglich.
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Eine Erweiterung dieses Systems sieht vor, dass am Fernsteuerungs-Teil bzw. Fernbedienung ein Funk-Wellen-Radius einstellbar ist, in dem das Kinderfahrzeug bewegt werden darf. Man wählt z.B. einen Radius von z.B. 30m und sobald das Kind den zu verlassen versucht, die Fahrzeugräder durch das Brems-System sich automatisch blockieren. Die Auswertung des Signals in Echtzeit, bzw. die Analyse seiner Signalstärke wird im Fahrzeug durch eine Steuerung übernommen. Sobald die Signalstärke des Signals auf der Fernbedienung unter den vorgegebenen Parametern herabfällt, wird die automatische Bremsung eingeleitet. Damit kann man fast metergenau den Radius bestimmen. Somit wäre das Kind auch dann geschützt, wenn die Aufsichtsperson mal durch andere Kinder abgelenkt ist und das Kind mit dem Fahrzeug es versuchen würde zu flüchten oder z.B. von einem Park auf eine befahrbare Straße zu gelangen. Solche Steuerungen einzubauen, ist keine Kunst mehr. Die Elektronik-Elemente dafür sind sehr günstig und die Schaltungen relativ unkompliziert gestaltet. Eine kleine Empfangs-Spule und eine Signal-Empfangs-Einheit wird stets die Feldstärke bzw. die gesamte Signal-Stärke, die aus der Fernsteuerung kommt, messen und wenn dieser einem bestimmten Niveau unterliegt, eine sofortige Bremsung einleiten.
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Die Fernsteuerung (Fernbedienung) muss nicht unbedingt stets auf volle Power Signale senden, sondern kann so gestaltet werden, dass lediglich sehr kurze Signal-Impulse sendet (z.B. alle 0,1 Sekunden einen extrem kurzen Signal-Impuls von einige Mikrosekunden-Dauer). Auf diese Weise wird die Energie-Quelle am Fernsteuerung und die am Fahrzeug geschont.
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Eine Bremse mit magnetorheologischen Fluid ist dafür optimal einzubauen, vor allem auch wegen des sanften Bremsvorgangs.
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Die Erfindung kann in allen Arten von Muskelkraft-Angetriebenen Kinderfahrzeugen eingebaut werden, z.B. auch in Rutschfahrzeuge, Dreiräder / Kinder-Fahrräder mit oder ohne Stützen. Alle diese zusätzlich eingebauten Teile bringen zusammen nur ca. 200-500 Gramm Zusatzgewicht mit. Der Akku, der dafür notwendig ist, ist ein Lithium-Akku, der auch bei Handys oder Modell-Hubschrauber gerne verwendet wird, der ca. 50-90 Gramm wiegt. Der Elektromagnet besteht aus einem Hohlzylinder mit dem Stift in der Mitte, der ebenso unter 80 Gramm wiegt. Die elektronischen Teile, wie die Funk-Steuerung und Empfänger / Sender sind ultraleichte Teile, die zusammen nur wenige Gramm (bei leistungsfähigen Sende-Empfangs-Teilen maximal bis 100 Gramm) Gewicht bleiben. Somit ist es problemlos mit lediglich 200 - 500 Gramm Zusatzgewicht, das rein aus Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug mit dem fernsteuerbaren Brems-System auszustatten, realisierbar. Dagegen, sind die auf dem Markt sich befindlichen Fahrzeuge mit elektrischen Antrieb oder Kombi-Antrieb, Muskelkraft + Elektrisch, deutlich schwerer, weil die Zusatzteile mindestens noch mehrere Kilogramm, im Schnitt zwischen 3-8 Kg dazu bringen. Hinzu kommt auch der deutlich schwere Akku, der für den Antrieb notwendig ist.
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Eine erweiterte Variante ist mit einem noch fortgeschrittenen Funk-SteuerSystem ausgestattet. Hier wird ein Geschwindigkeits-Mess-System in das Fahrzeug eingebaut, der die Drehgeschwindigkeit der Räder ermittelt, z.B. durch einen eingebauten Dauermagnet 33 und einem Sensor 34, ähnlich wie bei einem Fahrrad. Die ermittelte Geschwindigkeit wird über einem Funk-Sender 35 direkt an die Fernbedienung 10 weitergeleitet. Die Aufsichtsperson kann eine Höchstgeschwindigkeit am Fernbedienungs-Teil einstellen. Z.B. stellt er als Höchstgeschwindigkeit 3km/h ein, dann wird dieser Wert überwacht. Fährt das Fahrzeug schneller, wird automatisch per Funk ein Bremsvorgang eingeleitet, der die Geschwindigkeit wieder auf max. 3km/h herunter regelt.
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Eine andere Variante kann eine GPS-Markierung an den erlaubten Fahrbereich vornehmen und somit diesen Bereich beliebig gestalten. In dem Fall müsste am Fahrzeug auch ein GPS-Empfänger eingebaut werden, der eine Navigation innerhalb eines Bereichs ermöglicht.
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Die Fernbedienung kann mit gängigen Anschlüssen 36, wie z.B. USB ausgestattet werden. Auch Funkschnittstellen, wie WiFi, Bluetooth, WLAN, IR, sind von Vorteil. Sie kann mit einem Funk-Datentransmitter oder eine gängige PC-Schnittstelle oder Funk-Schnittstelle (z.B. WiFi, WLAN, WiDi, Bluetooth oder eine IR-Schnittstelle) ausgestattet werden, über die er mit einem Smartphone verbindbar wäre. Über eine App an einem Smartphone 37 kann die Verbindung direkt über eine der Funkschnittstellen mit der Fernbedienung erfolgen und dann alle Einstellungen oder Steuerbefehle direkt von Smartphone aus gegeben werden. Das würde die Gestaltung der Fernbedienung enorm vereinfachen. In dem Fall wäre die Fernbedienung viel einfacher konzipiert und müsste ohne Display und ohne viele Tasten auskommen. Diese Bedienelemente wären dann nach einer Verbindung mit einem Smartphone, von Smartphone aus verfügbar. Eine App kann die dabei die Schnittstellen koordinieren. Die Einstellungen und die Konfiguration des Fahrbereichs, bzw. des Umkreises, um den das Fahrzeug frei bewegt werden kann, kann bequem auf einem Smartphone über eine installierte App vorgenommen. Die Fernbedienung könnte dann im Prinzip sehr klein (so groß wie eine Münze) und einfach gebaut werden. Ein einziger Knopf würde schon reichen, um eine Verbindung mit einem Smartphone zu aktivieren. Er könnte mit einer Halterung, Klebefläche, Magnetfläche 40 oder Klettverschluss-Fläche ausgestattet werden, über die er mit einem Smartphone mechanisch gekoppelt werden könnte oder in eine Smartphone-Hülle 38 integriert werden. Die Sendefrequenz für die Funksignale kann in MHz oder auch GHz-Bereich liegen. Üblicherweise werden heutzutage viele ferngesteuerte Fahrzeuge mit ca. 2,4 - 5 GHz (mit leichte Abweichungen drüber oder darunter) ferngesteuert.
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Durch einen Einbau eines empfindlichen und leistungsfähigen bidirektionalen Funk-Transmitters am Fahrzeug, kann ein handelsüblicher Smartphone direkt als Fernbedienung verwendet werden, ohne einen extra Fernbedienungs-Gerät dazu. Lediglich eine entsprechende im Smartphone installierte App würde dafür reichen. Über Bluetooth oder WLAN (WiFi, WiDi) könnte das Fahrzeug zuverlässig gesteuert werden. Bluetooth reicht in der Regel bis ca. 10-12m aus, man könnte aber die Reichweite problemlos bis 100m oder mehr erweitern, indem man empfindlichere und leistungsfähigere Funk-Übertragungs-Elemente am Fahrzeug einbaut. Gegen Unbefugte wäre das Funk-Übertragungsverfahren wie üblich durch Passwörter oder Codes geschützt. Der Vorteil für den Hersteller wäre, dass eine Fernbedienung wegfallen würde, somit weniger Kosten entstehen würden.
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Eine weitere Variante sieht vor, am Fahrzeug ein Mobilfunk-Signal-Empfänger / Sender einzubauen (mit oder ohne SIM-Karte), über die das Fahrzeug dann von einem Mobiltelefon / Smartphone steuerbar wäre. In dem Fall wäre die Steuerung zwar einfacher gestaltet, könnten allerdings Mobilfunk-Kosten anfallen. Die Signal-Übertragung würde dann ähnlich wie zwischen zwei Mobilfunk-Telefone / Smartphones laufen. Das Mobilfunk-Modul wäre über eine Steuereinheit mit der Brems-Aktoren (auch Lenk-Aktoren, bei der Variante mit fernsteuerbare Lenkung) verbunden und könnte die Befehle aus einem Smartphone oder Mobiltelefon umsetzen (15).
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Man kann einen IR-LED am Fahrzeug und einen IR-Sensor in der Fernbedienung einbauen, um die Position des Fahrzeugs stets in Echtzeit erfassen zu können. Diese Werte könnten dann in dem Smartphone übertragen werden und diese auf seinem Bildschirm dargestellt werden. Am Bildschirm 39 des Mobiltelefons / Smartphones oder eines Tablet-PCs könnte man alle Werte oder Einstellungen direkt eingeben, die Kontrollwerte sehen und diese beliebig anpassen. Am großen Bildschirm des Smartphones ist es einfacher alle Parameter einzugeben, den Fahrbereich zu markieren, oder den Radius einzuschränken. Zudem über eine Rückmeldung aus dem Fahrzeug kann stets die aktuelle Position des Fahrzeugs auf dem Bildschirm des Smartphones abgebildet werden.
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Die genaue Überwachung der Entfernung zwischen Fernbedienung und des Fahrzeugs, wobei beide per Funk miteinander in Verbindung stehen, kann durch Feldstärke-Sensoren, bzw. Funkstrahlen-Intensität-Auswerte-Einheiten realisiert werden. Für eine noch genauere Überwachung kann auch eine etwas teure Technik angewendet werden, die über eine spezielle Steuerung verfügt, über die kurze Impulse am Fahrzeug gesendet werden, die dann vom Fahrzeug empfangen werden und erneut mit der gleichen oder einer anderen Signatur zurückgesendet werden. Diese Signal-Impulse werden von der Fernbedienung empfangen und abhängig von der Zeitdifferenz eine Entfernung zwischen Fahrzeug und Fernbedienung in Echtzeit ermittelt. Es gibt dazu auch eine Möglichkeit per Ultraschall-Impulse diese Entfernung stets zu überwachen, allerdings ist diese Methode nicht unbedingt erforderlich, weil dann die Vorrichtung ziemlich aufwändig wird.
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Eine Fahrzeugvariante aus der 10 weist eine Antenne 50 auf, die ziemlich lang ist und an deren Spitze eine intensiv leuchtende Lichtquelle 51 eingebaut ist. Diese leuchtet in alle Richtungen und ist von weiten gut sichtbar. Vorzugsweise kann man dort eine intensive LED oder sogar eine Laserdiode 51 einbauen, die in eine gut sichtbaren Licht-Farbe z.B. blau oder gelb oder grün oder Rot leuchtet. Für das Kind ist sie nicht schädlich, weil es nicht sieht (sie wird oben und hinter seinem Rücken platziert). Es erhöht enorm die Sicherheit, falls dennoch das Fahrzeug auf einer befahrbaren Straße gelangen sollte.
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Bei Pedal-Angetriebene Fahrzeuge z.B. Kettcar gibt es zahlreiche Modelle. Bei manchen ist ein Freilauf 52 vorhanden, bei manchen nicht. Mit Freilauf, der automatisch funktioniert, ist das Rückwärtsfahren nicht möglich. Es gibt aber auch einstellbare oder manuell zuschaltbare Freiläufer-Elemente, die ebenso bei manchen Modelle eingebaut werden. Diese können ein- oder ausgeschaltet werden, wie der Fahrer es möchte. Viele der sog. Kettears, die über einen Ketten-Antrieb verfügen, die für Kleinkinder konzipiert sind, haben keinen Freilauf für das Ketten-Antriebs-Zahnrad 53. Das, weil auch Rückwärtsfahren gewünscht ist und ein Freilauf das verhindern würde. In solchen Fahrzeuge kann man ein mitlaufendes Zahnrad 54 zusätzlich an die Antriebs-Kette einbauen, das stets mitläuft, wenn das Kind die Pedale dreht, bzw. das Fahrzeug sich bewegt. Dieses Zahnrad ist ein Brems-Zahnrad und wird mit einem der automatischen bzw. fernsteuerbaren Brems-Systemen, die vorher beschrieben worden sind, gekoppelt und dementsprechend gesteuert. Das bewirkt eine sehr kompakte Bauweise dieses Systems, das auch in schon fertig hergestellten oder älteren Produkten nachrüstbar ist. Die fernsteuerbare Bremselemente 55 sind hier in einem kleinem Gehäuse 56 integriert und diese über eine Achse / Welle 57 direkt mit dem steuerbaren Zahnrad 54 gekoppelt, das in die Antriebskette 58 angehängt wird, bzw. mitlaufen wird. Sobald eine Bremsung dieses Zahnrads erfolgt, wird das Zahnrad die Kette bremsen und somit das Fahrzeug auch komplett gebremst (11). Anstatt der Antriebskette kann auch ein Zahnriemen oder ein einfacher Riemen eingebaut werden. Die sind leiser als die Kette, allerdings vielleicht nicht so langlebig. Bei Varianten ohne Freilauf, die eher für kleine Kinder gedacht sind, kann diese Methode, wobei in dem Antriebs-Ketten-Verlauf ein weiteres Zahnrad eingebaut werden, der elektrisch gesteuert bremsbar ist und der die Bremsung der Hinter-Räder direkt über die Kette einleiten kann, problemlos realisiert werden. Sobald ein Funk-Signal den Brems-Befehl gibt, wird die Kette 58 mehr oder weniger je nach Bremsstärke schwergängig oder komplett gebremst. Bei Variante mit Freilauf, soll zuerst der Freilauf elektrisch abgeschaltet werden und dann das Brems-Zahnrad aktiviert, bzw. gebremst.
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Bei den Fahrzeugen mit Zugseil-Brems-Systeme ist der nachträgliche Einbau oder der direkte Einbau bei der Herstellung ebenso einfach, ohne dass dabei große Änderungen an den bestehenden Herstellungs-Schritten zu bewerkstelligen sind.
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Bei Kinderfahrräder oder Kettcars mit Zugseil-Bremse ist eine einfache Variante relativ unkompliziert auch nachträglich einzubauen. Auf der 12 ist der Einbau in einem Zugseil-Brems-System dargestellt worden. Hier kann z.B. eine etwas veränderte Stell-Hülse hilfreich sein. Das System besteht aus einem Hohlzylinder-Gewindebolzen 64, die eine Art Stell-Hülse bildet, in der das Brems-Zugseil 65 eingeführt ist und die über einem Zahnrad 66 oder einer Zahnrad-Krone 67 verfügt und über ein Schnecken-Getriebe 68 elektrisch drehbar ist. Der Gewinde-Bolzen, bzw. diese spezielle Stell-Hülse wird aus einer Gewindehalterung oder Mutter 69 durch die elektrisch steuerbare Drehung ausgeschraubt oder eingeschraubt, je nachdem ob das Seil gezogen / gespannt werden soll oder nicht. Die Drehung erfolgt je nach gewünschter Bremskraft mehr oder weniger und kann das Kettcar oder das Fahrrad sehr zuverlässig schnell oder langsam bremsen. Es ist in jedem auch schon herkömmlich hergestelltem Fahrrad oder Kettcar nachträglich leicht einzubauen. Es wird in das schon vorhandene Zugseil eingebaut und kann es für bis zu ein paar cm ziehen bzw. spannen. Viele Fahrräder verfügen schon über eine Stell-Hülse, in der das Zugseil eingeführt ist, die zum genaueren Einstellen der Bremskraft dient. Um das funkfernsteuerbares Brems-System hier zu integrieren bedarf lediglich diese mechanische Stell-Hülse gegen die elektrisch steuerbare Stell-Hülse zu tauschen und das kompakte Gehäuse dort professionell oder provisorisch durch Schellen 70 zu befestigen. Die elektrische Stell-Hülse ist ähnlich konzipiert wie die mechanische Stell-Hülse auch, mit dem Unterschied, dass über diese Stell-Hülse nicht nur eine Optimierung der Bremskraft, sondern auch eine aktive elektrisch bzw. ferngesteuerte Bremsung erfolgt.
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Eine andere Brems-Variante, die mit elektrorheologischen Flüssigkeiten funktioniert ist in der 14 dargestellt worden. Auch sie kann als Brems-System für das muskelangetriebenes Fahrzeug dienen.
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Aus der allgemeinen Stand der Technik ist bekannt, dass elektrorheologische Flüssigkeiten 71, beziehungsweise elektrorheologische Fluide (abgekürzt als ERF) adaptive Materialien sind, deren Fließverhalten durch ein elektrisches Feld in breitem Bereich schnell und reversibel gesteuert werden kann. Es gibt homogene und heterogene elektrorheologische Flüssigkeiten. Die homogenen ERF bestehen z.B. aus Aluminiumsalzen der Stearinsäure. Die heterogenen ERF bestehen z.B. aus polarisierbaren Teilchen oder Tröpfchen, welche in einer elektrisch nichtleitenden Trägerflüssigkeit, z.B. Silicon- oder Mineralöl, dispergiert sind. Durch ein externes elektrisches Feld, generiert durch einen Hochspannungserzeuger 72 und über Elektroden 73 geleitet werden in den Partikeln Dipole induziert. Die Teilchen bilden Ketten und Säulen entlang der Feldlinien des elektrischen Feldes. Dieser Effekt wird schon bei Maschinen oder Fahrzeugen verwendet, allerdings noch nicht in einem Kinderfahrzeug, das rein mit Muskelkraft angetrieben wird. Eine solche Flüssigkeit, die in einer gekapselten Kammer 74 angebracht ist, indem ein Lamellen-Rad / Flügelrad 75 sich rotiert, das z.B. mit der Achse der Antriebsräder 76 des Fahrzeugs gekoppelt ist, kann die Rotation des Rades drin abhängig von der seitlich angelegten Spannung über die eingebauten Elektroden, mehr oder weniger beeinflussen. Das Dreh-Rad 75 drin in die Flüssigkeit 71 eingetaucht, soll mit Lamellen, Flügeln, Fugen oder Rillen versehen sein, um eine größere Scherkraft zu erreichen. Sobald die Flüssigkeit elektrisch gesteuert zäh wird, dann erfolgt die Bremsung, dessen Kraft nach außen direkt über eine Welle 76 auf die Fahrzeugräder übertragen wird. Zusammen mit einem Gehäuse, einem Hochspannungserzeuger und einer entsprechenden Regelung können diese Systeme kompakt gebaut werden. Elektrorheologische Flüssigkeiten (ERF) sind belastbar und wartungsfrei. Bei Verwendung als variable Bremse sind moderne ERF anders als Feststoffbremsen nicht abrasiv und vergleichsweise temperaturstabil. Die Forschungen der vergangenen Jahre haben die Entwicklung besonders auf ERF aus Polymerpartikeln gesteuert. Mit diesen elektrorheologischen Suspensionen z.B. aus Polyurethanpartikeln, dispergiert in einem Silikon-Öl als Träger, spielen Abrasion und Verschleiß keine Rolle mehr.
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Parallel dazu, gibt auch Bremsen, die mit magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) funktionieren. Die MRF-Brems-Systeme sind einfacher und genauso zuverlässig. Trotz der guten Entwicklung der ERF-Brems-Systeme, ist der Aufwand ein bisschen grösser eine solche in einem Kinderfahrzeug einzubauen. Für Hersteller ist möglicherweise ein MRF-Brems-System besser für den Einbau in einem Kinderfahrzeug geeignet, weil weitgehend unkomplizierter ist und ohne Hochspannungs-Generatoren und Elektroden auskommt. Prinzipiell gesehen, kann über eine solche Bremse sogar ein stromloser Brems-Vorgang eingeleitet werden. Dazu reicht lediglich ein kleiner Dauermagnet, dessen Abstand zu einer Kammer mit einer MRF gefüllt, man verändern kann.
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Als magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) 77 wird eine Suspension von magnetisch polarisierbaren Partikeln (z.B. Carbonyleisenpulver), die in einer Trägerflüssigkeit fein verteilt sind, die unter Magnetfeld eine Kettenbildung der MRF-Partikel erzeugen, bezeichnet. Magnetorheologische Flüssigkeiten sind seit den 1940er Jahren bekannt, allerdings erst in den letzten Jahren konnten negative Eigenschaften wie Abrasion, Sedimentation und Alterung durch spezielle Additive und polymere Oberflächenbeschichtung der Partikel vermieden werden, so dass der Einsatz in Serienprodukten nun möglich ist. Sie werden vielseitig eingesetzt, wie z.B. als Schwingungs-Dämpfer, aber auch als Brems-Systeme konzipiert. Die Partikel magnetorheologischer Flüssigkeiten (MRF) sind in der Lage beim Anlegen eines Magnetfelds sich zu verfestigen. Die Partikel werden polarisiert und bilden lange Ketten in Richtung der Feldlinien. Durch die Ausrichtung der Partikel wird die Suspension mit steigender Feldstärke dickflüssiger. So kann eine MRF in einem Magnetfeld drastisch, schnell und vor allem reversibel verändert werden.
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Laut dem Stand der Technik ist folgendes über MRF zu entnehmen:
- In magnetorheologischen Flüssigkeiten werden kugelförmige Partikel mit einem Durchmesser von 1 bis 10 Mikrometer und einem hohen Reinheitsgrad (vorwiegend reines Eisen) verwendet. Die Partikel selbst sind ungiftig, daher unbedenklich auch für Kinderfahrzeuge. Als Trägerflüssigkeiten werden Mineralöl und synthetische Öle, Ethylenglycol und Wasser eingesetzt. Als Hilfsstoffe werden Additive wie Stabilisatoren und Viskositätsverbesserer beigesetzt. Diese verhindern unter anderem auch Sedimentation und Agglomeration. Der Anteil des Eisenpulvers beträgt 70-90 % des Gewichts und 20-40 % des Volumens. Die Flüssigkeit hat eine dunkelgraue Färbung, ihre Dichte liegt ungefähr zwischen 2,2 und 4 g·cm-3. Die Viskosität der Flüssigkeit beträgt 0,07 Pa·s bis 14 Pa·s bei einer Schergeschwindigkeit von 10 s-1. Die Temperatur beeinflusst die Viskosität der MRF abhängig von der Basisflüssigkeit, die dabei verwendet wird. Die Einsatztemperatur liegt zwischen -40 °C und 125 °C. Man kann zwar darüber auch eine Verwendung bewerkstelligen, allerdings kommen instabile Lagen zum Vorschein. Nicht wegen der Curie Temperatur-Effekt, weil der beim Eisen weitgehend höher liegt, aber wegen der verwendeten Flüssigkeiten. Beim anliegenden Magnetfeld überwiegt der magnetorheologische Effekt, wobei Viskositätsänderungen unter einer Millisekunde erfolgen, da nur die Partikel ausgerichtet werden müssen.
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Die Methode mit den magnetorheologische Flüssigkeiten 77 ist eine sehr elegante Lösung, die hier bei den muskelangetriebenen Fahrzeugen wie z.B. Kettears oder Kinder-Fahrräder zum ersten Mal eingesetzt wird. Es gibt zahlreiche Vorteile gegenüber der elektrorheologischen Flüssigkeit-Brems-Methode. Hier werden keine Hochspannungs-Generatoren und Elektroden eingesetzt, was die Sicherheit der Kinder nicht gefährdet. Hier reicht es ein gekapseltes Gehäuse / Kammer 78 einzubauen, in der ein Elektromagnet 79 eingetaucht ist oder außen an die Kapselwand geklebt wird. Dazu wird ein Drehrad, Lamellen-Rad oder Flügelrad 80 ebenso in die Flüssigkeit 77 eingetaucht, das direkt über eine Welle mit den Rädern 6 des Fahrzeugs gekoppelt ist. Kleine Lamellen an dem in eine MRF eingetauchtes Rad dienen der Verstärkung der Scherkräfte beim Bremsvorgang. Allerdings sollte die Lamellen-Größe so dimensioniert werden, dass ein optimaler Bremsvorgang erfolgt, aber nicht allzu sehr das freie Fahren beeinflusst, während die Bremse inaktiv bleibt. Alternativ kann die Bremse so gebaut werden, dass der Behälter mit der MRF (oder auch bei ERF-Varianten), während inaktiver Phase frei mit den Laufrädern mitrotiert. Nur bei Aktivierung eine sofortige Blockierung des Behälters und gleichzeitig auch eine dosierte Bremsung durch MRF erfolgt. Der Behälter mit der MRF sollte scheibenförmig gebaut werden, somit wäre eine Rotation mit den Laufrädern problemlos. Sobald eine Bremsung erfolgen soll, dann wird der scheibenförmige Behälter mit der MRF drin sofort gestoppt, was z.B. durch einen Elektromagneten und einem Keil leicht realisierbar ist. Gleichzeitig beim Stoppen des Behälters, fängt an sich das Rad, das in dem Behälter in die MRF eingetaucht ist, zu drehen. Praktisch er war stets in Drehung, aber dadurch, dass der Behälter mitgedreht hat, gab es fast keine Drehung aus der Perspektive des Behälters. Beim Bremsvorgang, jetzt wenn der Behälter still steht, dreht sich das in die MRF eingetauchtes Rad drin in dem Behälter. Der Bremsvorgang wird dann durch die Erhöhung der Viskosität der MRF über ein externes Magnetfeld (Elektromagnet oder ein näherkommendes Dauermagnet) eingeleitet.
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Die Methode mit magnetorheologische Flüssigkeiten funktioniert auch ohne Elektromagneten 79. Es reicht wenn ein Dauermagnet 81 in der Nähe der gekapselten Kammer 78 mit der magnetorheologische Flüssigkeit 77 kommt und die Ausrichtung der Partikel bewerkstelligt. Die Feldstärke ist mit der Änderung der Distanz zu der Kapsel relativ leicht steuerbar. In der Kapsel befindet sich die magnetorheologische Flüssigkeit 77, wobei dort das rotierbares Rad / Flügelrad 80 eingetaucht ist, das mit den Rädern des Fahrzeugs direkt über einer Welle 82 gekoppelt ist. Sobald eine Bremsung per Funk eingeleitet werden soll, dann wird elektrisch über einen kleinen Elektromotor 83 oder einem elektrischen Schneckengetriebe 84 ein Dauermagnet 81 an der Kapselwand 85 herangefahren. Die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit wird stark erhöht und somit das Drehen des Rades 80 drin erschwert. Das Rad kann ein glattes, aber auch ein Lamellen-Rad (ein Rad, das mit Lamellen ausgestattet ist), Flügelrad sein oder zahlreiche Löcher 86 oder Rillen 87 aufweisen, in denen die magnetorheologische Flüssigkeit eindringt. Dadurch erhöht sich stark die Scherkraft und das Rad wird schnell gebremst. Sobald die Bremsung per Funk deaktiviert werden soll, wird der Dauermagnet herausgefahren, und dadurch die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit wieder herabgesetzt. Die Drehung des Rades drin erfolgt dann nahezu ohne Reibung. Statt der Bewegung des Dauermagnets kann auch eine Magnetfeld-Abschirmungsscheibe 88 oder Platte angebracht werden, die mit mindestens einen Öffnung 89 (oder einfach an der Stelle aus einem nichtmagnetischen Material bestehend) versehen ist oder Halbkreis-Förmig gebaut ist, die drehbar ist. Wird das Teil zwischen dem Dauermagneten und der Kapsel-Wand angebracht, bzw. gedreht, schirmt es die Magnetfelder ab und der Bremseffekt verschwindet. Je nach Drehposition dieser Scheibe kann auch der Bremseffekt stärker oder niedriger werden. Die Bremsung erfolgt sanft, wartungsfrei und sehr zuverlässig. Bei Nichtnutzung-Phase durch das Funk-System kann die MRF-Variante auch stromlos betrieben werden. Die Bremsung kann das Kind selber einleiten, in dem er lediglich durch die Bewegung eines Hebels 90, den Dauermagnet an die Kammer mit magnetorheologische Flüssigkeit (MRF) näher bringt oder die Abschirmscheibe dreht. Auch eine Drehung des Magnets kann den Effekt steuern. Durch einen Hebel wird der Magnet gedreht und somit sein Magnetpol näher an die Kammer gebracht. Die magnetorheologische Flüssigkeit wird zähflüssig bis fest und die Drehung der Drehscheibe drin erschwert bis komplett blockiert. Weil diese Scheibe mit der Drehachse der Räder oder direkt mit dem Rad gekoppelt ist, wird auch die Drehung des Rads beeinflusst, bzw. gebremst bis komplett blockiert (16).
Weil sowohl ERF, als auch MRF zu diffundieren neigen, kann in Ruhestand die Bremsfunktion geschwächt werden. Allerdings sobald das Fahrzeug bewegt wird, verschwindet das Problem auch, weil in der gekapselten Kammer befindliche Flüssigkeit, durch das dort eingebautes und in ERF oder MRF eingetauchtes, bei Bewegung des Fahrzeugs in Drehung versetztes Rad (oder eine Drehplatte), das die Bremskraft über eine Welle zu den Fahrzeug-Rädern überträgt, stets die ERF oder MRF vermischt wird. Somit wird die Flüssigkeit auch in Zirkulation gehalten, sodass kein Diffundieren stattfindet.
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Über MRF-Methode kann auch die Entkopplung des Muskel-Antriebs und der Lenkung erfolgen. Man müsste lediglich eine scheibenförmige Kammer 99 mit MRF und einem drin eingetauchten Rad 100 einbauen, wobei ein Teil eines Dreh-Systems, z.B. Antriebs-Rad oder Lenksäule, mit der Kammer und das andere Teil mit dem in die MRF eingetauchtes Rad gekoppelt ist, sowie einem Magneten 101 dort platzieren, der hin und her elektrisch bewegbar ist (9). Die Bewegung des Dauermagneten erfolgt durch einen kleinen Elektromotor 102, der auch mit einem ZahnradGetriebe oder Schneckengetriebe 103 gekoppelt werden kann. Der kleine Elektromotor ist mit der Funk-Steuerung gekoppelt und wird dementsprechend gesteuert.
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Eine Variante, die in der 17 dargestellt ist, zeigt ein Tret-Fahrzeug, das mit einer Freisprech-Anlage sowie eine Audio-Visuelle-Kommunikations-Vorrichtung gekoppelt ist. Die Anlage funktioniert in beide Richtungen, also man kann mit dem Kind einwandfrei kommunizieren. Man kann es praktisch vom Smartphone aus über die Freisprech-Anlage des Fahrzeugs anrufen und ihm sagen, es soll umkehren oder anhalten. Das ist wichtig, wenn das Kind zu weit sich entfernt. Weil die Kameras heutzutage spotbillig und extrem klein geworden sind, kann man deren Einbau in Erwägung ziehen. Über eingebaute Kameras 91 kann man das Kind, aber auch die Fahrbahn, auf dem es fährt, sehen. Zu gehobene Ausstattung kann man auch ein kleines Display 92 am Bord des Fahrzeugs einbauen und mit dem Kind direkt auch Visuell Kontakt aufnehmen. In Herstellung würde die komplette Ausstattung, also die Kameras 91, das Mikrofon 93, die Lautsprecher 94, Display 92 und Funk-Sende- / Empfangs-Elemente 95 weniger als der günstigste Smartphone kosten, also heutzutage weniger als ca. 12.-EUR. Alle diese Elemente können in einem kompakten Gehäuse 96 angebracht werden, das ähnlich wie ein Smartphone-Gehäuse konzipiert wäre. Die Frontkamera 97, die die Fahrbahn überwacht, kann ebenso in dem Gehäuse integriert werden. Lediglich die Kamera-Sicht nach vorne sollte dann frei bleiben. Entweder durch einem kleinem Loch in Fahrzeug-FrontPartie oder durch leicht erhobene Platzierung am Armaturenbrett. Sie kann sogar beweglich eingebaut werden, sodass man diese auf die Fahrbahn besser justieren kann.
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Obwohl das Aufladen des kleinen Akkus, die für die elektrische Elemente benötigt wird, durch einen internen Generator erfolgen kann, kann man trotzdem eine externe Aufladung dafür einbauen. Optimal wäre eine Vorrichtung, die wie bei Smartphones mit Induktions-Spulen 98 funktioniert, über die eine kontaktlose Aufladung erfolgt, einzubauen. Weil der Akku sehr klein ist, kann eine solche Methode gut geeignet sein ( 5). Man soll allerdings das Gewicht des Fahrzeugs nur geringfügig beeinflussen, schließlich soll es ein leichtes, muskelangetriebenes Fahrzeug bleiben.
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Alle Funk-Steuerbefehle können über eine sogenannte Fuzzy-Logic Steuerung erfolgen, wobei Bremsvorgänge nicht abrupt sondern etwas sanfter erfolgen, egal wie schnell man per Fernbedienung das Fahrzeug bremsen möchte. Insbesondere ist diese Technik wichtig, wenn an Kinder-Fahrrädern eingesetzt wird. Dort eine abrupte Bremsung einen Sturz bedeuten kann. Dagegen wenn das Fahrrad sanft gebremst wird, passiert in der Regel dem Kind nichts.
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Durch die kompakte Bauweise ist das System optimal auch zum Nachrüsten von bestehenden Kinder-Fahrräder, Kettcars oder Rutschfahrzeuge geeignet. Alle diese Brems-Systeme, inklusive, die mit der elektro- oder magnetorheologischen Flüssigkeit funktionierende Bremse können in ein kompaktes Gehäuse eingebaut werden und damit wäre jedes muskelangetriebenes Fahrzeug mit wenigen Anpassungen nachrüstbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1.
- Fahrzeug, Tret-Fahrzeug / Fahrrad / Pedal-Fahrzeug
- 2.
- Akku / Energie-Quelle
- 3.
- Funkempfänger
- 4.
- Antriebselement / Elektromagnet für die Bremse
- 5.
- Bremsen
- 6.
- Räder
- 7.
- Schleifteil
- 8.
- Hebel
- 9.
- Relais oder Elektromagnet für die Lenkung
- 10.
- Fernsteuerung / Fernbedienung
- 11.
- Elektromagnet oder Relais für die Lenkrad Entkopplung
- 12.
- Lenkrad-Stange
- 13.
- Öffnung
- 14.
- Lenk-Hebel
- 15.
- Verbindungs-Stück
- 16.
- Lenkrad-Achse
- 17.
- Stange
- 18.
- Nut
- 19.
- Rillen
- 20.
- Elektromotor
- 21.
- Schneckengetriebe
- 22.
- Zahnrad
- 23.
- Lenkrad
- 24.
- LED
- 25.
- Stab
- 26.
- Funk-Wirkungsbereich / Wirkungs-Umkreis
- 27.
- Hohlzylinder Elektromagneten
- 28.
- Eisen- oder Ferromagnet-Stift
- 29.
- Bremsscheibe
- 30.
- Löcher
- 31.
- Längsachse
- 32.
- Ziehfeder oder Rückstellfeder
- 33.
- Dauermagnet für die Geschwindigkeits-Messung
- 34.
- Sensor für die Geschwindigkeits-Messung
- 35.
- Funk-Sender
- 36.
- Anschlüssen, USB
- 37.
- Smartphone
- 38.
- Smartphone-Hülle
- 39.
- Bildschirm des Mobiltelefons / Smartphones
- 40.
- Magnetfläche
- 41.
- Keil
- 42.
- Gegenhalterung
- 43.
- Kette oder Riemen
- 44.
- Radachse
- 45.
- Elektromagnet für die Entkopplung des Muskel-Antriebs
- 46.
- Verbindungs-Stück für die Antriebsachse
- 47.
- Antriebs-Rad
- 48.
- Steuerung
- 49.
- Dauermagnet- oder Ferromagnet- / Eisen-Bolzen
- 50.
- Antenne
- 51.
- Lichtquelle / LED / Laserdiode
- 52.
- Freilauf
- 53.
- Ketten-Antriebs-Zahnrad
- 54.
- Brems-Zahnrad
- 55.
- fernsteuerbare Bremselemente
- 56.
- kleines Gehäuse
- 57.
- Achse / Welle
- 58.
- Antriebskette
- 59.
- Stift
- 60.
- Kettenglieder
- 61.
- Elektromagnethülse
- 62.
- Brems-Backen oder Brems-Körper / Brems-Schuhe
- 63.
- Schneckengetriebe
- 64.
- Hohlzylinder-Gewindebolzen / Stell-Hülse
- 65.
- Brems-Zugseil
- 66.
- Zahnrad für die Stell-Hülse
- 67.
- Zahnrad-Krone für die Stell-Hülse
- 68.
- Schnecken-Getriebe für die Stell-Hülse
- 69.
- Gewindehalterung / Mutter
- 70.
- Schellen
- 71.
- Elektrorheologische Flüssigkeit (ERF)
- 72.
- Hochspannungserzeuger
- 73.
- Elektroden
- 74.
- Gekapselte Kammer mit ERF
- 75.
- Rad / Flügelrad / Lamellen-Rad in die ERF
- 76.
- Achse der Antriebsräder des ERF Rads
- 77.
- Magnetorheologische Flüssigkeit (MRF)
- 78.
- gekapseltes Gehäuse / Kammer für die MRF
- 79.
- Elektromagnet für die MRF
- 80.
- Rotations-Rad / Lamellen-Rad / Dreh-Rad / Flügelrad in die MRF
- 81.
- Dauermagnet für die MRF
- 82.
- Welle für die MRF
- 83.
- Elektromotor für die MRF
- 84.
- Elektrische Getriebe / Schneckengetriebe für die MRF
- 85.
- Kapselwand
- 86.
- Löcher
- 87.
- Rillen
- 88.
- Magnetfeld-Abschirmungsscheibe oder Platte
- 89.
- Öffnung in die Magnetfeld-Abschirmungsscheibe oder Platte
- 90.
- Hebel für die MRF Steuerung
- 91.
- Kamera
- 92.
- Display
- 93.
- Mikrofon
- 94.
- Lautsprecher
- 95.
- Funk-Sende- / Empfangs-Elemente
- 96.
- Kompaktes Gehäuse
- 97.
- Frontkamera
- 98.
- Induktions-Spule
- 99.
- Scheibenförmige Kammer mit MRF
- 100.
- In die MRF eingetauchtes Rad
- 101.
- Magneten für die Steuerung der MRF
- 102.
- Elektromotor
- 103.
- Schneckengetriebe
- 104.
- Mobilfunk-Modul / SIM-Modul