DE102019214616B4 - Device and method for driving a drive wheel of a bicycle - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (12) zum Antreiben eines stillstehenden Rads (68) eines Fahrrads (30), mit:einer ersten Eingangsschnittstelle (14) zum Empfangen von Sensordaten eines Radsensors (20) zum Erkennen der Bewegung eines Rads (68) des Fahrrads (30);einer zweiten Eingangsschnittstelle (16) zum Empfangen von Sensordaten eines Bewegungssensors (22) zum Erkennen der Bewegung des Fahrrads (30), wobei der Bewegungssensor (22) ein optischer Sensor oder ein Positionsbestimmungssensor ist;einer Verarbeitungseinheit (19) zum Auswerten der Sensordaten des Radsensors (20) und des Bewegungssensors (22) und Erkennen des Stillstands des Rads (68) trotz Bewegung des Fahrrads (30) und zum Erzeugen eines Ansteuersignals für einen Aktor (24), um ein Bewegen des Rads (68) zu ermöglichen;einer Ausgangsschnittstelle (18) zum Ausgeben des Ansteuersignals an den Aktor (24), um ein Bewegen des Rads (68) auszuführen.Device (12) for driving a stationary wheel (68) of a bicycle (30), comprising:a first input interface (14) for receiving sensor data from a wheel sensor (20) for detecting the movement of a wheel (68) of the bicycle (30); a second input interface (16) for receiving sensor data from a motion sensor (22) for detecting the movement of the bicycle (30), the motion sensor (22) being an optical sensor or a position determination sensor; a processing unit (19) for evaluating the sensor data of the wheel sensor (20) and the motion sensor (22) and detecting the standstill of the wheel (68) despite movement of the bicycle (30) and for generating a control signal for an actuator (24) to enable the wheel (68) to move; an output interface (18) for outputting the control signal to the actuator (24) to move the wheel (68).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein System zum Antreiben eines stillstehenden Rads eines Fahrrads, ein Fahrrad und ein Verfahren.The present invention relates to a device and a system for driving a stationary wheel of a bicycle, a bicycle and a method.
Im Bereich des Straßenverkehrs spielt die Sicherheit, insbesondere von Radfahrern, eine zunehmende Rolle. Die Zahl der Verkehrsteilnehmer und insbesondere der Radfahrer nimmt stetig zu, sodass es zu einer hohen Verkehrsteilnehmerdichte auf den vorhandenen Verkehrswegen kommt. Die hohe Verkehrsdichte führt dazu, dass sich kritische Fahrsituationen ergeben, die ein starkes Verzögern des Fahrrads erfordern. Beispielsweise kann es notwendig sein, auf einen plötzlich auf die Fahrbahn tretenden Fußgänger oder auf ein abbiegendes Fahrzeug, dessen Fahrer einen sich im toten Winkel bewegenden Radfahrer übersehen hat, zu reagieren und plötzlich stark zu bremsen.In the area of road traffic, safety, especially for cyclists, is playing an increasing role. The number of road users and especially cyclists is constantly increasing, resulting in a high density of road users on the existing traffic routes. The high traffic density leads to critical driving situations that require the bike to slow down significantly. For example, it may be necessary to react and suddenly brake sharply to a pedestrian suddenly stepping onto the road or to a turning vehicle whose driver has overlooked a cyclist moving in the blind spot.
Moderne Fahrräder, insbesondere Elektrofahrräder, E-Bikes und Pedelecs verfügen über Sicherheitskomponenten, um das Fahren allgemein und im Besonderen im Straßenverkehr sicherer zu machen. Eine Sicherheitskomponente umfasst das Antiblockiersystem (ABS-System), mit dem oft hochwertige Fahrräder ausgestattet sind. Das ABS-System verhindert ein Blockieren eines Rads, sodass die Lenkbarkeit des Fahrrads auch beim starken Bremsen gegeben ist. Dies gilt insbesondere auf unbefestigtem Untergrund, wie etwa einem Schotterweg oder einem Waldweg, oder auf rutschigem, z.B. eisigem Untergrund.Modern bicycles, especially electric bicycles, e-bikes and pedelecs, have safety components to make riding safer in general and in road traffic in particular. A safety component includes the anti-lock braking system (ABS), which high-quality bicycles are often equipped with. The ABS system prevents a wheel from locking, so that the bike can be steered even under heavy braking. This is particularly true on unpaved surfaces, such as a gravel path or a forest path, or on slippery surfaces, such as icy surfaces.
Trotz des Einsatzes von ABS-Systemen kommt es dennoch vor, dass kritische Situationen entstehen, weil das Fahrrad beim Bremsen anders reagiert als erwartet. Das gebremste Rad blockiert und steht still. Insbesondere auf glattem oder eisigem Untergrund und bei tiefen Temperaturen kann es trotz ABS-System zu einem Stillstand des Rads und damit zu einem Rutschen und zu instabilen Situationen kommen.Despite the use of ABS systems, critical situations still arise because the bike reacts differently than expected when braking. The braked wheel blocks and stands still. Especially on slippery or icy surfaces and at low temperatures, the wheel can come to a standstill despite the ABS system, resulting in slipping and unstable situations.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend vom Stand der Technik, ein Fahrrad zu schaffen, bei dem selbst bei sehr glattem Untergrund ein stabiles Fahrverhalten erzielt und ein längeres Blockieren des Rads verhindert werden kann. Diese Aufgabe wird mittels der Gegenstände mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.It is therefore the object of the present invention, based on the prior art, to create a bicycle in which stable driving behavior can be achieved even on very slippery surfaces and prolonged locking of the wheel can be prevented. This task is solved by means of the objects with the features of the independent patent claims. Advantageous further training and refinements can be found in the subclaims.
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Antreiben eines stillstehenden Rads eines Fahrrads, mit:
- einer ersten Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Sensordaten eines Radsensors zum Erkennen der Bewegung eines Rads des Fahrrads;
- einer zweiten Eingangsschnittstelle zum Empfangen von Sensordaten eines Bewegungssensors zum Erkennen der Bewegung des Fahrrads, wobei der Bewegungssensor ein optischer Sensor oder ein Positionsbestimmungssensor ist;
- einer Verarbeitungseinheit zum Auswerten der Sensordaten des Radsensors und des Bewegungssensors und Erkennen des Stillstands des Rads trotz Bewegung des Fahrrads und zum Erzeugen eines Ansteuersignals für einen Aktor, um ein Bewegen des Rads zu ermöglichen;
- einer Ausgangsschnittstelle zum Ausgeben des Ansteuersignals an den Aktor, um ein Bewegen des Rads auszuführen.
- a first input interface for receiving sensor data from a wheel sensor for detecting movement of a wheel of the bicycle;
- a second input interface for receiving sensor data from a motion sensor for detecting motion of the bicycle, the motion sensor being an optical sensor or a positioning sensor;
- a processing unit for evaluating the sensor data of the wheel sensor and the motion sensor and detecting the standstill of the wheel despite movement of the bicycle and for generating a control signal for an actuator in order to enable the wheel to move;
- an output interface for outputting the control signal to the actuator to move the wheel.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Antreiben eines stillstehenden Rads eines Fahrrads, mit:
- einer Vorrichtung für ein Fahrrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche;
- einem Radsensor für ein Rad;
- einem Bewegungssensor zum Erkennen der Bewegung des Fahrrads, wobei der Bewegungssensor ein optischer Sensor oder ein Positionsbestimmungssensor ist; und einem Aktor zum Antreiben des Rads.
- a device for a bicycle according to one of the preceding claims;
- a wheel sensor for a wheel;
- a motion sensor for detecting movement of the bicycle, the motion sensor being an optical sensor or a positioning sensor; and an actuator to drive the wheel.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrrad mit einem System mit den oben genannten Merkmalen.In a further aspect, the present invention relates to a bicycle with a system having the above-mentioned features.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein entsprechendes Verfahren. Außerdem kann ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zum Durchführen der Schritte des Verfahrens, wenn der Programmcode auf einem Computer ausgeführt wird, das Verfahren ausführen. Ein Speichermedium, auf dem ein Computerprogramm gespeichert ist, kann, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird, eine Ausführung des hierin beschriebenen Verfahrens bewirken.Further aspects of the invention relate to a corresponding method. Additionally, a computer program product having program code for performing the steps of the method, when the program code is executed on a computer, can carry out the method. A storage medium on which a computer program is stored can, when executed on a computer, effect execution of the method described herein.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können das Verfahren und das Computerprogrammprodukt entsprechend der für die Vorrichtung und das Verfahren in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.Preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention. In particular, the method and the computer program product can be designed in accordance with the configurations described for the device and the method in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mittels eines Radsensors die Bewegung eines Rads des Fahrrads erkannt wird. Die gemessenen Sensordaten werden von einer ersten Schnittstelle der erfindungsgemäßen Vorrichtung empfangen. Dabei wird insbesondere erkannt, dass das Rad des Fahrrads stillsteht. Mittels eines Bewegungssensors wird die Bewegung des Fahrrads erkannt, wobei die Sensordaten des Bewegungssensors über eine zweite Schnittstelle von der Vorrichtung empfangen werden. In einer Verarbeitungseinheit wird der Stillstand des Rads trotz Bewegen des Fahrrads erkannt. Dies kann beispielsweise nach Lösen der Bremse des Fahrrads geschehen, wenn die Lagerkräfte des Rads größer sind als der Reibwert, den das Rad bzw. der Reifen auf die Fahrbahn oder den Untergrund bringt. In diesem Fall wird ein nicht bewegtes Rad nicht wieder in Rotationsbewegung geraten. Das Fahrrad rutscht also insgesamt. Das alleinige Lösen der Bremse genügt nicht, um ein weiteres Rollen des Rads zu initiieren. Deshalb wird erfindungsgemäß beim Erkennen des Stillstands des Rads trotz der Bewegung des Fahrrads ein Ansteuersignal für einen Aktor erzeugt, der ein Bewegen des Rads ermöglicht. Dieses Ansteuersignal wird über eine Ausgangsschnittstelle an den Aktor übergeben, um ein elektrisches oder mechanisches Antreiben des Rads auszuführen. Somit kann ein Rutschen des Rads und damit ein Ausbrechen oder Wegrutschen des Rads verhindert werden, insbesondere auch bei einem Bremsvorgang mit ABS-System.According to the invention it is provided that the movement of a wheel of the bicycle is detected by means of a wheel sensor. The measured sensor data is received by a first interface of the device according to the invention. In particular, it is recognized that the wheel of the bicycle is stationary. The movement of the bicycle is detected using a motion sensor, with the sensor data from the motion sensor being received by the device via a second interface. In a processing unit, the standstill of the wheel is detected despite the bike moving. This can happen, for example, after releasing the brake on the bicycle if the bearing forces of the wheel are greater than the coefficient of friction that the wheel or tire brings to the road or surface. In this case, a stationary wheel will not start rotating again. So the bike slides overall. Simply releasing the brake is not enough to initiate further rolling of the wheel. Therefore, according to the invention, when the standstill of the wheel is detected despite the movement of the bicycle, a control signal is generated for an actuator that enables the wheel to move. This control signal is transferred to the actuator via an output interface in order to drive the wheel electrically or mechanically. This means that the wheel can be prevented from slipping and thus the wheel breaking away or slipping away, especially when braking with an ABS system.
Der Aktor zum Antreiben des Rads, um ein Wiederbeginnen des Rollens des Rads zu ermöglichen, ist vorzugsweise direkt am Rad angeordnet. Beispielsweise kann der Aktor in einer bevorzugten Ausführungsform ein Motor sein. Dies kann ein kleiner Motor sein, der nur sehr wenig Leistung erbringen muss. Bei einem Elektrofahrrad kann dieser Motor zusätzlich zum Antriebsmotor vorgesehen sein.The actuator for driving the wheel to enable the wheel to start rolling again is preferably arranged directly on the wheel. For example, in a preferred embodiment, the actuator can be a motor. This can be a small engine that needs to produce very little power. In an electric bicycle, this motor can be provided in addition to the drive motor.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist bei einem Elektrofahrrad der Aktor der Antriebsmotor des Fahrrads, der von der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Ansteuerbefehl erhält, um das Antriebsrad wieder anzutreiben, wenn dieses stillsteht oder blockiert, obwohl sich das Fahrrad bewegt. Dies kann direkt durch den Motor geschehen, wenn er direkt am Rad (Hinterrad oder Vorderrad) des Fahrrads verbaut ist. Bei einem Mittelmotor im Tretlager des Fahrrads erfolgt der Antrieb über die vorgesehene Fahrradkette oder den Fahrradzahnriemen.In a particularly preferred embodiment, in an electric bicycle, the actuator is the drive motor of the bicycle, which receives a control command from the device according to the invention in order to drive the drive wheel again if it is stationary or blocked even though the bicycle is moving. This can be done directly by the motor if it is installed directly on the wheel (rear wheel or front wheel) of the bicycle. With a mid-engine in the bottom bracket of the bicycle, the drive takes place via the bicycle chain or the bicycle timing belt.
Um ein Antreiben des stillstehenden Rads durch den Aktor zu initiieren, muss also neben dem Erkennen des Stillstands des Rads auch eine Bewegung des Fahrrads detektiert werden. In einer besonderen Ausführungsform ist der Bewegungssensor ein optischer Sensor. Dies kann beispielsweise eine Kamera, ein Radarsensor, ein Lidarsensor oder ein Ultraschallsensor sein. Ebenso ist es möglich, einen Positionsbestimmungssensor zu verwenden, beispielsweise einen GPS-Sensor. Hierbei wird eine Änderung der Position des Fahrrads durch den Sensor ermittelt, was als eine Bewegung interpretiert wird.In order to initiate the actuator to drive the stationary wheel, a movement of the bicycle must also be detected in addition to detecting that the wheel is stationary. In a special embodiment, the motion sensor is an optical sensor. This can be, for example, a camera, a radar sensor, a lidar sensor or an ultrasonic sensor. It is also possible to use a positioning sensor, for example a GPS sensor. A change in the position of the bicycle is detected by the sensor, which is interpreted as a movement.
Beispielsweise ist es denkbar, die Kamera in einem Mobiltelefon zu verwenden, wenn dieses am Fahrrad montiert ist. Die Kameradaten könnten dann an die erfindungsgemäße Vorrichtung übermittelt werden, beispielsweise drahtlos. Gleiches gilt für die Verwendung des GPS-Sensors in einem Mobiltelefon.For example, it is conceivable to use the camera in a cell phone when it is mounted on a bicycle. The camera data could then be transmitted to the device according to the invention, for example wirelessly. The same applies to using the GPS sensor in a cell phone.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Bewegungssensor ein Radsensor sein, der an dem zweiten Rad des Fahrrads angeordnet ist. Beispielsweise kann über die Radumdrehung die Geschwindigkeit des Fahrrads gemessen werden. Der Bewegungssensor kann in diesem Fall beispielsweise ein Hall-Sensor, ein Magnetsensor oder eine einfache Lichtschranke sein. Diese Ausführungsform ist deutlich günstiger als die Verwendung einer Kamera.In a preferred embodiment, the motion sensor can be a wheel sensor that is arranged on the second wheel of the bicycle. For example, the speed of the bicycle can be measured via the wheel rotation. In this case, the motion sensor can be, for example, a Hall sensor, a magnetic sensor or a simple light barrier. This embodiment is significantly cheaper than using a camera.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kann der Bewegungssensor ein Beschleunigungsmesser sein, der am Fahrrad verbaut ist. Alternativ kann der Bewegungssensor ein am Fahrrad redundant montierter (klassischer) Drehzahlsensor sein, der am Vorderrad oder am Hinterrad angeordnet sein könnte.In a likewise preferred embodiment, the motion sensor can be an accelerometer that is installed on the bicycle. Alternatively, the motion sensor can be a (classic) speed sensor mounted redundantly on the bicycle, which could be arranged on the front wheel or on the rear wheel.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen dritten Sensor auf, um zu erkennen, dass das mittels des Radsensors überwachte Rad nicht gewollt gebremst wird. Beispielsweise kann der dritte Sensor ein Zustandssensor einer Bremse sein, der eine Aussage darüber zulässt, ob gebremst wird. Ein Wiederantreiben des überwachten Rads wird nur dann ausgelöst, wenn die Bremse nicht betätigt wird. Alternativ und ebenfalls bevorzugt kann der dritte Sensor ein ABS-Sensor eines ABS-Systems (Antiblockiersystems) sein. Der ABS-Sensor gibt Auskunft darüber, ob das Fahrrad durch das ABS-System gebremst wird. Nur wenn die Bremse gelöst ist und kein Bremseingriff erfolgt, wird das Ansteuersignal erzeugt und/oder an den Aktor übermittelt.In a preferred embodiment of the invention, the device has a third sensor in order to detect that the wheel monitored by the wheel sensor is not being braked intentionally. For example, the third sensor can be a status sensor of a brake, which allows a statement to be made as to whether braking is taking place. The monitored wheel will only be driven again if the brake is not applied. Alternatively and also preferably, the third sensor can be an ABS sensor of an ABS system (anti-lock braking system). The ABS sensor provides information about whether the bicycle is being braked by the ABS system. Only when the brake is released and no braking intervention occurs is the control signal generated and/or transmitted to the actuator.
Das Überwachen der Bewegung des Rads mittels des Radsensors und das Empfangen der Sensordaten erfolgt in der Regel zyklisch. Der Abfragezyklus beträgt dabei wenige Millisekunden, bevorzugt weniger als 100 ms. Besonders bevorzugt ist die Zykluszeit des Abfragezyklus im Bereich von 10 ms bis 50 ms. Der Bewegungssensor sowie der dritte Sensor kann mit ähnlichen oder gleichen Zykluszeiten wie der Radsensor abgefragt werden. Hierdurch ist ein schnelles Eingreifen möglich, sodass es selbst beim Stillstand des zu überwachenden Rads zu einer schnellen Reaktion des Systems kommt, sodass ein Wegrutschen oder Ausbrechen des Rads vermieden wird.Monitoring the movement of the wheel using the wheel sensor and receiving the sensor data usually takes place cyclically. The query cycle is a few milliseconds, preferably less than 100 ms. The cycle time of the query cycle is particularly preferred in the range from 10 ms to 50 ms. The motion sensor and the third sensor can be queried with similar or the same cycle times as the wheel sensor. This makes it possible to intervene quickly, so that even when the wheel being monitored comes to a standstill, the system reacts quickly, preventing the wheel from slipping or breaking away.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Ansteuersignal für den Aktor zeitlich begrenzt. Bevorzugt liegt das Ansteuersignal an dem Aktor für eine Zeit zwischen 50 ms und 500 ms. Besonders bevorzugt ist eine Zeit von 100 ms bis 250 ms. Besonders bevorzugt liegt die Zeit, in der eine Kraft auf den Aktor wirkt, zwischen 100 ms und 150 ms.In a preferred embodiment of the invention, the control signal for the actuator is time-limited. The control signal is preferably present at the actuator for a time between 50 ms and 500 ms. A time of 100 ms to 250 ms is particularly preferred. The time in which a force acts on the actuator is particularly preferably between 100 ms and 150 ms.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Pegel des Ansteuersignals erhöht, wenn ein Wiederanlaufen und Wiederanrollen des Rads durch ein erstes Steuersignal nicht erzielt werden kann. Beispielsweise kann der Signalpegel mit fortschreitender Zeit erhöht werden. Besonders bevorzugt ist das Ansteuersignal ein rampenförmiges Signal, wobei sehr bevorzugt die Höhen der einzelnen Rampen den gleichen Wert aufweisen, besonders bevorzugt auch die gleiche Länge. In einer ebenfalls bevorzugten Variante kann der Signalpegel des Ansteuersignals sich asymptotisch an einen vorgegebenen Maximalwert annähern. Dieser Maximalwert entspricht in der Regel einem Bruchteil des maximal möglichen Ansteuerpegels für den Motor, insbesondere wenn der Motor der Antriebsmotor eines Elektrofahrrads ist.In a preferred embodiment of the invention, the level of the control signal is increased if the wheel cannot be restarted and rolled again by a first control signal. For example, the signal level can be increased as time progresses. Particularly preferably, the control signal is a ramp-shaped signal, with the heights of the individual ramps very preferably having the same value, particularly preferably also the same length. In a likewise preferred variant, the signal level of the control signal can asymptotically approach a predetermined maximum value. This maximum value usually corresponds to a fraction of the maximum possible control level for the motor, especially if the motor is the drive motor of an electric bicycle.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Antriebsmotor derart angesteuert, dass die übertragende Kraft, jedenfalls beim ersten Ansteuern des Motors, weniger als 20 % der Maximalkraft des Motors beträgt, bevorzugt höchstens 10 % der Gesamtkraft.In a preferred embodiment, the drive motor is controlled in such a way that the transmitted force, at least when the motor is activated for the first time, is less than 20% of the maximum force of the motor, preferably at most 10% of the total force.
In der Praxis haben sich Werte als ausreichend und positiv erwiesen, die eine Kraft von 0,1 Nm bis 10 Nm erzielen. Insbesondere wird zunächst mit den geringeren Werten dieses Bereichs begonnen, da durch das Ansteuersignal das Rad lediglich zum Wiederanlaufen gebracht werden soll, eine Beschleunigung des Fahrrads jedoch vermieden werden soll. Es hat sich in der Praxis auch bewährt, dass die Kraft nicht derart groß ist, dass es zu einem spürbaren Schub des Fahrrads kommt. Ein nicht spürbares Wiederantreiben des stillstehenden Rads wird als sehr komfortabel empfunden. Zusätzlich zum Fahrkomfort wird auch die Sicherheit erhöht, da durch ein merkliches oder spürbares Beschleunigen des Fahrrads der Radfahrer erschreckt werden könnte.In practice, values that achieve a force of 0.1 Nm to 10 Nm have proven to be sufficient and positive. In particular, the lower values of this range are initially started, since the control signal is only intended to cause the wheel to start again, but acceleration of the bicycle is to be avoided. It has also proven in practice that the force is not so great that the bike has a noticeable thrust. A non-noticeable restart of the stationary wheel is perceived as very comfortable. In addition to driving comfort, safety is also increased, as a noticeable or noticeable acceleration of the bicycle could frighten the cyclist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrrads gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrrads gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung; und -
4 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrrads gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
-
1 a schematic representation of a system according to an aspect of the present invention; -
2 a schematic representation of an electric bicycle according to a further aspect of the present invention; -
3 a schematic representation of an electric bicycle according to another aspect of the present invention; and -
4 a schematic representation of an electric bicycle according to another aspect of the present invention.
Das System 10 umfasst weiterhin einen Aktor 24, der an der Ausgangsschnittstelle 18 der Vorrichtung 12 angeschlossen ist. Die in der Verarbeitungseinheit 19 ermittelten Ansteuersignale für den Aktor 24 werden über die Ausgangsschnittstelle 18 an den Aktor 24 übermittelt, der vorzugsweise ein Motor ist.The
Die
Das Elektrofahrrad 32 in
Bevorzugt umfasst das System 10 zusätzlich einen dritten Sensor 50, der ein Zustandssensor 52 ist und den Zustand der Bremse überwacht, die das mit dem Radsensor 20 überwachte Rad 68 bremst. Der Zustandssensor 52 gibt ein Signal, dass die Bremse gelöst ist, an die Vorrichtung 12 ab, die beispielsweise am Rahmen 42 zwischen Oberrohr und Sitzrohr angeordnet sein kann. Die Verarbeitungseinheit 19 der Vorrichtung 12 wertet die Sensordaten des Radsensors 20, des Bewegungssensors 22 und des Zustandssensors 52 aus und erkennt in diesem Beispiel einen Stillstand des Vorderrads 36. Übermittelt der Zustandssensor 52 ein Signal, dass die Bremse am Vorderrad 36 gelöst ist, und der Bewegungssensor 22 ein Signal, dass sich das Fahrrad bewegt, während der Radsensor 20 einen Stillstand des Vorderrads 36 detektiert, so wird in der Vorrichtung 12 ein Ansteuersignal erzeugt. Das Ansteuersignal wird an den Vorderradmotor 34 gesendet, der die Funktion des Aktors 24 übernimmt. Eine Blockade des Vorderrads 36 wird also dadurch gelöst, dass in dem Vorderradmotor 34 ein Drehmoment erzeugt wird. Auf diese Weise kann das Vorderrad 36 wieder in Drehung versetzt werden, wenn trotz Lösens der Bremse des Vorderrads 36 die Lagerkräfte des Vorderrads 36 größer sind als der Reibwert zwischen Vorderrad 36 und Untergrund, was beispielsweise auf Eis vorkommen kann.Preferably, the
Die Sensoren 20, 22, 52 werden zyklisch überwacht mit einem Abfragezyklus von bevorzugt 10 bis 50 ms. Genügt das am Vorderradmotor 34 anliegende Drehmoment nicht, das Vorderrad 36 in Bewegung zu versetzen, kann entweder die Dauer für das Anliegen des Ansteuersignals oder dessen Pegel erhöht werden. Es kann ein kaskadiertes Vorgehen realisiert sein, indem mit fortschreitender Zeit der Signalpegel des Ansteuersignals vergrößert wird. Vorzugsweise ist das Ansteuersignal dabei rampenförmig. Es hat sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, wenn das Ansteuersignal derart gewählt ist, dass in dem Vorderradmotor 34 zunächst eine Kraft im Bereich von bevorzugt 0,1 Nm bis 5 Nm erzeugt wird. Reicht diese Kraft nicht aus, wird sie erhöht und bevorzugt im Bereich von 2 Nm bis 8 Nm erzeugt. In einem weiteren Schritt kann die vom Vorderradmotor 34 aufgrund des Ansteuersignals der Vorrichtung 12 erzeugte Kraft in einen Bereich von bevorzugt 5 Nm bis 15 Nm, besonders bevorzugt bis 20 Nm erhöht werden.The
Auch in der Ausführungsform des Elektrofahrrads 32 gemäß
Anstelle der Felgenbremse 62 könnte eine Scheibenbremse 58, wie hier zusätzlich gezeigt, vorgesehen sein. Der Zustandssensor 52 wäre dann bevorzugt in der Scheibenbremse 58 integriert. Ein optionales, zusätzliches ABS-System umfasst eine ABS-Steuereinheit 64, die die Scheibenbremse 58 ansteuert. In diesem Fall könnte die Vorrichtung 12 zusätzlich das ABS-Signal der ABS-Steuereinheit 64 auswerten und berücksichtigen. Insbesondere kann der Zustand der Scheibenbremse 58 in der ABS-Steuereinheit 64 detektiert werden, sodass dieses Signal anstelle der Sensordaten des Zustandssensors 52 verwendet werden kann, um ein Lösen oder Betätigen der Scheibenbremse 58 zu detektieren.
Ein Computerprogramm kann auf einem nichtflüchtigen Datenträger gespeichert/vertrieben werden, beispielsweise auf einem optischen Speicher oder auf einem Halbleiterlaufwerk (SSD). Ein Computerprogramm kann zusammen mit Hardware und/oder als Teil einer Hardware vertrieben werden, beispielsweise mittels des Internets oder mittels drahtgebundener oder drahtloser Kommunikationssysteme.Instead of the rim brake 62, a
A computer program may be stored/distributed on a non-volatile storage medium, such as optical storage or a solid-state drive (SSD). A computer program may be distributed together with hardware and/or as part of hardware, for example via the Internet or via wired or wireless communication systems.
BezugszeichenReference symbols
- 1010
- Systemsystem
- 1212
- Vorrichtungcontraption
- 1414
- erste Eingangsschnittstellefirst input interface
- 1616
- zweite Eingangsschnittstellesecond input interface
- 1818
- AusgangsschnittstelleOutput interface
- 1919
- VerarbeitungseinheitProcessing unit
- 2020
- RadsensorWheel sensor
- 2222
- BewegungssensorMotion sensor
- 2424
- AktorActor
- 3030
- FahrradBicycle
- 3232
- ElektrofahrradElectric bike
- 3434
- VorderradmotorFront wheel motor
- 3636
- Vorderradfront wheel
- 4242
- RahmenFrame
- 4444
- Hinterradrear wheel
- 4646
- Kameracamera
- 4848
- LenkerHandlebars
- 5050
- dritter Sensorthird sensor
- 5252
- ZustandssensorCondition sensor
- 5454
- MittelmotorMid-engine
- 5656
- Zahnriementiming belt
- 5858
- ScheibenbremseDisc brake
- 6060
- HinterradmotorRear wheel motor
- 6262
- FelgenbremseRim brake
- 6464
- ABS-SteuereinheitABS control unit
- 6666
- Batteriebattery
- 6868
- Radwheel
Claims (8)
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