DE102020203939B4

DE102020203939B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Erleichterung des Aufsteigens auf ein Zweirad

Info

Publication number: DE102020203939B4
Application number: DE102020203939.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Wienss; Matthias Weinmann; Timo Benzel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2022-05-25
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: DE102020203939A1

Abstract

Mit der Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beansprucht, die bei einem Zweirad, zum Beispiel bei einem mittels einer Antriebseinheit antreibbaren Fahrrad, eine Aufstiegshilfe realisiert, indem die an dem Zweirad befindliche Antriebseinheit die Pedale und/oder den mit den Pedalen verbundenen Kurbeltrieb derart ansteuert, dass die Pedale zum Aufstieg in eine günstige, d.h. vorgegebene Position gebracht werden. Hierzu wird eine Aufstiegsanforderung erfasst, die dazu genutzt wird, die Ansteuerung der Antriebseinheit zu steuern.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erleichterung des Aufsteigens auf ein mit einer Antriebseinheit und Pedale ausgestattetem Zweirad.
In der JP H08 - 276 887 A ist ein Fahrrad beschrieben, bei dem die Pedale motorunterstützt beim Starten des Fahrrads in eine Originalposition versetzt werden. In der WO 2018 / 113 998 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Fahrrad mit einem Park Mechanismus beschrieben, bei dem die Pedale nach dem Stoppen in eine Parkposition versetzt werden. Die Ansteuerung erfolgt dabei ohne eine Aufstiegsanforderung in Abhängigkeit eines Fahrerwunsches. Beim Aufsteigen auf ein Zweirad, insbesondere ein Fahrrad, kann es aufgrund von örtlichen Begebenheiten zu derart ungünstigen Gewichtsverlagerung kein Aufsteigen ermöglicht. So ist denkbar, dass bei einem Aufstieg an einem Hang das Gewicht derart nach hinten verlagert wird, dass der Fahrer befürchten muss, nach hinten umzukippen.
Darüber hinaus kann auch der Aufstieg erschwert werden, wenn der Sattel zu hoch eingestellt oder durch das Oberrohr ein einfaches Aufsteigen auf den Sattel oder die Pedale erschwert ist.
Aus der DE 10 2012 220 182 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei der während einer erkannten Kurvenfahrt der mit einem Motor verbundene Kurbeltrieb eines Zweirads derart angesteuert wird, dass die Tretkurbel beziehungsweise die Pedale am Kurbeltrieb auf der geneigten Seite des Zweirads vom unteren Umkehrpunkt wegbewegt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll die Ansteuerung der Pedale beziehungsweise des mit den Pedalen verbundenen Kurbeltriebs dazu verwendet werden, dem Fahrer eines Zweirads eine Aufstiegshilfe zur Verfügung zu stellen.
Mit der Erfindung wird ein Verfahren und eine Vorrichtung beansprucht, die bei einem Zweirad, zum Beispiel bei einem mittels einer Antriebseinheit antreibbaren Fahrrad, eine Aufstiegshilfe realisiert, indem die an dem Zweirad befindliche Antriebseinheit die Pedale und/oder den mit den Pedalen verbundenen Kurbeltrieb derart ansteuert, dass die Pedale zum Aufstieg in eine günstige, d.h. vorgegebene Position gebracht werden. Hierzu wird eine Aufstiegsanforderung erfasst, die dazu genutzt wird, die Ansteuerung der Antriebseinheit zu steuern.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird überprüft, ob sich das Zweirad in Bewegung befindet. Sollte sich das Zweirad dabei schneller bewegen als eine erste Grenzgeschwindigkeit, wird die Aufstiegshilfe beziehungsweise die Ansteuerung der Antriebseinheit unterbunden. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Aufstiegshilfe nur aktiviert werden kann, wenn sich das Zweirad im Stillstand befindet oder eine Geschwindigkeit aufweist, die unterhalb einer ersten Grenzgeschwindigkeit liegt.
Als Aufstiegsanforderung, d.h. die Initiierung der erfindungsgemäßen Aufstiegshilfe kann sowohl von einem Fahrerwunsch als auch von der Erfassung eine Betriebssituation des Zweirads abhängig aktiviert werden. So ist denkbar, dass das Verfahren durch die Erfassung eines Nickwinkels erfasst, dass das Zweirad an einem Hang steht, so dass die Gefahr eines Hintenüberkippens beim Aufsteigen besteht. Optional kann hierbei vorgesehen sein, dass die Aufstiegshilfe nur automatisch aktiviert wird, wenn der Nickwinkel 20°, 30° oder 40° überschreitet.
Zur Realisierung der Aufstiegshilfe kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit die Pedale oder die Tretkurbel derart ansteuert, dass sich die Pedale in waagerechter Stellung befinden, z.B. in Bezug zur Tretkurbel. Hierbei kann der Fahrer auf die Pedale auftreten und durch sein Körpergewicht bereits eine Tretbewegung und einen Vortrieb erzeugen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist dagegen vorgesehen, dass die Antriebseinheit derart angesteuert wird, dass die Antriebseinheit nach dem Erreichen einer waagerechten Stellung der Pedale beim Auftreten eine Gegenkraft erzeugt, die es dem Fahrer ermöglicht, sich auf das Zweirad und insbesondere auf den Sattel aufzuschwingen, indem die Pedale in der so eingestellten Stellung verharren. Hierzu kann vorgesehen sein, dass in dem Pedal und/oder in der Tretkurbel ein Sensor vorgesehen ist. Die Trittkraft des Fahrers oder das Auftreten auf die Pedale in der waagerechten Stellung wird erfasst, um daraufhin die Ansteuerung der Antriebseinheit zur Erzeugung der Gegenkraft zu steuern.
In einer optionalen Ausgestaltung der Aufstiegshilfe kann vorgesehen sein, eines der Pedale durch die Antriebseinheit in den unteren Umkehrpunkt der Tretkurbel zu bewegen. Hierdurch kann es Fahrern ermöglicht werden, aufzusteigen, ohne dass sofort durch die Trittkraft auf das Pedal ein Vortrieb erzeugt wird. Als Weiterbildung kann dabei ebenfalls die Ansteuerung der Antriebseinheit verwendet werden, um das Pedal aus der unteren Stellung zumindest in die waagerechte Stellung zu bringen. Hierdurch kann der Fahrer beim Stand auf dem Pedal angehoben werden, so dass er sich leichter über das Oberrohr oder den Sattel schwingen kann.
Die Ansteuerung der Antriebseinheit, insbesondere zur Erzeugung der Gegenkraft, kann beispielsweise in Abhängigkeit eines weiteren Fahrerwunsches beendet werden. So kann der Fahrer entweder einen Button auf einem Tachometer oder einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (engl. HMI - Human Machine Interface) bedienen, um sowohl die Aufstiegshilfe zu aktivieren oder sie abzuschalten. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Gegenkraft nur eine vorbestimmbare Zeit erzeugt wird. Weiterhin ist denkbar, die Bewegung des Zweirads zu erfassen, so dass die Ansteuerung für die Aufstiegshilfe und somit die Erzeugung der Gegenkraft unterbrochen wird, wenn sich das Zweirad mit einer ausreichenden zweiten Grenzgeschwindigkeit bewegt. Auch die Betätigung der Pedale als solches kann als Auslöser für eine Unterbrechung der Ansteuerung im Rahmen der Aufstiegshilfe sein. So kann eine gegenläufige Bewegung der Pedale, insbesondere mit einer vorgebbaren Mindeststärke oder Geschwindigkeit als Abbruchbedingung herangezogen werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
In der 1 ist schematisch eine Steuereinheit vorgesehen, die ein erfindungsgemäßes Verfahren nach einem der Flussdiagramm der 2 und 3 ausführt.
Anhand des Blockschaltbilds der 1 wird beispielshaft die Realisierung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, die das Verfahren zur Aufstiegshilfe verwendet. Hierzu ist eine Steuereinheit 100 vorgesehen, welche wenigstens einen Fahrerwunsch und/oder das Signal eines Sensors erfasst, um daraus die Startbedingungen der Aufstiegshilfe abzuleiten. So kann beispielsweise durch ein Tacho, ein HMI, eine Fernbedienung oder ein Smartphone mittels einer entsprechenden Einstellung ein Button 110 oder Schalter betätigt werden, der den Fahrerwunsch zur Initiierung der Aufstiegshilfe an die Steuereinheit 100 weiterleitet. Alternativ oder zusätzlich kann ein Sensor 130 die Ausrichtung des Zweirads erfassen, z.B. indem mittels eines Winkelsensors ein Nickwinkel erfasst und an die Steuereinheit 100 weitergeleitet wird. Optional kann auch vorgesehen sein, dass weitere Sensoren 120 Daten oder Sensorgrößen an die Steuereinheit 100 senden, die bei der Steuerung der Aufstiegshilfe und insbesondere der Antriebseinheit 140 verwendet werden können. So kann über einen geeigneten Kraft- oder Drehmomentsensor 120 dem Pedal in oder in der Tretkurbel erkannt werden, welche Kraft auf das Pedal ausgeübt wird. Alternativ kann auch die Geschwindigkeit und die Richtung der Bewegung der Pedale erfasst werden. Basierend auf wenigstens der Aufstiegsanforderung des Fahrers durch seinen Fahrerwunsch wird anschließend die Antriebseinheit 140 zur Realisierung der Aufstiegshilfe angesteuert.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für die Aufstiegshilfe ist im Flussdiagramm der 1 dargestellt. Nach der Erfassung des Fahrerwunsches im Schritt 200, der entweder mit der Aufstiegsanforderung gleichzusetzen ist oder als Grundlage für dessen Ableitung diesen kann, wird im nächsten Schritt 220 geprüft, ob die Aufstiegsanforderung zu einer Ansteuerung der Antriebseinheit 140 verwendet werden soll. In diesem Schritt 220 kann beispielsweise geprüft werden, ob sich die Betriebssituation für eine Aufstiegshilfe eignet, zum Beispiel, ob sich das Zweirad im Stillstand oder in Bewegung befindet. So kann vorgesehen sein, dass die nachfolgende Ansteuerung des Antriebseinheit im Schritt 240 nur dann vorgenommen wird, wenn sich das Zweirad im Stillstand befindet oder zumindest sich mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt, die unterhalb einer ersten Grenzgeschwindigkeit liegt. Sollte dabei erkannt werden, dass die Betriebssituation keine Aufstiegshilfe erlaubt, kann das Verfahren abgebrochen oder mit Schritt 200 erneut durchlaufen werden.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß dem Flussdiagramm der 3 wird in einem ersten Schritt 210 erfasst, ob die Fahrsituation eine Aufstiegshilfe erfordert. So kann erfasst werden, ob ein Nickwinkel des Zweirads vorliegt, bei dem ein normales Aufsteigen auf das Zweirad oder den Sattel erschwert ist. Im nächsten Schritt 230 kann die Bedingung zur Aktivierung des Aufstiegshilfe verifiziert werden, beispielsweise indem die dann automatische Ansteuerung der Antriebseinheit 140 nur dann ermöglich wird, wenn der Nickwinkel über 20°, 30° oder 40° liegt. Ansonsten wird das Verfahren beendet oder mit Schritt 210 erneut durchlaufen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit 140 nach Einstellung der Stellung der Pedale zusätzlich den Aufstiegsvorgang unterstützt. Hierzu kann die Steuereinheit 100 erkennen, dass der Fahrer auf das Pedal tritt und die Antriebseinheit 140 entsprechend ansteuern, um bei einer waagerechten Stellung der Pedale eine Gegenkraft zu erzeugen, so dass der Fahrer sich selber auf das Rad aufschwingen kann. Oder die Antriebseinheit 140 kann derart angesteuert werden, dass der Fahrer nach dem Aufsetzen auf die Pedale aus dem unteren Umkehrpunkt angehoben wird, zum Beispiel mindestens bis zu einem Punkt, an dem die Pedale in der Waagerechten sind.
Mögliche Abbruchbedingungen der Aufstiegshilfen könnten durch die Erfassung der Sensorsignale an dem Pedal , an der Tretkurbel oder am Zweirad erkannt werden. So kann eine Bewegung der Pedale in die entgegengesetzte Richtung, d.h. nicht in einer Richtung zur Erzeugung eines Vortriebs des Zweirads, dahingehend interpretiert werden, dass der Fahrer ein Abschalten der Aufstiegshilfe wünscht. Alternativ kann auch die Kraft oder die Drehgeschwindigkeit erfasst werden, um dem System zu erkennen zu geben, dass der Fahrer auf dem Zweirad aufsitzt und eine normale Fahrtätigkeit durchgeführt wird. Dies kann beispielsweise auch durch die Erfassung einer Geschwindigkeit des Zweirads erfolgen, die oberhalb einer zweiten Grenzgeschwindigkeit liegt. Auch die Abfrage eines entsprechenden Fahrerwunsches zum Abschalten der Aufstiegshilfe ist möglich. Denkbar wäre auch, dass die zusätzliche Ansteuerung der Pedale zur Erzeugung der Gegenkraft oder zum Anheben des Fahrers nur eine vorbestimmte Zeit vorgesehen ist, z.B. 1 s, 2 S oder 5 s, so dass die Aufstiegshilfe anschließen automatisch beendet wird.

Claims

Verfahren zur Erleichterung des Aufsteigens auf ein Zweirad, wobei das Zweirad eine Antriebseinheit (140) und Pedale aufweist, wobei die Antriebseinheit wenigstens dazu eingerichtet ist, die Pedale zu bewegen, insbesondere über einen Kurbeltrieb, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren • eine Aufstiegsanforderung erfasst, wobei die Aufstiegsanforderung in Abhängigkeit eines Fahrerwunsches erfasst wird, und • die Antriebseinheit derart ansteuert, dass die Pedale in Abhängigkeit der Aufstiegsanforderung in eine vorgegebene Stellung bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren • die Bewegung des Zweirads erfasst und • die Ansteuerung der Antriebseinheit zur Bewegung der Pedale in Abhängigkeit der Bewegung des Zweirads durchführt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass Ansteuerung der Antriebseinheit zur Bewegung der Pedale unterbunden wird, wenn sich das Zweirad oberhalb einer ersten Grenzgeschwindigkeit bewegt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass Antriebseinheit nur dann angesteuert wird, wenn sich das Zweirad im Stillstand befindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen ist, dass die Pedale in eine in Bezug zum Kurbeltrieb waagerechte Stellung bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufstiegsanforderung in Abhängigkeit eines Nickwinkels des Zweirads erfasst wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Pedale in Abhängigkeit eines Nickwinkels, der größer als ein Nickwinkelschwellenwert ist, in eine in Bezug zum Kurbeltrieb waagerechte Stellung bewegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Antriebseinheit nach der Bewegung der Pedale in die vorgegebene Stellung derart ansteuert, dass eine Gegenkraft erzeugt wird, die eine Bewegung der Pedale verhindert, insbesondere zum Antreiben des Zweirads.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Ansteuerung der Antriebseinheit (140) zur Erzeugung der Gegenkraft in Abhängigkeit · in Abhängigkeit eines Fahrerwunsches, und/oder • eines vorbestimmten Zeitablaufs, und/oder • einer erfassten Bewegung der Pedale entgegen der Antriebsrichtung, und/oder • einer erfassten Bewegung des Zweirads oberhalb einer zweiten Grenzgeschwindigkeit unterbricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, vorgesehen ist, dass eines der Pedale in Abhängigkeit der Aufstiegsanforderung in eine in Bezug zum Kurbeltrieb untere Stellung bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Abhängigkeit eines weiteren Fahrerwunsches oder der Erkennung einer Kraft auf das in unterer Stellung befindliche Pedal die Antriebseinheit (140) derart ansteuert, dass das sich in unterer Stellung befindliche Pedal entgegen der Fortbewegungsrichtung wenigstens in horizontale Stellung bewegt wird, wobei das Verfahren die Antriebseinheit (140) insbesondere derart ansteuert, dass der auf dem Pedal in der unteren Stellung aufstehende Fahrer nach oben gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Ansteuerung der Antriebseinheit (140) in Abhängigkeit • in Abhängigkeit eines Fahrerwunsches, und/oder • eines vorbestimmten Zeitablaufs, und/oder • einer erfassten Bewegung der Pedale entgegen der Antriebsrichtung, und/oder • einer erfassten Bewegung des Zweirads oberhalb einer zweiten Grenzgeschwindigkeit unterbricht.
Vorrichtung zur Erleichterung des Aufsteigens auf ein Zweirad, mit einer Steuereinheit (100), wobei das Zweirad eine Antriebseinheit und Pedale aufweist, wobei die Antriebseinheit wenigstens dazu eingerichtet ist, die Pedale zu bewegen, insbesondere über einen Kurbeltrieb, und die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (100) • mittels eines Eingabemittels (110) einen Fahrerwunsch und mittels eines Sensors (130) einen Nickwinkel als Aufstiegsanforderung erfasst und • die Antriebseinheit (140) derart ansteuert, dass die Pedale in Abhängigkeit der Aufstiegsanforderung in eine vorgegebene Stellung bewegt werden.