DE102020212667A1

DE102020212667A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer Verschleißgröße an einem Zweirad sowie ein damit ausgestattetes Zweirad

Info

Publication number: DE102020212667A1
Application number: DE102020212667.4A
Authority: DE
Inventors: Philipp Kohlrausch; Daniel Poganatz; Christof Kaerner; Andreas FRIESE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2020-10-07
Publication date: 2022-04-07
Also published as: US20220108567A1; CN114291189A

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie ein Zweirad mit einer derartigen Vorrichtung beansprucht, bei dem wenigstens eine Verschleißgröße erzeugt, bestimmt oder ermittelt wird, die den Verschleiß wenigstens eines Verschleißteils beziehungsweise einer Komponenten des Zweirads repräsentiert. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine gemeinsame Verschleißgröße für mehrere Verschleißteile oder jeweils separate Verschleißgrößen für einzelne Verschleißteile erzeugt, bestimmt oder gebildet werden. Typische Komponenten an einem Zweirad, insbesondere an einem Fahrrad, die einem Verschleiß unterliegen können, sind beispielsweise die Bremsklötze, die Bremsscheiben, ein Ritzel, ein Kettenkranz, eine Kette oder ein Reifen. Darüber hinaus kann auch Bremsflüssigkeit in einer hydraulischen Bremse einem Verschleiß unterliegen, bei der die Bremsflüssigkeit entweder Luft, Wasser oder Verschmutzung aufnehmen kann, wodurch die Reaktionsfähigkeit der Druckübertragung beeinträchtigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Verschleißgröße an einem Verschleißteil eines Zweirads sowie ein Zweirad, welches eine derartige Vorrichtung aufweist.
Stand der Technik
Aus der Schrift DE 100 29 238 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung der Stärke zumindest eines Reibungspartners einer Fahrzeugbremse bekannt. In diesem Zusammenhang wird ein Verschleißmodell erstellt, das u.a. die Betätigungszeit, den Brems-Betätigungsdruck sowie die im Bereich der Reibpartner herrschende Temperatur berücksichtigt.
Aus der Schrift EP 2 718 065 B1 ist ein Verfahren zur Verschleißerkennung an mindestens einem Kettenantrieb eines Elektrofahrrads bekannt, bei dem der Betriebszustand der Kette mit mindestens einem Sensor überwacht wird. Dabei wird die Belastung der Kette über die Betriebsdauer erfasst und die Notwendigkeit einer Wartung angezeigt, sobald eine für die Kette definierte Dauerbelastungsschwelle erreicht ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verschleißerkennung für wenigstens eine Verschleißkomponente eines Zweirads bereitzustellen, die aufgrund dynamisch erfasster Betriebs- und/oder Zustandsdaten des Zweirads aktualisiert wird.
Offenbarung der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie ein Zweirad mit einer derartigen Vorrichtung beansprucht, bei dem wenigstens eine Verschleißgröße erzeugt, bestimmt oder ermittelt wird, die den Verschleiß wenigstens eines Verschleißteils beziehungsweise einer (Verschleiß- ) Komponenten des Zweirads repräsentiert. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine gemeinsame Verschleißgröße für mehrere Verschleißteile oder jeweils separate Verschleißgrößen für einzelne Verschleißteile erzeugt, bestimmt oder gebildet werden. Typische Komponenten an einem Zweirad, insbesondere an einem Fahrrad, die einem Verschleiß unterliegen können, sind beispielsweise die Bremsklötze, die Bremsscheiben, ein Ritzel, ein Kettenkranz, eine Kette oder ein Reifen. Darüber hinaus kann auch Bremsflüssigkeit in einer hydraulischen Bremse einem Verschleiß unterliegen, bei der die Bremsflüssigkeit entweder Luft, Wasser oder Verschmutzung aufnehmen kann, wodurch die Reaktionsfähigkeit der Druckübertragung beeinträchtigt wird.
Zur Erzeugung, Bestimmung, Ermittlung oder Ableitung der Verschleißgröße wird wenigstens eine Gewichtsgröße sowie eine Nutzungsgröße des Zweirads erfasst. Die Verschleißgröße für wenigstens ein Verschleißteil wird dabei wenigstens aus der Gewichtsgröße und der Nutzungsgröße abgeleitet.
Durch die Berücksichtigung der am Zweirad erhobenen dynamischen Größen kann die tatsächliche Belastung des Verschleißteils erfasst werden. Indem die Verschleißgröße als ein Maß für die Reparatur oder den Ersatz interpretiert wird, kann dem Fahrer des Zweirads anhand der Verschleißgröße die Notwendigkeit angezeigt werden, eine Servicestation anzusteuern. Optional kann auch vorgesehen sein, dass das Verfahren beim Erreichen eines vorgegebenen Wertes selbsttätig einen Termin in einer Service Werkstatt vereinbart, zum Beispiel mittels einer (Funk-)Drahtlosverbindung oder über eine Anbindung an das Internet.
In einer weiteren Ausgestaltung kann zusätzlich vorgesehen sein, dass wenigstens eine weitere Größe erfasst wird, die die Intensität der Nutzung des Zweirads erfasst. Diese so erfasste Intensitätsgröße kann dabei zusätzlich zur Erzeugung, Bestimmung, Ermittlung oder Ableitung der Verschleißgröße verwendet werden.
Die Intensitätsgröße beschreibt, wie intensiv das Zweirad und insbesondere deren Komponenten genutzt werden. So kann mit der Intensitätsgröße zwischen einer schonenden und einer starken Belastung der Komponenten unterschieden werden. Als Grundlage zur Erzeugung, Bestimmung, Ermittlung oder Ableitung der Intensitätsgröße kann eine Betriebsgröße erfasst werden, die den Betrieb des Zweirads, insbesondere eines (Elektro-)Fahrrads charakterisieren. Hierbei kann als Betriebsgröße mittels eines entsprechend am Zweirad angebrachten Sensors der zeitliche Verlauf der mit dem Fahrrad gefahrenen Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung erfasst werden. Eine weitere Betriebsgröße kann das vom Fahrer auf die Tretachse aufgebrachte Fahrertretdrehmoment erfasst werden. Weiterhin kann auch das von der Antriebseinheit erzeugte Antriebsmoment oder dessen Antriebsleistung für die Ableitung der Intensität herangezogen werden. Zur Erzeugung, Ableitung, Bildung oder Bestimmung der Intensitätsgröße kann eine der erfassten Betriebsgrößen aufbereitet werden oder es kann eine gewichtete Verarbeitung mehrerer Betriebsgrößen vorgesehen sein. Hierbei kann ein Mittelwert, eine Varianz, eine Aufsummierung und/oder eine Gewichtung einzelner oder mehrerer Betriebsgrößen verwendet werden. Besonders vorteilhaft bei der Bestimmung der Intensitätsgröße ist die Berücksichtigung von Betriebsgrößen, die seit einem vorgegebenen Zeitpunkt oder in einem vorgegebenen Zeitraum erfasst oder bestimmt werden. Hierbei kann beispielsweise der Austausch einer (Verschleiß-) Komponente am Zweirad berücksichtigt werden, zum Beispiel bei einer Reparatur und dem Ersatz einer neuen nicht verschlissenen Komponente.
Wie bereits erwähnt, kann das Verfahren ebenso wie die Vorrichtung die erfasste Verschleißgröße mit einem ersten Schwellenwert vergleichen. Wird der erste Schwellenwert erreicht oder übersteigt die Verschleißgröße diesen ersten Schwellenwert sogar, kann das ein Indiz dafür sein, dass das zugehörige Verschleißteil beziehungsweise die (Verschleiß-)Komponente ausgetauscht werden muss, da eine Weiterbenutzung eine Beschädigung oder Gefährdung der Benutzung des Zweirads und des Fahrers bedeuten kann. Dabei kann der erste Schwellenwert derart gewählt werden, dass noch eine ausreichende Nutzung des Zweirads und insbesondere des Verschleißteils möglich ist, ohne einen sofortigen Austausch zu veranlassen. Es kann sogar vorgesehen sein, dass wenigstens zwei erste Schwellenwerte für das Verschleißteil vorgesehen sind, wobei bei Erreichen oder Überschreiten eines unteren ersten Schwellenwerts eine Mitteilung an den Fahrer erfolgt, dass ein Austausch sinnvoll oder angeraten wäre, während das Erreichen oder Überschreiten eines oberen ersten Schwellenwerts das Erfordernis zum Austausch oder zur Reparatur deutlicher bekräftigt. Es kann sogar vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit des Überschreitens des unteren oder oberen ersten Schwellenwerts Komponenten des Zweirads angesteuert werden, um einen weiteren Verschleiß oder eine Gefährdung des Fahrers zu verhindern.
Als Gewichtsgröße können unterschiedliche Gewichte erfasst werden, die jeweils Auswirkungen auf die Nutzung und insbesondere die Nutzungsintensität des Zweirads oder der Verschleißteile haben. So kann mittels geeigneter Sensoren oder durch die Eingabe der entsprechenden Informationen das Gewicht des Zweirads, des Fahrers, der Zuladung (zum Beispiel auf dem Gepäckträger) und/oder eines Anhängers (zum Beispiel in Form der Gewichtskraft auf eine Anhängerkupplung am Zweirad) für die Ableitung der Verschleißgröße erfasst werden.
Für die Erfassung der Nutzungsgröße kann vorgesehen sein, die gefahrenen Kilometer des Zweirads, dessen Nutzungszeit, die Anzahl der Bremsvorgänge und die Stärke der Bremsvorgänge als repräsentierende Größe zu erfassen. Die Stärke der Bremsvorgänge kann dabei mittels des Anlegedrucks der Bremsbeläge und/oder mittels der Erfassung des Bremsdrucks des hydraulischen Drucks in einer entsprechenden Bremsleitung erfasst werden. Hierbei kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Nutzungsgröße für die Bestimmung der Verschleißgröße auf der Basis der erfassten Größen seit einem vorgegebenen Zeitpunkt oder in einem vorgegebenen Zeitraum erfasst werden.
Die Erzeugung, Bestimmung, Ermittlung oder Ableitung der Verschleißgröße erfolgt dabei vorteilhafterweise, indem die wenigstens eine Gewichtsgröße, die wenigstens eine Nutzungsgröße und insbesondere die wenigstens eine Intensitätsgröße mit unterschiedlichen Gewichtungen eingehen.
Besonders vorteilhaft kann das Verfahren und die Vorrichtung dazu eingesetzt werden, die Komponenten des Zweirads, insbesondere die Verschleißteile, sowie den Fahrer zu schützen, wenn der Verschleiß einer Komponenten für den Betrieb beziehungsweise die Nutzung problematisch werden kann. In diesem Fall kann ein Vergleich der Verschleißgröße mit einem zweiten Schwellenwert erfolgen. Wird dieser zweite Schwellenwert von der Verschleißgröße erreicht oder überschritten, kann eine zusätzliche Komponente angesteuert werden, die entweder die Verschleißzunahme des überwachten Verschleißteils zumindest reduziert oder die Nutzung des Verschleißteils kompensiert. Denkbar wäre hier, dass bei der automatischen Ansteuerung einer Gangschaltung bei der Erkennung eines Verschleißes oder einer Beschädigung eines Ritzels des Kettenkranzes dieses Ritzel automatisch übersprungen wird. Der zweite Schwellenwert kann dabei größer oder kleiner als der erste Schwellenwert sein und kann insbesondere dem oberen ersten Schwellenwert entsprechen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Verschleißteile überwacht werden sollen. Hierzu ist vorgesehen, dass jedem Verschleißteil eine eigene Verschleißgröße und insbesondere eigene erste und zweite Schwellenwerte zugordnet sind.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
Figurenliste

In der 1 ist schematisch eine Auswerteeinheit vorgesehen, die ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem Flussdiagramm der 2 ausführt.

Ausführungsformen der Erfindung
Anhand des Blockschaltbilds der 1 soll eine mögliche Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung einer Verschleißgröße beschrieben werden. Dabei weist die Vorrichtung eine Auswerteeinheit 100 auf, die die Sensorgrößen oder Eingabeinformationen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst oder einliest. Sowohl die Vorrichtung als auch das Verfahren wird im Folgenden anhand eines Fahrrads und insbesondere anhand eines Elektrofahrrads beschrieben, wobei klargestellt sein soll, dass die Erfindung bei jeder Art von Zweirad angewendet werden kann.
Die Auswerteeinheit 100 erfasst über einen entsprechenden Eingang wenigstens eine Gewichtsgröße, die das Gewicht des Fahrrads, des Fahrers des Zweirads, der Beladung (zum Beispiel auf dem Gepäckträger oder am Vorderrad) und/oder des Anhängers repräsentiert. Dabei kann das entsprechende Gewicht oder deren Gewichtsgröße mittels eines Sensors 110 oder einer Eingabe erfolgen, zum Beispiel indem das Gewicht des Fahrrads oder des Fahrrads manuell eingegeben wird. Das Gewicht des Anhängers kann über Sensoren in den Rädern des Anhängers oder über einen Sensor an der Anhängerkupplung erfasst werden. Es ist auch denkbar, dass wenigstens eine der Gewichtsgrößen nicht direkt mit einem Gewichts- oder Kraftsensor erfasst, sondern aus anderen Größen abgeleitet werden. So kann beispielsweise das Gesamtgewicht aus dem Verhalten beim Beschleunigen oder Abbremsen des Fahrrads abgeleitet werden. Als weitere Größe, die den Verschleiß beeinflusst, erfasst oder erzeugt die Auswerteeinheit 100 eine Nutzungsgröße. Dabei soll sowohl bei der Bildung der Nutzungsgröße als auch bei der nachfolgend noch zu beschreibenden Intensitätsgröße die Erfassung im weiteren Sinne auch den Vorgang der Bestimmung, Ableitung, Generierung oder Erzeugung beinhalten. Als Nutzungsgröße können dabei die gefahrenen Kilometer, die generelle zeitliche Nutzung des Fahrrads und/oder die Anzahl und/oder Stärke der Bremsvorgänge erfasst oder herangezogen werden. Zur Erzeugung der Nutzungsgröße kann ein entsprechender Sensor 120 eingesetzt werden, der die gefahrenen Kilometer erfasst. Es kann jedoch auch ein (zusätzlicher) Sensor vorgesehen sein, der die Anzahl und die Stärke der Bremsvorgänge erfasst, zum Beispiel indem die Abbremsungen erfasst werden oder der Bremsdruck in der Bremsleitung. Die Auswerteeinheit 100 kann darüber hinaus auch die tatsächliche Nutzung des Fahrrads erfassen, indem beispielsweise ein Zeitnehmer mitläuft. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Nutzungszeit über einen externen Zeitnehmer 130 erfasst beziehungsweise eingelesen wird. Über einen Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensor 140 kann zudem die gefahrene Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Fahrrads als entsprechende Sensorgröße erfasst und eingelesen werden. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Geschwindigkeitsgröße und/oder die Beschleunigungsgröße mit deren Zeitverlauf in der Auswerteeinheit 100 ausgewertet wird. Mit einem geeigneten Sensor 150 können zudem die Bremsvorgänge erfasst und für die Auswertung eingelesen werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Sensor handelt, der die Stärke der des Bremsvorgangs erfasst, indem die Anlegekraft oder der Anlegedruck der Bremsbeläge an der Felge oder der Bremsscheibe erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Druck in der Leitung einer hydraulischen Bremsanlage oder die Betätigung des Bremshebels durch den Fahrer erfasst werden. Auch bei der Erfassung des Bremsvorgangs und insbesondere deren Stärke kann der zeitliche Verlauf in der Auswerteeinheit 100 erfasst werden, um die Intensität der Beanspruchung der Bremsanlage und des Fahrrads zu berücksichtigen. Optional kann auch vorgesehen sein, dass mittels wenigstens eines geeigneten Sensors 160 die Intensität der Betätigung der Tretkurbel beziehungsweise Tretachse durch den Fahrer oder durch einen Antrieb des Fahrrads erfasst wird. Hierbei kann beispielsweise die Tretkraft auf die Tretkurbel oder das Fahrertretdrehmoment auf die Tretachse erfasst werden. Da jedoch auch das durch den Antrieb des Fahrrads erzeugte Antriebsmoment, zum Beispiel bei einem Elektrofahrrad, Auswirkungen auf den Verschleiß bestimmter Teile oder Komponenten hat, kann ebenfalls mittels eines Sensors 160 das Antriebsdrehmoment und/oder die vom Antrieb erzeugte Antriebsleistung erfasst und bei der Auswertung berücksichtigt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht, darin, auch die Anstiege und Bergabfahrten bei den Fahrten mit dem Fahrrad zu berücksichtigen. Hierbei kann beispielsweise ein Neigungs- oder Steigungssensor verwendet werden. Die Anstiege und Bergabfahrten können jedoch auch mit Hilfe eines barometrischen Höhenmessers oder aus der Ableitung der Beschleunigung in Richtung der Hochachse abgeleitet werden.
Sowohl die entsprechenden Sensorgrößen als auch die Nutzungsgröße und/oder die Intensitätsgröße können jeweils integral erhoben werden, um die gesamte Nutzung für die Auswertung zu erheben. Bei einem Austausch einer Komponenten des Fahrrads, insbesondere des Verschleißteils beziehungsweise Verschleißkomponenten kann vorgesehen sein, dass die Nutzugsgröße und/oder die Intensitätsgröße zumindest teilweise auf Null gesetzt wird, so dass die Nutzung und die Intensität für das neue Verschleißteil neu berechnet beziehungsweise bestimmt wird.
In der Auswerteeinheit 100 ist insbesondere ein Speicher 105 vorgesehen, der neben den erfasst Sensorgrößen auch vorgegebene Werte enthalten kann. Hierbei können sowohl Schwellenwerte für die Auswertung als auch einzelne Größen abgelegt werden, die zur Erzeugung beziehungsweise Bestimmung der wenigstens einen Verschleißgröße verwendet werden können. Denkbar ist beispielsweise, dass das Gewicht des Fahrrads nur einmal eingegeben wird und im Speicher 105 abgelegt wird. Darüber hinaus kann der Speicher 105 auch Ansteuerroutinen für Komponenten des Fahrrads enthalten, die bei der Erreichung von Schwellenwerten ausgelöst werden.
Wird bei der Erzeugung beziehungsweise Bestimmung oder Generierung der wenigstens einen Verschleißgröße erkannt, dass zumindest ein Verschleißteil ausreichend verschlissen ist, kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit 100 den Fahrer über ein entsprechendes Anzeigeelement 180 über den Verschleiß informiert. Indem ein zugehöriger Schwellenwert derart gewählt wird, dass trotz der Überschreitung dieses Schwellenwerts durch die Verschleißgröße noch eine zumindest ausreichende Zeit eine Nutzung möglich ist, kann der Fahrer rechtzeitig darüber informiert werden, dass das Verschleißteil ausgetauscht werden muss, ohne dass es zu einer signifikanten Gefährdung der Nutzung des Fahrrads kommt. Dabei kann die Information des Fahrers auch akustisch oder indirekt über eine beispielsweise drahtlose Weiterleitung des Überschreitens des Schwellenwerts an einen Informationsserver 190 erfolgen. Indem eine zentrale Stelle die Verschleißgröße oder deren Überschreitung eines Schwellenwerts erfasst, kann von dort dem Fahrer aufgrund der gesammelten Daten mehrerer Nutzer sowohl eine Prognose über die Restlaufzeit als auch Hinweise zu Reparaturmöglichkeiten in der Umgebung mitgeteilt werden. Derartige Mitteilungen können dem Fahrer des Fahrrads ebenfalls drahtlos an sein Smartphone oder sein Anzeigeelement am Fahrrad geschickt werden.
In einer weiteren optionalen Ausgestaltung kann die Auswerteeinheit 100 auch in Abhängigkeit des Wertes der Verschleißgröße, zum Beispiel in Abhängigkeit der Überschreitung eines weiteren Schwellenwerts, das überwachte Verschleißteil 170 oder die Verschleißkomponente ansteuern, um deren Verschleiß zu minimieren. So ist beispielsweise denkbar, dass bei der Erkennung des Verschleißes eines Ritzels oder Kettenkranzes, die (automatische) Gangschaltung dieses Zahnrad nicht mehr ansteuert oder weitestgehend umgeht. Auch bei der Erfassung des Verschleißes eines Teils des Antriebs kann die Ansteuerung des Antriebs derart erfolgen, dass der Verschleiß reduziert oder kompensiert wird.
Anhand des Flussdiagramms der 2 wird nachfolgend eine erste Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, wie es beispielsweise auch in der Auswerteeinheit 100 durchgeführt werden kann.
In einem ersten Schritt 200 wird von dem Verfahren eine Gewichts- oder Lastgröße erfasst, die das Gewicht des Fahrrads (oder allgemein Zweirads), des Fahrers des Fahrrads, einer Beladung und/oder eines Anhängers repräsentiert. Hierbei kann es sich sowohl um eine Einzelgröße handeln, die nur eine der Gewichtsgrößen repräsentiert als auch um eine gemeinsame Gewichtsgröße für mehrere Lasten handeln, zum Beispiel in Form eines Gesamtgewichts. Weiterhin ist denkbar, dass mehrere einzelne Gewichtsgrößen erfasst, erhoben oder bestimmt werden. Wie bereits ausgeführt, kann vorgesehen sein, dass einzelne Gewichtsgrößen oder das Gesamtgewicht manuell eingegeben werden können oder aus anderen erfassten Sensorgrößen abgeleitet werden. Im nächsten Schritt 220 wird eine Nutzungsgröße erfasst beziehungsweise bestimmt oder abgeleitet. Hierzu werden beispielsweise die gefahrenen Kilometer, die zeitliche Nutzung des Zweirads sowie die Anzahl und/oder Stärke der Bremsvorgänge erfasst. Im Schritt 320 wird anschließend wenigstens eine Verschleißgröße in Abhängigkeit der in den Schritten 200 erfassten wenigstens einen Gewichts- oder Lastgröße sowie der in Schritt 220 erfassten wenigstens einen Nutzungsgröße erzeugt, gebildet oder abgeleitet. Diese wenigstens eine Verschleißgröße kann dabei ein Maß für einen generellen Verschleiß des Fahrrads darstellen oder auf ein bestimmtes Verschleißteil oder eine Komponente des Fahrrads ausgerichtet sein. So kann beispielsweise bei der Erzeugung einer allgemeinen Verschleißgröße je nach zu überwachendem Verschleißteil oder -komponente ein anderer Schwellenwert zur Erkennung des Verschleißes und der Information an den Fahrer verwendet werden. Durch die Verwendung individualisierter Verschleißgrößen kann jedoch eine genauere Bestimmung des Verschleißes der einzelnen Verschleißteile erreicht werden. So kann beispielsweise bei der Erzeugung einer Verschleißgröße für die Kette gezielt die für die Kette relevante Beanspruchung berücksichtigt werden. So ist denkbar, dass für jede Verschleißgröße unterschiedliche Gewichtsgrößen oder Nutzungsgrößen berücksichtigt werden. Optional ist auch möglich, dass die einzelnen erfassten Gewichtsgrößen oder Nutzungsgrößen für jedes Verschleißteil unterschiedliche gewichtet werden. Die Verschleißgröße kann zudem als Produkt, als Summe oder in Form einer (gewichteten) Mischung aus Summe und Produkt aus der Gewichtsgröße und der Nutzungsgröße gebildet werden. Eine mögliche Erzeugung kann beispielsweise mittels der Formel $Verschlei ß g r \ddot{o} ß e (t) = k1 \times {(a*Gewichtsgr \ddot{o} ß e)}^{k2} \times {(b*Nutzungsgr \ddot{o} ß e (t))}^{k3}$
erfolgen, bei der a und b Gewichtungsfaktoren und k1, k2 und k3 physikalische Zusammenhänge zwischen den Größen darstellen, die mittels analytischer Verfahren und/oder Fahrtests gewonnen werden können. Hierbei spielen im Wesentlichen die Eigenschaften der Verschleißteile, die Eigenschaften des Fahrrads sowie das typische Fahrverhalten sowie die Fahrumgebung eine Rolle. Optional kann im Schritt 320 schon geprüft werden, ob die Verschleißgröße einen ersten Schwellenwert SW₁ überschreitet, der eine Information im Schritt 360 nach sich ziehen würde. Ist das nicht der Fall, d.h. liegt die erzeugte Verschleißgröße unterhalb des ersten Schwellenwerts SW₁ kann somit vorgesehen sein, die Verschleißgröße durch die Erfassung weiterer Größen in den Schritten 200 und 220 zu aktualisieren. Im nächsten Schritt 360 kann basierend auf der erzeugten wenigstens einen Verschleißgröße eine ausreichende Abnutzung oder Verschleiß des wenigstens einen überwachten Verschleißteils erkannt werden. Hierzu wird wenigstens ein erster Schwellenwert SW₁ verwendet, mit dem die Verschleißgröße verglichen wird. Diese erste Schwellenwert SW₁ stellt dabei eine erste Verschleißgrenze dar, ab der das Verschleißteil Gefahr läuft, nicht mehr ordnungsgemäß genutzt werden zu können. Dabei können durchaus mehrere erste Schwellenwerte SW_1,i vorgesehen sein, die unterschiedliche Abnutzungen darstellen. So kann der erste Schwellenwert SW_1,1 auch eine Indikation darstellen, dass der Verschleiß bereits erkannt wird, jedoch noch keine Einschränkung der Nutzung damit verbunden ist. Ein weiterer erster Schwellenwert SW_1,2 könnte dann den Zustand charakterisieren, bei dem eine (geringe) Einschränkung der Nutzung zu erwarten ist.
Erreicht oder überschreitet dabei die Verschleißgröße diesen ersten Schwellenwert SW₁ wird das als Indiz interpretiert, dass das Verschleißteil einen ausreichenden Verschleiß erreicht hat, so dass das Verschleißteil ausgetauscht werden sollte oder zumindest der weitere Verschleiß reduziert werden sollte. Abhängig von dem Erreichen oder der Überschreitung des ersten Schwellenwerts SW₁ kann daher der Fahrer im Schritt 360 über den Verschleiß informiert werden, zum Beispiel über eine entsprechende Anzeige in einer Anzeige-/Bedieneinheit oder über sein Smartphone. Optional kann auch vorgesehen sein, dass in diesem Fall ein Eintrag in den Speicher 105 erfolgt, so dass bei einem Service-Aufenthalt der Technik die Information auslesen kann, um zu erkennen, ob das Verschleißteil ausgetauscht werden muss. In diesem Fall wäre es hilfreich, wenn der erste Schwellenwert SW₁ derart gewählt wird, dass auch nach Erreichen des Schwellenwerts SW₁ das Fahrrad und insbesondere das Verschleißteil noch eine ausreichende Zeit benutzt werden kann, ohne dass es zu gefährdenden oder sicherheitskritischen Situationen kommt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Erreichung oder Überschreitung des Schwellenwerts SW₁ ein Aussenden dieser Information an einen Datenserver mittels einer Drahtlosverbindung erzeugt. Somit kann ein zentraler Datenserver mit Zugriff auf eine Vielzahl derartiger Verschleißinformationen bereits vor Erreichen der Verschleißgrenze (zum Beispiel einem ersten Schwellenwert SW₁) dem Fahrer eine mögliche Abnutzung beziehungsweise einen drohenden Verschleiß anzeigen. Weiterhin ist möglich, dass der zentrale Datenserver die Verschleißinformation nutzen kann, um den Nutzer zusätzliche Informationen zuzusenden, zum Beispiel über den nächsten Zeitraum, in dem eine Servicestation oder eine Reparaturwerkstatt angefahren werden sollte. Es kann auch vorgesehen sein, dass der zentrale Datenserver bereits einen möglichen Termin bei der Servicestation beziehungsweise der Werkstatt vereinbart und dem Fahrer zusendet. Dieser braucht dann den Termin nur zur bestätigen. Hierbei kann beispielsweise auch aus bereits erfassten Daten eine bevorzugte Servicestation oder eine Reparaturwerkstatt voreingestellt oder vorgegeben sein. Alternativ kann auch eine Servicestation oder Reparaturwerkstatt in der Nähe herausgesucht werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann bei der Ableitung der Verschleißgröße zusätzlich die Intensität berücksichtigt werden, mit der das Fahrrad genutzt wird. Hierzu kann das Verfahren ausgehend von dem vorherigen Ausführungsbeispiel mit den Schritten 200, 200, 330 und 360 um wenigstens einen weiteren Verfahrensschritt ergänzt werden. So kann beispielsweise in einem Schritt 240 die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung des Fahrrads oder zumindest einen Teils davon erfasst werden. Durch die Berücksichtigung der Geschwindigkeit und/oder der Beschleunigung kann somit erkannt werden, ob der Fahrer das Fahrrad in besonderen Situationen benutzt, bei denen besonderer Ansprüche an das Material gelegt werden, zum Beispiel die Tretkurbel oder die Kette. Mittels eines geeigneten Geschwindigkeitssensor oder Beschleunigungssensors kann zudem auch die Steigung abgeleitet werden, d.h. eine Bewegung in Richtung der Hochachse. Eine derartige Bewegung kann jedoch auch durch einen separaten Neigungs- oder Steigungssensor erfasst werden. Durch die Berücksichtigung der Steigung kann beispielsweise eine Fahrt in der Ebene von bergigen Fahrten unterschieden werden, bei der der Fahrer das Fahrrad deutlich mehr belastet, so dass ein höherer Verschleiß auftreten kann. In einem weiteren optionalen Schritt 260 kann zusätzlich die Nutzungszeit erfasst werden. Diese Nutzungszeit kann beispielsweise auch in Abhängigkeit weiterer Intensitätsgrößen, Nutzungsgrößen, Betriebsgrößen oder Gewichtsgrößen erfasst und/oder für die Ableitung des Verschleißes sowie der Bildung der Verschleißgröße berücksichtigt werden. Eine weitere Größe, die bei der Berücksichtigung der Intensität eine Rolle spielen kann, stellt die Erfassung der Bremsvorgänge und/oder der Bremsintensität in einem Schritt 280 dar. Dabei kann neben der Anzahl der Bremsvorgänge auch die Stärke des einzelnen Bremsvorgangs erfasst werden, zum Beispiel in dem der Anpressdruck, der Druck in der hydraulischen Leitung oder die Betätigungskraft- oder - geschwindigkeit des Bremshebels erfasst wird. Auch hier kann jedoch der Bremsvorgang in Verbindung mit weiteren Größen erfasst werden, z.B. der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung, indem die effektive Bremswirkung abgeleitet wird. So ist die Abnutzung der Bremse umso höher, je größer die angeforderte (negative) Beschleunigung während des Abbremsen ist. In einem weiteren Schritt 300 kann zudem das Drehmoment erfasst werden, welches der Fahrer auf die Tretachse und somit auf das Kettenblatt erzeugt. Optional oder zusätzlich kann auch das vom Antrieb erzeugte Antriebsmoment oder deren Antriebsleistung erfasst und bei der Ableitung berücksichtigt werden.
Basierend auf den erfassten Größen in den Schritten 200 bis 300 kann eine Intensitätsgröße abgeleitet, bestimmt oder erzeugt werden, die beschreibt, wie intensiv das Fahrrad und insbesondere die Komponenten genutzt worden sind. Zur Bildung der Intensitätsgröße kann beispielsweise die Varianz der Beschleunigung oder Geschwindigkeit, insbesondere in Abhängigkeit der Raumrichtung, ein Mittelwert des Betrags der Beschleunigung oder der Geschwindigkeit, ein Histogramm der Beschleunigung der Geschwindigkeit, insbesondere mit einer Gewichtung, ein Mittelwert der Motorunterstützung oder des Drehmoments und/oder eine Varianz oder ein Mittelwert des Bremsdrucks berücksichtigt werden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass diese Größen zeitabhängig sind. Die Verschleißgröße kann dann im Schritt 320 ergänzend zur vorstehenden Ausführung gemäß der Formel (1) beispielsweise mittels einer Verknüpfung gemäß $\begin{array}{l} Verschlei ß g r \ddot{o} ß e (t) = k1 \times {(a*Gewichtsgr \ddot{o} ß e)}^{k2} \times \\ {(b*Nutzungsgr \ddot{o} ß e (t))}^{k3} \times {(c*Intensit \ddot{a} tsgr \ddot{o} ß e (t))}^{k4} \end{array}$
abgeleitet oder bestimmt werden. Wie schon vorstehend ausgeführt, stellen dabei a, b und c Gewichtungsfaktoren und k1, k2, k3 und k4 physikalische Zusammenhänge zwischen den Größen dar, die mittels analytischer Verfahren und/oder Fahrtests gewonnen werden können. Es ist jedoch möglich, die Verschleißgröße allgemein als Produkt, als Summe oder in Form einer (gewichteten) Mischung aus Summe und Produkt aus der Gewichtsgröße, der Nutzungsgröße und der Intensitätsgröße zu bilden.
Alle Schritte 200 bis 300 können dabei in beliebiger Reihenfolge oder parallel durch unterschiedliche Erfassungsverfahren ausgeführt werden. Weiterhin ist auch möglich, dass zumindest zwei der erfassten Größen in den Schritten 200 bis 300 gemeinsam erfasst oder bei der Ableitung beziehungsweise Bestimmung der Verschleißgröße berücksichtigt werden, da Korrelationen zwischen den Betriebs- beziehungsweise Nutzungsgrößen vorliegen. Durch eine derartige gemeinsame Erfassung beziehungsweise Berücksichtigung kann auch eine Gewichtung der einzelnen Größen erfolgen, zum Beispiel indem eine Abbremsung aus einer höheren Geschwindigkeit bei ansonsten gleich bleibenden anderen Parametern eine höhere Verschleißgröße ergeben würden. Ähnlich sieht es bei der Berücksichtigung der Nutzung mit einem höheren Gewicht aus, zum Beispiel aufgrund einer höheren Zuladung. Auch die gleichzeitige Berücksichtigung des Höhenprofils kann hier zu einer gewichteten Ableitung der Verschleißgröße führen.
Optional kann auch die Erfassung einzelner oder aller Größen in den Schritten 200 bis 300 beziehungsweise deren Berücksichtigung bei der Ableitung oder Bestimmung der Verschleißgröße lediglich in einem bestimmten Zeitraum oder beginnend ab einem vorgegebenen Zeitpunkt erfolgen. Hierdurch kann beispielsweise der Austausch oder die Reparatur einer Komponenten des Fahrrads insbesondere eines Verschleißteils berücksichtigt werden. Gleiches gilt auch für die Festlegung der Schwellenwerte, indem die Schwellenwerte gegebenenfalls an neue Materialien des Verschleißteils angepasst wird. So kann die Verschleißgröße oder die bisherig erfassten Größen bei einem Austausch auf null gesetzt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass einem Schritt 340 nach der Ableitung der Verschleißgröße eine Komponente des Fahrrads angesteuert wird, um den weiteren Verschleiß zu reduzieren oder gänzlich zu verhindern. So ist denkbar, dass die Intensität, mit der die Verschleißkomponente verwendet wird, reduziert wird, beispielsweise indem bei einem Verschleiß der Kette oder des Antriebs die durch den Antrieb erzeugte Antriebsleistung oder deren Antriebsmoment reduziert oder begrenzt wird. Optional oder zusätzlich ist auch möglich, eine andere Komponente anzusteuern, die zumindest teilweise den Einsatz oder die Nutzung des überwachten Verschleißteils kompensiert. So ist denkbar, dass bei der Abnutzung eines Ritzels im Ritzelpaket eine automatische Gangschaltung derart aktiviert wird, dass dieses Ritzel nicht mehr angesteuert wird, auch um eine Schädigung der Kette zu verhindern. Bei Vorhandenseins sowohl einer Gangschaltung an der Tretkurbel als auch am Hinterrad kann sogar ein Zusammenspiel beider Gangschaltungen die gewünschte Übersetzung kompensieren. Die Entscheidung, ob eine Reduzierung des Verschleißes oder eine Kompensation erfolgt, kann zudem in Abhängigkeit des Vergleichs der Verschleißgröße mit einem zweiten Schwellenwert SW₂ erfolgen. Wird dieser zweite Schwellenwert SW₂ erreicht oder überschritten, erfolgt die entsprechend Ansteuerung oder Regelung. Dabei kann vorgesehen sein, dass durch die Reduzierung oder Kompensation des Verschleißes eine direkte Information des Fahrers noch nicht notwendig wird, zum Beispiel falls der zweite Schwellenwert SW₂ niedriger als der erste Schwellenwert SW₁ ist. In diesem Fall kann nach der Ansteuerung oder Regelung der Komponenten im Schritt 340 erneut mit der Erfassung eines oder mehrerer der Größen 200 bis 300 zur Aktualisierung der Verschleißgröße begonnen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10029238 A1 [0002]
EP 2718065 B1 [0003]

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer Verschleißgröße, welche den Verschleiß wenigstens eines Verschleißteils an einem Zweirad repräsentiert, insbesondere an einem Elektrofahrrad, wobei das Verfahren wenigstens • eine Gewichtskraftgröße erfasst, und • eine Nutzungsgröße des Zweirads erfasst, und • in Abhängigkeit der wenigstens einen Gewichtskraftgröße und der wenigstens einen Nutzungsgröße wenigstens eine Verschleißgröße für wenigstens ein Verschleißteil bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zusätzlich • wenigstens eine Intensitätsgröße der Nutzung des Zweirads erfasst, und • in Abhängigkeit wenigstens der einen Gewichtskraftgröße, der wenigstens einen Nutzungsgröße und der wenigstens einen Intensitätsgröße die wenigstens eine Verschleißgröße für wenigstens ein Verschleißteil bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Betriebsgröße des Zweirads erfasst wird, wobei als Betriebsgröße eine • den zeitlichen Verlauf der mit dem Zweirad gefahrenen Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung, und/oder • das abgegebene Antriebsmoment oder die erzeugte Antriebsleistung einer Antriebseinheit des Zweirads, und/oder • das vom Fahrer erzeugte Tretdrehmoment repräsentierende Größe erfasst wird, wobei die wenigstens eine Intensitätsgröße in Abhängigkeit wenigstens eines Mittelwerts, einer Varianz, einer Aufsummierung und/oder einer Gewichtung wenigstens einer von mehreren Betriebsgrößen bestimmt wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Betriebsgröße und/oder die Intensitätsgröße seit einem vorgegebenen Zeitpunkt erfasst oder bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren • die Verschleißgröße mit einem ersten Schwellenwert (SW₁) vergleicht, und • eine Verschleißinformation erzeugt, wenn die Verschleißgröße den ersten Schwellenwert (SW₁) erreicht oder übersteigt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Gewichtsgröße eine das Gewicht wenigstens • des Zweirads, und/oder • des Fahrers, und/oder • eines Anhängers, insbesondere die Gewichtskraft an einer Anhängerkupplung des Anhängers an dem Zweirad, und/oder • einer Beladung des Zweirads repräsentierende Größe erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Nutzungsgröße wenigstens eine • die gefahrene Kilometer des Zweirads, und/oder • die Nutzungszeit des Zweirads, und/oder • die Anzahl der Bremsvorgänge, und/oder • die Stärke der Bremsvorgänge, insbesondere in Abhängigkeit des an der Bremse erzeugten Bremsdrucks, repräsentierende Größe erfasst wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Nutzungsgröße seit einem vorgegebenen Zeitpunkt erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißgröße in Abhängigkeit einer Gewichtung der wenigstens einen Gewichtskraftgröße, der wenigstens einen Nutzungsgröße und der wenigstens einen Intensitätsgröße bestimmt wird.
Vorrichtung mit einer Auswerteeinheit (100) zur Erzeugung einer Verschleißgröße, welche den Verschleiß wenigstens eines Verschleißteils an einem Zweirad repräsentiert, insbesondere an einem Elektrofahrrad, wobei die Auswerteeinheit (100) insbesondere ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt, wobei die Auswerteeinheit (100) wenigstens • eine Gewichtskraftgröße erfasst, und • eine Nutzungsgröße des Zweirads erfasst, und • in Abhängigkeit der wenigstens einen Gewichtskraftgröße und der einen Nutzungsgröße wenigstens eine Verschleißgröße für wenigstens ein Verschleißteil bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (100) zusätzlich • wenigstens eine Intensitätsgröße der Nutzung des Zweirads erfasst, und • in Abhängigkeit wenigstens der ersten Gewichtskraftgröße, der ersten Nutzungsgröße und der ersten Intensitätsgröße die wenigstens eine Verschleißgröße für wenigstens ein Verschleißteil bestimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (100) • die Verschleißgröße mit einem ersten Schwellenwert (SW₁) vergleicht, und • eine Verschleißinformation erzeugt, wenn die Verschleißgröße den ersten Schwellenwert (SW₁) erreicht oder übersteigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (100) • In Abhängigkeit der Verschleißgröße eine Komponente (170) des Zweirads ansteuert, um die weitere Erhöhung der Verschleißgröße zu reduzieren, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Komponente (170) bei einer Erreichung oder Überschreitung eines zweiten Schwellenwert (SW₂) angesteuert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (100) • in Abhängigkeit der Verschleißgröße, insbesondere deren Überschreitung eines ersten Schwellenwerts (SW₁), eine Information über eine drahtlose Verbindung an eine zentrale Datenbank sendet.
Zweirad, insbesondere ein Elektrofahrrad, mit einer Auswerteeinheit nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Zweirad einen Gewichtssensor zur Erfassung einer Gewichtskraft und einen Fahrdynamiksensor zur Erfassung einer Nutzungs- und/oder Betriebsgröße des Zweirads aufweist.