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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Fahrradbremssystem, das sich durch eine drahtlose Funkverbindung zwischen einem manuellen Betätigungselement und einem Aktuator zur Betätigung eines Bremselements auszeichnet. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrrad mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrradbremssystem.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 20 2018 100 310 U1 ist ein Fahrradbremssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Das bekannte Fahrradbremssystem weist eine drahtlose Funkverbindung auf, um ein Bremselement anzusteuern, das im Bereich eines mit einem Fahrrad verbundenen Anhängers angeordnet ist.
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Weiterhin ist es aus https://ebike-news.de/konzept-fur-drahtlose-elektrische-fahrradbremse-vorgestellt/715 bekannt, auch eine am Fahrrad selbst angeordnete Fahrradbremse über eine drahtlose Funkverbindung anzusteuern. In der genannten Quelle ist es darüber hinaus erwähnt, dass die Funkstrecke mehrfach abgesichert ist, um einen Ausfall der Bremseinrichtung zu vermeiden. Es besteht dort somit (lediglich) die Möglichkeit, einen Ausfall der Funkstrecke zwischen dem Betätigungselement und dem für die Betätigung eines Bremselements zuständigen Aktuator zu verhindern bzw. unwahrscheinlich zu machen.
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Zuletzt ist es bereits im Zusammenhang mit der Ansteuerung bei Gangwechsel bei Fahrrädern bekannt, drahtlose Funkverbindungen vorzusehen (
DE 10 2013 016 777 A1 ).
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Fahrradbremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es im Falle des Ausfalls der drahtlosen Funkverbindung, oder aber beispielsweise dann, wenn von einer mit dem Betätigungselement verbundenen Sensoreinrichtung, die einen Bremswunsch des Fahrers erfasst, unplausible Werte erfasst und an den Aktuator des Bremselements übertragen werden, automatisch einen (Not-) Bremsvorgang einzuleiten. Dadurch lassen sich insbesondere Unfallsituationen vermeiden oder aber deren Auswirkungen reduzieren.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, durch eine Sicherheitseinrichtung eine Ansteuerung eines Bremselements an einem Rad zu aktivieren, wenn, wie oben erwähnt, entweder keine Funkverbindung zwischen dem Betätigungselement zur Ansteuerung des Aktuators und dem Aktuator vorhanden ist, oder aber, wenn von dem Betätigungselement bzw. dessen Sensoreinrichtung unplausible Daten erzeugt werden, die nicht im Zusammenhang mit einem (sinnvollen) Bremswunsch stehen.
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Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen ist es daher bei einem erfindungsgemäßen Fahrradbremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen, dass das Rad, das abgebremst werden soll, ein Vorderrad oder ein Hinterrad eines Fahrrads ist, und dass wenigstens eine Sicherheitseinrichtung vorgesehen ist, die bei Ausfall der drahtlosen Funkverbindung oder bei nicht plausiblen Daten der Sensoreinrichtung dazu ausgebildet ist, einen Bremsvorgang des Rads auszuführen.
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Das erfindungsgemäße Fahrradbremssystem sieht somit in seiner allgemeinsten Form lediglich ein Sicherheitssystem vor, das eine (Not-) Bremsung einleitet. Es umfasst somit in allgemeinster Form auch Lösungen, bei denen die Sicherheitseinrichtung ein zusätzliches, von dem für den Normalbetrieb vorgesehenen Bremssystem unabhängiges Bremssystem umfassen können.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrradbremssystems sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Fahrradbremssystems ist es vorgesehen, dass die Sicherheitseinrichtung dazu ausgebildet ist, das Bremselement der Bremseinrichtung anzusteuern. Gemeint ist hierbei, dass die Sicherheitseinrichtung dasjenige Bremselement ansteuert, das beim normalen Fahren des Fahrrads und beim Vorhandensein der Funkverbindung bzw. plausiblen Daten der Sensoreinrichtung dazu dient, das Rad abzubremsen.
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Bevorzugt findet ein Fahrradbremssystem Verwendung, bei dem die Bremseinrichtung als hydraulische Bremseinrichtung mit einem Hydraulikzylinder ausgebildet ist, und dass die Sicherheitseinrichtung unmittelbar auf den Aktuator einwirkt, der den Druck in dem Hydraulikzylinder beeinflusst.
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Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Bremseinrichtung als hydraulische Bremseinrichtung mit einem Hydraulikzylinder ausgebildet ist, und dass die Sicherheitseinrichtung ein Ventilelement ansteuert, das dazu ausgebildet ist, das Bremselement zu aktivieren.
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Ganz besonders bevorzugt ist es darüber hinaus, wenn die drahtlose Funkverbindung einen frei verfügbaren Standard nutzt, beispielsweise in Form einer Bluetooth-Verbindung oder über Galileo. Im Falle einer Bluetooth-Verbindung kann diese problemlos die zwischen dem Betätigungselement und dem Aktuator im Bereich des Rads bestehenden Distanzen überwinden. Weiterhin arbeitet sie unabhängig von Normen bestehender Hersteller.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Fahrradbremssystems sieht vor, dass dieses jeweils ein Bremselement für ein Vorderrad und ein Hinterrad umfasst, und dass die Sicherheitseinrichtung dazu ausgebildet ist, auf das Bremselement am Vorderrad oder auf das Vorderrad und das Hinterrad einzuwirken. Im Fall, dass die Sicherheitseinrichtung (lediglich) auf das Bremselement am Vorderrad wirkt, ist der konstruktive Aufwand der Sicherheitseinrichtung reduziert. Wirkt die Sicherheitseinrichtung demgegenüber sowohl auf das Bremselement am Vorderrad, als auch auf das Bremselement am Hinterrad, so wird eine optimierte Bremswirkung bzw. Verzögerung erzielt.
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Ein weiterer Aspekt des Fahrradbremssystems betrifft eine dem jeweiligen Bedarf bzw. Fahrzustand angepasste Einleitung eines (Sicherheits-) Bremsvorgangs. So ist es insbesondere unerwünscht, bereits bei relativ geringen Geschwindigkeiten des Fahrrads starke Verzögerungen zu erzielen, da bei relativ geringen Geschwindigkeiten die Gefahr (schwerer) Unfälle beim Ausfall des Bremssystems ebenfalls relativ gering ist. Weist das Fahrrad demgegenüber eine relativ hohe Geschwindigkeit (beispielsweise mehr als 20km/h) auf, so ist es wichtig, das Fahrrad zur Vermeidung schwerer Unfälle auf relativ kurzem Wege zum Stehen zu bringen. Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen weist daher eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Fahrradbremssystems eine mit der Sicherheitseinrichtung zumindest mittelbar gekoppelte Sensorik auf, die zumindest zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrrads ausgebildet ist, wobei die Sicherheitseinrichtung den Bremsvorgang entsprechend der von der Sensorik erfassten Daten steuert.
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Zur Gewährleistung eines besonders sicheren Betriebs des Fahrradbremssystems bzw. der Sicherheitseinrichtung kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass die Sicherheitseinrichtung von einer über einen Dynamo oder einer Batterie gepufferten Energiequelle mit elektrischer Energie versorgbar ist.
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Die Erfindung umfasst auch ein Fahrrad mit einem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrradbremssystem. Insbesondere findet das erfindungsgemäße Fahrradbremssystem bei Fahrrädern Verwendung, die als Pedelec ausgebildet sind. In diesem Fall kann die Energieversorgung der Sicherheitseinrichtung entweder alleine über den Fahrakku, oder einen über den Fahrakku gepufferten zusätzlichen Akku erfolgen, wenn besonders hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt werden sollen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt in einer schematisierten Draufsicht ein mit einem erfindungsgemäßen Fahrradbremssystem ausgestattetes Fahrrad und
- 2 ein die im Bereich von Bremsscheiben angeordneten Bremseinrichtung des Fahrrads der 1 in einer vereinfachten Darstellung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Das in der 1 stark vereinfacht dargestellte Fahrrad 100 ist vorzugsweise, jedoch nicht einschränkend, als Pedelec ausgebildet. Das Fahrrad 100 umfasst ein Vorderrad 1, ein Hinterrad 2, einen Lenker 3 und einen Rahmen 5. Weiterhin ist ein Sattel 6 am Rahmen 5 befestigt.
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Das Fahrrad 100 weist darüber hinaus ein Fahrradbremssystem 10 auf. Das Fahrradbremssystem 10 weist beispielhaft im Bereich des Lenkers 3 an der rechten Seite ein erstes Betätigungselement 12 in Form eines (manuellen) Bremsgriffs 13 auf, das einer ersten Bremseinrichtung 15 am Vorderrad 1 zugeordnet ist. An der linken Seite des Lenkrads 3 ist ein zweites Betätigungselement 16, ebenfalls in Form eines (manuellen) Bremsgriffs 17, angeordnet, das einer zweiten Bremseinrichtung 18 am Hinterrad 2 des Fahrrads 100 zugeordnet ist. Ergänzend wird erwähnt, dass Bremsgriffe 13 und 17 auch als sogenannte Attack-Hebel ausgebildet sein können, um auf einfache Art und Weise eine Notbremsung einzuleiten.
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Die beiden, vorzugsweise identisch ausgebildeten Bremseinrichtungen 15, 18 weisen weiterhin jeweils ein Sensorelement 20, 22 im Bereich der Betätigungselemente 12, 16 auf, das dazu ausgebildet ist, die Stellung des Betätigungselements 12, 16 bzw. des Bremsgriffs 13, 17, d.h. einen Bremswunsch des Fahrers, zu erfassen. Die beiden Sensorelemente 20, 22 weisen beispielhaft jeweils voneinander getrennte Sendeeinrichtungen 24, 25 auf, die Bestandteil einer drahtlosen Funkverbindung 26 sind, die beispielhaft als Bluetooth-Verbindung 28 ausgebildet ist.
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Die beiden Bremseinrichtungen 15 und 18 am Vorderrad 1 bzw. am Hinterrad 2, die in Form einer Scheibenbremse oder einer Felgenbremse ausgebildet sein können, weisen darüber hinaus eine Empfangseinrichtung 30, 32 als Bestandteil der Funkverbindung 26 auf, die mit dem Sendeeinrichtungen 24 und 25 zusammenwirken. Die beiden Empfangseinrichtungen 30, 32 sind jeweils in Wirkverbindung mit einem vorzugsweise elektrischen Aktuator 34, 36 angeordnet, der der mittelbaren Betätigung eines Bremselements 38, 40 bzw. 42, 44 am Vorderrad 1 bzw. Hinterrad 2 dient. Die paarweise angeordneten Bremselemente 38, 40 bzw. 42, 44, die Bremsbeläge umfassen, sind Bestandteil einer hydraulischen Doppelkolben-Bremseinrichtung, die im Falle der Ausbildung als Scheibenbremse jeweils auf eine Bremsscheibe 46 bzw. 48 am Vorderrad 1 bzw. Hinterrad 2 wirken. Dabei dienen die Aktuatoren 34, 36 der Beeinflussung eines hydraulischen Drucks einer Bremsflüssigkeit in einem mit den Bremselementen 38, 40 bzw. 40, 42 über Hydraulikleitungen 39, 45 verbundenen Hydraulikzylindern 41, 43, d.h., dass entsprechend dem Hydraulikdruck in den Hydraulikzylindern 41, 43 eine Kraft F auf Bremsscheibe 46, 48 generiert wird, die eine entsprechende Bremskraft auf das Fahrrad 100 erzeugt.
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Weiterhin umfasst das Fahrradbremssystem 100 eine Steuereinrichtung 50, die den Ausfall der Funkverbindung 26 erfasst, oder aber auch unplausible Daten der Sensorelemente 20, 22. In diesen Fällen steuert die Steuereinrichtung 50 eine Sicherheitseinrichtung 60 des Fahrradbremssystems 10 an, um einen kontrollierten Bremsvorgang des Fahrrads 100 einzuleiten.
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Weiterhin kann die Steuereinrichtung 50 dazu dienen, über eine Konfigurationsschnittstelle 52, die beispielsweise über eine App von einem Nutzer ansteuerbar ist, Parameter der Bremseinrichtungen 15 und 18 einzustellen bzw. zu verändern. Dies kann zum Beispiel die Einstellung des Ansprechverhaltens der Bremseinrichtungen 15 und 18 (Bremskraft über den Betätigungsweg der Bremsgriffe 13 und 17) betreffen. Auch kann die Steuereinrichtung 50 eine ABS-Funktionalität bei der Ansteuerung der Bremseinrichtungen 15 und 18 aufweisen, wozu diese insbesondere mit entsprechenden Sensoren zur Erfassung der Raddrehzahl gekoppelt ist. Auch kann durch Erfassung der Temperatur an den Elementen der Bremseinrichtungen mittels Temperatursensoren eine Anpassung der Bremsleistung an unterschiedliche Temperaturen erzielt werden, um eine temperaturunabhängige Bremswirkung zu erzielen.
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Die Sicherheitseinrichtung 60 kann in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. Im einfachsten Fall wird von der Sicherheitseinrichtung 60 der Aktuator 34 und/oder 36 angesteuert, um unabhängig von der Stellung des Bremsgriffs 13, 17 eine Bremskraft des Fahrradbremssystems 10 zu erzeugen. Alternativ kann die Sicherheitseinrichtung 60 (stromlos offene) Magnetventile oder ähnliche Stellelemente umfassen, die bei einer Ansteuerung durch die Sicherheitseinrichtung 60 dazu ausgebildet sind, den Hydraulikdruck in den Hydraulikzylindern 41, 43 zur Erzeugung der Bremskraft zu erhöhen.
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Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Fahrradbremssystem 10 eine Sensorik 70 umfasst, die beispielsweise die Raddrehzahl des Vorderrads 1 erfasst, um daraus auf eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrrads 100 zu schließen. Im Falle von unplausiblen Daten der Sensorelemente 20, 22 bzw. beim Ausfall der Funkverbindung 26 dienen die Daten dazu, dass die Sicherheitseinrichtung 60 den Hydraulikdruck in den Hydraulikzylindern 41, 43 nicht schlagartig beispielsweise auf einen Maximalwert erhöht, sondern beispielsweise anhand einer linearen Funktion bzw. nur um einen vorgegebenen, geschwindigkeitsabhängigen Wert, um eine geringere Bremskraft zu erzeugen.
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Ergänzend wird erwähnt, dass im Falle einer 4-Kolben-Bremsanlage die Sicherheitseinrichtung 60 beispielsweise auch nur auf jeweils zwei der vier Bremskolben wirken kann. Weiterhin werden sowohl die Steuereinrichtung 50, als auch die Sicherheitseinrichtung 60 und die Sensorik 70 entweder unmittelbar aus einem Fahrakku des Fahrrads, alternativ über eine (gepufferte) Stromversorgung, oder aber über einen Dynamo mit elektrischer Energie versorgt.
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Das soweit beschriebene Fahrradbremssystem 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass lediglich das Vorderrad 1 mit einer entsprechenden Sicherheitseinrichtung 60 ausgestattet ist. Auch ist es möglich, im Falle der Aktivierung der Sicherheitseinrichtung dies ggf. anderen Verkehrsteilnehmern zu melden bzw. anderen, in der Nähe des Fahrrads 100 befindlichen Fahrzeugen zu kommunizieren, wozu wenigstens eine zusätzliche Einrichtung 55 vorgesehen ist, die eine drahtlose Kommunikationsbasis mit anderen Fahrzeugen wie bei einer Car Connect Funktionalität ausbildet und hierzu auch GPS-Mittel aufweist.
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Auch ist die Erfindung grundsätzlich zumindest auf andere Zweiräder, wie Motorräder, Roller bzw. Scooter o.ä. Fahrzeuge problemlos übertragbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorderrad
- 2
- Hinterrad
- 3
- Lenker
- 5
- Rahmen
- 6
- Sattel
- 10
- Fahrradbremssystem
- 12
- erstes Betätigungselement
- 13
- Bremsgriff
- 15
- erste Bremseinrichtung
- 16
- zweites Betätigungselement
- 17
- Bremsgriff
- 18
- zweite Bremseinrichtung
- 20,22
- Sensorelement
- 24, 25
- Sendeeinrichtung
- 26
- Funkverbindung
- 28
- Bluetooth-Verbindung
- 30, 32
- Empfangseinrichtung
- 34, 36
- Aktuator
- 38
- Bremselement
- 39
- Hydraulikleitung
- 40
- Bremselement
- 41
- Hydraulikzylinder
- 42
- Bremselement
- 43
- Hydraulikzylinder
- 44
- Bremselement
- 45
- Hydraulikleitung
- 46, 48
- Bremsscheibe
- 50
- Steuereinrichtung
- 52
- Konfigurationsschnittstelle
- 55
- Einrichtung
- 60
- Sicherheitseinrichtung
- 70
- Sensorik
- 100
- Fahrrad
- F
- Kraft
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202018100310 U1 [0002]
- DE 102013016777 A1 [0004]
