DE10224512A1

DE10224512A1 - Verfahren zum Betrieb einer Funktionseinheit eines Fahrrades und Schaltung zum verzögerungsinduzierten Betrieb einer Beleuchtungseinheit eines Fahrrades

Info

Publication number: DE10224512A1
Application number: DE10224512A
Authority: DE
Inventors: Rainer Mueller
Original assignee: Busch and Muller KG
Current assignee: Busch and Muller KG
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2003-12-11

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Funktionseinheit eines Fahrrades mit einem Nabendynamo, bei dem eine Kenngröße aus der Frequenz des Nabendynamos bestimmt und die Funktionseinheit in Abhängigkeit von einem Wert der Kenngröße betrieben wird. DOLLAR A Aus der Frequenz des Nabendynamos lassen sich eine Vielzahl von Kenngrößen bestimmen, wie beispielsweise die Geschwindigkeit und die Verzögerung bzw. die Beschleunigung des Fahrrades. Aufgrund dieser Kenngrößen lassen sich Funktionseinheiten, wie zum Beispiel die Beleuchtungseinheit, eines Fahrrades betreiben.

Description

Gegenstand der Anmeldung ist ein Verfahren zum Betrieb einer Funktionseinheit eines Fahrrades, insbesondere einer elektrischen Funktionseinheit, sowie eine Schaltung zum verzögerungsinduzierten Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrrades.
Bei der Weiterentwicklung von Fahrrädern ist man darauf bedacht, die Bedienung des Fahrrades für den Benutzer möglichst komfortabel zu gestalten und die Sicherheit für den Fahrradfahrer und andere Verkehrsteilnehmer zu verbessern. Hierzu werden eine Vielzahl von Maßnahmen vorgeschlagen. Beispielsweise ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine Beleuchtungseinheit eines Fahrrades über einen Helligkeitssensor zu steuern, der helligkeitsinduziert die Beleuchtungseinheit an- oder abschaltet, so dass beispielsweise beim Durchfahren eines Tunnels automatisch ein Frontscheinwerfer und ein Rücklicht des Fahrrades mit einer Spannungsquelle verbunden werden. Dies lässt sich in besonders einfacher Weise durchführen, wenn als Spannungsquelle eine Batterie oder ein Nabendynamo, wie er beispielsweise aus der DE 197 12 818 A1 bekannt ist, verwendet wird. Gerade die Verwendung eines Nabendynamos erweist sich als vorteilhaft, da ein solcher immer mit dem Vorderrad mitläuft, und somit das Zuschalten des Nabendynamos zu keinem wesentlich vergrößerten Kraftaufwand beim Benutzer des Fahrrades führt.
Eine wie oben dargelegte automatisierte Steuerung der Beleuchtungseinheit eines Fahrrades ist auch für zahlreiche andere Funktionseinheiten des Fahrrades in Abhängigkeit von anderen Kenngrößen als der Umgebungshelligkeit möglich. Beispielsweise ist es denkbar, eine Beleuchtungseinrichtung eines Fahrrades auch bei Vorliegen einer plötzlichen Verzögerung des Fahrrades in Betrieb zu setzen, um so dem nachfolgenden Verkehr zu signalisieren, dass das Fahrrad verzögert. Eine solche Verzögerung des Fahrrades kann aufgrund des leichten Gewichtes und der daraus folgenden geringen Trägheit des Fahrrades zu einer ausgesprochen plötzlichen und starken Verringerung des Abstandes zwischen dem Fahrrad und dem nachfolgenden Verkehr führen, was zu einer Gefährdung des Fahrradfahrers und anderer Verkehrsteilnehmer führen kann.
Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, das zum Betrieb einer Funktionseinheit eines Fahrrades verwendet werden kann und das einen automatisierten Betrieb solcher Funktionseinheiten des Fahrrades ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Schaltung zur verzögerungsinduzierten Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrrades anzugeben.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer Funktionseinheit eines Fahrrades mit einem Nabendynamo wird eine Kenngröße aus der Frequenz des Nabendynamos bestimmt. Die Funktionseinheit wird in Abhängigkeit von einem Wert der Kenngröße betrieben.
Dieses Verfahren ermöglicht in sehr vorteilhafter Weise die Automatisierung von Betriebsvorgängen beim Betrieb einer Funktionseinheit eines Fahrrades. Aus der Frequenz der am Nabendynamo anliegenden Spannung ist es möglich, eine Vielzahl von Kenngrößen zu bestimmen, die weiterverarbeitet und zur situationsangepassten Ansteuerung von Funktionseinheiten genutzt werden können.
Die Frequenz der am Nabendynamo anliegenden Spannung ist proportional zur Geschwindigkeit des Fahrrades. Bei bekanntem Umfang oder Radius der Räder des Fahrrads und der Art des verwendeten Dynamos ist es daraus möglich, die Geschwindigkeit des Fahrrades zu berechnen. Dies wäre ein Beispiel für eine Kenngröße, die aus der Frequenz des Nabendynamos erhalten werden kann.
Die so erhaltene Geschwindigkeit des Fahrrads kann vorteilhaft zur Steuerung einer Funktionseinheit verwendet werden. So können beispielsweise die Daten an einen Fahrradcomputer weitergeleitet werden, auf dem die Geschwindigkeit darstellbar ist. Es ist weiterhin denkbar, auch die Härte der Federung des Fahrrades in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit zu betreiben. Auch eine Steuerung der Bremseinheit in der Weise, dass die Bremskraft, die beim Betätigen der Bremsen wirkt, zeitabhängig in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit variiert wird, ist möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist die bestimmte Kenngröße die Verzögerung des Fahrrads. Diese lässt sich aus der Frequenz des Nabendynamos bestimmen. Hierzu ist es notwendig, die Frequenz zu differenzieren bzw. Differenzen der Frequenz zu verschiedenen Zeitpunkten zu bilden. Bei bekanntem Umfang der Räder des Fahrrades sowie der Zahl der Pole des verwendeten Nabendynamos ist es damit möglich, die exakte Beschleunigung bzw. die Verzögerung des Fahrrades zu bestimmen. Selbst ohne Kenntnis des Radumfanges und der Zahl der Pole ist noch eine verwertbare Kenngröße für die Verzögerung zu erzielen. Diese Kenngröße kann zur Steuerung weiterer Funktionseinheiten des Fahrrades in vorteilhafter Weise erfindungsgemäß eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist die betriebene Funktionseinheit eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Frontscheinwerfer, einem Rücklicht und einem Nabendynamo mit einem ersten Beleuchtungsmodus, in dem Frontscheinwerfer und Rücklicht elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbunden sind und einem zweiten Beleuchtungsmodus, in dem Frontscheinwerfer und Rücklicht grundsätzlich nicht elektrisch mit dem Nabendynamo verbunden sind.
Das heißt, der erste Beleuchtungsmodus stellt den Beleuchtungsmodus dar, in dem der Benutzer wünscht, dass der Frontscheinwerfer und das Rücklicht elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbunden sind, diese also Licht abstrahlen. Im zweiten Beleuchtungsmodus sind grundsätzlich Frontscheinwerfer und Rücklicht nicht mit dem Nabendynamo verbunden, der Benutzer des Fahrrads wünscht also, dass Frontscheinwerfer und Rücklicht im Regelfall nicht leuchten. Trotzdem kann es aus Sicherheitsüberlegungen angebracht sein, in diesem Beleuchtungsmodus eine Automatik vorzusehen, die bei Vorliegen bestimmter Voraussetzungen zu einem Aufleuchten von Frontscheinwerfer und Rücklicht führt.
Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Beleuchtungseinrichtung in vorteilhafter Weise zu steuern. Je nach Art der Kenngröße sind verschiedene Verfahren möglich. Ist die bestimmte Kenngröße beispielsweise die Geschwindigkeit des Fahrrades, so kann erfindungsgemäß die Beleuchtungseinrichtung so gesteuert werden, dass bei Geschwindigkeiten unterhalb einer gewissen Grenzgeschwindigkeit, ab der der Nabendynamo kontinuierlich genügend Leistung liefert, dass die Beleuchtungseinrichtung flackerfrei arbeitet, eine weitere alternative Stromquelle, beispielsweise ein Akkumulator, zum Betrieb der Beleuchtungseinrichtung verwendet wird, um so auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten eine flackerfreie Funktion der Beleuchtungseinrichtung zu gewährleisten.
Beim verzögerungsinduzierten Betrieb der Beleuchtungseinheit ist es so vorteilhaft möglich, über die Beleuchtungseinheit den nachfolgenden Verkehr auf die Verzögerung des Fahrrades aufmerksam zu machen. Die Bestimmung der Verzögerung aus der Frequenzänderung des Nabendynamos stellt eine einfache und zuverlässige Methode zur Verzögerungsbestimmung dar.
Weiterhin ist es möglich, auch andere Funktionseinheiten als die Beleuchtungseinheit des Fahrrades verzögerungsinduziert zu betreiben. Zum Beispiel kann die Härte der Federung eines Fahrrades verzögerungsabhängig gesteuert werden. Ein weiteres Beispiel ist es, die Bremskraft verzögerungs- und zeitabhängig so zu steuern, dass ein Blockieren der Reifen beim Bremsen verhindert wird.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Wert der Verzögerung des Fahrrades mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Der Frontscheinwerfer und das Rücklicht werden elektrisch parallel mit dem Nabendynamo und/oder einer anderen Stromquelle verbunden, wenn der Wert der Verzögerung den vorgegebenen Grenzwert überschreitet und der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt. Hierbei kann also ein Grenzwert vorgegeben werden, ab dem Frontscheinwerfer und Rücklicht verzögerungsinduziert eingeschaltet werden sollen. Es ist zweckmäßig, diesen Grenzwert so zu wählen, dass bei diesem Grenzwert die Verzögerung so groß ist, dass es zu einer rapiden Verkürzung des rückwärtigen Sicherheitsabstandes des Fahrrades zum nachfolgenden Verkehr kommt. Es kann vorteilhaft sein, den Grenzwert so zu wählen, dass eine relativ leichte Verzögerung, wie sie beispielsweise durch verminderten Vortrieb entsteht, nicht zum Einschalten des Frontscheinwerfers und des Rücklichts führen. Der Beleuchtungsmodus ändert sich durch diese Maßnahmen jedoch nicht. Verringert sich die Verzögerung so weit, dass sie unter dem vorgegebenen Grenzwert liegt, so wird die elektrische Verbindung zwischen Frontscheinwerfer, Rücklicht und Nabendynamo getrennt.
Würde beispielsweise die Bremskraft verzögerungsinduziert gesteuert, würde man keinen starren Grenzwert wählen, sondern den zeitlichen Verlauf der Bremskraft verzögerungsabhängig steuern.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein zusätzliches Rücklicht eingeschaltet, wenn der Wert der Verzögerung den vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Solche zusätzlichen Verzögerungslichter können zur besseren Warnung des rückwärtigen Verkehrs dienen, sie sind auch vorteilhaft, wenn der erste Beleuchtungsmodus vorliegt, also beispielsweise bei Nacht. In diesem Fall würden die zusätzlichen Verzögerungslichter zu einer Warnung des rückwärtigen Verkehrs führen, auch dann, wenn das normale Rücklicht bereits eingeschaltet ist.
Weiterhin ist es nicht nur möglich, zusätzliche Rücklichter verzögerungsinduziert einzuschalten, sondern es kann auch das bereits vorhandene und gegebenenfalls eingeschaltete Rücklicht in einem Verzögerungsmodus betrieben werden, in dem beispielsweise der dem Rücklicht zugeführte Strom moduliert oder kurzfristig erhöht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist die bestimmte Kenngröße die Geschwindigkeit des Fahrrades. Diese lässt sich sehr leicht aus der Frequenz des Nabendynamos berechnen, wenn die Größe des Fahrrades, also der Radius oder der Umfang der Räder, sowie die Zahl der Pole des Nabendynamos, bekannt ist.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird im ersten Beleuchtungsmodus eine weitere elektrische Spannungsquelle parallel mit dem Frontscheinwerfer und dem Rücklicht verbunden, wenn der Wert der Geschwindigkeit kleiner als ein vorgegebener Wert der Geschwindigkeit ist und der erste Beleuchtungsmodus vorliegt. Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in vorteilhafter Weise den flackerfreien Betrieb der Beleuchtungseinrichtung auch dann, wenn kleine Geschwindigkeiten oder sehr kleine Geschwindigkeiten des Fahrrades vorliegen. Bei diesen kann es ohne dieses Verfahren sehr leicht dazu kommen, dass Frontscheinwerfer und Rücklicht nicht kontinuierlich genügend Leistung erhalten und somit flackern. Um dies zu vermeiden, ist es vorteilhaft, im Falle einer zu kleinen Geschwindigkeit des Fahrrades eine weitere elektrische Spannungsquelle parallel mit Frontscheinwerfer und Rücklicht zu verbinden, so dass diese auch bei kleinen Geschwindigkeiten nicht flackern oder beim Stand des Fahrrads leuchten.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist die zusätzliche Spannungsquelle ein Akkumulator. Vorteilhafterweise ist es möglich, den Akkumulator im zweiten Beleuchtungsmodus oder im ersten Beleuchtungsmodus, wenn der Wert der Geschwindigkeit über einem zweiten vorgegebenen Geschwindigkeitswert liegt, durch den Nabendynamo aufzuladen. Hierdurch ist es möglich, den Akkumulator immer möglichst aufgeladen zu halten, um so praktisch jederzeit einen flackerfreien Betrieb der Beleuchtungseinrichtung zu gewährleisten, wenn dies gewünscht oder erforderlich ist. Auch die Verwendung einer Kapazität zur Speicherung von elektrischer Energie und als zweiter Spannungsquelle ist erfindungsgemäß möglich.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden der Frontscheinwerfer und das Rücklicht helligkeitsinduziert elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbunden. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, dass der Frontscheinwerfer und das Rücklicht dann elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbunden werden, wenn der Wert der Helligkeit einen vorgegebenen Helligkeitsgrenzwert unterschreitet und der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt.
Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise, dass bei Verdunkeln der Umgebung des Fahrrades, beispielsweise bei Einfahrt in einen Tunnel oder bei Sonnenuntergang, automatisch die Beleuchtungseinrichtung eingeschaltet wird. Dies stellt eine Verbesserung der Sicherheitssituation beim Fahrradfahren, sowie einen Komfortgewinn für den Benutzer des Fahrrades dar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Schaltung zur verzögerungsinduzierten Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrrades mit einem Frontscheinwerfer, einem Rücklicht und einem Nabendynamo vorgeschlagen, wobei in einem ersten Beleuchtungsmodus Frontscheinwerfer und Rücklicht elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbunden sind und in einem zweiten Beleuchtungsmodus Frontscheinwerfer und Rücklicht elektrisch grundsätzlich nicht mit dem Nabendynamo verbunden sind, einer Frequenzmesseinheit, die elektrisch mit dem Nabendynamo verbunden ist, einer Steuereinheit, die über eine erste Signalleitung mit der Frequenzmesseinheit verbunden ist und einer Schalteinheit, die über eine zweite Signalleitung mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit über Mittel verfügt, mit denen aus der Frequenz des Nabendynamos ein Wert der Verzögerung des Fahrrades bestimmt wird, und über Vergleichsmittel, mit dem der Wert der Verzögerung mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und das Schaltmittel den Frontscheinwerfer und das Rücklicht elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbindet, wenn der Wert der Verzögerung größer ist als der vorgegebene Grenzwert und der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt.
Mit einer solchen erfindungsgemäßen Schaltung ist es in einfacher Weise möglich, das Signal eines Nabendynamos zum verzögerungsinduzierten Betrieb einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrrades zu verwenden. Die Frequenz des Signals des Nabendynamos wird mit einer Frequenzmesseinheit bestimmt. Die Frequenzmesseinheit überträgt die Frequenz der Spannung des Nabendynamos in die Steuereinheit, wobei die Frequenzmesseinheit auch Teil der Steuereinheit sein kann. Die Steuereinheit vertilgt über Mittel, mit denen aus der Frequenz des Nabendynamos ein Wert der Verzögerung des Fahrrades bestimmt wird. Der so bestimmte Wert der Verzögerung wird mit einem vorgegebenen Grenzwert der Verzögerung verglichen. Ist der Wert der Verzögerung größer als der vorgegebene Grenzwert und liegt der zweite Beleuchtungsmodus vor, so werden über eine weitere Signalleitung Befehle an das Schaltmittel gegeben, das daraufhin den Frontscheinwerfer und das Rücklicht elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbindet. Der Beleuchtungsmodus wird dadurch nicht geändert. Auch das Schaltmittel kann integraler Bestandteil der Steuereinheit sein. Informationen über den momentan vorliegenden Beleuchtungsmodus können über weitere Signalleitungen in die Steuereinheit eingespeist werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltung umfasst das Mittel zur Bestimmung der Verzögerung des Fahrrades eine Differenzierschaltung. Mit einer Differenzierschaltung ist es auf vorteilhafte Weise möglich, aus der Frequenz des Nabendynamos die zeitliche Ableitung der Frequenz des Nabendynamos zu bilden. Hierzu kann es erforderlich sein, eine interne oder externe Zeitbasis mit der Differenzierschaltung zu verbinden. Aus der zeitlichen Ableitung der Frequenz kann, wie oben dargelegt, in einfacher Weise der aktuelle Wert der Verzögerung bestimmt werden. Hierzu muss der Steuereinheit neben den Maßen der Räder, beispielsweise dem Radius oder dem Umfang der Räder, noch die Zahl der Pole des Nabendynamos vorgegeben werden. Diese wird zur Berechnung der Rotationsfrequenz der Räder aus der Frequenz des Nabendynamos benötigt.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schaltung weist diese einen Helligkeitssensor auf, der über eine dritten Signalleitung mit der Steuereinheit verbunden ist und diese die den Frontscheinwerfer und das Rücklicht helligkeitsinduziert elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbindet.
Eine solche Schaltung ermöglicht eine noch komfortablere Steuerung der Beleuchtungseinrichtung eines Fahrrades, da es so ohne Eingriff des Benutzers zu einer Inbetriebnahme der Beleuchtungseinrichtung kommt, wenn bestimmte vorgebbare Helligkeitsverhältnisse in der Umgebung des Fahrrades vorliegen. Diese helligkeitsinduzierte Steuerung der Beleuchtungseinrichtung wirkt in vorteilhafter Weise mit der verzögerungsinduzierten Steuerung der Beleuchtungseinheit zusammen, da so die Sicherheit des Benutzers des Fahrrades und anderer Verkehrsteilnehmer verbessert wird.
Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der Schaltung kann ein Helligkeitsgrenzwert vorgegeben werden, bei dessen Unterschreiten das Schaltmittel den Frontscheinwerfer und das Rücklicht elektrisch parallel mit dem Nabendynamo verbindet, wenn der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt.
Eine solche Schaltung führt zuverlässig zum Einschalten der Beleuchtungseinrichtung, wenn die äußeren Lichtverhältnisse dies erfordern. So können mit dieser Schaltung beispielsweise automatisch Frontscheinwerfer und Rücklicht eingeschaltet werden, wenn das Fahrrad in einen Tunnel einfährt.
Bei einem Fahrrad ohne Nabendynamo, dessen Beleuchtungseinrichtung beispielsweise aus einem konventionellen Dynamo und/oder einer Batterie gespeist wird, müssen zum verzögerungsinduzierten Betrieb der Beleuchtungseinrichtung andere Wege gegangen werden. Auch bei diesen Fahrrädern ist natürlich ein verzögerungsinduzierter Betrieb der Beleuchtungseinrichtung, wie oben dargelegt, vorteilhaft und wünschenswert. Jedoch können in diesem Fall nicht die Signale des Nabendynamos zur Bestimmung der Verzögerung des Fahrrades verwendet werden. In einem solchen Fall ist es möglich, einen konventionellen Verzögerungssensor, wie beispielsweise einen Trägheitssensor, vorzusehen. Mit dem Signal des Verzögerungssensors kann dann verfahren werden wie oben beschrieben. D. h., es kommt zu einem Vergleich des Wertes der Verzögerung mit einem vorgegebenen Grenzwert, beim Überschreiten des Grenzwertes der Verzögerung und Vorliegen des zweiten Beleuchtungsmodus wird die Beleuchtungseinrichtung in den ersten Beleuchtungsmodus geschaltet. D. h., Frontscheinwerfer und/oder Rücklicht werden elektrisch parallel mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Spannungsquelle kann in diesem Fall aus einem konventionellen Dynamo oder auch einer Batterie oder einem Akkumulator oder auch aus einer Kombination dieser Spannungsquellen bestehen.
Bei der Verwendung von Verzögerungssensoren können verschiedene Systeme Verwendung finden, beispielsweise bekannte Feder-Massen-Systeme, die als Trägheitssensor fungieren. Jedoch ergibt sich bei diesen und anderen Verzögerungssensoren das Problem, dass das Resultat der Verzögerungsmessung durch eine nicht horizontale Ausrichtung des Fahrrades beeinflusst werden kann, so dass der Verzögerungssensor nicht korrekte Werte der Verzögerung liefert, beispielsweise auf Steigungen, d. h. es kann einerseits zu einem nicht gewollten Einschalten von Frontscheinwerfer und/oder Rücklicht kommen, andererseits kann es aber auch dazu kommen, dass eine starke Verzögerung des Fahrrades vorliegt, aber Frontscheinwerfer und Rücklicht nicht eingeschaltet werden.
Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, nicht einen einzigen Verzögerungssensor zu verwenden, sondern einen mehrachsigen Verzögerungssensor zum Einsatz zu bringen, dessen aktive Messachsen senkrecht zueinander stehen. Bei einem zweiachsigen Verzögerungssensor ist der relevante Wert der Verzögerung der Betrag der Vektorsumme der beiden vektoriell addierten Verzögerungen. Dies führt zu einer weitgehenden Kompensierung der Störungen, die durch Steigungsänderung, Vibration und mechanische Stöße hervorgerufen werden.
Unabhängig davon, ob ein ein- oder mehrachsiger Verzögerungssensor Verwendung findet, ist es in beiden Fällen vorteilhaft möglich, den Verzögerungssensor beispielsweise in das Rücklicht zu integrieren. Dies führt zu einer autarken Rücklichteinheit, die verzögerungsinduziert beschaltet werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn als Spannungsquelle ein Akkumulator oder eine Batterie direkt in der Rücklichteinheit Verwendung findet. Auf diese Weise kann ein verzögerungsinduziert arbeitendes Rücklicht ohne weitere Verkabelung am Fahrrad verwirklicht werden.
Die oben dargestellten Vorteile und Ausgestaltungen, die für den Fall des Vorliegens eines Nabendynamos beschrieben wurden, sind auch für den Fall, dass kein Nabendynamo vorliegt, in vorteilhafter Weise möglich und erfindungsgemäß. Insbesondere gilt dies für die Kombination mit einer helligkeitsinduzierten Steuerung, wie oben beschrieben. Auch diese ist als eigenständige Einheit z. B. im Rücklicht zu verwirklichen.
Weitere Ausgestaltungen und bevorzugte Ausführungsbeispiele werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Fahrrades mit einem zweiachsigen Verzögerungssensor; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer das erfindungsgemäße Verfahren umsetzenden Schaltung.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schaltkreis, der eine Beleuchtungseinrichtung eines Fahrrades umfasst. Diese besteht aus einem Nabendynamo 1, einem Frontscheinwerfer 2 und einem Rücklicht 3. In diesem die Beleuchtungseinheit bildenden Stromkreis befinden sich ferner eine Schalteinheit 4 und eine Frequenzmesseinheit 5. Es lassen sich in Bezug auf die grundlegenden Elemente der Beleuchtungseinheit, also den Frontscheinwerfer 2, das Rücklicht 3 und den Nabendynamo 1, zwei Beleuchtungsmodi unterscheiden: In einem ersten Beleuchtungsmodus sind der Frontscheinwerfer 2 und das Rücklicht 3 elektrisch parallel mit dem Nabendynamo 1 verbunden, in einem zweiten Beleuchtungsmodus sind der Frontscheinwerfer 2 und das Rücklicht 3 elektrisch grundsätzlich nicht mit dem Nabendynamo 1 verbunden. Der Beleuchtungsmodus kann durch weitere, nicht eingezeichnete Schaltmittel beeinflusst werden. Dies können beispielsweise sogenannte Moduswähler sein, die dem Benutzer des Fahrrades den Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Beleuchtungsmodus erlauben. Im zweiten Beleuchtungsmodus sollen Frontscheinwerfer 2 und Rücklicht 3 grundsätzlich nicht elektrisch mit dem Nabendynamo 1 verbunden sein, eine solche Verbindung kann jedoch unter gewissen Umständen gewollt sein.
Frontscheinwerfer 2 und Rücklicht 3 sind parallel zum Nabendynamo 1 geschaltet. In der Frequenzmesseinheit 5 wird die Frequenz des Nabendynamos 1 bestimmt. Die Frequenzmesseinheit 5 ist über eine erste Signalleitung 6 mit einer Steuereinheit 7 verbunden. In der Steuereinheit 7 erfolgt eine Bestimmung der zeitlichen Änderung der Frequenz des Nabendynamos 1. Dies kann z. B. durch eine Differenzierschaltung geschehen, die in der Steuereinheit implementiert ist. Hierzu kann eine ex- oder interne Zeitbasis 8 nötig sein. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine externe Zeitbasis 8 gezeigt. Mit den bekannten Werten der Zahl der Pole des Nabendynamos 1, sowie des Umfangs der Räder des Fahrrades ist es somit möglich, den aktuellen Wert für die Verzögerung oder der Beschleunigung des Fahrrades zu bestimmen.
Die Bestimmung der Verzögerung des Fahrrades erfolgt quasi kontinuierlich, praktisch zu jedem Zeitpunkt liegen Werte für die aktuelle Verzögerung vor. Dies beruht darauf, dass zumeist in einem Nabendynamo 1 relativ viele Pole eingesetzt werden, so dass beispielsweise bei einem vierundzwanzigpoligen Nabendynamo 1 eine Frequenz des Rades in diesem Fall zur zwölffachen Frequenz des Signals des Nabendynamos 1 führt. Die so ermittelte Verzögerung oder auch Beschleunigung des Fahrrades wird einem Vergleichsmittel, das in vorliegendem Beispiel ebenfalls in die Steuereinheit 7 integriert ist, zugeführt. Das Vergleichsmittel vergleicht den aktuellen Wert der Verzögerung mit einem vorgegebenen Grenzwert. Überschreitet die Verzögerung den Grenzwert und liefert eine Überprüfung des Beleuchtungsmodus das Ergebnis, dass sich die Beleuchtungseinheit im zweiten Beleuchtungsmodus befindet, also Frontscheinwerfer 2 und Rücklicht 3 nicht elektrisch mit dem Nabendynamo 1 verbunden sind, so wird über die zweite Signalleitung 9 ein Befehl an die Schalteinheit 4 übermittelt, der dazu führt, dass der Frontscheinwerfer 2 und das Rücklicht 3 elektrisch parallel mit dem Nabendynamo 1 verbunden werden. Der Beleuchtungsmodus wird hierdurch nicht geändert, so dass immer noch der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt.
Sollte jedoch extern bereits der erste Beleuchtungsmodus vorgewählt werden, beispielsweise durch einen Schalter, den der Benutzer des Fahrrades bedienen kann, so würde bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel keine weitere Beeinflussung des Beleuchtungsmodus aufgrund der vorliegenden Verzögerung des Fahrrades erfolgen.
Fällt der Wert der Verzögerung wieder unter den vorgegebenen Grenzwert, so trennt das Schaltmittel 4 den Frontscheinwerfer und das Rücklicht elektrisch vom Nabendynamo 1. Dies erfolgt nur dann, wenn nicht durch andere Wahlmittel, beispielsweise einen vom Benutzer zu bedienenden Moduswähler, der erste Beleuchtungsmodus vorgewählt ist.
Es ist auch möglich, beispielsweise zusätzliche - hier nicht eingezeichnete - Verzögerungsleuchten neben dem normalen Rücklicht zu betreiben, die auch dann, wenn der erste Beleuchtungsmodus vorliegt, also der Frontscheinwerfer 2 und das Rücklicht 3 bereits elektrisch parallel mit dem Nabendynamo 1 verbunden sind, angeschaltet werden, die den nachfolgenden Verkehr auf die Verzögerung des Fahrrades hinweisen.
Weiterhin ist es vorteilhaft möglich, einen Helligkeitssensor 10 über eine dritte Signalleitung 11 mit der Steuereinheit 7 zu verbinden. Der Helligkeitssensor 10 ist so ausgestaltet, dass er ein Signal liefert, das z. B. proportional zur am Helligkeitssensor 10 anliegenden Helligkeit ist. Das Signal des Helligkeitssensors 10 wird in der Steuereinheit 7 verarbeitet. Insbesondere kann ein Vergleich mit einem vorgegebenen Helligkeitsgrenzwert erfolgen, bei dessen Unterschreiten für den Fall, dass der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt, ein Befehl über die zweite Signalleitung 9 an die Schalteinheit 4 gegeben wird, der diese veranlasst, den Frontscheinwerfer 2 und das Rücklicht 3 elektrisch parallel mit dem Nabendynamo 1 zu verbinden.
Die Erweiterung der Schaltung um einen Helligkeitssensor 10 bedeutet eine weitere Vergrößerung des Komforts für den Benutzer des Fahrrades, da jetzt dann, wenn die Umgebung des Helligkeitssensors zu dunkel wird, der Frontscheinwerfer und das Rücklicht des Fahrrades eingeschaltet werden. Weiterhin ist es auch möglich, wie oben erwähnt, einen manuellen Moduswähler vorzusehen, durch den der erste Beleuchtungsmodus angewählt werden kann. Ein solcher ist in dieser schematischen Zeichnung nicht eingezeichnet, ist jedoch ebenso erfindungsgemäß.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer integrierten Steuereinheit 7, die eine Differenzierschaltung 12 und ein Vergleichsmittel 13 enthält. Die Steuereinheit 7 wird über die erste Signalleitung 6 mit den Daten der - nicht eingezeichneten - Frequenzmesseinheit 5 versorgt. Dieses Signal wird in der Differenzierschaltung 12 nach der Zeit abgeleitet, wobei hierzu das Signal einer Zeitbasis 8, die im vorliegenden Beispiel in die Steuereinheit 7 integriert ist, verwendet wird. Im Vergleichsmittel 13 wird der Ausgangswert der Differenzierschaltung 12 mit einem vorgegebenen Wert, der zum Beispiel im Speicher 14 eingespeichert ist, verglichen. Hierbei ist es einerseits möglich, den vorgegebenen Wert direkt auf die zeitliche Ableitung der Frequenz des Nabendynamos 1 abzustellen, jedoch ist es genausogut möglich, in der Differenzierschaltung 12 oder dem Vergleichsmittel 13 aus dem Wert der zeitlichen Ableitung der Frequenz des Nabendynamos den aktuellen Wert der Beschleunigung bzw. Verzögerung zu ermitteln, wobei hierzu weitere Werte, wie zum Beispiel die Maße der Räder des Fahrrades und die Zahl der Pole des Nabendynamos nötig sind. Diese weiterhin benötigten Werte können zum Beispiel auch im Speicher 14 abgelegt werden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel einer Steuereinheit 7 kann ein weiterer Eingang für einen Helligkeitssensor 10 vorgesehen sein. In einem solchen Fall könnten Vergleichswerte für die Helligkeit in vorteilhafter Weise im Speicher 14 gespeichert werden.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Fahrrades 15 mit einer verzögerungsinduziert arbeitenden Rücklichteinheit 16. In diesem Beispiel wird die nötige Information über die aktuell vorliegende Verzögerung des Fahrrades 15 nicht aus der Frequenz eines Nabendynamos gewonnen, vielmehr ist in die Rücklichteinheit 16 ein Verzögerungssensor integriert, der zweiachsig ausgelegt ist. Erfindungsgemäß wäre auch ein einachsiger Verzögerungssensor möglich, jedoch bietet die Verwendung eines zweiachsigen Verzögerungssensors den Vorteil, dass Verfälschungen der ermittelten Verzögerung beispielsweise durch eine Steigung des Untergrunds, auf dem sich das Fahrrad 15 bewegt, nahezu ausgeschlossen werden. Als Verzögerungssensoren können alle bekannten Verzögerungssensoren Verwendung finden, wie zum Beispiel Trägheitssensoren.
Die beiden Achsen des Verzögerungssensors stehen senkrecht zueinander, der Sensor verfügt über eine erste Achse X und eine zweite Achse Y. Die Verzögerung wird komponentenweise in Richtung der beiden Achsen X und Y ermittelt und anschließend vektoriell addiert. Diese vektorielle Addition bedingt, dass die Ausrichtung der Achsen X und Y relativ zur Ausrichtung des Fahrrades 15 unerheblich ist, so lange die erste Achse X nur im wesentlichen senkrecht zur zweiten Achse Y ist.
Würde nur ein einachsiger Verzögerungssensor verwendet, dessen Achse beispielsweise parallel zur Horizontalen ausgerichtet ist, so würde dies bei nicht perfekt horizontaler Ausrichtung des Untergrundes, auf dem das Fahrrad 15 bewegt wird, also bei einer Steigung oder Abfahrt, zu einer Abweichung des gemessenen Verzögerungswertes vom vorhandenen Verzögerungswert kommen, deren Größe abhängig von der Art des verwendeten Verzögerungssensors ist.
Diese Abweichung wird durch die Verwendung eines zweiachsigen Verzögerungssensors im wesentlichen vermieden. Ein solcher Verzögerungssensor mit zugehöriger - hier nicht im Detail gezeigter - Steuereinheit lässt sich auch vorteilhaft bei Fahrrädern einsetzen, die nicht über einen Nabendynamo verfügen, also beispielsweise bei Fahrrädern, deren Beleuchtungseinheit von einer Batterie gespeist wird. Hier kann in vorteilhafter Weise der Verzögerungssensor samt Steuereinheit in einer Rücklichteinheit 16 integriert verwirklicht werden.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Steuerung einer Beleuchtungseinheit eines Fahrrads. Diese ist im wesentlichen identisch mit der in Fig. 1 gezeigten, nur ist hier ein Akkumulator 17 vorgesehen, der über das Schaltmittel 4 elektrisch parallel mit dem Nabendynamo 1 verbindbar ist. Eine solche Verbindung wird dann hergestellt, wenn in der Steuereinheit 7 festgestellt wurde, dass die Geschwindigkeit des Fahrrades unter einem ersten vorgegebenen Geschwindigkeitswert liegt. Dieser sollte vorteilhafterweise so vorgegeben sein, dass es ohne diese Maßnahme unterhalb dieser Geschwindigkeit zu einem Flackern des Frontscheinwerfers 2 und des Rücklichts 3 kommt. Auf diese Weise ist auch bei kleinen Geschwindigkeiten gewährleistet, dass Frontscheinwerfer 2 und Rücklicht 3 flackerfrei arbeiten.
Um dies dauerhaft zu gewährleisten, ist es notwendig, den Akkumulator 17 regelmäßig aufzuladen. Dies kann von der Steuereinheit 7 dann veranlasst werden, wenn entweder der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt, oder dann, wenn der erste Beleuchtungsmodus vorliegt und der Wert der Geschwindigkeit des Fahrrads 15 einen zweiten vorgegebenen Geschwindigkeitswert überschreitet. Dieser kann vorteilhafterweise so vorgegeben werden, dass das Aufladen des Akkumulators 17 nicht die Funktion des Frontscheinwerfers 2 und des Rücklichts 3 beeinflusst. Die entsprechenden Schaltvorgänge werden durch das Schaltmittel 4 vorgenommen. Bezugszeichenliste 1 Nabendynamo
2 Frontscheinwerfer
3 Rücklicht
4 Schaltmittel
5 Frequenzmesseinheit
6 erste Signalleitung
7 Steuereinheit
8 Zeitbasis
9 zweite Signalleitung
10 Helligkeitssensor
11 dritte Signalleitung
12 Differenzierschaltung
13 Vergleichsmittel
14 Speicher
15 Fahrrad
16 Rücklichteinheit
17 Akkumulator
X erste Achse
Y zweite Achse

Claims

1. Verfahren zum Betrieb einer Funktionseinheit eines Fahrrades (15) mit einem Nabendynamo (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Kenngröße aus der Frequenz des Nabendynamos (1) bestimmt und die Funktionseinheit in Abhängigkeit von einem Wert der Kenngröße betrieben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Kenngröße die Verzögerung des Fahrrades (15) ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die betriebene Funktionseinheit eine Beleuchtungseinrichtung mit Frontscheinwerfer (2), Rücklicht (3) und Nabendynamo (1) ist, mit einem ersten Beleuchtungsmodus, in dem Frontscheinwerfer (2) und Rücklicht (3) elektrisch parallel mit dem Nabendynamo (1) verbunden sind und einem zweiten Beleuchtungsmodus, in dem Frontscheinwerfer (2) und Rücklicht (3) grundsätzlich nicht elektrisch mit dem Nabendynamo (1) verbunden sind.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Verzögerung des Fahrrades (15) mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und der Frontscheinwerfer (2) und das Rücklicht (3) elektrisch parallel mit dem Nabendynamo (1) verbunden werden, wenn der Wert der Verzögerung den vorgegebenen Grenzwert überschreitet und der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzliches Rücklicht eingeschaltet wird, wenn der Wert der Verzögerung den vorgegebenen Grenzwert überschreitet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bestimmte Kenngröße die Geschwindigkeit ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere elektrische Spannungsquelle (17) parallel mit dem Frontscheinwerfer (2) und dem Rücklicht (3) verbunden wird, wenn der Wert der Geschwindigkeit kleiner als ein vorgegebener Wert der Geschwindigkeit ist und der erste Beleuchtungsmodus vorliegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche elektrische Spannungsquelle (17) ein Akkumulator ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (17) im zweiten Beleuchtungsmodus oder im ersten Beleuchtungsmodus, wenn der Wert der Geschwindigkeit über einem zweiten vorgegebenen Geschwindigkeitswert liegt, durch den Nabendynamo (1) aufgeladen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Frontscheinwerfer (2) und das Rücklicht (3) helligkeitsinduziert elektrisch parallel mit dem Nabendynamo (1) verbunden werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Frontscheinwerfer (2) und das Rücklicht (3) dann elektrisch parallel mit dem Nabendynamo (1) verbunden werden, wenn der Wert der Helligkeit einen vorgegebenen Helligkeitsgrenzwert unterschreitet und der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt.

12. Schaltung zur verzögerungsinduzierten Steuerung einer Beleuchtungseinrichtung eines Fahrrades (15) mit einem Frontscheinwerfer (2), einem Rücklicht (3) und einem Nabendynamo (1), wobei in einem ersten Beleuchtungsmodus Frontscheinwerfer (2) und Rücklicht (3) elektrisch parallel mit dem Nabendynamo (1) verbunden sind und in einem zweiten Beleuchtungsmodus Frontscheinwerfer (2) und Rücklicht (3) elektrisch grundsätzlich nicht mit dem Nabendynamo (1) verbunden sind, einer Frequenzmesseinheit (5), die elektrisch mit dem Nabendynamo (1) verbunden ist, einer Steuereinheit (7), die über eine erste Signalleitung (6) mit der Frequenzmesseinheit (5) verbunden ist und einer Schalteinheit (4), die über eine zweite Signalleitung (9) mit der Steuereinheit (7) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (7) über Mittel verfügt, mit denen aus der Frequenz des Nabendynamos (1) ein Wert der Verzögerung des Fahrrades bestimmt wird, und über Vergleichsmittel (13), mit dem der Wert der Verzögerung mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird und das Schaltmittel (4) den Frontscheinwerfer (2) und das Rücklicht (3) elektrisch parallel mit dem Nabendynamo (1) verbindet, wenn der Wert der Verzögerung größer ist als der vorgegebene Grenzwert und der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt.

13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Bestimmung der Verzögerung des Fahrrades eine Differenzierschaltung (12) umfasst.

14. Schaltung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Helligkeitssensor (10) aufweist, der über eine dritte Signalleitung (11) mit der Steuereinheit (7) verbunden ist und diese den Frontscheinwerfer (2) und das Rücklicht (3) helligkeitsinduziert elektrisch parallel mit dem Nabendynamo (1) verbindet.

15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Helligkeitsgrenzwert vorgegeben werden kann, bei dessen Unterschreiten das Schaltmittel (4) den Frontscheinwerfer (2) und das Rücklicht (3) elektrisch parallel mit dem Nabendynamo (1) verbindet, wenn der zweite Beleuchtungsmodus vorliegt.