DE19714126A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Fahrdaten eines Fahrgeräts - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Fahrdaten eines FahrgerätsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfah
ren zur Bestimmung der Fahrdaten eines Fahrgerätes,
dessen Räder nicht immer Bodenkontakt haben, mit einem
Wegmesser an mindestens einer Rolle, der Meßrolle.
Es gibt verschiedene, insbesondere als Sportgeräte, aber
auch einfach zur Fortbewegung einsetzbare Fahrgeräte, wie
Rollschuhe, Roller-Skates, insbesondere Inline-Skates,
bei denen die Fahrrollen nicht permanent Bodenkontakt
haben. Sollen mittels der Rollen solcher Fahrgeräte
Fahrdaten, wie insbesondere der gefahrene Weg, von denen
mit zusätzlicher Zeitmessung eine Durchschnittsgeschwin
digkeit ableitbar ist, bestimmt werden, so ist es nicht
einfach, korrekte Daten zu erheben, da der durch den
Umlaufweg des Außenumfangs der zur Wegmessung dienenden
Rollen bei fehlendem Bodenkontakt zurückgelegte "schein
bare" Weg nicht mit dem tatsächlich zurückgelegten Weg
identisch ist, sondern hier erhebliche Fehler auftreten.
So wird beim sogenannten "Skaten" mittels Inline-Skates,
das sind mit vier oder mehr in einer Linie hintereinan
der, in Kugellagern geführten Rollen ausgestattete Sport
geräte, zwischen zwei Laufarten unterschieden. Dabei
handelt es sich zum einen um das Rollen und zum anderen
das Laufen. Beim Rollen befinden sich beide Skates über
die gesamte Rollphase in Kontakt zum befahrenen Bodenbe
lag. Beim Laufen hingegen befindet sich jeweils abwech
selnd der rechte und linke Skate in Kontakt mit diesem.
Während also beim Rollen die genau gefahrene Strecke
durch die von den Rollen des Inline-Skates zurückgelegte
Strecke gegeben ist, ergibt sich beim Laufen für den
jeweiligen Skate jeweils eine Teilstrecke, bei der dies
nicht der Fall ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vor
richtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu
schaffen, mittels denen eine zuverlässige Bestimmung von
Wegdaten bei Fahrgeräten, die nicht immer Bodenkontakt
haben, möglich ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art gelöst, die durch eine Korrek
tureinrichtung zur Korrektur der vom Wegmesser gemessenen
Wegstrecke bei Unterbrechungen des Bodenkontakts der
Meßrolle gekennzeichnet ist. Ein erfindungsgemäßes Ver
fahren zeichnet sich dadurch aus, daß bei festgestellen
sporadischen Unterbrechungen des Bodenkontakts die gemes
sene Wegstrecke zum Erhalt der tatsächlich gefahrenen
Wegstrecke korrigiert wird.
Es wird zunächst der Umlaufweg der Meßrolle, beispiels
weise durch Messung der Zahl der Umdrehungen, bestimmt.
Auf diese Weise kann bei Kontakt zwischen Meßrolle und
Boden so die von den Rollen zurückgelegte, also "geroll
te" Strecke bestimmt werden. Wenn das Fahrgerät regelmä
ßig Bodenkontakt verliert, kann während des Abhebens des
Fahrgeräts vom Boden nicht der zurückgelegte Weg anhand
von Umdrehungen der Meßrolle bestimmt werden. Die Erfin
dung sieht daher in diesem Fall vor, daß die gemessene
(gerollte) Wegstrecke zum Erhalt der tatsächlichen Weg
strecke korrigiert wird. Es ist eine Erhöhung der gemes
senen, gerollten Wegstrecke vorzunehmen. Hierdurch kann
die tatsächlich zurückgelegte Wegstrecke sehr genau
bestimmt werden. Bei Rollschuhen, insbesondere Inline-
Skates, hat sich eine Erhöhung von 15 bis 30%, also eine
Multiplikation von 1,15 bis 1,3, als geeignet herausge
stellt. Der Wert kann individuell angepaßt werden.
Beim Abheben des Fahrgeräts vom Boden wird dieses regel
mäßig geneigt. Daher sehen bevorzugte Ausgestaltungen der
Erfindung vor, daß die Korrektureinrichtung einen Nei
gungsmesser bzw. Erschütterungsschalter aufweist bzw. daß
die Neigung des Fahrgeräts senkrecht zu seiner Lauf-/
Rollrichtung erfaßt wird, um festzustellen, daß die
Meßrolle keinen Bodenkontakt mehr hat. Da die Skates
während der Laufbewegung gegenüber der Ausrichtung beim
Rollen, also der Rollrichtung, geneigt werden, kann eine
einen Laufschritt anzeigende Neigung gegenüber der Roll
richtung des Skates detektierende Einrichtung ein ent
sprechendes Signal an eine Datenverarbeitungseinheit
weiterleiten, so daß bei der Bestimmung der zurückgeleg
ten Wegstrecke eindeutig zwischen gelaufener Wegstrecke
und gerollter Wegstrecke unterschieden werden kann.
Es hat sich aber auch gezeigt, daß bei Abheben des Fahr
gerätes vom Boden eine Druckentlastung dieses Fahrgerätes
erfolgt. Daher sehen andere bevorzugte Ausgestaltungen
der Erfindung vor, daß die Korrektureinrichtung einen
Druckschalter aufweist, durch den die Unterbrechung eines
bei Bodenkontakt auf das Fahrgerät ausgeübten Druckes
erfaßt wird, um festzustellen, daß die Meßrolle keinen
Bodenkontakt mehr hat.
Durch beide Detektionsarten bzw. -einrichtungen ist es
möglich, die durch einen Zeitmesser sowie eine Einrich
tung zur Bestimmung der Umdrehungen einer Rolle gemesse
nen Daten jeweils einer der beiden Laufarten zuzuordnen,
so daß ihre Auswertung entsprechend der durch die beiden
unterschiedlichen Laufarten vorliegenden Gegebenheiten
erfolgen kann. Es hat sich dabei überraschend gezeigt,
daß hierzu lediglich die Neigung bzw. Druckentlastung der
Skates detektiert sowie gegebenenfalls die verstrichene
Zeit und die Anzahl der Umdrehungen der Rolle gemessen
werden müssen. Außerdem wird noch der Rollenumfang benö
tigt, welcher aber von vornherein in die Einheit zur
Datenverarbeitung einspeicherbar ist. Es ist dann auf
grund dieser Daten nicht nur möglich, die zurückgelegte
Wegstrecke, die Fahrtzeit und die Momentangeschwindigkeit
zu bestimmen, sondern hieraus auch die Maximal- sowie
Durchschnittsgeschwindigkeit und gegebenenfalls weitere
hiervon abgeleitete Werte.
Bei der Einrichtung zur Detektion der Neigung des Fahrge
räts senkrecht zu seiner Laufrichtung handelt es sich
bevorzugt um einen Bewegungsschalter bzw. Tilt-Switch.
Durch einen solchen Schalter wird zuverlässig angegeben,
ob eine Neigung vorliegt oder nicht. Da beim Laufschritt
eines Rollschuhs, einschließlich eines Rollerskates, eine
Neigung von 0° (die Rollen liegen parallel zum Bodenbe
lag) bis ca. 50° (die Spitze des Inline-Skates zeigt in
Richtung des Bodenbelags) eingenommen werden kann, muß
der Tilt-Switch bzw. Bewegungsschalter neigbar sein.
Hierzu ist der Tilt-Switch vorzugsweise mittels einer
Justierschraube einstellbar und arretierbar.
Wird ein Druckschalter zur Erfassung eines Laufschrittes
verwendet, so ist dieser vorzugsweise in einem mit dem
Fahrgerät verbundenen bzw. verbindbaren Schuh angeordnet.
Entsprechend wird der Druckkontakt durch den Fuß sowie
das Gewicht des Laufenden bei Bodenkontakt zuverlässig
hergestellt. In Weiterbildung ist vorgesehen, daß der
Innenschalter zwischen Innenschuh und Schuhsohle des
Schuhs angeordnet ist, und zwar vorzugsweise im Bereich
unterhalb der Fußferse. Der Druckschalter kann aber auch
direkt unterhalb der Ferse angeordnet werden. Gerade in
diesem Bereich erfolgt nämlich bei Anheben des Skates die
Druckentlastung des Fahrgerätes und damit des Druckschal
ters im Schuh.
Bei dem Wegmesser an der Meßrolle handelt es sich bevor
zugt um einen Reed-Schalter. Bei einem solchen Schalter
kann der Schaltvorgang durch außenliegende Magnete ausge
löst werden. Hierzu ist in bevorzugter Ausgestaltung
vorgesehen, daß der Reed-Schalter mit einem exzentrisch
an der Meßrolle festgelegten Magneten zusammenwirkt. Auf
diese Weise wird jeweils nach einer vollen Umdrehung der
Meßrolle durch den an ihr festgelegten Magneten ein
Schaltvorgang im Reed-Schalter ausgelöst, wobei dieser
Impuls dann an die Datenverarbeitungseinheit weitergelei
tet wird. Bei dem Magneten kann es sich dabei um einen
Stabmagneten aus einer als Alnico 500 bezeichneten Alumi
nium-Nickel-Cobaltlegierung oder um einen Magneten aus
Neodym handeln, wobei der Magnet in der Speichenverstre
bung der Meßrolle, in der Felge desselben oder aber im
Reifen (dem auf der Felge aufsitzenden Kunststoffring)
angeordnet sein kann. Aufgrund dieser Anordnung des
Magneten sowie der Verwendung eines Reed-Schalters wird
so für eine zuverlässige Detektion der Rollenumläufe
gesorgt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß Wegmes
ser und Korrektureinrichtung in einer Sensoreinheit
zusammengefaßt sind, die durch eine ihre Funktionselemen
te aufnehmende Baueinheit gebildet ist. Diese Baueinheit
wird dann entsprechend am Fahrgerät, insbesondere dessen
Fahrgestell angeordnet, so daß zum einen die Neigung und
zum anderen die Rollenumläufe genau detektiert werden
können. Oder aber Wegmesser und Korrektureinrichtung sind
in getrennten Bau- bzw. Sensoreinheiten angeordnet. Dies
ist insbesondere bei Verwendung eines Druckschalters der
Fall. Bevorzugt weist zumindest eine Baueinheit hierzu
gegeneinander abgewinkelte Schenkel auf. Durch diese
Abwinkelung ist die Baueinheit platzsparend beispielswei
se an der Spitze des Fahrgestells, welche geneigt ausge
führt ist, oder aber im Bereich der Rollen anordbar. Um
die Baueinheit nun unverrückbar und fest an einem Fahrge
rät, wie einem Skate, festzulegen, weist sie bevorzugt
eine Befestigungseinrichtung auf, die in Weiterbildung
durch einen mit einem Langloch versehenen Schenkel gebil
det sein kann. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist die
Baueinheit mittels des Langlochs im Bereich der Lager
buchse der Rolle anordbar und dann gemeinsam mit der
Rolle am Fahrgestell festlegbar. Durch das Langloch kann
die Baueinheit außerdem in diesem Bereich verstellt
werden. Der das Langloch aufweisende Schenkel kann dabei
gegenüber dem Reed-Schalter abgewinkelt sein oder aber
das Langloch kann im gleichen Schenkel der Baueinheit wie
der Reed-Schalter angeordnet sein, wobei sich dann der
Tilt-Switch im anderen Schenkel befindet. Vorzugsweise
ist dabei der Reed-Schalter zwischen dem Tilt-Switch und
der Befestigungseinrichtung angeordnet. Es ist aber auch
möglich, daß die Befestigungseinrichtung zwischen Reed-
Schalter und Tilt-Switch angeordnet ist, wobei die Befe
stigung dann durch Verschrauben oder aber mittels anderer
Befestigungsmittel wie Klebepads oder dgl. erfolgen kann.
In anderer bevorzugter Ausgestaltung kann vorgesehen, daß
Sensor und Anzeige baulich getrennt ausgebildet sind,
wobei der Sensor einen Sender und die Anzeige einen
Empfänger aufweist. Die Datenverarbeitungseinheit kann
dabei entweder mit dem Sensor oder der Anzeige baulich
kombiniert sein. Die Anzeige kann vorzugsweise am Handge
lenk getragen werden, beispielsweise mittels eines Klett
bandes, einer Manschette oder dgl.
In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die
Datenverarbeitungseinheit eine am Fahrgerät anordbare
Einheit ist. Vorzugsweise weist sie Anzeigen zur Ausgabe
der berechneten Daten auf, wobei es sich beispielsweise
um LCD-Anzeigen handelt. Hierdurch ist direkt am Inline-
Skate vom jeweiligen Benutzer ablesbar, welche Wegstrecke
zurückgelegt worden ist. Zusätzlich können auch Anzeigen
zur Ausgabe der Geschwindigkeit etc. vorgesehen sein. Die
Datenverarbeitungseinheit ist in Weiterbildung auf einem
sie tragenden Sensorsockel angeordnet, wobei der Sockel
vorzugsweise an einem mit dem Fahrgerät verbundenen bzw.
verbindbaren Schuh festlegbar ist. Hierdurch ist die
Datenverarbeitungseinheit zum einen platzsparend anord
bar, zum anderen können ihre Anzeigen direkt am Schuh
abgelesen werden. Es ist aber auch möglich, daß der
Sensorsockel an einem am Fahrgerät festlegbaren Halter
angeordnet ist, wobei der Halter vorzugsweise derart
ausgebildet ist, daß er zwischen Schuh und Fahrgestell
des Fahrgeräts zuverlässig festgelegt werden kann. Dabei
ist es möglich, daß der Halter den Schuh seitlich oder
aber an dessen Spitze übergreift. Die Sensoreinheit kann
auch mit einem Sender und die Datenverarbeitungseinheit
mit einem Empfänger versehen sein, so daß letzterer vom
Benutzer beispielsweise am Schuh getragen werden kann.
In Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Baueinheit am
Sensorsockel anlenkbar ist. Auf diese Weise können die
Baueinheit sowie der Sockel nach den jeweils vorliegenden
Gegebenheiten gegeneinander ausgerichtet werden.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich,
die durch die Roll- und Laufbewegung des Fahrgeräts
zurückgelegte Wegstrecke sehr genau zu bestimmen, auch
wenn es zwischendurch den Bodenkontakt verliert. Bei
Rollschuhen im weitesten Sinne kann die Vorrichtung
lediglich an einem der beiden Rollschuhe angeordnet
werden.
Da während der Rollbewegung die zurückgelegte Strecke
gleich der von den Rollen zurückgelegten Strecke ist, ist
vorgesehen, daß die während der Rollbewegung zurückgeleg
te Wegstrecke durch die Anzahl der Umdrehungen der Rolle
multipliziert mit dem gespeicherten Rollenumfang bestimmt
wird. Beim Laufschritt hingegen ergibt sich die effektiv
gelaufene Wegstrecke durch die über die Anzahl der Umdre
hungen der Rollen meßbare Strecke zuzüglich einer Über
brückungsstrecke, während der die Rollen keinen Kontakt
mit dem Bodenbelag haben. Da sich jedoch überraschend
herausgestellt hat, daß beim Rollschuhlaufen während der
Laufbewegung ein fast regelmäßiger Laufrhythmus gegeben
ist und daß die Überbrückungsstrecke in etwa 15 bis 30%
der gerollten Strecke entspricht, ist in bevorzugter
Ausgestaltung vorgesehen, daß der Rollenumfang bei Detek
tion einer einen Laufschritt anzeigenden Neigung bzw. bei
Unterbrechung des Druckkontaktes mit einem Korrekturwert
versehen wird, der eine Erhöhung des gemessenen Weges von
15 bis 30% des Rollenumfangs bedingt, wobei der Erhö
hungswert individuell einstellbar ist. Auf diese Weise
ergibt sich dann eine effektiv gelaufene Strecke aus der
durch die Drehung der Meßrollen gemessenen Strecke und
der durch den Korrekturwert gegebenen Überbrückungs
strecke. Insgesamt läßt sich so dann die insgesamt zu
rückgelegte Wegstrecke aus effektiv gelaufener Strecke
und effektiv gerollter Strecke des Fahrgeräts bzw. der
Rollschuhe bestimmen.
Da es sich gezeigt hat, daß das Zeitintervall für einen
Laufschritt maximal 3 sec beträgt, ist vorzugsweise
vorgesehen, daß der Korrekturwert bei Detektion eines
Laufschritts für 3 sec beibehalten wird. Erfolgt keine
erneute Detektion eines Laufschritts, wird also kein
erneutes Signal vom Tilt-Switch bzw. wird ein Druckkon
taktsignal an die Datenverarbeitungseinheit weitergelei
tet, so entfällt im folgenden der Korrekturwert und die
Bestimmung der zurückgelegten Wegstrecke erfolgt wiederum
unter Berücksichtigung der Anzahl der Umdrehungen der
Meßrolle, des gespeicherten Rollenumfangs und des gemes
senen Zeitintervalls. Selbstverständlich ist es möglich,
außer der reinen Wegstreckenberechnung auch die Geschwin
digkeit des Inline-Skates zu berechnen und über die
Anzeige der Datenverarbeitungseinheit auszugeben. Dabei
ist zu beachten, daß für eine kontinuierliche Anzeige der
Geschwindigkeit in Stundenkilometern lediglich alle zwei
Sekunden eine Erneuerung der Anzeige durch die LCD-Anzei
ge erfolgen darf. Dabei ist die Geschwindigkeitsanzeige
während des Laufschritts von derjenigen während der
Rollbewegung zu übernehmen, da der beim Rollen bzw.
Laufen zurückgelegte Weg in der Zeit annähernd gleich
ist.
Aus diesem Grunde ist es alternativ möglich, die beim
Laufen zurückgelegte Wegstrecke mittels der während des
Rollens bestimmten Geschwindigkeit zu ermitteln. Es wird
also aus den eingegebenen Radumfängen, der während des
Rollens verstrichenen Zeit und der Anzahl der Umdrehungen
der Meßrollen die Roll-Geschwindigkeit ermittelt. Sobald
durch den Tilt-Switch oder den Druckschalter eine Unter
brechung des Bodenkontaktes detektiert wird, wird die
Bestimmung der Geschwindigkeit sofort unterbrochen, bis
erneut eine Rollenbewegung vorliegt. Aus der nun konstant
gehaltenen Geschwindigkeit und der gemessenen Zeit wird
dann die während des Laufens zurückgelegte Wegstrecke
ermittelt. Durch diese ermittelte Wegstrecke wird dann
die gemessene Wegstrecke ersetzt und damit korrigiert.
Bei erneuter Rollbewegung, wenn also keine erneute Detek
tion eines Laufschrittes gegeben ist, wird die Roll-Ge
schwindigkeit wiederum wie zu Beginn bestimmt.
Die Datenverarbeitungseinheit kann außer der Anzeige der
Tageskilometer, der Gesamtkilometer sowie der gemessenen
Fahrtzeit auch Zusatzanzeigen aufweisen, z. B. die Maxi
malgeschwindigkeit sowie die Durchschnittsgeschwindig
keit, welche ebenfalls aus den detektierten und gemesse
nen Daten sowie den eingegebenen Radumfängen bestimmt
werden können.
In bevorzugter Ausgestaltung wird also mittels des erfin
dungsgemäßen Verfahrens beim Abheben eines Rollgerätes,
wie eben eines Inline-Skates, vom Boden durch die hier
durch entstehende Neigung des Fahrgeräts mittels eines
Neigungs- oder Erschütterungsschalters dieser Umstand
festgestellt. Alternativ wird die Unterbrechung des
Druckkontaktes bei einem solchen Fall erfaßt. Die Rollen,
insbesondere auch eine Meßrolle des abgehobenen Fahrgerä
tes, verlangsamen dabei ihre Umdrehungsgeschwindigkeit
und kommen gegebenenfalls zum Stillstand, abhängig von
der Qualität ihrer Lagerung. Der Benutzer fährt aber auf
dem anderen Fahrgerät, wie eben dem anderen Inline-Skate,
eine erhebliche Strecke weiter, die durch die lediglich
an dem abgehobenen Fahrgerät angeordnete Meßrolle nicht
mehr (korrekt) mitgemessen wird. Der von der abgehobenen
Meßrolle durch ihre Umdrehungszahl angezeigte Weg muß
also vergrößert werden, um einen hinreichend korrekten
Weg zu erhalten. Hierzu wird der Umfang der Meßrolle bei
der weiteren Berechnung fiktiv erhöht. Dies alles ge
schieht für eine Zeit von vorzugsweise maximal 3 sec. Es
hat sich herausgestellt, daß innerhalb dieser Zeit ein
abgehobener Fuß wieder aufgesetzt wird und damit die
Rollen des entsprechenden Fahrgerätes und auch die hier
vorgesehene Meßrolle wieder auf die tatsächliche Rollge
schwindigkeit gebracht wird. Bei erneutem Abheben wird
der vorgenannte Korrekturvorgang wiederum vorgenommen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschrei
bung, in der die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie
len im Zusammenhang mit Inline-Skates unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert sind.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Sensoreinheit
in Seitenansicht,
Fig. 2 das Fahrgestell eines Inline-Skates
mit daran angeordneter Sensoreinheit;
Fig. 3a u. 3b eine Meßrolle eines Inline-Skates in
Seiten- und Vorderansicht mit daran
angeordnetem Magneten;
Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer
Meßrolle mit daran angeordnetem
Magneten in Seitenansicht;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer
Sensoreinheit mit daran angeordneter
Datenverarbeitungseinheit;
Fig. 6 die Anordnung der Einheit aus Fig. 5
an einem Inline-Skate;
Fig. 7 die am Fahrgestell eines Inline-
Skates angeordnete Sensoreinheit aus
Fig. 1 sowie eine spezielle Halterung
zur Festlegung der Datenverarbei
tungseinheit am Inline-Skate;
Fig. 8 eine weitere Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Sensoreinheit sowie
ihre Anordnung am Fahrgestell eines
Inline-Skates;
Fig. 9a u. 9b die Sensoreinheit aus Fig. 8 in
Seiten- und Vorderansicht;
Fig. 10 einen weiteren Halter für die Daten
verarbeitungseinheit in Vorderan
sicht;
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung und
ihre Anordnung am Fahrgestell und
Schuh eines Inline-Skates; und
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung
der während einer Roll- und Laufbewe
gung gemessenen Signale.
In den Fig. 1 bis 11 sind gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Baueinheit 1 einer Sensorein
heit weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei
rechtwinklig zueinander abgewinkelte Schenkel 2, 3 auf.
Im bzw. am Schenkel 2 ist dabei ein Reed-Schalter 4
angeordnet, mittels dessen die Anzahl der Umdrehungen
einer Meßrolle 5 (s. Fig. 2) eines Inline-Skates 23
detektiert werden kann. Am oberen Ende des Schenkels 2
ist ein Tilt-Switch 6 angeordnet, der mittels einer
Justierschraube 7 einstellbar und arretierbar ist. Die
Sensoreinheit 1 ist über vierädrige Kabel 8 mit einer in
Fig. 1 nicht dargestellten Datenverarbeitungseinheit
verbunden. In dem an dem dem Tilt-Switch 6 abgewandten
Ende des Schenkels 2 angeordneten Schenke 13 ist ein
Langloch 9 ausgebildet. Mittels dieses Langlochs 9 ist
die Baueinheit bzw. Sensoreinheit 1 an der Meßrolle 5
bzw. 5′ eines Fahrgestells 10 eines Inline-Skates 23
festlegbar. Hierzu wird der Schenkel 3 mit dem darin
ausgebildeten Langloch 9 im Bereich der Lagerbuchse 11
(s. Fig. 3) der Meßrolle 5 angeordnet und kann dann mit
der Meßrolle 5 am Fahrgestell 10, beispielsweise über
Unterlegscheiben, festgelegt werden. Durch das Langloch 9
ist es dabei möglich, die Sensoreinheit 1 gegenüber der
Meßrolle 5 bzw. 5′ verstellbar anzuordnen.
Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, kann die Sensor
einheit 1 an jeder der vier Rollen 5 bzw. 5′ des zugehö
rigen Inline-Skates angeordnet werden. Wichtig ist dabei,
daß der Reed-Schalter 4 in den Wirkbereich eines Magneten
12 gelangt, der an der Meßrolle 5 angeordnet ist.
Der aus Neodym oder einem Material, das unter der Be
zeichnung Alnico 500 bekannt ist, bestehende Magnet 12
kann, wie aus Fig. 3a und b ersichtlich ist, im Bereich
der Felge 13 für das aus Polyurethan bestehende Rad 14
der Meßrolle 5 angeordnet sein. Alternativ kann der
Magnet 12 aber auch, wie aus Fig. 4 hervorgeht, im Be
reich der Speichenverstrebung 15 der Meßrolle 5′′ ange
ordnet werden.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die Sensor- bzw. Baueinheit 1
derart am Fahrgestell 10 bzw. an den Meßrollen 5, 5′
festgelegt, daß sich lediglich der mit dem Langloch 9
versehene Schenkel 3 im Bereich des Fahrgestells 10
befindet, während der die Funktionselemente wie Tilt-
Switch 6 und Reed-Schalter 4 aufweisende Schenkel 2
außerhalb des Fahrgestells 10, aber parallel zu dessen
Stirnseite 16 bzw. Unterseite 17 liegt.
Bei der in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsform
für eine Sensoreinheit weist die Baueinheit 1′ zwei unter
einem Winkel von 120° abgewinkelte Schenkel 2′, 3′ auf.
Am Schenkel 2′ ist dabei der Tilt-Switch 6 angeordnet,
während sich der Reed-Schalter 4 gemeinsam mit dem Lang
loch 9 im/am Schenkel 3′ befindet. Innerhalb der aus
Kunststoff bestehenden Schenkel 2′, 3′ befindet sich das
Kabel 8′ zum Anschluß an die Datenverarbeitungseinheit.
Während beim in den Fig. 1 und 2 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel die Sensoreinheit 1 über die vier
ädrigen Kabel 8 separat mit einer am Inline-Skate, bei
spielsweise dessen Schuh 22, angeordneten Datenverarbei
tungseinheit verbunden ist, ist beim in Fig. 5 darge
stellten zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß der
Schenkel 2′ über sein dem Schenkel 3′ abgewandtes freies
Ende 18 an einem Sensorsockel 19 verstellbar angelenkt
ist. Auf dem Sensorsockel 19 ist dann die Datenverarbei
tungseinheit 20 angebracht, an deren Oberseite sich
Anzeigen 21 zur Ausgabe der Geschwindigkeit, der Fahrzeit
sowie der gefahrenen Wegstrecke befinden.
Während die Sensoreinheit 1 aus den Fig. 1 und 2 an
unterschiedlichen Rollen 5 bzw. 5′ des Fahrgestells 10
festgelegt werden kann, ist die Sensoreinheit 1′ ledig
lich an der vordersten Rolle 5 anordbar. Die Festlegung
erfolgt dabei wiederum über das Langloch 9. Aufgrund der
Ausbildung der Schenkel 2′ und 3′ sowie ihrer Abwinkelung
gegeneinander um 120° wird dabei der Schuh 22 des in Fig.
6 teilweise dargestellten Inline-Skates 23 an seiner
Vorderseite derart von der Baueinheit 1′ übergriffen, daß
die Anzeigen 21 der Datenverarbeitungseinheit 20, eines
Miniaturcomputers, von oben ablesbar sind. Zur Festlegung
der Baueinheit 1′ an der Rolle 5 können dabei zwischen
der Rolle und dem Schenkel 3′ nicht dargestellte Unter
legscheiben angeordnet werden.
Beim in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird
wiederum die in Fig. 1 dargestellte Baueinheit 1 verwen
det. Die Baueinheit 1 ist dabei separat von der Daten
verarbeitungseinheit 20, mit dieser aber über die Kabel 8
verbunden, am Fahrgestell 10 angeordnet. Die Datenverar
beitungseinheit 20 sowie der Sensorsockel 19 sind auf
einen, den Schuh 22 an dessen Stirnseite übergreifenden
Halter 24 aufgebracht, welcher mit seinem freien Schenkel
25 zwischen dem Schuh 22 und dem Fahrgestell 10 festge
klemmt und so befestigt ist. Der Schuh 22 und das Fahrge
stell 10 sind dabei durch Verschrauben aneinander festge
legt.
Bei der in den Fig. 8 und 9 dargestellten dritten Ausfüh
rungsform einer Baueinheit 1′′ weist diese wiederum zwei
gegeneinander abgewinkelte Schenkel 2′′, 3′′ auf, wobei
der Schenkel 3′′ bei diesem Ausführungsbeispiel über ein
Zwischenstück 27 um 90° gegenüber dem Schenkel 2′′ abge
winkelt ist. Hierzu ist zunächst das Zwischenstück 27
gegenüber dem Schenkel 2′′ um 45° und der Schenkel 3′
gegenüber dem Zwischenstück 27 ebenfalls um 45° abgewin
kelt. Im Schenkel bzw. am Schenkel 3′′ ist dabei wiederum
der Reed-Schalter 4 angeordnet. An dem dem Schenkel 3′′
abgewandten freien Ende 26 des Schenkels 2′′ ist der
Tilt-Switch 6 verstellbar angelenkt. In etwa mittig im
Schenkel 2′′ befindet sich die Befestigungseinrichtung 28
zum Festlegen der Baueinheit 1′′ am Fahrgestell 10 des
Inline-Skates 23. Die Befestigungseinrichtung 28 kann
dabei in Form eines Sockels ausgebildet sein, über den
der Schenkel 2′′ durch Verschrauben und Zwischenlegen von
Gummiringen am Fahrgestell 10 festlegbar ist.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform für einen
Halter 29 zum Tragen des Sensorsockels 19 sowie der
Datenverarbeitungseinheit 20 dargestellt. Dabei handelt
es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um einen in Form
einer Klammer, eines Bügels oder eines Klettbandes ausge
bildeten Halter 29, der wiederum zwischen dem Schuh und
Fahrgestell des Inline-Skates festlegbar ist. Der Bügel
29 umschließt dabei die Schuhspitze und wird durch Klem
men zwischen Fahrgestell und Schuh gehalten. Als Sensor
einheit kann dabei wiederum die in Fig. 1 dargestellte
Einheit 1 oder aber die in Fig. 9 dargestellte Einheit
1′′ verwendet werden.
In Fig. 11 ist nun eine weitere erfindungsgemäße Ausge
staltung einer Vorrichtung zur Bestimmung der Fahrdaten
des Fahrgerätes dargestellt. Bei dieser Ausführungsform
sind die Korrektureinrichtung 30, hier ein Druckschalter,
sowie der Reed-Schalter 4 in zwei baulich getrennten
Sensoreinheiten bzw. Baueinheiten 30 bzw. 1′′ ′ angeord
net. Die Sensor- bzw. Baueinheit 1′′ weist wiederum zwei
unter einem Winkel von 120° abgewinkelte Schenkel 2′, 3′
wie die in Fig. 5 dargestellte Baueinheit 1′ auf. Der
Reed-Schalter 4 ist hier gemeinsam mit dem Langloch 9
im/am Schenkel 3′ angeordnet. Innerhalb der aus Kunst
stoff bestehenden Schenkel 2′, 3′ befindet sich das Kabel
zum Anschluß an die Datenverarbeitungseinheit 20. Letzte
re ist auf dem Sensorsockel 19 angebracht, an dem der
Schenkel 2′ verstellbar angelenkt ist. An der Oberseite
der Datenverarbeitungseinheit 20 befinden sich Anzeigen
21 zur Ausgabe der Geschwindigkeit, der Fahrzeit sowie
der gefahrenen Wegstrecke.
Die Korrektureinrichtung 30, die in Form eines Druck
schalters ausgebildet ist, befindet sich im Inneren des
Schuhs 22 unterhalb der Fußferse zwischen Innenschuh und
Schuhsohle des Schuhs 22. Sie ist über Kabel 31 mit der
Datenverarbeitungseinheit 20 verbunden.
Wir beziehen uns im folgenden auf Fig. 12, in der ein
Ablaufdiagramm zur Bestimmung der zurückgelegten Weg
strecke dargestellt ist. Dabei ist mit u2 das Signal des
Zeitgliedes bezeichnet, welches für die Erhöhung des
Rollenumfanges um 20 bis 25% sorgt, rs steht für die mit
dem Reed-Schalter gemessenen Impulse, und durch w1 und w2
wird dargestellt, wie die Impulse des Reed-Schalters
einer Rollbewegung bzw. einer Laufbewegung zugeordnet
werden. Bei w1 handelt es sich dabei um die dem Lauf
schritt zugeordneten Signale, bei w2 um diejenigen der
Rollbewegung zugeordneten.
Im Zeitintervall zwischen T₀ und T₁ wird vom
Tilt-Switch keine einen Laufschritt anzeigende Neigung
des Inline-Skates detektiert bzw. wird durch den Fahren
den Druck auf den Druckschalter im Inneren des Schuhs
ausgeübt, so daß ein entsprechender Druckkontakt gegeben
ist. Demgemäß werden die vom Reed-Schalter gemessenen
Impulse zur Bestimmung der Anzahl der Umdrehungen der
Rollen einer Rollbewegung zugeordnet, so daß die zurück
gelegte Wegstrecke durch die Anzahl der Umdrehungen, das
gemessene Zeitintervall sowie den tatsächlichen Rollenum
fang bestimmt wird. Wird bei T₁ ein Signal vom Tilt-
Switch gesendet bzw. der Druckkontakt am Druckschalter
unterbrochen, so wird die Zeitstufe u2 aktiviert und die
nun vom Reed-Schalter gemessenen Impulse zur Berechnung
der zurückgelegten Wegstrecke einem Laufschritt (w1)
zugeordnet. Wie sich aus den w1 zugeordneten Signalen
deutlich ergibt, handelt es sich nun um keine regelmäßi
gen Rollimpulse mehr, sondern um Schrittfolgen mit nicht
detektierbaren überbrückungsstrecken. Während dieser
Zeit, in der das Zeitglied u2 aktiviert ist, wird nun der
Rollenumfang um einen voreingestellten Wert, der zwischen
15 bis 30% liegen kann, erhöht, um auch diese Über
brückungsstrecke zu berücksichtigen. In der Folge werden
weitere Signale vom Tilt-Switch erhalten (T₂-T₅)
bzw. bleibt der Druckkontakt unterbrochen. Da bei T₅
zum letzten Mal eine Neigung bzw. kein Druckkontakt
detektiert wird, erfolgt nun für weitere 3 sec die Be
rechnung der zurückgelegten Wegstrecke mit dem korrigier
ten Rollenumfangswert. Da während dieser 3 sec kein
erneuter Impuls vom Tilt-Switch abgegeben bzw. nun Druck
kontakt erfolgt ist, wird das Zeitglied u2 bei T₆
desaktiviert und der Rollenumfangswert auf seinen ur
sprünglichen Wert zurückgesetzt. Die nachfolgend mit dem
Reed-Schalter gemessenen Rollenumläufe werden dann wie
derum w2 zugeordnet, und die Berechnung der zurückgeleg
ten Wegstrecke erfolgt mittels des tatsächlichen Rollen
umfangs. Wie sich dabei aus dem Ablaufdiagramm ergibt,
werden nun wieder regelmäßig Impulse vom Reed-Schalter
erhalten.
Claims (38)
1. Vorrichtung zur Bestimmung von Fahrdaten eines
Fahrgeräts, dessen Räder nicht immer Bodenkontakt
haben, mit einem Wegmesser an mindestens einer
Rolle, der Meßrolle, gekennzeichnet durch eine
Korrektureinrichtung (6, 20, 30) zur Korrektur der
vom Wegmesser (4) gemessenen Wegstrecke bei Unter
brechungen des Bodenkontakts der Meßrolle (5, 5′,
5′′).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Korrektureinrichtung (6, 20) einen Neigungs
messer (6) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Korrektureinrichtung (6, 20) einen
Bewegungsschalter oder Tilt-Switch (6) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Tilt-Switch (6) mittels einer Justierschrau
be (7) einstellbar und arretierbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Korrektureinrichtung (30, 20) einen Druck
schalter (30) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckschalter (30) in einem mit dem Fahrge
rät (23) verbundenen bzw. verbindbaren Schuh (22)
angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckschalter (30) zwischen Innenschuh und
Schuhsohle des Schuhes (22) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Druckschalter (30) im Bereich
unterhalb der Fußferse angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß der Wegmesser (4) ein
Reed-Schalter zur Detektion der Umdrehungen der
Meßrolle (5, 5′, 5′′) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Reed-Schalter (4) mit einem exzentrisch an
der Meßrolle (5, 5′, 5′′) festgelegten Magneten (12)
zusammenwirkt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Magnet (12) ein Permanentmagnet, insbe
sondere aus Neodym oder einer Aluminium-Nickel-
Cobaltlegierung ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß Wegmesser (4) und Korrekturein
richtung (6) in einer Sensoreinheit (1, 1′, 1′′)
zusammengefaßt sind, die durch eine ihre Funktions
elemente (4, 6, 8) aufnehmende Baueinheit gebildet
ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch
gekennzeichnet, daß Wegmesser (4) und Korrekturein
richtung (30) in getrennten Bau- bzw. Sensoreinhei
ten (1′′′, 30) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß zumindest eine Baueinheit (1, 1′,
1′′, 1′′′) gegeneinander abgewinkelte Schenkel (2,
2′, 2′′, 3, 3′, 3′′) aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Baueinheit (1, 1′, 1′′) eine
Befestigungseinrichtung (3, 3′, 9, 28) zur Festle
gung der Einheit am Fahrgerät (23) aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reed-Schalter (4)
zwischen dem Tilt-Switch (6) und einer Befestigungs
einrichtung (3, 3′, 9) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (3,
3′, 9) durch einen mit einem Langloch (9) versehenen
Schenkel (3, 3′) gebildet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß der Schenkel (3) gegenüber dem Reed-Schal
ter (4) abgewinkelt ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Befestigungsein
richtung (28) zwischen dem Reed-Schalter (4) und dem
Tilt-Switch (6) angeordnet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reed-Schalter (4)
sowie der Tilt-Switch (6) in/an gegeneinander abge
winkelten Schenkeln (2, 3, 2′, 3′, 2′′, 3′′) der
Baueinheit (1, 1′, 1′′) angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine am Fahrgerät (23) anordba
re Datenverarbeitungseinheit (20).
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich
net, daß die Datenverarbeitungseinheit (20) Anzeigen
(21) zur Ausgabe der durch die Verarbeitung bestimm
ten Daten aufweist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeich
net, daß die Anzeigen (21) LCD-Anzeigen sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungs
einheit (20) auf einem sie tragenden Sensorsockel
(19) angeordnet ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeich
net, daß der Sensorsockel (19) an einem mit dem
Fahrgerät (23) verbundenen bzw. verbindbaren Schuh
(22) festlegbar ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeich
net, daß der Sensorsockel (19) an einem am Fahrgerät
(23) festlegbaren Halter (24, 29) angeordnet ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich
net, daß der Halter (24, 29) zwischen Schuh (22) und
Fahrgestell (10) des Fahrgeräts (23) festlegbar ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeich
net, daß der Halter (29) den Schuh (22) seitlich
übergreift.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeich
net, daß der Halter (24) den Schuh (22) an dessen
Spitze übergreift.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (1′) am
Sensorsockel (19) anlenkbar ist.
31. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Zeitmesser.
32. Verfahren zur Bestimmung von Fahrdaten eines Fahrge
räts, dessen Räder nicht immer Bodenkontakt haben,
wobei das Fahrgerät mindestens eine mit einem Weg
messer versehene Meßrolle aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei festgestellten, sporadischen
Unterbrechungen des Bodenkontakts die gemessene
Wegstrecke zum Erhalt der tatsächlich gefahrenen Weg
strecke korrigiert wird.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,
daß die Neigung des Fahrgeräts gegenüber der Roll
richtung ab einem Neigungswinkel von etwa 30° erfaßt
wird, um festzustellen, daß die Meßrolle keinen
Bodenkontakt mehr hat.
34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet,
daß die Unterbrechung eines bei Bodenkontakt auf das
Fahrgerät ausgeübten Druckes erfaßt wird, um festzu
stellen, daß die Meßrolle keinen Bodenkontakt mehr
hat.
35. Verfahren nach Anspruch 32-34, dadurch gekennzeich
net, daß die Anzahl der Umdrehungen der Meßrolle
gemessen wird.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 32-35, dadurch
gekennzeichnet, daß die zurückgelegte Wegstrecke
durch die Anzahl der Umdrehungen der Rolle, den
gespeicherten Rollenumfang und das gemessene Zeitin
tervall bestimmt wird.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 32-36, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des tatsächlich
zurückgelegten Weges nach Feststellen der Unterbre
chung des Bodenkontaktes der gemessene Weg für eine
gewisse Zeit um 15 bis 30% erhöht wird.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet,
daß der Korrekturwert bei Detektion der Abhebung der
Meßrolle vom Boden für 3 sec beibehalten wird.
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