DE202014103740U1 - Leistungsgesteuertes Sportgerät mit Motorunterstützung und Erweiterungskit - Google Patents

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Abstract

Leistungsgesteuertes Sportgerät mit Motorunterstützung, wobei das Sportgerät in Form eines Fahrrades mit einem elektrischen Antrieb (7) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sportgerät mit einer Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung der von einem Fahrer erbrachten Eingangskraft und/oder Eingangsleistung kombiniert ist und dass das Sportgerät ein Steuergerät (5) aufweist, mit dem eine streckenunabhängige Soll-Leistung vorgebbar ist, dass das Steuergerät mit der Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung und dem elektrischen Antrieb (7) gekoppelt ist derart, dass der Antrieb mit einem den Fahrer unterstützenden Moment oder mit einem Gegenmoment arbeitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein leistungsgesteuertes Sportgerät mit Motorunterstützung und ein Erweiterungskit für ein Sportgerät und findet insbesondere für das leistungsoptimierte Training im Radsport Anwendung. Als Zielgruppe des leistungsgesteuerten Sportgeräts sollen primär Amateur- und Profisportler mit ausgeprägten Wettkampf- und Rennambitionen angesprochen werden, wobei insbesondere jene Sportler mit begrenztem Trainingsspielraum und Menschen im Rehabilitationssport Gefallen an dem Gerät finden sollen. Das Sportgerät ist sowohl interessant für Einzelsportler, Olympiastützpunkte und den Nachwuchssport, als auch für Trainingswissenschaftler, den Reha-Sport und Technikbegeisterte sowie Leistungsdiagnostikzentren.
  • Für jedes sportliche Training stellt sich die Frage nach der optimalen Belastungsintensität:
    Einerseits soll eine Überbeanspruchung durch zu hartes Training vermieden werden, investierte Trainingszeit soll jedoch auch nicht durch eine zu geringe Trainingsintensität verschwendet werden.
  • Im Rahmen der Trainingssteuerung gibt ein Leistungsmessgerät zuverlässig Auskunft über die Leistung und liefert Ergebnisse, die im Gegensatz zur Herzfrequenzsteuerung unabhängig von äußeren Einflüssen sind. Während auf der einen Seite das Training auf Cardiogeräten, Ergometern und Rollentrainern genau steuerbar ist, unterliegt andererseits das Training im Außenbereich verschiedenen Umgebungsfaktoren wie Wind, Streckenprofil oder Verkehrsdichte.
  • Bei der traditionellen Trainingsmethode hat sich die Herzfrequenz als Leistungsindikator etabliert. Durch den variablen Wirkungsgrad unterliegt der Puls jedoch vielen Faktoren, die Verfälschungen verursachen können. Der durchschnittliche Puls gibt speziell im Radsport keine qualitative Aussage über den Trainingseffekt, so dass diese Trainingsmethode nur als Indikator für den Grad der Anstrengung und Belastung des Körpers zu betrachten ist. Mit Hilfe der Herzfrequenzsteuerung lässt sich ein leistungsorientiertes Radtraining zwar gut modulieren, jedoch nicht präzise gestalten und kontrollieren.
  • Aus der Druckschrift DE 20 2005 008 682 U1 ist ein herzfrequenzgesteuertes Elektrofahrrad bekannt (wird so im Stand der Technik benannt), welches ein Elektrofahrrad mit üblichen Anbauteilen, einem elektromagnetischen Hilfsmotor, einem Akkumulator und eine zusätzliche Steuereinheit aufweist. Durch entsprechende Ansteuerung des Fahrradhilfsmotors wird über die Steuereinheit die Herzfrequenz in vorbestimmten Bereichen gehalten. Diese Lösung basiert auf dem pulsgesteuerten Training, wobei die Herzfrequenz die Unterstützung des Hilfsmotors vorgibt. Es wird somit nur indirekt auf Steigungen oder Belastung reagiert, ein gleichmäßiges Training mit vorgegebener Leistung ähnlich einem Ergometer ist jedoch nicht möglich. Zudem unterliegt der Puls auch Faktoren wie Stress, Krankheit, Übertraining oder Tagesform und kann so keine Rückschlüsse auf die Trainingsleistung bringen.
  • In der Druckschrift DE 10 2011 082 082 A1 wird ein Fahrrad mit mindestens einem Naben-Hilfsmotor und mindestens einem Antriebsrad beschrieben. Der Hilfsmotor des Antriebsrads ist derart mechanisch von der Pedalerie getrennt, dass der Antrieb ausschließlich über elektrische Energie erfolgt. Es wird zudem ein Soll-Drehmoment und/oder eine Soll-Drehzahl mit einem zugehörigen Ist-Wert verglichen und der Antrieb dementsprechend zu- oder abgeschaltet. Dieses System ist jedoch nicht beliebig in jedem Fahrrad einsetzbar, da der Generator im Tretlagerbereich einen dafür vorgesehenen Rahmen mit entsprechender Aufnahme und Platz benötigt.
  • Ein weiteres elektrisch unterstütztes Fahrrad wird in der Druckschrift DE 10 2012 211 719 A1 genannt. Das Fahrrad weist ein Antriebssystem, eine Steuereinrichtung und eine Einheit zum Erfassen von Ist-Werten des Fahrers auf. Die Steuereinheit besitzt einen Speicher mit vordefinierten Streckenprofilen und gleicht so die Soll-Leistung mit der Ist-Leistung ab und ermittelt so eine Differenzleistung über welche das Antriebssystem gesteuert wird, d. h. entweder im Motor- oder Generatorbetrieb arbeitet. Für die Ermittelung des aktuellen Streckenprofils wird ein GPS-System verwendet, welches vorzugsweise ein Smartphone oder ein externes Navigationsgerät ist. Diese Umsetzung erfordert einen großen technischen Aufwand, da zum einen erst ein Streckenprofil in das System geladen werden muss und zum anderen ein Navigationssystem nötig ist.
  • Ein weiteres Verfahren zur Steuerung eines Hilfsmotors eines Fahrrades wird in Druckschrift DE 10 2011 082 084 genannt. Auch hier wird ein Abgleich von Soll- und Ist-Werten vorgenommen, wobei die Pulsfrequenz hier ebenfalls als Messwert für die Steuerung gilt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein leistungsgesteuertes Sportgerät mit Motorunterstützung, und ein Erweiterungskit zu entwickeln, welches einen einfachen konstruktiven Aufbau, einen hohen Trainingsnutzen und eine vielfältige Kompatibilität mit Fahrradrahmendesigns ermöglicht. Des Weiteren soll eine Nachrüstung an handelsüblichen Fahrrädern möglich sein.
  • Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Es wird ein leistungsgesteuertes Sportgerät mit Motorunterstützung und ein Erweiterungs- bzw. Anbaukit beschrieben, wobei das Sportgerät in Form eines Fahrrades mit einem elektrischen Antrieb ausgeführt ist. Mittels eines Steuergerätes wird die Eingangsgröße in Form einer über ein Leistungsmessgerät und/oder Kraftmessgerät ermittelten Ist-Leistung (und/oder die resultierende Kraft) mit einer zeitabhängigen Soll-Leistung abgeglichen und in eine zugehörige Ausgangsgröße umgewandelt welche den elektrischen Antrieb steuert. Vorzugsweise ist das Leistungsmessgerät in Form eines Wattmeters ausgestaltet. Als weitere Eingangsgröße kann die Geschwindigkeit gemessen und an das Steuergerät übertragen werden. Auf Basis der Ausgangsgröße arbeitet folglich der Elektroantrieb unterstützend oder mit einem Gegenmoment. Dies geschieht in Abhängigkeit vom Verhältnis der Ist-Leistung zur Soll-Leistung, d. h. ist die Ist-Leistung größer als die Soll-Leistung unterstützt der Antrieb den Fahrer, liegt die Ist-Leistung unter der Soll-Leistung, beispielsweise bei einer Bergabfahrt wirkt durch den Elektromotor ein Gegenmoment, welches der Fahrer überwinden muss. Dadurch kann unabhängig von den geografischen Streckenbedingungen eine konstante Leistung oder eine vorgegebene Leistungskurve gefahren werden. So kann ein optimaler Lastbereich für ein gezieltes leistungsoptimiertes Training geschaffen werden, welcher sowohl für Leistungssportler wie auch Rehabilitationssportler notwendig ist. Vorzugsweise im Reha-Sport kann so ein gezielter Aufbau der Muskulatur mit der Möglichkeit des Draussen Trainierens verknüpft werden. Für eine Erhöhung der Reichweite des Sportgeräts wird Energie beim Erzeugen eines Gegenmomentes zurückgewonnen. Der Antrieb arbeitet dann rekuperativ. Der Akku wird dann wieder aufgeladen und die freiwerdende Energie wird genutzt.
  • Die für den Abgleich benötigten Soll-Leistungen werden vorzugsweise vor Fahrtantritt auf das Steuergerät übertragen. Die Soll-Leistungen sind streckenunabhängige konstante Leistungen oder zeitabhängige Leistungskurven. Dies geschieht vorzugsweise über einen Computer und kann kabellos oder per Kabelverbindung übertragen werden. Hier eignet sich besonders eine Übertragung über Funk, wie z. b. WLAN oder ANT+. Auch eine Manuelle Eingabe in das Steuergerät ist möglich und spart so den Weg über einen Computer. Sollte aufgrund von Erschöpfung oder anderweitiger Gründe die Soll-Leistung nicht mehr erreicht werden kann mit Hilfe der Bedieneinheit eine manuelle Anpassung der Leistungswerte während der Fahrt erfolgen.
  • Des Weiteren wird ein leistungsgesteuertes Sportgerät mit Motorunterstützung beschrieben, wobei das Sportgerät in Form eines Fahrrades mit einem elektrischen Antrieb ausgeführt ist. Das Sportgerät besitzt eine Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung der von einem Fahrer erbrachten Eingangskraft und/oder Eingangsleistung. Diese Eingangsleistung wird kabellos per Funk, vorzugsweise ANT+, oder mit Kabel an ein Steuergerät übertragen, welches die Eingangsleistung (Ist-Leistung) mit einer streckenunabhängigen, vorzugsweise vor der Fahrt eingestellten Soll-Leistung abgleicht. Das Steuergerät ist mit dem elektrischen Antrieb derart gekoppelt, dass der Antrieb mit einem den Fahrer unterstützenden Moment oder mit einem Gegenmoment arbeitet, wobei dies abhängig vom Verhältnis der Ist-Leistung zur Soll-Leistung ist. Die Leistungsmessung erfolgt vorzugsweise über ein Wattmeter, welches vorteilhafter Weise am Pedal, an der Kurbel oder am Hinterrad die erbrachte Leistung abgreift. Die Stromversorgung der Bedieneinheit, des Steuergeräts und des Antriebs erfolgt über einen Akkumulator. Jedoch ist auch der Einsatz von herkömmlichen Batterien denkbar. Der Antrieb besitzt wenigstens eine Unterstützungsstufe und eine den Akkumulator aufladende Rekuperationsstufe. Vorteilhafter Weise weist der Motor Unterstützungsstufen und Rekuperationsstufen auf, welche einen breiteren Einsatz ermöglichen. Die Kommunikation zwischen Steuergerät und Antrieb erfolgt kabelgebunden oder kabellos über gängige Funkstandards wie ANT+ wobei zum einen proprietäre Protokolle vom Steuergerät an den Antrieb übertragbar sind und andererseits der Antrieb die aktuell gefahrene Geschwindigkeit an das Steuergerät zurück übertragt. Zur Minimierung der Geräte kann das Steuergerät gleichzeitig die Bedieneinheit aufweisen, welche mittels integrierten Displays die notwendigen Informationen ausgibt und über Tasten oder ein Touchscreen Befehle an das Steuergerät übertragt. Diese Bedieneinheit befindet sich für die einfache Benutzung vorzugsweise am Lenker.
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich auch an Sportler oder Fahrradbegeisterte, welche bereits ein Fahrrad ohne Elektrounterstützung besitzen und kein weiteres dazukaufen wollen. Hier wird ein Erweiterungskit, bzw. Anbaukit verwendet, wobei das Erweiterungskit in Abhängigkeit vom Ausgangs-Ausstattungsgrad des Fahrrades ausgebildet ist. Hier sind vorzugsweise drei Ausstattungsgrade zu unterscheiden.
  • Als erste Variante dient ein Sportgerätes mit einem elektrischen Antrieb und einer Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung der vom Fahrer aufgebrachten Ist-Kraft und/oder Ist-Leistung. Hier umfasst der Erweiterungskit zumindest ein Steuergerät, mit dem eine streckenunabhängige Soll-Leistung vorgebbar ist und mit der eine Ist-Kraft und/oder Ist-Leistung vergleichbar ist, wobei das Steuergerät mit dem elektrischen Antrieb gekoppelt ist derart, dass der Antrieb mit einem den Fahrer unterstützenden Moment arbeitet, wenn die Soll-Leistung überschritten wird oder mit einem Gegenmoment arbeitet, wenn die Soll-Leistung unterschritten wird. Die zweite Variante umfasst als Ausgangs-Ausstattung ein Sportgerät mit einem elektrischen Antrieb ohne Leistungsmessung. Das Erweiterungskit umfasst in diesem Fall eine Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung und ein Steuergerät welches wie bei Variante 1 arbeitet.
  • Variante 3 beschreibt als Ausgangs-Ausstattungsgrad ein Sportgerät ohne einen elektrischen Antrieb und ohne Leistungsmessung. Es bezieht sich auf ein handelsübliches Fahrrad, welches ein Erweiterungskit umfassend einen elektrischen Antrieb mit zugehörigem Akkumulator/Batterie, eine Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung und ein Steuergerät gemäß aufweist. Vorteilhafterweise sind die Bauteile des Erweiterungskits zu den Standards des Fahrrades kompatibel und können durch den Austausch einzelner Komponenten montiert werden. Eine weitere Variante des Erweiterungskits ist der Einsatz einer Black-Box als Steuergerät, welche alle eingegeben und/oder alle erfassten Ist-Werte der Leistungsmessung und/oder Kraftmessung und/oder die gefahrene Geschwindigkeit aufzeichnet. Des Weiteren kann die Black-Box ein Steuergerät ohne Anzeige darstellen, wobei die Black-Box in diesem Fall über ein externes Eingabegerät gesteuert wird. Hier empfiehlt sich der Einsatz eines Smartphones mit zugehöriger App oder ein Navigationsgerät mit kompatiblem Funkstandard oder Kabelverbindung. Hier können sowohl das Navigationsgerät wie auch das Smartphone Daten auslesen und eingegebene Daten an die Black-Box übertragen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 zeigt die schematische Montage an einem Fahrrad,
  • 2 zeigt eine Prinzipdarstellung der Steuerung der einzelnen Komponenten Fahrräder gibt es in vielen verschiedenen Ausführungsformen und für viele verschiedene Einsatzbereiche. Die Grundkomponenten sind jedoch bei Fahrrädern die gleichen, d. h. jedes Fahrrad besitzt einen Rahmen 1, Laufräder 2, einen Antrieb mit einer Kette, Ritzel und Kurbel 3, Lenker 4 und Sattel. In 1 ist ein Fahrrad mit Fahrer dargestellt, welches die üblichen Komponenten aufweist. Das Fahrrad besitzt einen Rahmen 1 an welchem das System zur Leistungsmessung befestigt ist, wobei dieses System aus einem Steuergerät 5 mit integrierter Bedieneinheit 5.1, Wattmeter 6, einem elektrischen Antrieb 7 und einem Akkumulator 8 besteht.
  • Da das Leistungsmesssystem als Anbaukit bzw. Erweiterungskit gestaltet ist, besteht die Möglichkeit durch den Austausch einzelner Komponenten das System in jedes Fahrrad zu integrieren. Folglich wird bei einem Fahrrad ohne elektrischen Antrieb die gewöhnliche Kurbel 3 durch ein Wattmeter 6 ergänzt und das Hinterrad 2.1 durch ein Laufrad mit elektrischem Antrieb getauscht. Der Antrieb kann in einer weiteren Variante im Tretlager durch einen Mittelmotor oder am Vorderrad plaziert werden oder eine Kombination zwischen Laufrad und elektrischen Antriebskomponenten im Rahmen sein. Die Leistung und/oder Kraft kann direkt am Pedal, Kurbel, Nabe oder Hinterrad zu messen. Alternativ können Dehnungsmessstreifen je nach Hinterradnaben an den Pedalen oder der Kurbel montiert sein. Des Weiteren wird für die Stromversorgung ein Akkumulator 8 vorzugsweise an am Rahmen 1 befindlichen Flaschenhalterschrauben befestigt, wobei auch eine Montage an anderweitigen Stellen am oder im Fahrrad erfolgen kann. Die Bedienung erfolgt über das Steuergerät 5 welches vorteilhafterweise am Lenker 4 montiert ist, wobei das Steuergerät 5 eine integrierte Bedieneinheit 5.1 aufweist. Vorteilhafter Weise ist die Bedieneinheit 5.1 in Form eines Displays mit intuitiver Bedienanzeige ausgeführt und besitzt ein wettergeschütztes Outdoorgehäuse. Die Stromversorgung erfolgt über den Akkumulator 8 oder mittels eines im Steuergerät integrierten Akkus. Alternativ ist es möglich, ein Smartphone für die Bedienung zu nutzen, welches mit einer passenden App ausgestattet ist.
  • Die Steuerung des Antriebs wird in 2 als Prinzipdarstellung gezeigt. Zentrales Element ist der Akkumulator 8, der das Steuergerät, die Bedieneinheit und den elektrischen Antrieb mit Strom versorgt. Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt das Fahrrad eine Kurbel 3 mit Wattmeter 6, welcher über eine separate Batterie mit Strom versorgt wird. Der Wattmeter 6 überträgt die erfasste Ist-Leistung mit dem ANT+ Standard per Funk an das Steuergerät 5, d. h. die Leistung in Watt wird zyklisch übertragen. Neben der Leistung kann das Steuergerät 5 eine weitere Eingangsgrößen in Form von der aktuellen Geschwindigkeit welche mittels Kabelverbindung oder per Funk vom elektrischen Antrieb 7 oder einer anderen Quelle weitergegeben wird, erhalten. Durch den Abgleich mit den vor der Fahrt eingestellten Soll-Leistungswerten kann zeitabhängig ein Abgleich zwischen aktuell aufgebrachter Ist-Leistung und zeitabhängiger oder konstanter Soll-Leistung, woraus das Steuergerät 5 eine Ausgangsgröße ermittelt, welche an den elektrischen Antrieb 7 weitergegeben wird erfolgen. Dies kann zusätzlich durch den Abgleich mit der Geschwindigkeit erfolgen. Liegt die Ist-Leistung oberhalb der Soll-Leistung so wirkt der elektrische Antrieb unterstützend. Liegt die Ist-Leistung unterhalb der Soll-Leistung, erzeugt der elektrische Antrieb 7 ein Gegenmoment um auf den gewünschten Leistungswert zu kommen.
  • In diesem Modus wird Energie zurückgewonnen und in den Akkumulator 8 zurückgespeist. Hier stehen Stufen der Rekuperation zur Verfügung.
  • Die Informationen zur aktuellen Unterstützung bzw. Rekuperation können dem Bediener über die Bedieneinheit optisch dargestellt werden. Des Weiteren kann der Fahrer die Information über die aktuell gefahrene Geschwindigkeit, welche vom Antrieb 7 auf die Bedieneinheit 5.1 übermittelt wird erhalten. Vorteilhafterweise lässt sich über die Bedieneinheit der elektrische Antrieb auch direkt beeinflussen, sofern eine Nachjustierung der Leistungswerte notwendig ist. Auch eine voreingestellte Geschwindigkeit kann mit Hilfe des Gerätes dauerhaft gehalten werden.
  • Das leistungsgesteuerte Sportgerät ermöglicht einen optimalen Trainingseffekt, welcher sonst nur stationär z. B. auf einem Ergometer möglich ist und verbindet diesen Vorteil mit der Möglichkeit sich in der Natur zu bewegen. Die aufzubringende Leistung durch den Fahrer wird somit nicht vom Streckenprofil beeinflusst. Zudem erfolgt das Training einzig auf Leistungswerten und nicht wie üblich auf physiologischen Größen wie Puls oder Blutdruck.
  • Das leistungsgesteuerte Sportgerät mit Motorunterstützung kann sowohl als Komplettrad, wie auch als Anbau- oder Erweiterungskit für bereits existierende Fahrräder genutzt werden, wobei es mit beliebigen Arten von Fahrrädern kompatibel ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rahmen
    2
    Laufräder
    2.1
    Hinterrad
    3
    Kurbel
    4
    Lenker
    5
    Steuergerät
    5.1
    Bedieneinheit
    6
    Wattmeter
    7
    Elektrischer Antrieb
    8
    Akkumulator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202005008682 U1 [0005]
    • DE 102011082082 A1 [0006]
    • DE 102012211719 A1 [0007]
    • DE 102011082084 [0008]

Claims (13)

  1. Leistungsgesteuertes Sportgerät mit Motorunterstützung, wobei das Sportgerät in Form eines Fahrrades mit einem elektrischen Antrieb (7) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sportgerät mit einer Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung der von einem Fahrer erbrachten Eingangskraft und/oder Eingangsleistung kombiniert ist und dass das Sportgerät ein Steuergerät (5) aufweist, mit dem eine streckenunabhängige Soll-Leistung vorgebbar ist, dass das Steuergerät mit der Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung und dem elektrischen Antrieb (7) gekoppelt ist derart, dass der Antrieb mit einem den Fahrer unterstützenden Moment oder mit einem Gegenmoment arbeitet.
  2. Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmessgerät (6) in Form eines Wattmeters ausgeführt ist.
  3. Sportgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung zur Motorunterstützung an einem beliebigen mit einem elektrischen Antrieb unterstützen Fahrrad als Erweiterungskit nachrüstbar ist.
  4. Sportgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Batterie oder mindestens ein Akkumulator (8) das System aus Bedieneinheit (5.1), Steuereinheit (5) und Antrieb (7) mit Energie versorgt.
  5. Sportgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (7) mindestens eine Unterstützungsstufe und mindestens eine die Batterie/den Akkumulator (8) wiederaufladbare Rekuperationsstufe besitzt.
  6. Sportgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Steuergerät (5) und Antrieb (7) mittels einer Kabelverbindung oder kabellos erfolgt wobei zum einen proprietäre Protokolle vom Steuergerät (5) an den Antrieb (7) übertragbar und zum anderen die aktuell gefahrene Geschwindigkeit vom Steuergerät (5) empfangbar ist.
  7. Sportgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (5) am Lenker (4) befestigt ist und mittels eines integrierten Displays als Bedieneinheit (5.1) ausgebildet ist.
  8. Sportgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (5) mit verschiedenen Arten von Kraft- und/oder Leistungsmessgeräten (6) kombinierbar ist.
  9. Sportgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Leitungsmessgerätes/des Wattmeters (6) mit Kabel oder Kabellos mittels Funk, vorzugsweise ANT+, an das Steuergerät (5) übertragbar ist.
  10. Erweiterungskit zur Schaffung eines ein leistungsgesteuerten Sportgerätes/Fahrrades mit Motorunterstützung, dadurch gekennzeichnet, dass der Erweiterungskit in Abhängigkeit vom Ausgangs-Ausstattungsgrad des Fahrrades ausgebildet ist und dass – A) bei einem mit einem Ausgangs-Ausstattungsgrades eines Sportgerätes mit einem elektrischen Antrieb (7) und einer Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung der vom Fahrer aufgebrachten Ist-Kraft und/oder Ist-Leistung: der Erweiterungskit zumindest ein Steuergerät aufweist, mit dem eine streckenunabhängige Soll-Leistung vorgebbar ist und mit der Ist-Kraft und/oder Ist-Leistung vergleichbar ist, wobei das Steuergerät mit dem elektrischen Antrieb (7) gekoppelt ist derart, dass der Antrieb mit einem den Fahrer unterstützenden Moment arbeitet, wenn die Soll-Leistung überschritten wird oder mit einem Gegenmoment arbeitet, wenn die Soll-Leistung unterschritten wird; – B) bei einem mit einem Ausgangs-Ausstattungsgrades eines Sportgerätes mit einem elektrischen Antrieb (7) ohne Leistungsmessung und/oder Kraftmessung: das Erweiterungskit eine Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung und ein Steuergerät gemäß A) aufweist; – C) bei einem mit einem Ausgangs-Ausstattungsgrades eines Sportgerätes ohne einen elektrischen Antrieb (7) und ohne Leistungs- und/oder Kraftmessung: das Erweiterungskit einen elektrischen Antrieb mit zugehörigem Akkumulator/Batterie (8), eine Einrichtung zur Kraftmessung und/oder Leistungsmessung und ein Steuergerät gemäß A) aufweist.
  11. Erweiterungskit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Black-Box ist alle eingegebenen Werte und/oder alle erfassten Ist-Werte der Leistungsmessung und/oder Kraftmessung und/oder die gefahrene Geschwindigkeit aufzeichnet.
  12. Erweiterungskit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Black-Box ein Steuergerät (5) ohne Anzeige darstellt.
  13. Erweiterungskit nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Black-Box eine Schnittstelle aufweist, mit welcher über eine passende Bedieneinheit (5.1) in Form eines Smartphones mit zugehöriger App oder ein Navigationsgerät Daten auslesbar und eingebbar sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016209860A1 (de) * 2016-06-06 2017-12-07 Ford Global Technologies, Llc Trainingsstation für mobilen und stationären Betrieb
WO2018029314A1 (de) * 2016-08-11 2018-02-15 Lsp Innovative Automotive Systems Gmbh System und verfahren zur anzeige mindestens eines leistungskennwertes

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11970243B2 (en) 2018-03-05 2024-04-30 Honda Motor Co., Ltd. Bicycle exercise measurement device and bicycle
FR3086634B1 (fr) * 2018-09-28 2022-03-11 Ifp Energies Now Dispositif de modulation d'une puissance fournie par un cycliste
DE102022207695B3 (de) 2022-07-27 2023-11-09 Zf Friedrichshafen Ag Steuergerät für eine Zweiradflotte

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202005008682U1 (de) 2005-06-01 2005-09-29 Schuberth, Stephan, Dr.med. Herzfrequenzgesteuertes Elektrofahrrad
DE102011082084A1 (de) 2011-09-02 2013-03-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Fahrrad
DE102011082082A1 (de) 2011-09-02 2013-03-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Fahrrad mit einem Hilfsmotor und Verfahren zum Betreiben eines Fahrrads mit einem Hilfsmotor
DE102012211719A1 (de) 2012-07-05 2014-01-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrisch unterstütztes Fahrrad und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Fahrrades

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202005008682U1 (de) 2005-06-01 2005-09-29 Schuberth, Stephan, Dr.med. Herzfrequenzgesteuertes Elektrofahrrad
DE102011082084A1 (de) 2011-09-02 2013-03-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Fahrrad
DE102011082082A1 (de) 2011-09-02 2013-03-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Fahrrad mit einem Hilfsmotor und Verfahren zum Betreiben eines Fahrrads mit einem Hilfsmotor
DE102012211719A1 (de) 2012-07-05 2014-01-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrisch unterstütztes Fahrrad und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Fahrrades

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016209860A1 (de) * 2016-06-06 2017-12-07 Ford Global Technologies, Llc Trainingsstation für mobilen und stationären Betrieb
DE102016209860B4 (de) 2016-06-06 2023-12-14 Ford Global Technologies, Llc Trainingsstation für mobilen und stationären Betrieb
WO2018029314A1 (de) * 2016-08-11 2018-02-15 Lsp Innovative Automotive Systems Gmbh System und verfahren zur anzeige mindestens eines leistungskennwertes

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