DE3809464A1 - Zweirad mit diebstahlsicherung - Google Patents

Zweirad mit diebstahlsicherung

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Description

1. Die Erfindung betrifft ein Zweirad, mit Diebstahlsicherung, wobei über Verriegelungsmechanismen mindestens ein Laufrad bloc­ kiert wird.
2. Es ist bekannt, mechanisch mit Schlüsseln oder über Zahlen­ kombinationen betätigbare Verriegelung für Zweiräder wie Fahrrä­ der, Mopeds, Motorräder etc. zu verwenden. Nachteilig ist, daß Schlüssel einfach verlorengehen können und nicht den notwendigen Sicherheitswert aufweisen. Des weiteren ist es bekannt, Fahrrad mit Computer auszustatten, um gefahrene Distanzen, Geschwindig­ keiten und andere Parameter zu berechnen, anzuzeigen und noch zu speichern. Diese relativ teuren Computer sind gegen Diebstahl nicht geschützt und können leicht abmontiert werden.
3. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, oben genannte Nachteile des Standes der Technik zu beheben.
4. Diese Aufgabe wird durch die in Kennzeichen des Anspruchs enthaltenen Merkmale gelöst. Vorteile und Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgen­ den Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform wie eines Fahrrads.
Das erfindungsgemäße Fahrrad, Moped und/oder Motorrad wird am Vorder- und oder Hinterrad durch einen elektromechanisch betätigten Riegel (1) abgesperrt. Dieser wird vom Fahrradcompu­ ter aus gesteuert, der neben den Funktionen, wie Messung der Ge­ schwindigkeit, Distanz, Fahrzeit, Gesamtkilometer sowie Einstell­ organe wie Tastatur (10) für Reifengröße sowie Funktion für Fahrradlichtregelung enthält. Ein bevorzugt verwendeter zentraler Mikroprozessor (8) enthält noch zwei weitere Zeitfunktionen, nämlich einen Countdown und eine Uhr mit Sekundenanzeige.
Das Fahrrad wird entweder auf Tastendruck oder auf Wunsch automatisch nach einer bestimmten Wartezeit, z. B. einer Minute, abgesperrt. Die Entriegelung erfolgt über die Eingabe eines geeigneten Codewortes, das in einer Speichereinheit gespeichert ist und vom Besitzer bei Erstbenutzung eingegeben werden kann.
Den Strom bezieht der Computer über z. B. NiCd-Akkus (13), die über Solarzellen (27) und auch, falls notwendig über den Dynamo (28) aufgeladen werden. Die Ladezustandsanzeige erfolgt über eine LCD-Anzeige (12). Falls die Akkuspannung zu weit absinken sollte, zeigt der Computer dies dem Benutzer an. Standart und auch aktuelle Werte bleiben jedoch eingespeichert.
Die Fahrradsicherung besteht aus einem Riegel, der von einem Motor (6) durch die Speichen (7) getrieben und dort von einem Querbolzen (2) festgehalten wird. Zum einen hat der Riegel (1) Spiel, um den Speichen (7) ausweichen zu können, auf die er treffen könnte, zum anderen sind Riegel, Bolzen (2) und die übrigen mechanischen Teile weitgehend nicht direkt zugänglich.
Es empfiehlt sich den Verriegelungsmechanismus soweit wie möglich kompakt im und am Fahrrad unterzubringen, und dabei eine Symbiose aus Funktionstüchtigkeit, Gewicht, Kompaktheit und Design eingehen. Die Erfindung zeichnet sich durch Bedienungs­ freundlichkeit sowie Unzerstörbarkeit des Systems aus.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines nachfolgend dargestellten detaillierten Ausführungsbeispiels und anhand von Figuren erläutert.
- Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Riegel.
- Fig. 2 zeigt die Draufsicht des Riegels.
- Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Bolzens.
- Fig. 4 zeigt das Blockschaltbild der Digitalelektronik.
- Fig. 5 zeigt die Motoransteuerung.
- Fig. 6 zeigt die Ladeelektronik.
- Fig. 7 zeigt die Tastatur.
Die Elektronik
Die Elektronik besteht aus dem Zentralelement Mikrocomputer, der die Tastatur (10) abfragt, die Anzeige (12) und das Fahrradlicht ansteuert, die Motoren (5 und 6) der Diebstahl­ sicherung betätigt und über verschiedene Sensoren Angaben über den Ladezustand der Akkus (13), den Zeittakt und die Radumdre­ hung bekommt. Des weiteren regelt ein Schaltkreis das Laden der Akkus (13), ein weiterer die Versorgungsspannung für die Digital- Elektronik.
Der Computer
Das Zentrum aller elektronischen Funktionen ist der Mikro­ controller 80C51. Sein interner Ram-Bereich dient als Zwi­ schenspeicher bei Berechnungen und enthält auch die Flags. Darin werden auch Variablen für die Uhr, die Stoppuhr, den Countdown, den Code und die Reifengröße abgelegt. Der Mikrocontroller verfügt über zwei 16-Bit-Timer, die beide an einen astabilen Multivibrator mit einer Frequenz von 200 Hz angeschlossen werden. Timer 0 wird als 8-Bit Auto-Reload-Timer benutzt, der den Sekundentakt für alle Zeitfunktionen generiert. Timer 1 wird als 16-Bit Counter betrieben, der zur Pulsweitenmessung der Radum­ drehung dient. Zusätzlich wird der 200 Hz Takt in den Interrupt- Eingang 0 eingespeist, damit die Tastatur (10) abgefragt wird und die LCD-Anzeige (12) mit einer Wechselspannung angesteuert werden kann. An den Interrupt-Eingang 1 wird der Impulsgeber (25) vom Vorderrad angeschlossen. Da mit den wenigen Port-Pins, die wegen der Anschlußbelegung des externen Speichers (9) übriggeblieben, nicht alle Komponenten angesteuert werden konnten, mußte eine andere Lösung gefunden werden. Es bot sich nun an, den seriellen Port im Shiftregistermodus zu betreiben und eine Kette von Schieberegistern daran anzuschließen.
Die Tastatur (10)
Als Eingabefeld dient eine wasserdichte Folientastatur. Jeder Anschluß wird einzeln an die freien Ports 0, 1 und 2 gelegt, ohne vorher dekodiert zu werden.
Die Anzeige (12) / das Licht
Die Backplanes der LCD-Anzeige (12) werden von einem 2 zu 4 Dekoder angesteuert, die restlichen Pins werden direkt an die Schieberegister angeschlossen. Das Licht wird durch einen Mosfet oder anderen Schalter ein- und ausgeschaltet, der an einen freien Ausgang der Schieberegister angeschlossen wird.
Die Motoransteuerung (11)
Die Motoransteuerung (11) ist der Leistungsteil der Elek­ tronik. Jeder Motor (5 und 6) wird von 4 Mosfets (18) oder anderen Schaltelementen so angesteuert, daß die Anschlüsse der Motoren (5 und 6) alternativ zwischen beiden Polen (6 V und Masse) gelegt werden können. Für jeden Motor (5 und 6) werden also zwei Anschlüsse eines Schieberegisters benötigt.
Laderegelung und Akku
Als Akku (13) werden 5 NiCd-zellen benutzt, die zusammen eine Spannung von 6 V haben. Da sie aber immer wieder neu aufgela­ den werden müssen, sorgt ein Spannungskomparator (14) dafür, daß der Mikrocontroller erfährt, wann die Spannung zu weit abgesunken ist. Dieser zeigt es auf der LCD-Anzeige (12) an. Ein weiterer Komparator (15), dessen Schaltpunkt etwas weiter unten angesie­ delt ist, schaltet (26) die Stromversorgung des gesamten Compu­ ters mit seiner Peripherie aus und versorgt sein Ram (29) mit einem Notstrom, um den Akku (13) zu schonen. Eine zusätzliche Schutzvorrichtung (16) verhindert, daß die Akkus (13) zu weit aufgeladen werden.
Das Netzteil
Da die Computer-Elektronik mit einer konstanten Spannung von 5 V versorgt werden will, die Akkuspannung aber 6 V beträgt und Schwankungen unterliegt, wird ein Low-Drop Spannungsregler (17) verwendet, der mit einem Spannungsabfall von einem Volt noch stabile 5 V erzeugen kann. Falls die gesamte Digitalelektronik in CMOS gebaut wird, kann der Spannungsregler entfallen, da CMOS Schaltungen einen sehr weiten Betriebsspannungsbereich haben.
Der Riegel
Der Riegel (1) hindert die Räder daran, sich zu dre­ hen, indem er zwischen die Speichen (7) geschoben wird. Weiter­ hin verbindet der Riegel den Ausbau des Rades sowie des Zahn­ kranzes bei Sporträdern.
Bewegung des Riegels
Er basiert auf dem Prinzip des Vorschubes, d. h. der Transport einer Zahnstange durch ein Zahnrad. Die Zahnstange (3) ist die Seele des Riegels. Sie ist mit einer Aussparung für das Zahnrad (21) in das Blech (24) eingepaßt. Auf der einen Seite wird der Riegel durch eine Stahlplatte geschlossen, auf der anderen mit einem Blech (24), das an der Lauflinie des Flinsches (20) eine Führung hat. Die Achse (19) des Motors (5) ist in den Flinsch (20) des Zahnrades (21) eingepaßt. Das Zahnrad ist als Fixpunkt zu verstehen, um den sich der Riegel (1) dreht. Er ist oberhalb des Schutzblechs vor der Gabel angebracht und kann Dank seiner Krümmung zwischen Nabe und Felge zwischen die Speichen (7) hindurch geführt werden. Wegen seiner Biegung muß folglich auch die Zahnstange (3) und die Führung für das Zahnrad (21), die ins Alublech (23) geschnitten wurde, gebogen sein. Der Riegel (1) hat im wesentlichen die Form eines Reißzahnes und läuft vorne spitz zu, wo er in der Horizontalen quer zur Laufrichtung ein Loch hat.
Die Führung des Riegels
Die Führung des Riegels ist beidseitig neben dem Zahnrad (21) außen angebracht. Die in Bewegungsrichtung weiter vorne liegende Führung ist plan zum Riegel. Der Riegel (1) hat durch die dahinter liegende soviel Spiel, daß er, wenn er in seiner Schließbewegung auf eine Speiche trifft, dieser ausweichen und an ihr vorbeifahren kann. Dabei dient die einseitig zugeschliffene Spitze dazu, dem Riegel (1) die notwendige Seitwärtsbewegung zu geben.
Verriegelung durch den Bolzen (2)
Eine Führung mit dem Negativ der Riegelspitze, die dessen maximalen Spiel angepaßt ist, ist längs am anderen Gabelzinke entsprechend positioniert. Ein Bolzen (2), der der Verriegelung dient, kann quer durch die Führung so getrieben werden, daß er das Loch des Riegels durchfährt. Am hinteren Ende dieses Bolzens (2) ist eine Zahnstange (4) angebracht, über die mit Hilfe eines zweiten Motors (6) den Bolzen (2) über ein Zahnrad (22) vorge­ trieben werden kann. Dadurch kann der Riegel (1) fest verankert werden. Dabei bilden die Führung und der Teil der die Riegel­ spitze aufnimmt einen Halbkreis, der sich dann bei ausgefahrenem Riegel (1) zu einem ganzen Kreis ergänzt.
Das Gehäuse der Diebstahlsicherung
Das Gehäuse der Diebstahlsicherung umschließt alle festen mechanischen Teile so, daß alle empfindlichen Teile wie Zahnräder (21 und 22), Zahnstangen (3 und 4), Motoren (5 und 6) nicht offen zugänglich sind. Dabei werden die Verdrahtungen zu den Motoren (5 und 6) innerhalb der Gehäuse aus dem Rahmen geführt.
Das Gehäuse der Akkus
Den NiCd-Akkus (13) dient als Gehäuse das Sattelrohr. Dabei sind die Akkus (13) im Rahmen des Fahrrades in einem Schrumpf­ schlauch fest eingepreßt.
Das Gehäuse des Computers
Ein Gehäuse für die Hardware wird in kompakter Form am Lenker angebracht. Um es für Wartungsarbeiten zugänglich zu lassen, ist ein Deckel an einem Scharnier angebracht, der durch ein einfaches Schlüsselschloß gesichert wird. Durch das Gehäuse, das sich über die Stellschraube und Manchette erstreckt, können weder Lenker noch Lenkervorbau bei geschlossenem Gehäuse abmon­ tiert werden.
Die Platinen und ihre Befestigungen
Die Platinen werden am Deckel und im festen Teil des Gehäuses angebracht, wobei die Anzeige (12) und die Tastatur (10) herausgeführt sind. Durch die Verwendung eines Mikroprozessors (8) wird die Benutzerfreundlichkeit erheblich erhöht.
Die Bedienung
Die Anzeige (12) kann mit "ON/OFF" ein- und ausgeschaltet werden. Ist sie ausgeschaltet, sind die weiteren Funktionen der Tastatur (10) gesperrt. Im aktiven Zustand gibt es verschiedene Modi:
  • - Bei einem Druck auf "Trip" wird die Distanz angezeigt; sie kann durch einen Druck auf "Reset" rückgesetzt werden.
  • - Bei einem Druck auf "Odo" wird der Gesamtkilometerstand angezeigt.
  • - Bei einem Druck auf "MaxSpeed" wird die bisherige Maximalgeschwindigkeit angezeigt; sie kann mit "Reset" rückgesetzt werden.
  • - Bei einem Druck auf "Time" wird die Zeitfunktion einge­ schaltet. Im normalen Modus wird die Uhrzeit angezeigt. Drückt man auf
"Start", setzt man gleichzeitig die Stoppuhr in Bewegung. Drückt man aber auf irgend eine Zahl, wird der Countdown aktiviert. Über das Tastenfeld und die Taste "hms" (Stunden/Minuten/ Sekunden) kann man dabei die richtige Dauer angeben. Beim letzten (dritten) Druck auf diese Taste wird der Countdown in Bewegung gesetzt. Mit der Taste "Stop" kann die Stopuhr oder der Count­ down gestoppt werden. Drückt man anschließend "Reset", wird beides rückgesetzt und die Uhr wieder angezeigt.
  • - Die speziellen Funktionen kann man über "Code" eingeben. Dabei bedeuten die Tastenkombinationen (nacheinander ein­ gegeben):
    • - "Code" + "1": Schloß verriegeln
    • - "Code" + "2": Licht ein/aus
    • - "Code" + "3": Uhr stellen (wie Countdown)
    • - "Code" + "4": Schlüsselwort stellen (6-stellig); Bestätigung durch anschließendes Drücken von Code
    • - "Code" + "5": Diameter Set
    • - "Code" + "6": Autozu: Die Automatik ermöglicht es, das Fahrrad wird nach ca. 1 Minute Stehen automatisch zu verriegeln.
  • Wird nach "Code" jede andere Taste gedrückt, wird die Codefunktion wieder ausgeschaltet, d. h., der Zustand vor dieser Eingabe wieder hergestellt.
Im Alarmzustand, d. h. beim Betätigen von "Code" + "1", wird die Anzeige (12) dunkel getastet. Der Mikrocontroller wartet 5 Sekunden nach jedem Impuls vom Impulsgeber und betätigt die Motoren (5 und 6) der Diebstahlsicherung erst dann, wenn er in dieser Zeitspanne keinen weiteren Impuls empfangen hat. Dieser Schutz dient dazu, daß das Rad während der Fahrt nicht abgesperrt werden kann.
Um die Diebstahlsicherung zu öffnen, wird die Taste "Code" gedrückt und anschließend das Codewort über die numerischen Tasten eingegeben. Drückt man wiederum "Code", so wird die Eingabe mit dem internen eingespeicherten Codewort verglichen. Bei positiven Ergebnis wird die Diebstahlsicherung geöffnet, d. h. die Anzeige erlischt wieder und die Riegel (1) bleiben geschlossen.
Der Energiebedarf
Um den Stromverbrauch der Elektronik möglichst niedrig zu halten, werden nur stromsparende CMOS-IC′s verwendet. Außerdem mußte die Laderegelung umfassend ausfallen, um einen größtmögli­ chen Schutz der Akkus (13) und der Elektronik gewährleisten.
Die Feinmechanik
Der Riegel (1) wird in einem Stück gefräst, damit die Zahnstange (3), die ja entsprechend dem Riegel (1) die gleiche Krümmung aufweist, keine Moduländerung erfährt.

Claims (8)

1. Zweirad mit Diebstahlsicherung, wobei über Verriegelungsme­ chanismen mindestens ein Laufrad blockiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsmechanismus elektrome­ chanisch gesteuert und über eine gegen unbefugte Abnahme gesicherte elektronische Steuereinheit kontrolliert wird.
2. Zweirad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuereinheit einen Mikroprozessor (8) enthält.
3. Zweirad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Laufräder verriegelbar sind.
4. Zweirad nach einem oder mehreren vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungen im Rahmen des Zweirads verlaufen.
5. Zweirad nach einer oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung zumindest teilweise über Solarzellen (27) erfolgt.
6. Zweirad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen (27) vorzugsweise federnd gelagert im Gepäckträ­ gerbereich angeordnet sind.
7. Zweirad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Akkus (13) im Sattelrohr des Rahmens vorzugsweise fest untergebracht sind.
8. Zweirad nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel zu den Motoren (5 und 6) vorzugsweise innerhalb der Motorabdeckung aus dem Rahmen geführt werden.
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