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GEGENSTAND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anmeldung zu einem Erfindungspatent,
das einer bordeigenen, computerintegrierten Vorrichtung für Fahrräder zur
Beleuchtung, zur Signalisierung und zum Drucken von Straßensymbolen
entspricht, im Besonderen unter unvorteilhaften Licht- und Sichtverhältnissen,
wie in
EP-A-1381021 beschrieben.
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Die
Erfindung schließt
Funktionen der vorderen Beleuchtung, Blinkeranzeige und Signalisierung des
Bremslichts, akustischen Bremswarnung, Hupen und Drucken von Straßensymbolen
ein, die alle von dem Benutzer über
eine Hauptsteuereinheit auf dem Lenker oder Vorbau gesteuert werden.
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Der
hintere Teil schließt
eine andere Einheit ein, die die vordere Einheit unterstützt und
ergänzt, um
alle Funktionen des globalen Systems auszuführen, wobei die Hauptsteuereinheit
mit der Möglichkeit ausgestattet
ist, programmierbar zu sein, dazu in der Lage zu sein, andere für den Fahrradfahrer
nützliche Funktionen
auszuführen,
wie zum Beispiel ihm/ihr die Pedaldrehzahl und Pedaltrittquote anzuzeigen,
wodurch diese in einem kompakten Multifunktionsgerät resultiert,
das eine große
Anzahl unterschiedlichster Anforderungen erfüllt.
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Die
Energieversorgung des Systems stammt von wiederaufladbaren Batterien
mit einer kleinen Größe und einer
hohen Energiedichte, die autonom wiederaufgeladen werden können, indem
diese nur an einen nicht herkömmlich
geregelten Spannungstransformator angeschlossen werden.
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BEREICH DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung ist in der Produktionssparte der Hilfsgeräte, -vorrichtungen
und -elemente für Fahrradfahrer
anwendbar.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Dem
Antragsteller ist, da ihm diese gehört, die Akte des mit der Nummer
200101432 angemeldete Gebrauchsmusters bekannt, das mit der Nummer
1049352 veröffentlicht
wurde und das sich auf eine auf Fahrräder anwendbare Signalisierung
und Anzeige der Gegenwart bezieht.
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Dem
Antragsteller ist ebenfalls die derzeitige Existenz einer relativ
großen
Anzahl von Erfindungen bekannt, die sich alle auf einen isolierten
Teil derselben beziehen.
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Gleichwohl,
weder die von ihm besessene Unterlage, die dazu geeignet ist, optische
Information bezüglich
der Oberfläche
des Untergrundes wiederzugeben, über
den ein Fahrradfahrer fährt,
noch die Akten, die auf irgendeine Weise mit der hierunter beschriebenen
Erfindung in Beziehung stehen, schließen die synergetische Interaktion
zwischen diesen ein, um eine Gruppe verbesserter Funktionen zur Verfügung zu
stellen.
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Dem
Antragsteller sind Erfindungen bekannt, die die vordere Beleuchtung,
hintere Notsignalisierung oder Geschwindigkeitsanzeige und andere
Parameter abdecken, bei denen es sich um isolierte Elemente und
Geräte
mit begrenzter Funktionalität handelt.
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Gleichwohl
ist dem Erfinder derzeit keine Erfindung bekannt, die die Eigenschaften
der hierunter beschriebenen Erfindung besitzt.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
von der Erfindung vorgeschlagene bordeigene, computerintegrierte
Vorrichtung für
Fahrräder
zur Beleuchtung, zur Signalisierung und zum Drucken von Straßensymbolen
ist als ein multifunktionelles System für Fahrräder konfiguriert, dessen Hauptziel
es ist, die Sicherheit des Fahrradfahrers zu erhöhen.
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Spezifischer
ausgedrückt
hat die bordeigene, computerintegrierte Vorrichtung für Fahrräder zur Beleuchtung,
zur Signalisierung und zum Drucken von Straßensymbolen, die Gegenstand
der Erfindung ist, folgende Parameter. Nämlich:
- – Erhöhung des
Bewusstseins des Fahrradfahrers hinsichtlich der Fahrbahn, mittels
Licht- und akustischen Anzeigen, die als ein Signalisierungssystem
handeln.
- – Erhöhung des
Sichtfeldes des Fahrradfahrers unter nicht optimalen Lichtverhältnissen.
- – Information
bezüglich
seines/ihrer Gegenwart auf der Straße an andere schnelle Fahrzeuge,
die mit einem Abstand hinter dem Fahrradfahrer fahren, die keine
direkte Sicht zwischen dem Fahrzeug und dem Fahrradfahrer erlauben
und die daher den Fahrradfahrer in einer kurzen Zeitspanne schneiden
können.
Die besagte Information bezüglich
der Gegenwart wird an dahinter fahrende Fahrzeugen übertragen,
indem Symbole an Stellen auf die Fahrbahn gedruckt werden, die der Fahrradfahrer
für gefährlich hält, da es
an diesen für
den Fahrer des Fahrzeugs schwierig ist, den Fahrradfahrer wahrzunehmen,
wie zum Beispiel Hügelkuppen,
gefährliche
Kurven, Tunneleingänge,
etc. Die besagte Farbe hat die Eigenschaft, nach der ausreichenden
Zeitspanne zu verschwinden, um Fahrzeuge darauf aufmerksam gemacht
zu haben, dass sie hinter dem Fahrrad fahren.
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Zusätzliche
zu den vorherigen Sicherheitsfunktionen kann das System andere nützliche
Funktionen für
den Fahrradfahrer zur Verfügung
stellen, wie zum Beispiel die für
einen Fahrradtacho typischen, auf diese Weise wird aus den Ressourcen,
die die Sicherheitsfunktionen implementieren, Nutzen gezogen, um
der Erfindung einen größeren Nutzen zu
verleihen, so dass diese in einem kompakten, multifunktionellen
System resultieren, dessen Volumen, Gewicht und Kosten geringer
als die Summe aller separaten Vorrichtungen ist, die zur Erreichung
derselben Gruppe von Funktionen notwendig wären.
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BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
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Um
die ausgeführte
Beschreibung zu ergänzen
und mit dem Ziel, ein besseres Verständnis der Merkmale der Erfindung
zu unterstützen,
wird ein Satz von Abbildungen beigelegt, wobei dieser einen integralen
Teil der vorliegenden Spezifikation bildet, bei dem das Folgende
mit einem erläuternden,
nicht begrenzenden Charakter dargestellt wird:
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1 entspricht
einer Darstellung eines Fahrrads, in das die Erfindung eingeschlossen
ist, entsprechend einer bordeigenen, computerintegrierten Vorrichtung
für Fahrräder zur
Beleuchtung, zur Signalisierung und zum Drucken von Straßensymbolen,
wobei es in dieser grafischen Darstellung möglich ist, die Elemente zu
sehen, die im vorderen und hinteren Bereich der Fahrradkarosserie
festgelegt sind;
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2 stellt
ein Blockdiagramm des Gegenstandes der Erfindung dar;
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3 entspricht
einem Diagramm der Erfindung, das den auf der 1 dargestellten
Gegenstand vervollständigt;
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4 stellt
eine frontale Höhenansicht
der hinteren Beleuchtungseinheit dar;
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5 entspricht
einer schaubildlichen Darstellung der Vorrichtung, die im vorderen
Bereich eingefügt
ist.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts
dieser Abbildungen kann festgestellt werden, dass die bordeigene,
computerintegrierte Vorrichtung für Fahrräder zur Beleuchtung, zur Signalisierung
und zum Drucken von Straßensymbolen
aus einer vorderen Einheit (2) und einer hinteren Einheit (40)
besteht, die an einem Fahrradrahmen befestigt sind, wobei die vordere
Einheit (2) an der Lenkstange befestigt ist und die hintere
Einheit (40) an dem hervorstehenden Körper des Fahrradrahmens befestigt
ist, der die Sattelstütze
bildet, wobei die hintere Einheit über einen Mikrocontroller,
einen Empfänger-
und Übertragungskreislauf für Daten
und zur Steuerung mit der vorderen Einheit, eine Anordnung rotes
Licht ausstrahlender Dioden mit starker Leuchtkraft für die hintere
Signalisierung, zwei magnetische oder optische Sensoren zur Messung
der Pedaldrehzahl und der Pedaltrittquote, einen magnetischen Sensor
oder Schalter zur Detektion des Bremsvorgangs, zwei kleinere Anordnungen oranges
Licht ausstrahlender Dioden mit starker Leuchtkraft für die Blinkersignalisierung,
einen piezoelektrischen Lautsprecher für akustische Warnhinweise sowie
dessen entsprechenden Treiberkreislauf, das Subsystem zum Druck
der Symbole, und wahlweise eine Anordnung wiederaufladbarer Batterien
und deren entsprechende Auflade- und Spannungsregulierungskreisläufe verfügt.
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Die
vordere Einheit besteht aus einem Mikrocontroller, einer Anordnung
weißes
Licht ausstrahlender Dioden mit starker Leuchtkraft, einem numerischen,
alphanumerischen oder grafischen Bildschirm, einer Reihe ergonomisch
angeordneter Knöpfe,
einem Empfänger-
und Übertragungskreislauf
für Daten
und zur Steuerung mit der hinteren Einheit sowie einer Anordnung
wiederaufladbarer Batterien und deren entsprechender Auflade- und
Spannungsregulierungskreisläufe.
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Bei
der vorderen Beleuchtungseinheit handelt es sich um eine Anordnung
weißes
Licht ausstrahlender Dioden mit starker Leuchtkraft, vorzugsweise
zwischen 6 und 10 Einheiten in einer rechteckigen oder ellipsenförmigen Anordnung,
so dass die Breite der Licht ausstrahlenden Diodenanordnung um eine
Vielfaches breiter als dessen Höhe
ist, wodurch eine aerodynamischere Form der Hauptsteuereinheit erzielt
wird.
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Diese
Dioden werden mittels eines Zählers oder
einer Mehrzweck-Mikrocontrollerausgabe betätigt, die auf geeignete Weise
mit einem Transistor verbunden ist, was eine ausreichende Stromversorgung
für die
besagten Licht ausstrahlenden Dioden ermöglicht.
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Mittels
dieser Anordnung ist es möglich,
die Leuchtkraft der Dioden zu steuern, indem der Arbeitszyklus des
auf diese angewendeten eckigen Signals geändert wird.
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Ein
anderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass diese 10% mehr
Lichtstärke
bei demselben Energieverbrauch erzielt, da diese auf die Licht ausstrahlenden
Dioden mit Impulsen einwirkt.
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Die
Anordnung Licht ausstrahlender Dioden wird auf einem Reflektor montiert,
der den Lichtstrahl lenkt und diesem Form gibt.
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Der
Reflektor kann wahlweise in vertikaler Richtung positioniert werden,
so dass der Streifen der Fahrbahn, den man ausleuchten möchte, eingestellt
werden kann.
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Die
Anordnung Licht ausstrahlender Dioden wird zusammen mit deren Reflektor
an der vorderen Seite mit einem durchsichtigen Kunststoffmaterial
abgedeckt, das an jedem Bereich seiner Oberfläche über eine variable Breite verfügt, so dass
dieses als eine einen Lichtstrahl formende Linse fungiert.
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Die
Beleuchtungseinheit, mit die die hintere Einheit ausgestattet ist,
besteht aus zwei Licht ausstrahlenden Dioden in linearer Konfiguration
mit einer oder zwei Reihen von Dioden.
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Die
orangefarbenen Dioden werden an der Seite und die roten in der Mitte
positioniert.
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Diese
werden ebenfalls auf einem Reflektor montiert und mit einem durchsichtigen
Kunststoffmaterial abgedeckt, wahlweise orange gefärbt für den Bereich
der Blinkerleuchten und rot gefärbt
für den Bereich
der Bremsleuchten.
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Die
rotes Licht ausstrahlenden Dioden haben die Funktion, als Warn-
oder Notlicht und als ein Bremslicht zu arbeiten.
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Das
Warnlicht besteht in der sequentiellen Aufleuchtung der ausgerichteten
Dioden, wobei eine Diode leuchtet während die anderen ausgeschaltet bleiben,
oder in der pulsierenden Aufleuchtung aller Dioden, oder in einer
Aufleuchtung mittlerer Leuchtstärke.
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Wenn
der Fahrradfahrer die Bremse betätigt, wird
die hintere Einheit bezüglich
des Bremsvorgangs über
einen Knopf oder Sensor informiert, der auf der Hinterradbremse
des Fahrrads montiert ist und der die Bewegung des Clips erfasst.
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Das
Steuersystem der hinteren Einheit stoppt dann das Betreiben der
Dioden im Warnlichtmodus und lässt
alle fortdauernd bei maximaler Leuchtkraft aufleuchten, wobei ebenfalls
der piezoelektrische Lautsprecher oder Geber betätigt wird, falls dies vorher
von dem Benutzer so konfiguriert wurde.
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Der
Bremsvorgang kann auch für
dessen automatische Detektion ohne den Bremsschalter konfiguriert
werden, dafür
codeerfasst der Mikrocontroller die abrupte Verlangsamung zusammen
mit der Nullpedaltrittquote.
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Auf
diese Weise wird ein abrupter Vorgang der Verlangsamung implementiert,
der gleichzeitig mit der herkömmlichen
Bremsdetektion arbeiten kann, der dazu verwendet werden kann, Stürze in der Gruppe
zu vermeiden, wenn zum Beispiel der vordere Teamkamerad aufhört, in die
Pedale zu treten oder beginnt, eine starke Steigung hinaufzufahren.
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Der
piezoelektrische Lautsprecher oder Geber kann ebenfalls manuell
vom Benutzer als akustische Warnung verwendet werden, dass heißt als Hupe
oder Klingel, sowie als eine akustische Warnung der Gegenwart, dass
heißt
um bezüglich
der Existenz eines Fahrrads in der Nähe zu warnen.
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Um
diese Funktion auszuführen
gibt dieser alle paar Sekunden einen diskreten aber klar erkennbaren
Pfeifton in einem Handlungsradius von ein paar Dutzend Metern ab.
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Diese
Funktion kann manuell oder automatisch ausgeschaltet werden, wenn
ein Nullgeschwindigkeitsvorgang erfasst wird.
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Der
piezoelektrische Lautsprecher oder Geber wird innerhalb der hinteren
Einheit montiert, in der sich eine Bohrung oder Reihe von Bohrungen
befindet, durch die das Geräusch
nach Außen
gelangt.
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Der
Treiberkreislauf besteht aus einem Line Booster und einem Schalttransistor,
dessen Grundplatte mit einem Zähler
oder einer Mehrzweck-Mikrocontrollerausgabe verbunden ist.
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Dank
dem Line Booster Kreislauf kann eine angemessene Lautstärke bezüglich der
uns betreffenden Anwendung erzielt werden.
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Die
hintere Einheit schließt
zwei magnetische oder optische Sensoren ein, um die Umdrehungen
des Hinterrads und der Kurbelsätze
zu erfassen, um Informationen über
die Pedaldrehzahl und Pedaltrittquote zu extrahieren und diese an
die Hauptsteuereinheit zu senden, um diese dem Benutzer anzuzeigen.
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Die
besagten zwei Sensoren befinden sich eingekapselt in demselben Gehäuse, das
auf der rechten horizontalen Kettenstrebe des Hinterrads befestigt
ist, so dass sich der Sensor der Pedaltrittquote gegenüber der
inneren Seite des rechten Kurbelsatzes befindet und der Sensor der
Umdrehungen des Hinterrads zur rechten Seite des Hinterrads positioniert
ist, wenn der Kurbelsatz horizontal positioniert ist.
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Auf
diese Weise kann der Trittquotensensor die magnetischen Signale
einfangen, die von einem Magnet erzeugt werden, der sich auf der
inneren Seite des rechten Kurbelsatzes befindet, und der Sensor der
Hinterradumdrehungen kann die magnetischen Signale einfangen, die
von einem anderen Magneten erzeugt werden, der sich auf einer Speiche
des Hinterrads befindet.
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Das
System zum Druck der Symbole auf der Fahrbahn wird durch einen Mikrocontroller
der hinteren Einheit gesteuert und besteht aus zwei Tanks für die beiden
Farbkomponenten, einem anderen Drucklufttank mit einem Ventil für herkömmliche
Fahrradluft zum Hereinlassen von Luft, einem Elektroventil für Flüssigkeiten,
Miniaturrohrleitungen, einer Mischkammer und einer Ablenkdüse.
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Es
handelt sich um ein luftloses Drucksystem, dass heißt nur Farbe
tritt aus den Ablenkdüsen aus.
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Die
Druckluft des Tanks wird nur dazu verwendet, Druck auf die beiden
Farbkomponenten auszuüben.
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Die
Farb- und Lufttanks sind kompakt zusammen in der Höhlung des
Fahrradrahmens genau über
den Pedalen angeordnet.
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Die
vordere und hintere Einheit sind entfernbar, dass heißt sie können leicht
aus ihrer Position entfernt werden.
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Auf
dem Fahrrad sollten vor dessen Verwendung feste Klammern montiert
werden, die nicht deinstalliert werden müssen, um das System an einen
anderen Ort zu bringen.
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Beide
Systeme sind mit Befestigungselementen an festen Fahrradklammern
ausgestattet, die in deren Gehäuse
integriert sind.
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Die
Befestigungselemente sind an festen Klammern des Fahrrads mittels
Gleiten oder Kupplung und Rotation befestigt.
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In
beiden Fällen
hindert eine Sicherheitsklappe die Einheit vor dem Herunterfallen.
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Die
vordere Einheit ist an zwei Stellen an dem Fahrradlenker befestigt,
eine an jeder Seite der Stelle, an der der Vorbau an dem Lenker
befestigt ist.
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Die
hintere Einheit ist an der Sattelsäule befestigt, so dass die
Höhe gegenüber dem
Boden, bei der die besagte hintere Einheit eingestellt ist, von dem
Endbenutzer eingestellt werden kann.
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Die
Kommunikation zwischen der Hauptsteuereinheit und der hinteren Einheit
kann über Drähte oder
drahtlos durchgeführt
werden.
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Falls
die Art über
Drähte
verwendet wird, werden die Drähte
durch denselben Ort wie die Kabel der Hinterradbremse geführt.
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Falls
die drahtlose Art verwendet wird, ist die Verwendung mehrerer Technologien
möglich:
Infrarot, Radiofrequenz oder Ultraschall.
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Die
Parameter werden von der hinteren Einheit an die vordere Einheit
mittels einem Datenpaket übertragen,
das einen Kopf mit einem Betriebscode einschließt, gefolgt von dem Körper des
Datenpakets, der die beiden physischen Speichereinheiten (die mit
dem Pedaltritt verknüpfte
Speichereinheit und die mit der Geschwindigkeit verknüpfte) in
vorher definierten Zeiteinheiten enthält.
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Bei
den von der vorderen Einheit an die hinteren Einheiten übertragenen
Befehle handelt es sich um: linker Blinker, rechter Blinker, Drucken
von Symbolen auf der Fahrbahn, Befehle zur Konfiguration der Hupe
und anderen Warnlichtern und Bremsgeräuschen.
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Jeder
dieser Befehle besitzt einen zugeordneten Befehlscode.
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Das
Datenpaket zur Übertragung
dieser Befehle von der vorderen an die hintere Einheit schließt einen
Kopf mit einem Betriebscode ein, gefolgt von dem Körper des
Datenpakets, der den Befehlscode enthält.
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Da
der Benutzer empfinden sollte, dass die Ausführung der Befehle in Realzeit
erfolgt, enthält
die vordere Einheit keine Wartezeit vor der Ausführung der Übertragung, und die hintere
Einheit hört
fortwährend
ab, um den besagten Befehl auszuführen, sobald dieser erteilt
wird.
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Um
das System über
Draht in ein drahtloses System zu verwandeln ist es notwendig, die
Sender und Empfänger
der gewählten
Technologie in der vorderen und hinteren Einheit einzuschließen.
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Weiterhin
ist es notwendig, genau vor dem Körper des besagten Datenpakets
einen Equipmentcode einzuschließen,
so dass die benachbarten Geräte
die gesendete Information nicht für ihre eigene halten.
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Alle
Systemfunktionen werden seitens der Hauptsteuereinheit gesteuert,
die sich in der Mitte des Fahrradlenkers neben dem Vorbau befindet,
und die Parameter, für
die Messmittel eingeschlossen werden, werden auf dem Bildschirm
angezeigt.
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Die
auf der besagten Hauptsteuereinheit eingeschlossenen Knöpfe haben
in Abhängigkeit
von dem Kontext eine unterschiedliche Funktion, dass heißt je nach
dem Zustand, in dem die in dem Code des Mikrocontrollers implementierte
Zustandsmaschine gefunden wird.
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Weiterhin
werden unterschiedliche Funktionen den langen Takten und kurzen
Takten zugeordnet.
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Die
Schnittstelle zwischen dem Mikrocontroller und dem Bildschirm kann
parallel über
einen Datenbus und über
Steuersignale erfolgen, oder in Serie über einen SPI Port.
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Der
Bildschirm ist in einer bevorzugten Ausführung mit Schrägbeleuchtung
ausgestattet, so dass dieser unter allen Lichtverhältnissen
leicht ablesbar ist.
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Im
Wesentlichen gibt es ein Willkommensmenü, mehrere Menüs der Parameterpräsentation und
andere zusätzliche
Konfigurationsmenüs.
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Das
Willkommensmenü wird
angezeigt, wenn das Fahrrad nach einer Zeitspanne der Inaktivität wieder
in Benutzung genommen wird.
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Bei
einem der Menüs
zur Parameterpräsentation
handelt es sich um dasjenige, das von der Hauptsteuereinheit bei
der typischen Systemfunktionsweise angezeigt wird.
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Darin
werden gleichzeitig alle oder praktisch alle Parameter angezeigt,
die für
den Kunden von Interesse sind.
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Die
Erfindung verfügt
in einer bevorzugten Ausführung über 4 und
7 Tasten, abhängig
von der Anzahl der Funktionen, die man mittels direkter Betätigung verwenden
möchte,
ohne in das Menü hineingehen
zu müssen.
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In
dem Parameterpräsentationsmodus
haben die Tastenanschläge
die folgenden Funktionen:
- – Kurze Anschläge: linker
Blinker, rechter Blinker, Hupe und Aktivierung des vorderen Beleuchtung.
- – Lange
Anschläge:
Druck von Farbsymbolen und Zugang zum Konfigurationsmenü.
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Indem
der mit dem Zugang zum Menü verknüpfte Knopf
gedrückt
wird, wird eine Liste an Optionen angezeigt, die der Benutzer mittels
der Knöpfe hinauf-
und herunterscrollen kann, die vorher den Blinkern zugeordnet waren.
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Der
Knopf, mit dem vorher der Zugang zum Menü erfolgte, hat nun eine andere
Funktion unter Verwendung des kurzen Anschlags, um in die ausgewählte Menüoption einzusteigen.
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Einmal
innerhalb der gewünschten
Option werden die Aufwärts-
und Abwärtsknöpfe gedrückt, um
den gewählten
Konfigurationsparameterwert zu ändern.
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Der
Knopf, der im Parameter-Anzeigemodus die Hupe darstellte, erhält die allgemeine
Exitfunktion im Menü,
für alle
Menülevel,
in denen sich der Benutzer befindet.
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Der
Kreislauf zur Batterieaufladung und Regulierung der Spannungsversorgung
ist dazu bestimmt, dass sowohl wiederaufladbare Nickel-Metall-Hybrid
und Lithium-Ionen Batterien als auch herkömmliche Batterien verwendet
werden können,
deren Nennspannungen unterschiedlich sind.
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In
einer bevorzugten Ausführung
sind die besagten Kreisläufe
auf die Verwendung von wiederaufladbaren Nickel-Metall-Hybrid Batterien
mit einer angemessenen, variablen Größe ausgerichtet, wobei der
Kreislauf zur Spannungsregulierung dazu in der Lage ist, gleichermaßen sowohl
die besagten wiederaufladbaren Batterien als auch nicht wiederaufladbare
Batterien mit einer geeigneten Größe zuzulassen.
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Weiterhin
kann als separates Zubehör
ein Adapterrahmen für
die Verwendung von Lithium-Ionen Batterien in dieser Ausführung verwendet
werden, da das Ladesubsystem auch diese Art von Batterien zulässt.
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Der
besagte Rahmen bietet außen
die Art der Montage dreier Batterien variabler Größe, die physisch
parallel nebeneinander angeordnet sind, und verfügt in der Mitte seines Körpers über einen Hohlraum,
in dem die Lithium-Ionen
Batterie untergebracht ist.
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Beide
Pole der Lithium-Ionen Batterie wie auch der Thermistor Anschluss,
mit dem die besagten Batterien ausgestattet sind, sind mittels Leiterdrähten mit
den entsprechenden Kontakten verbunden, die sich in dem Batteriekasten
befinden.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführung handelt
es sich bei den verwendeten Batterien um wiederaufladbare Lithium-Ionen
Batterien mit einem für
diese Art von Batterien spezifischen Lade- und Regelkreislauf, wobei
die Einheit durch das Ladesubsystem und die Batterie mit einer kleineren
Größe und Volumen
als die der vorherigen bevorzugten Ausführung gebildet wird.
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In
einer typischen Ausführung
werden magnetische und optische Sensoren zur Detektion der Umdrehung
des Hinterrads und des Kurbelsatzes eingeschlossen, mit dem Ziel,
dem Fahrer über
einen Bildschirm Informationen bezüglich der Drehzahl und Pedaltrittquote
anzuzeigen.
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Sofortige
Maximal- und Durchschnittswerte der besagten Parameter wie auch
die verstrichene Zeit und die seit dem Start der Fahrradtour zurückgelegte
Strecke, die Zeit und, falls die notwendigen Sensoren und Subsysteme
eingeschlossen sind, der Puls, der Sauerstoffpegel im Blut, das
Gefälle und/oder
Höhe und
die Peilung (elektronischer Kompass) werden angezeigt.
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Um
die Durchschnittswerte einer Tour zu berechnen, werden zwei Funktionsmodi
zur Verfügung gestellt:
Dauermodus, bei dem der Zähler
der verstrichenen Zeit nicht anhält,
solange der Benutzer nicht manuell eingreift; und der automatische
Stopp-Modus, bei dem, wenn der Fahrradfahrer länger als einige Sekunden anhält, der
Zeitzähler
stoppt, was bedeutet, dass die Durchschnittswerte eingefroren werden,
bis die Bewegung wieder aufgenommen wird.
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Die
Zeit, die zwischen dem Zeitpunkt verstreicht, an dem der Fahrer
mit der Bewegung aufhört und
dem Zeitpunkt, zu dem das System interpretiert, dass ein Stopp vorliegt,
liegt bei einer bevorzugten Ausführung
bei 8 Sekunden von der letzten erfassten Radumdrehung.
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Der
besagte Wert wird von dem Zähler
der verstrichenen Zeit abgezogen, wenn ein Stopp vorliegt, so dass
die durchschnittliche Berechnungsgenauigkeit nicht gemindert wird,
da der Fahrer sich für
diese 8 Sekunden nicht in Bewegung befunden hat und diese daher
nicht in den Wert der verstrichenen Zeit eingeschlossen werden sollten.
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Aufgrund
der Tatsache, dass der Mikrocontroller und die vordere Einheit in
einer bevorzugten Ausführung
mit einem Flash-Speicher (permanent) mit ausreichender Kapazität ausgestattet
sind, kann die Speicherung der Parameteraufzeichnungen mehrerer
Touren implementiert werden, um im Anschluss daran angezeigt und
analysiert zu werden, sowohl auf einem PC als auch auf dem Bildschirm
der Erfindung, falls es sich um einen grafischen Bildschirm handelt.
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Dazu
kann die Erfindung an einen Computer angeschlossen werden, falls
diese zusammen mit einer Vorrichtung verwendet wird, die mit dem
seriellen Anschluss oder USB Port des besagten PC verbunden ist.
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Um
die besagte Information auf einem PC anzuzeigen, ist ein Benutzeranwendungsprogramm notwendig,
das die während
der Tour gespeicherten Datensätze
in einem lesbarem Format zeigt.
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Eine
Reihe von Alarmen, die ausgelöst
werden, wenn irgendein Parameter sich außerhalb eines vorher definierten
Rahmens befindet, kann in dem Mikrocontrollercode der Haupteinheit
implementiert werden.
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Bei
den Parametern, deren Anzeige am interessantesten ist, handelt es
sich um die Pedaltrittfrequenz, den Puls und den Sauerstoffpegel
im Blut.
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Bei
der Pedaltrittfrequenz handelt es sich um ein sehr wichtiges Detail,
um gute Ergebnisse in einer Trainingseinheit zu erzielen.
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Die
maximalen und minimalen Pedaltrittgrenzen können während des Verlaufs einer Trainingseinheit
automatisch in Übereinstimmung
mit den seitens des Benutzers konfigurierten Regulierungen variieren,
so dass ein Trainingsprogramm erreicht wird.
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Bei
dem Herzschlag und Sauerstoffpegel im Blut handelt es sich um schlüssige Daten,
um den Zustand des Athleten während
der Durchführung
des Trainings zu erkennen.
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Beide
Parameter zeigen an, ob der Athlet seine/ihre Intensität erhöhen oder
senken sollte, um die innerhalb eines Trainingsbereichs gesteckten Ziele
zu erreichen, oder noch wichtiger, ob die Intensität gesenkt
werden sollte, um eine Überanstrengung
zu vermeiden.
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Die
besagten Trainingsbereiche beziehen sich auf den Bereich des Herzschlags
und Sauerstoffpegels im Blut, innerhalb derer der Athlet unterschiedliche
Ziele erreicht.
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Im
Wesentlichen werden drei Bereiche definiert, die in aufsteigender
Reihenfolge für
den Herzschlag nummeriert werden:
- – Maintenance
oder Aufwärmen:
die Anstrengung entspricht Aerobic und niedriger Intensität, empfohlen
fürs Aufwärmen und ältere Personen.
- – Aerobic
Resistance: bei dem die Anstrengung weiterhin Aerobic entspricht,
jedoch mit einer größeren Intensität, so dass
diese einem Training der Widerstandsfähigkeit entspricht.
- – Anaerobic
oder Leistungssteigerung: bei dem die Anstrengung anaerob ist und
einem Prozentsatz von fast 100% der maximalen Leistung des Athleten
entspricht.
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Die
Alarme des Trainingslevelbereichs können so programmiert werden,
dass sich diese während
der gesamten Trainingseinheit entwickeln, so dass der Athlet nur
den auf dem Bildschirm angezeigten Anweisungen folgen und auf die
akustischen Alarmwarnungen achten muss, ohne mit dem Gerät in Interaktion
treten zu müssen,
um mit Erfolg Schritt für
Schritt einer vollständigen
Trainingseinheit zu folgen (Aufwärmen,
Aerobic Training, Anaerobic Training, Abkühlen, etc).
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In
dem Falle eines Serientrainings kann die Dauer jeder Phase über die
Zeit oder die Distanz programmiert werden.
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Dieser
Betriebsmodus ist im Falle von Heimtrainern sehr interessant, da
es der Fahrradcomputer ist, der den Benutzer anweisen kann, der
Pedaltrittquote und Haltung zu folgen, die er/sie einnehmen sollte,
sowie den Widerstand zu ändern,
indem ein elektromechanischer Auslöser verwendet wird.
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Mit
einer Reihe von einigen vorher definierten und anderen anpassbaren
Programmen wird ein „virtueller
Trainer" erzielt,
um einen Fortschritt bezüglich
der Ziele zu erreichen, die der Benutzer verwirklichen möchte.
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Um
Informationen über
den Puls und den Sauerstoffpegel im Blut zu erhalten, ist die Integration eines
Oxymetrie Sensors und eines verkleinerten Oximeters erforderlich.
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Der
besagte Oximeter kann innerhalb des Gehäuses der Haupteinheit verbunden
werden, der mit dieser über
Drähte
oder im Gegensatz dazu über ein
drahtloses Gerät
kommuniziert.
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Falls
der Oximeter innerhalb des Gehäuses der
vorderen Einheit enthalten ist, ist darin eine Öffnung eingeschlossen, aus
der der Anschluss für
den Oxymetrie Sensor hervortritt.
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Da
es sich um eine Übertragung
per Draht handelt, ist der Umfang der Daten, der von dem Oximeter
an den Mikrocontroller der vorderen Einheit geleitet werden kann,
größer als
im drahtlosen Fall, so dass sogar das Elektrokardiogramm auf dem
Bildschirm angezeigt werden kann.
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Im
Falle einer drahtlosen Übertragung
sollte der Oximeter an einen Niederverbrauch-Mikrocontroller und
einen HF Sender angeschlossen werden und die gesamte Einheit durch
eine flache Batterie kleiner Größe mit Energie
versorgt werden.
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In
Bezug auf dessen Position und physischer Form kann es sich um ein
Gerät fürs Handgelenk
zusammen mit einem Oximeter Sensor für die Fingerpolster handeln,
oder im Gegenteil dazu kann es sich um ein Gerät in Form eines Bands handeln,
in dem ebenfalls ein Sensor integriert ist und das sich auf dem
Körper
befindet.
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Die
hintere Einheit ist modular und besteht physisch aus drei Körpern, die
im Nachfolgenden beschrieben werden:
- – Befestigungselement:
dieses befestigt die hintere Einheit an der Sattelsäule mittels
zwei Teilen, die an den Umfang dieser Säule angepasst sind, sowie zwei
oder vier Schrauben, um die besagten zwei Teile zu befestigen.
- – Subeinheit
des Hydrauliksystems: diese stellt den zentralen Körper dar
und beherbergt einen Teil des luftlosen Farbensystems. Sie besteht
aus drei Tanks, die Farbe, Reagenzien und Druckluft enthalten. Weiterhin
schließt
diese ebenfalls die Miniaturrohrleitungen zur Verbindung der Tanks sowie
ein an den Drucklufttank angeschlossenes Luftventil ein.
- – Elektroniksystem:
dieses enthält
die gesamte Elektronik, die die Befehle zur Betätigung der Blinker und des
Elektroventils des Hydrauliksystems sowie der Beleuchtung des Bremslichts
und der akustischen Warnung, wie auch zur Erlangung von Parametern
und deren Übertragung
an die vordere Einheit erteilt.
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Diese
drei Körper
werden mittels zusätzlicher
Haken in Form von in das Gehäuse
eingelassenen Führungen
befestigt.
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Zwischen
dem zentralen Körper
und dem Gehäuse,
das das Elektroniksystem der hinteren Einheit enthält, befinden
sich Kontakte, die dazu verwendet werden, das elektronische Signal
an den zentralen Körper
zu leiten, das auf das normalerweise geschlossene Elektroventil
und das Signal einwirkt, das von dem magnetischen Sensor der Betätigung der Hinterradbremse
gesammelt wurde.
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Das
auf diese Weise ausgeführte
Gerät ist vollständig modular,
wobei dieses den Einschluss oder Ausschluss der Funktionen erlaubt,
indem die notwendigen Module entsprechend ausgewählt werden.
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Der
Benutzer kann entsprechend der geplanten Route das Hydrauliksystem
entfernen oder hinzufügen,
um zum Beispiel eine Tour über
Waldwege ohne Fahrzeugverkehr durchzuführen ist es nicht notwendig,
das Drucken von Symbolen auf die Fahrbahn zu verwenden, er/sie kann
jedoch entscheiden, das Bremslicht, die Blinker und das akustische
Warnsystem zu verwenden, um Gruppenabfahrten mit größerer Sicherheit
durchzuführen.
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Die
Einheit des auf angemessene Weise befestigten Elektroventils, die
Mikrokamera zur Mischung und die Ablenkdüse bilden die Baugruppe der Hydraulikeinheit,
die zusammen mit dem zentralen Körper
der hinteren Einheit das komplette Hydrauliksystem bildet.
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Die
besage hydraulische Subeinheit wird mittels einer Klappe befestigt,
die in U-Form zugeschnitten ist, damit diese in den äußeren Teil
der Schnellauslösung
des Hinterrads passt.
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Der
zentrale Körper
der hinteren Einheit und das besagte Elektroventil sind mit den
beiden Miniaturrohrleitungen und zwei Leiterdrähten miteinander verbunden.
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Die
Miniaturrohrleitungen tragen die unter Druck stehende Farbe und
Reagenzien, während
die Leiterdrähte
dazu dienen, den elektromagnetischen oder piezoelektrischen Auslöser zu steuern,
der für die Öffnung des
Ventils zuständig
ist.
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Im
Falle einer drahtlosen Ausführung
wird eine Variante berücksichtigt,
um zu vermeiden, das hintere Elektroniksystem mit den Sensoren der
Geschwindigkeit und des Pedaltritts verdrahten zu müssen.
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Die
besagte Variante besteht darin, die hintere Einheit in zwei hintere
Subeinheiten zu unterteilen, wobei es sich bei einer dieser Einheiten
um diejenige handelt, die in vorherigen Abschnitten als hintere
Einheit bezeichnet wurde, bis auf die Verlagerung einiger Funktionen
sowie der notwendigen Komponenten zur Durchführung derselben an den anderen
Teil oder die zusätzliche
Einheit der hinteren Einheit.
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Bei
den Komponenten, die keinen Teil der primären hinteren Einheit bilden,
handelt es sich um die beiden magnetischen Schalter und den drahtlosen
Sender.
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Die
zusätzliche
hintere Einheit des letzteren befindet sich an demselben Ort wie
die eingekapselte Einheit der Sensoren der Pedaltrittquote und Radumdrehung,
mit einer sehr ähnlichen
Form und Größe.
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Diese übt die Funktionen
des Ablesens der Drehgeschwindigkeit des Hinterrads und der Pedaltrittquote
sowie der Übertragung
derselben an die vordere Einheit aus.
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Bei
der hinteren Einheit handelt es sich um ein einzelnes Teil in Miniaturform,
das die Sensoren der Geschwindigkeit und des Pedaltritts, eine Steuereinheit,
einen HF Sender und eine Batterie mit langer Lebensdauer einschließt.
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Sie
befindet sich auf der horizontalen rechten Kettenstrebe des Hinterrads,
so dass wenn der Kurbelsatz horizontal positioniert wird, dessen
innere Seite gegenüber
der äußeren Seite
der zusätzlichen hinteren
Einheit liegt und auf diese Weise kann die zusätzliche hintere Einheit die
magnetischen Signale erfassen, die von einem Magneten auf der inneren Seite
des Kurbelsatzes erzeugt werden, wie auch die magnetischen Signale,
die von einem anderen Magneten erzeugt werden, der sich auf einer
Radspeiche des Hinterrads befindet.
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Die
besagte zusätzliche
hintere Einheit ist dafür
zuständig,
die Parameter bezüglich
der Geschwindigkeit und des Pedaltritts zu sammeln und diese an
die vordere Einheit zu leiten.
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Zurückkommend
auf das Beispiel eines Benutzers, der eine Tour über Waldwege ohne Fahrzeugverkehr
plant und entscheidet, dass er/sie das Bremslicht, Blinker und akustische
Warnsystem nicht verwenden braucht, kann er/sie die primäre hintere Einheit
vollständig
entfernen und die zusätzliche
hintere Einheit sammelt die Parameter der Geschwindigkeit und des
Pedaltritts zusammen mit den anderen Informationen, die über messende
Subsysteme verfügen.
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Die
Steuereinheit der zusätzlichen
hinteren Einheit kann mit einem kostengünstigen Mikrocontroller oder
mit einen Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) ausgeführt werden.
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Der
besagte ASIC besteht innen aus zwei Zählern, die die Zeit zwischen
den Flanken der beiden von den beiden Sensoren gelieferten Signalen zählen, zwei
Aufzeichnungen, um die besagten physischen Speichereinheiten zu
speichern, sowie einem FIFO Speicher mit einem parallelen Eingang und
einem seriellen Ausgang, um diese Daten in ein serielles Format
zu verwandeln und zu diesen den Equipmentcode zu addieren.
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In
dieser Variante sollte die automatische Bremsdetektion mit Änderungen
gegenüber
der Version mit einer einzelnen hinteren Einheit implementiert werden.
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In
diesem Fall ist die zusätzliche
hintere Einheit diejenige, die den Bremsvorgang erfasst, es ist jedoch
die primäre
hintere Einheit, die die Licht ausstrahlenden Dioden steuert.
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Da
die primäre
hintere Einheit nicht direkt mit der zusätzlichen hinteren Einheit verbunden
ist, sollte der Bremsvorgang zusammen mit der Null-Pedaltrittfrequenz
von der zusätzlichen
hinteren Einheit an die vordere Einheit und von dieser an die zusätzliche
hinter Einheit gesendet werden.
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Indem
das Passieren der besagten Information durch die vordere Einheit
ausgenutzt wird, kann der Vorgang auf dem Bildschirm als ein Symbol
angezeigt werden, oder indem die Pixel des gesamten Bildschirms
während
der gesamten Fahrdauer ständig
von den das Bremslicht ausstrahlenden Dioden konvertiert werden.
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Angesichts
der Abbildungen kann festgestellt werden, wie die Erfindung, die
einer bordeigenen, computerintegrierten Vorrichtung für Fahrräder zur
Beleuchtung, zur Signalisierung und zum Drucken von Straßensymbolen
entspricht, aus einem Fahrrad (1) gebildet wird, das auf
dem Fahrradlenker einen Steuerkörper
(2) einschließt,
der mit der Säule übereinstimmt,
die den Sattel trägt,
wobei ein zweiter Körper
(40) mit einem Körper
(2) eingeschlossen ist, mit Beleuchtungs- und Betriebsmitteln
der Erfindung, während
der Körper
(40) über
die Beleuchtungselemente und Mittel zur Aufbringung der Symbole
auf die Fahrbahnoberfläche
verfügt.
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Auf
der 2 kann festgestellt werden, dass die Erfindung
einen an einen seriellen Anschluss (4) angeschlossenen
Mikrocontroller (3), einen mittels einer Verbindung (6)
an den Mikrocontroller (3) angeschlossenen piezoelektrischen
Lautsprecher (5), einen Ventiltreiberkreislauf (7),
einen Schalter (8) für
die linke Seite, einen Schalter (10) für die rechte Seite sowie ein
Bremslicht (9) einschließt.
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Von
dem Mikrocontroller (3) werden Inputs (14) für den magnetischen
Radsensor (12) und für den
magnetischen Pedaltrittsensor erzeugt, es besteht außerdem eine
Verbindung (15) für
den magnetischem Bremssensor (11) des hervorstehenden Mikrocontrollers
(3).
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In 3 kann
ebenfalls festgestellt werden, dass der Mikrocontroller (3)
auch an den vorderen Beleuchtungsblock (17) mit dem Output
(6) verbunden werden kann, wie auch mit einem Oximeter
(16), einem GPS/GSM-Block (23), einer seriellen
Schnittstelle parallel zum LCD Bildschirm (19), einer Tastatur
(18), einem Zeitmesser (21), einem Gradientensensor
(22), und einem Richtungssensor (20).
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Auf
der 4 kann festgestellt werden, wie die besagten Schalter
die leuchtenden LEDs betätigen,
die in der Farbe Bernstein (28) und (30) auf der Seite
eingeschlossen sind, und die in dem zentralen Bereich (209)
rot sind.
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Die
Erfindung verfügt
auch über
ein transluzentes Material (22) und eine Warnklingel (23)
auf dem unteren Teil.
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Die 5 stellt
direkt die physische Konfiguration des Körpers der Einheit (2)
dar, der auf dem Lenker des Fahrrads (1) installiert ist,
wobei diese einen Bildschirm (19), ein Scheinwerferlicht
(17), Browsingtasten (37), einen Knopf für den linken
Blinker (34), einen Knopf für den rechten Blinker (36),
einen Knopf (35) zur Betätigung des Farbsymbols und
Mittel (28) und (28')
für dessen
Befestigung anzeigt, die als Stützelemente
für dessen
Anpassung an die Oberfläche
des Fahrrads (1) dienen.