NL2001292C2 - Fiets voorzien van een sensor. - Google Patents

Description

NL11451-Aa/ab

Fiets voorzien van een sensor

De uitvinding heeft betrekking op een fiets voorzien van middelen voor het meten van een parameter, die een maat is voor de kracht in de ketting. De gemeten waarden kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor het 5 aansturen van een hulpmotor.

W02006/091089 betreft een werkwijze en inrichting voor het meten van de kettingkracht in een fiets, voor toepassing in fietsen met een elektrische hulpmotor. De gebruiker drijft de fiets aan door het uitoefenen van 10 pedaalkracht en de hulpmotor oefent een hulpaandrijfkracht uit die afhankelijk is van de uitgeoefende pedaalkracht: hoe groter de pedaalkracht, hoe groter de door de hulpmotor uitgeoefende hulpaandrijfkracht. De hulpmotor heeft een ingangssignaal nodig dat indicatief is voor de grootte van 15 de uitgeoefende pedaalkracht, althans voor de grootte van de in de ketting heersende kracht. Hiertoe wordt ten minste één van de patten zodanig uitgevoerd, dat deze als gevolg van de in de ketting heersende kracht een meetbare vervorming ondergaat in een vooraf bepaalde richting, zie 20 bijvoorbeeld Figuren 3B, 7A, en 7C.

Daarnaast wordt in WO2006/091089 het probleem besproken dat bij fietsen met een derailleur-systeem aan de achteras verschillende kettingwielen zijn aangebracht, waarbij de fietser, door het kiezen van een versnelling, 25 bepaalt welk kettingwiel in gebruik is. In W02006/091089 wordt gesteld dat het zonder te weten welk kettingwiel in aangrijping is met de ketting niet meer eenvoudig mogelijk is om uit het meetsignaal de kettingkracht af te leiden.

De onderhavige uitvinding heeft in het bijzonder 30 betrekking op fietsen met een enkelvoudig achterste kettingwiel, i.e. zonder zogenoemde cassette en derailleur, en eventueel uitgevoerd met een versnellingsnaaf in het achterwiel. Bij fietsen met een enkelvoudig achterste kettingwiel en (derhalve) een vaste overbrengingsverhouding 2 tussen de kettingwielen wordt de ketting doorgaans gespannen door de achteras naar achteren te trekken of het (excentrische) bracket naar voren te verdraaien.

Met de uitvinding wordt beoogd de nauwkeurigheid 5 waarmee de genoemde parameter, die een maat is voor de kracht in de ketting, wordt gemeten te verbeteren.

Hiertoe is de fiets volgens de uitvinding voorzien van een veerkrachtig bevestigde en/of veerkrachtig uitgevoerde kettingspanner die aangrijpt op de ketting. De 10 kettingspanner is bij voorkeur draaibaar aan het frame bevestigd, zodanig dat deze aangrijpt op het onderste deel van de ketting en dit deel omhoog of omlaag duwt.

Gebleken is dat de onrondheid van de kettingwielen een bron is van onnauwkeurigheid in de meting van de kracht 15 in de ketting en dat deze onnauwkeurigheid kan worden verminderd of opgeheven door genoemde maatregelen.

Een voorkeuruitvoering volgens de uitvinding omvat een hulpmotor, een terugtraprem en middelen voor het uitschakelen van de hulpmotor wanneer de terugtraprem wordt 20 geactiveerd. Hiertoe kan de fiets bijvoorbeeld worden uitgerust met een sensor of schakelaar bevestigd aan het frame en met een actuator, zoals een magneet of een pen, bevestigd aan de kettingspanner voor het activeren respectievelijk omschakelen van de sensor respectievelijk 25 schakelaar.

Hoewel kettingen van schalmen de voorkeur verdienen, omvat, in het kader van de onderhavige uitvinding, het begrip "ketting" elk eindeloos aandrijfelement dat geschikt is voor het overbrengen van 30 een op de pedalen van een fiets uitgeoefend moment op een aangedreven wiel. Al dan niet getande riemen en snaren zijn voorbeelden van dergelijke aandrijfelementen.

Overeenkomstig hiermee omvat het begrip "kettingwiel" ook riem- en snaarschijven (poelies).

35 De uitvinding zal thans worden toegelicht aan de 3 hand van de figuren, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding wordt getoond.

Figuur 1 is een zijaanzicht van een fiets volgens de uitvinding, welke is voorzien van een sensorsamenstel en 5 een kettingspanner.

Figuren 2 en 3 tonen in meer detail de kettingspanner van de fiets in Figuur 1 tijdens, respectievelijk, aandrijven en remmen.

Figuur 4 toont in meer detail een sensorsamenstel 10 voor het meten van de kracht in de ketting.

Figuur 5 toont een schema van het sensorsamenstel volgens Figuur 4.

Figuur 1 toont een fiets 1 omvattende een frame 2, een achter- en een voorwiel 3, 4, pedalen 5, een eerste 15 kettingwiel 6 gekoppeld met de pedalen 5, een tweede, enkelvoudig kettingwiel 7 gekoppeld met het achterwiel 3 en een ketting 8 voor het aandrijven het tweede kettingwiel 7 met de pedalen 5. In de naaf van het achterwiel bevinden zich een op zichzelf bekende terugtraprem en 20 naafversnelling (beide aan het zicht onttrokken). De fiets 1 omvat voorts een hulpmotor 9 in de naaf van het voorwiel 4, een accu (niet getoond), bijvoorbeeld geïntegreerd in de bagagedrager (eveneens niet getoond) of in het frame 2, en een regeleenheid 10, bijvoorbeeld geïntegreerd in de 25 koplamp 11 van de fiets 1, voor het aansturen van de hulpmotor 9. Eventuele bedieningsorganen 12 voor de hulpmotor 9 bevinden zich bij voorkeur op het stuur 13 van de fiets 1.

De rechter achterpat 14, in meer detail getoond in 30 Figuren 2, 3 en 4, is voorzien van een nagenoeg horizontaal verlopende sleuf 15 die aan de achterzijde open is en waarin de as 16 van het achterwiel 3 is opgenomen. De pat 14 omvat voorts een langwerpige opening 17, die zich in hoofdzaak in verticale richting uitstrekt. Dankzij deze 35 opening 17 zal de pat 14 onder invloed van krachten in de 4 ketting 8 dusdanig vervormen dat uit die vervorming de kracht in de ketting kan worden afgeleid.

In of nabij de opening 17 bevindt zich een eerste sensor 18, waarmee de vervorming van de pat 14 gemeten kan 5 worden. In dit voorbeeld omvat de sensor 18 een kunststof drager 19, die is voorzien van een I-vormige opening 20. Deze opening 20 verdeelt de drager 19 in twee ten opzichte elkaar beweegbare delen. Een eerste deel is onbeweegbaar aan het voorste deel van de pat 14 bevestigd en is voorzien 10 van de genoemde sensor, bijvoorbeeld een Hall effect sensor 18. Het tweede deel ligt, met een zekere voorspanning verkregen door een veer 21, aan tegen het achterste deel van de pat 14 en is voorzien van een magneet 22, die zich binnen het meetbereik van de Hall sensor 18 bevindt.

15 De pat omvat een tweede sensor, in dit voorbeeld eveneens een Hall effect sensor 23 die deel uitmaakt van de drager 19. Aan de pat 14 is voorts een kettingspanner 24 draaibaar bevestigd. Deze spanner 24 omvat aan één uiteinde een gekromde geleider 25 en aan het andere uiteinde een 20 magneet 26. De spanner 24 wordt door middel van een veer 28, die zich tussen het frame 2 en de spanner 24 of, in dit voorbeeld, om het draaipunt 27 bevindt, tegen de onderzijde van het onderste deel van de ketting 8 geduwd, zodat de ketting ter plaatse hoger ligt dan een denkbeeldige lijn 25 die de onderzijden van de kettingwielen verbindt. De tweede sensor 23 is gekoppeld met de eerste sensor 18, zodanig dat, indien de tweede sensor 23 wordt geactiveerd, de eerste sensor 18 wordt uitgeschakeld of het signaal uit de eerste sensor 18 door de regeleenheid 10 wordt genegeerd.

30 Een voorbeeld van een geschikte schakeling is weergegeven in Figuur 5.

Wanneer de fiets wordt bereden, wordt in het bovenste deel van de ketting een kracht opgewekt die, via de as van het achterwiel wordt doorgeleid naar de rechter 35 pat. Afhankelijk van de grootte van de kracht in de ketting 5 wordt het achterste deel van de pat meer of minder naar het voorste deel van de pat toe getrokken, zal de magneet (22) langs de sensor verplaatsen en zal het uitgangssignaal van de sensor veranderen. In de regeleenheid wordt op basis van 5 dit signaal en eventuele instellingen door de gebruiker een stuursignaal aan de hulpmotor gestuurd, zodanig dat de hulpmotor meer vermogen levert naarmate de kracht in de ketting groter is. Onrondheden in de kettingwielen worden gecompenseerd door het onderste, niet-trekkende deel van de 10 ketting en de kettingspanner. Volledigheidshalve zij nog opgemerkt dat, indien de spanner achterwege zou blijven en men de ketting enigszins slap zou laten hangen om aldus voor onrondheden te compenseren, het klapperen van de ketting de metingen zou verstoren.

15 Indien de gebruiker de terugtraprem activeert, wordt het bovenste deel van de ketting ontlast en wordt het onderste deel van de ketting strak getrokken. Hierdoor wordt de geleider van de kettingspanner omlaag geduwd, draait de magneet op het andere uiteinde van de 20 kettingspanner naar de tweede sensor en wordt de hulpmotor uitgeschakeld. Aldus wordt op relatief eenvoudige en robuuste wijze vermeden dat de hulpmotor vermogen levert terwijl de gebruiker vaart wil minderen.

De uitvinding is vanzelfsprekend niet beperkt tot 25 de in het voorgaande beschreven uitvoeringen en kan op verschillende manieren worden gevarieerd binnen het bereik van de conclusies. Zo kan het signaal uit de sensoren ook benut worden om de gebruiker te voorzien van gegevens over het door hem of haar geleverde vermogen, hetgeen van belang 30 kan zijn voor training.

In een ander voorbeeld is de kettingspanner zo uitgevoerd dat deze de ketting omlaag duwt en bij gebruik van de terugtraprem door de ketting omhoog wordt geduwd.

Claims (6)

1. Fiets (1) omvattende een frame (2), twee wielen (3, 4), pedalen (5), een eerste kettingwiel (6) gekoppeld met de pedalen (5), een tweede, enkelvoudig kettingwiel (7) gekoppeld met één van de wielen (3) en een ketting (8) voor 5 het aandrijven van het tweede kettingwiel (7) met het eerste kettingwiel (6) met een vaste overbrengingsverhouding tussen de kettingwielen (6, 7), voorts omvattende middelen (10, 18, 22) voor het meten van een parameter, die een maat is voor de kracht in de ketting 10 (8), en een veerkrachtig bevestigde of uitgevoerde kettingspanner (24) die aangrijpt op de ketting (8).

2. Fiets (1) volgens conclusie 1, omvattende een hulpmotor (9) en middelen (10) voor het aansturen van de hulpmotor (9) in afhankelijkheid van de parameter.

3. Fiets (1) volgens conclusie 1 of 2, waarbij de kettingspanner (24) draaibaar aan het frame (2) is bevestigd, aangrijpt op het onderste deel van de ketting (8) en dit deel omhoog of omlaag duwt.

4. Fiets (1) volgens één der voorgaande 20 conclusies, waarbij het aangedreven wiel (3) is voorzien van een terugtraprem.

5. Fiets (1) volgens conclusie 4 voorzien van middelen (23, 26) voor het uitschakelen van de hulpmotor (9) wanneer de terugtraprem wordt geactiveerd.

6. Fiets (1) volgens conclusie 5, waarbij op het frame (2) een sensor (23) of schakelaar is bevestigd en de kettingspanner (24) is voorzien van een actuator (26) voor het activeren respectievelijk omschakelen van de sensor (23) respectievelijk schakelaar. 30