WO2016015890A1 - Device and method for generating a gradient value - Google Patents

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WO2016015890A1
WO2016015890A1 PCT/EP2015/060504 EP2015060504W WO2016015890A1 WO 2016015890 A1 WO2016015890 A1 WO 2016015890A1 EP 2015060504 W EP2015060504 W EP 2015060504W WO 2016015890 A1 WO2016015890 A1 WO 2016015890A1
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slope
value
bicycle
function
acceleration
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PCT/EP2015/060504
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German (de)
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Inventor
Gregor Dasbach
Daniel Baumgaertner
Jan Jordan
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K25/00—Axle suspensions
    • B62K25/04—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62J—CYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00—Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40—Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41—Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • B62J45/415—Inclination sensors
    • B62J45/4152—Inclination sensors for sensing longitudinal inclination of the cycle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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    • B62M6/50—Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • B62K25/04—Axle suspensions for mounting axles resiliently on cycle frame or fork
    • B62K2025/044—Suspensions with automatic adjustment

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for generating a slope value.
  • a device is treated, which detects and indicates the traversed by a vehicle height differences and the inclination of the vehicle by a combination of an electronic odometer with a pendulum.
  • the invention relates to a method and a device for generating a slope value.
  • at least two pressure variables and at least one acceleration variable are detected independently of each other.
  • a first slope value as a function of the at least two pressure variables and generates a second slope value as a function of the at least one acceleration variable.
  • the slope value can be taken as the base value for further data processing.
  • the device has a processing unit, wherein the processing unit outputs a slope variable as a signal, which represents the first or the second slope value, as a function of the magnitude of the quotient of both slope values.
  • the at least two pressure variables can be detected by means of a barometric sensor.
  • the at least one acceleration variable can be detected by means of an acceleration sensor, preferably by means of a MEMS sensor.
  • the invention further relates to a bicycle, in particular an electric bicycle.
  • the bicycle contains a device suitable for generating a slope value.
  • the device is preferably suitable for carrying out the method according to the invention.
  • it is the device according to the invention.
  • the bicycle further includes a system comprising a device according to the invention, wherein the system has an adjusting device, and wherein the adjusting device changes at least one spring parameter of a mechanical suspension of the bicycle depending on the calculated hardness value.
  • the essence of the invention is that the first or second slope value is output as a function of the magnitude of the quotient of both slope values.
  • the first slope value is output as the output value, and in the case that the
  • the first or second slope value may be output as a function of the difference between the two slope values.
  • the first or second gradient value can be output as a function of the first and the second gradient value as well as of a plurality of vehicle parameters.
  • the vehicle parameters may be a speed of the bicycle and / or a road surface.
  • the first or second slope value can be output as a function of a weighting function.
  • the weighting function takes into account not only the slope Evaluate other variables such as speed of the bicycle or information about the mechanical suspension.
  • Background of the invention is that by means of an acceleration sensor regardless of speed and also at standstill of the bicycle, a slope value can be determined, since the inclination of the bicycle is measured against the direction of gravitational acceleration. Background of this possibility to measure the slope at a standstill, is that with the acceleration sensor always measured the acceleration of gravity and the value of the gravitational acceleration is excluded in the further consideration.
  • a vertical spatial axis can also be determined by the acceleration sensor. If the position of the acceleration sensor changes, for example as a result of turning the sensor, with tilting of the space axis derived from the acceleration of gravity with respect to the direction of the vector of gravitational acceleration, the tilt angle of the sensor can be determined from the change in the measured acceleration.
  • the output slope value can be used to control an engine, with the engine being able to operate an electric bicycle.
  • the output slope value can be used in the context of a sports display, for example, to determine the energy consumption during operation of the bicycle.
  • the background of the determination of the energy expenditure in the operation of the bicycle is that with a higher gradient the driver of the bicycle has to apply a higher force in order to drive the bicycle. The higher the force that the driver has to apply, the higher his energy consumption.
  • a signal representing a hardness value of a mechanical suspension of a bicycle component is output as a function of the quotient of both gradient values. Alternatively, this signal can also be output as a function of a difference between the two slope values.
  • the mechanical suspension can be a front axle suspension, a rear axle suspension or a saddle suspension.
  • at least one spring parameter of the mechanical suspension is set as a function of the hardness degree value calculated on the basis of the model.
  • the spring parameter may be the damping of the mechanical suspension.
  • an adjusting device is provided.
  • the adjusting device can be a motor, in particular an electric motor, or a device for changing a physical state of a fluid.
  • the adjusting device is arranged, for example, on a front axle spring of the bicycle and / or on a rear axle spring and / or on a saddle suspension of the bicycle.
  • a pressure sensor is arranged on a handlebar of the bicycle for detecting the at least two pressure variables.
  • an acceleration sensor is arranged in a transmission unit of the bicycle and / or in an engine of the bicycle for detecting the at least one acceleration variable.
  • the engine is a center motor of the electric bicycle.
  • FIG. 1 shows a relationship between a sensor signal SG, which is a
  • the difference between the gradients 101 and 102 of the pitch sizes is due, in particular, to the fact that in a bicycle, especially in the case of a hill climb, the load distribution shifts in the direction of the rear axle.
  • a greater gradient is determined during driving as a function of the acceleration sensor, as a function of the pressure sensor.
  • the background is that by increasing the load on the rear axle, a suspension attached to the front axle diverge, which leads to a tilting of the bicycle against its ground and against the direction of gravity acceleration.
  • the acceleration sensor measures larger gradients in the case of an increase in load on the rear axle caused by uphill driving.
  • the pressure sensor on the other hand, only measures the pressure difference at at least two places, which is barely affected by the tilting of the bicycle.
  • both pitch sizes can be compared.
  • the differences or quotients of the two gradient sizes can be recorded via a look-up table.
  • a large difference in the two ascertained pitch sizes may indicate that either a very soft adjustment of the suspension of the bicycle is present, because the suspension is slightly diverging, or on the other hand, that a full suspension bike is present, because the tilting of the bike by too soft Vorderachsfederung and is further reinforced by a rear axle suspension.
  • the information about the too soft mechanical suspension can be provided to the driver or be used as information in an automatically adjustable mechanical suspension.
  • the information for adjusting the mechanical suspension can be used. If the difference between the slope sizes changes regularly, this may indicate that different riders are using the same bike. This information can beispielswiese stored and used especially for maintenance for analysis, as based on the information of a possible, depending on the weight of the driver wear of the bicycle can be determined.
  • ⁇ is the slope output
  • a b aro is the slope calculated by a barometric pressure sensor
  • a ac c the slope, which is represented by the acceleration sensor
  • v is the vehicle speed
  • k represent the Fe
  • the spring stiffness and p more bicycle and road parameters such as the road conditions.
  • C represents a correction term that corrects the value of the acceleration sensor and is determined according to the previously determined look-up table.
  • the suspension is probably hard-set or may not be present.
  • the value of the acceleration sensor may be used as the grade reference used for control and display.
  • the barometric pressure sensor or the acceleration sensor may output the more reliable signal. If, for example, an off-road drive is being carried out or is being accelerated to a great extent, the acceleration sensor may be disturbed and the signal of the barometric pressure sensor will be more reliable. In other cases, such as preferably on a level track and at a low grade, the acceleration sensor typically provides the more reliable signal compared to the barometric sensor.
  • FIG 2 the bicycle according to the invention according to a first embodiment is shown schematically.
  • F denotes a bicycle.
  • DS refers to a pressure sensor.
  • FG a suspension fork is called.
  • M becomes one
  • AE denotes a drive unit, wherein an acceleration sensor BS can be arranged in the drive unit AE.
  • V denotes a device for generating a slope value.
  • the device V contains a processing unit VA.
  • the processing unit VA is attached, for example, to the handlebars of the bicycle F and to
  • FIG. 3 schematically shows a device V for generating a slope value.
  • the device V has a processing unit VA
  • the processing unit VA detects sensory detected signals.
  • the signals can be detected by means of a sensor BS and a sensor DS and transmitted to the processing unit VA.
  • the sensor BS may be an acceleration sensor.
  • the sensor DS may be a pressure sensor.
  • the processing unit VA generates slope magnitudes as signals, the slope magnitudes representing slope values.
  • the gradient variables can be output from the processing unit VA and transmitted to a display A and displayed there as slope values become.
  • a motor controller may be located inside or outside the processing unit VA.
  • the control signals can be transmitted to a motor M.
  • the motor M can be used to operate an electric bicycle, in particular, the motor M can be used to operate the electric bicycle during startup from a standstill out.
  • Other generated control signals may be transmitted to an adjuster E;
  • an adjustment controller may be located inside or outside the processing unit VA.
  • the adjusting device E can be used for setting a mechanical suspension of a bicycle.
  • the slope values can also be transmitted to a storage device S and stored there. The slope values stored in the memory device S can be used for analysis purposes.
  • FIG. 4 schematically shows a method according to the invention.
  • the procedure is initiated automatically.
  • detection step 1 at least two pressure variables and at least one acceleration variable are detected.
  • a slope value is generated as a function of the at least two pressure variables and another gradient value as a function of the at least one acceleration variable.
  • test step 3 it is checked which of the two slope values is to be output. For this purpose, a quotient of the second slope value to the first slope value is formed. Depending on the amount of this quotient, the first or second slope value is output or stored in output step 4.
  • the output preferably takes place on a display device A of a tachometer.
  • final step 5 the process is completed. The process can be repeated after completion step 6.

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Abstract

The invention relates to a method for generating a gradient value, comprising the following steps: At least two pressure variables are detected by means of a pressure sensor (DS) and at least one acceleration variable is detected by means of an acceleration sensor (BS) and a first gradient value is generated in accordance with the at least two pressure variables and a second gradient value is generated in accordance with the at least one acceleration variable. The method also comprises the additional step of outputting the first or second gradient value in accordance with the amount of the quotients of both gradient values.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Steigungswertes  Device and method for generating a slope value
Feld der Erfindung Field of the invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Steigungswertes. The present invention relates to a method and apparatus for generating a slope value.
Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Bestimmung von Steigungswerten, beispielsweise für Steigungswerte, die die Steigung einer Ebene unterhalb eines Fahrrads betreffen, bekannt. Darüber hinaus sind Vorrichtungen zur Verarbeitung gemessener Signale bekannt, wobei anhand einer Auswertung der gemessenen Signale, die an einem Fahrrad erzeugt werden, auf die Steigung einer Ebene unterhalb eines Fahrrads geschlossen werden kann. Methods are known in the prior art for determining slope values, for example for slope values relating to the slope of a plane underneath a bicycle. In addition, devices for processing measured signals are known, wherein on the basis of an evaluation of the measured signals which are generated on a bicycle, on the slope of a plane below a bicycle can be closed.
So wird beispielsweise in der DE 40 11 560 AI eine Vorrichtung behandelt, die durch eine Kombination eines elektronischen Kilometerzählers mit einem Pendel die von einem Fahrzeug durchfahrenen Höhendifferenzen und die Neigung des Fahrzeugs erfasst und anzeigt. Thus, for example, in DE 40 11 560 AI a device is treated, which detects and indicates the traversed by a vehicle height differences and the inclination of the vehicle by a combination of an electronic odometer with a pendulum.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Steigungswerts. Dabei werden unabhängig voneinander wenigstens zwei Druckgrößen und wenigstens eine Beschleunigungsgröße erfasst. Anschließend wird ein erster Steigungswert in Abhängigkeit der wenigstens zwei Druckgrößen und ein zweiter Steigungswert in Abhängigkeit der wenigstens einen Beschleunigungsgröße erzeugt. Der Steigungswert kann als Basiswert für weitere Datenverarbeitungen genommen werden. Die Vorrichtung weist zur Durchführung des Verfahrens eine Verarbeitungseinheit auf, wobei die Verarbeitungseinheit eine Steigungsgröße als Signal, das den ersten oder den zweiten Steigungswert repräsentiert, in Abhängigkeit des Betrags des Quotienten beider Steigungswerte ausgibt. Die wenigstens zwei Druckgrößen können mittels eines barometrischen Sensors erfasst werden. Die wenigstens eine Beschleunigungsgröße kann mittels eines Beschleunigungssensors, vorzugsweise mittels eines MEMS-Sensors erfasst werden. The invention relates to a method and a device for generating a slope value. In this case, at least two pressure variables and at least one acceleration variable are detected independently of each other. Subsequently, a first slope value as a function of the at least two pressure variables and generates a second slope value as a function of the at least one acceleration variable. The slope value can be taken as the base value for further data processing. In order to carry out the method, the device has a processing unit, wherein the processing unit outputs a slope variable as a signal, which represents the first or the second slope value, as a function of the magnitude of the quotient of both slope values. The at least two pressure variables can be detected by means of a barometric sensor. The at least one acceleration variable can be detected by means of an acceleration sensor, preferably by means of a MEMS sensor.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrrad, insbesondere ein Elektrofahrrad. Dabei enthält das Fahrrad eine Vorrichtung geeignet zur Erzeugung eines Steigungswertes. Die Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemä- ßen Verfahrens geeignet. Insbesondere handelt es sich um die erfindungsgemäße Vorrichtung. Das Fahrrad enthält ferner ein System aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wobei das System eine Einsteilvorrichtung aufweist, und wobei die Einsteilvorrichtung wenigstens einen Federparameter einer mechanischen Federung des Fahrrads in Abhängigkeit des errechneten Härtegrad- wertes verändert. The invention further relates to a bicycle, in particular an electric bicycle. The bicycle contains a device suitable for generating a slope value. The device is preferably suitable for carrying out the method according to the invention. In particular, it is the device according to the invention. The bicycle further includes a system comprising a device according to the invention, wherein the system has an adjusting device, and wherein the adjusting device changes at least one spring parameter of a mechanical suspension of the bicycle depending on the calculated hardness value.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der erste oder zweite Steigungswert in Abhängigkeit des Betrags des Quotienten beider Steigungswerte ausgeben wird. Dabei wird insbesondere für den Fall, dass der Quotient größer 1 ist, der erste Steigungswert als Ausgabewert ausgegeben und für den Fall, dass derThe essence of the invention is that the first or second slope value is output as a function of the magnitude of the quotient of both slope values. In this case, in particular for the case that the quotient is greater than 1, the first slope value is output as the output value, and in the case that the
Quotient kleiner 1 ist, der zweite Steigungswert als Ausgabewert als ausgegeben. Quotient less than 1, the second slope value as output value as output.
Alternativ kann der erste oder zweite Steigungswert in Abhängigkeit der Differenz zwischen den beiden Steigungswerten ausgegeben werden. Alternativ kann fer- ner der erste oder zweite Steigungswert in Abhängigkeit des ersten und des zweiten Steigungswerts sowie mehrerer Fahrzeugparameter ausgegeben werden. Bei den Fahrzeugparametern kann es sich um eine Geschwindigkeit des Fahrrads und/oder eine Fahrbahnbeschaffenheit handeln. Alternativ kann der erste oder zweite Steigungswert in Abhängigkeit einer Gewichtungsfunktion aus- gegeben werden. Die Gewichtungsfunktion berücksichtigt neben den Steigungs- werten weitere Größen wie Geschwindigkeit des Fahrrads oder Informationen über die mechanische Federung. Alternatively, the first or second slope value may be output as a function of the difference between the two slope values. Alternatively, the first or second gradient value can be output as a function of the first and the second gradient value as well as of a plurality of vehicle parameters. The vehicle parameters may be a speed of the bicycle and / or a road surface. Alternatively, the first or second slope value can be output as a function of a weighting function. The weighting function takes into account not only the slope Evaluate other variables such as speed of the bicycle or information about the mechanical suspension.
Hintergrund der Erfindung ist, dass mittels eines Beschleunigungssensors geschwindigkeitsunabhängig und auch im Stillstand des Fahrrads ein Steigungswert ermittelt werden kann, da die Neigung des Fahrrads gegenüber der Richtung der Erdbeschleunigung gemessen wird. Hintergrund dieser Möglichkeit, die Steigung im Stillstand zu messen, ist, dass mit dem Beschleunigungssensor stets auch die Erdbeschleunigung gemessen und der Wert der Erdbeschleunigung bei der weiteren Betrachtung herausgerechnet wird. Mittels der Richtung eines Vektors der Erdbeschleunigung kann auch eine vertikale Raumachse durch den Beschleunigungssensor festgelegt werden. Verändert sich die Lage des Beschleunigungssensors, beispielsweise durch ein Drehen des Sensors, verbunden mit einem Kippen der anhand der Erdbeschleunigung abgeleiteten Raumachse gegenüber der Richtung des Vektors der Erdbeschleunigung, kann anhand der Veränderung der gemessenen Beschleunigung, der Kippwinkel des Sensors bestimmt werden. Der ausgegebene Steigungswert kann zur Ansteue- rung eines Motors verwendet werden, wobei der Motor dem Betrieb eines Elekt- rofahrrads dienen kann. Je größer die Steigung ist, desto größer wird die Unterstützung des Elektrofahrrads durch den Motor sein. Ferner kann der ausgegebene Steigungswert im Rahmen einer Sportanzeige genutzt werden, um beispielsweise den Energieaufwand beim Betrieb des Fahrrads zu bestimmen. Hintergrund der Bestimmung des Energieaufwandes beim Betrieb des Fahrrads ist, dass bei höherer Steigung der Fahrer des Fahrrads eine höhere Kraft aufbringen muss, um das Fahrrad anzutreiben. Je höher die Kraft ist, die der Fahrer aufbringen muss, desto höher ist auch sein Energieaufwand. Background of the invention is that by means of an acceleration sensor regardless of speed and also at standstill of the bicycle, a slope value can be determined, since the inclination of the bicycle is measured against the direction of gravitational acceleration. Background of this possibility to measure the slope at a standstill, is that with the acceleration sensor always measured the acceleration of gravity and the value of the gravitational acceleration is excluded in the further consideration. By means of the direction of a vector of gravitational acceleration, a vertical spatial axis can also be determined by the acceleration sensor. If the position of the acceleration sensor changes, for example as a result of turning the sensor, with tilting of the space axis derived from the acceleration of gravity with respect to the direction of the vector of gravitational acceleration, the tilt angle of the sensor can be determined from the change in the measured acceleration. The output slope value can be used to control an engine, with the engine being able to operate an electric bicycle. The greater the grade, the greater will be the support of the electric bicycle by the engine. Furthermore, the output slope value can be used in the context of a sports display, for example, to determine the energy consumption during operation of the bicycle. The background of the determination of the energy expenditure in the operation of the bicycle is that with a higher gradient the driver of the bicycle has to apply a higher force in order to drive the bicycle. The higher the force that the driver has to apply, the higher his energy consumption.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Signal, das einen Härtegradwert einer mechanischen Federung einer Fahrradkomponente repräsentiert, in Abhängigkeit des Quotienten beider Steigungswerte ausgegeben. Alternativ kann dieses Signal auch in Abhängigkeit einer Differenz der beiden Steigungswerte ausgegeben werden. Bei der mechanischen Federung kann es sich um eine Vorderachsfederung, um eine Hinterachsfederung oder um eine Sattelfederung handeln. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird wenigstens ein Federparame- ter der mechanischen Federung in Abhängigkeit des anhand des Modells errechneten Härtegradwertes eingestellt. Bei dem Federparameter kann es sich um die Dämpfung der mechanischen Federung handeln. Zur Einstellung des Federparameters ist insbesondere eine Einsteilvorrichtung vorgesehen. Dabei kann es sich bei der Einsteilvorrichtung um einen Motor, insbesondere um einen Elektromotor, oder um eine Vorrichtung zur Veränderung eines physikalischen Zu- stands einer Flüssigkeit handeln. Zur Veränderung des physikalischen Zustands, kann beispielsweise ein Druck, eine Temperatur, oder eine Viskosität der Flüssigkeit verändert werden. Die Einsteilvorrichtung ist beispielsweise an einer Vorderachsfeder des Fahrrads und/oder an einer Hinterachsfeder und/oder an einer Sattelfederung des Fahrrads angeordnet. According to one embodiment of the invention, a signal representing a hardness value of a mechanical suspension of a bicycle component is output as a function of the quotient of both gradient values. Alternatively, this signal can also be output as a function of a difference between the two slope values. The mechanical suspension can be a front axle suspension, a rear axle suspension or a saddle suspension. According to one embodiment of the invention, at least one spring parameter of the mechanical suspension is set as a function of the hardness degree value calculated on the basis of the model. The spring parameter may be the damping of the mechanical suspension. For adjusting the spring parameter, in particular an adjusting device is provided. In this case, the adjusting device can be a motor, in particular an electric motor, or a device for changing a physical state of a fluid. To change the physical state, for example, a pressure, a temperature, or a viscosity of the liquid can be changed. The adjusting device is arranged, for example, on a front axle spring of the bicycle and / or on a rear axle spring and / or on a saddle suspension of the bicycle.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist zur Erfassung der wenigstens zwei Druckgrößen ein Drucksensor an einem Lenker des Fahrrads angeordnet. According to a further embodiment of the invention, a pressure sensor is arranged on a handlebar of the bicycle for detecting the at least two pressure variables.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist zur Erfassung der wenigstens einen Beschleunigungsgröße ein Beschleunigungssensor in einer Getriebeeinheit des Fahrrads und/oder in einem Motor des Fahrrads angeordnet. Insbesondere handelt es sich bei dem Motor um einen Mittelmotor des Elektro- fahrrads. According to a further embodiment of the invention, an acceleration sensor is arranged in a transmission unit of the bicycle and / or in an engine of the bicycle for detecting the at least one acceleration variable. In particular, the engine is a center motor of the electric bicycle.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures
Es zeigt: die schematische Darstellung eines Zusammenhangs zwischen einer mittels eines Beschleunigungssensors ermittelten Steigungsgröße und einer mittels wenigstens zweier Drucksensoren ermittelten zweiten Steigungsgröße; die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrrads; die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. It shows: the schematic representation of a relationship between a gradient variable determined by means of an acceleration sensor and a second gradient variable determined by means of at least two pressure sensors; the schematic representation of a bicycle according to the invention; the schematic representation of a device according to the invention; the schematic representation of a method according to the invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung Embodiments of the invention
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, erläutert. Einige Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt. In Figur 1 ist ein Zusammenhang zwischen einem Sensorsignal SG, das eineThe invention will be explained below on the basis of embodiments from which further inventive features may result. Some embodiments are shown in the figures. FIG. 1 shows a relationship between a sensor signal SG, which is a
Steigung einer Ebene unter einem Fahrrad aus einer Sensorinformation repräsentiert, und der tatsächlichen Steigung ST der Ebene schematisch dargestellt. Mit 101 wird der Verlauf der Steigungsgröße dargestellt, die in Abhängigkeit eines Beschleunigungssensors erfasst worden ist. Mit 102 wird der Verlauf der Steigungsgröße dargestellt, die in Abhängigkeit mindestens zweier Drucksensoren erfasst worden ist. Die Steigungsgrößen sind Signale, die Steigungswerte repräsentieren. Bis zu einem bestimmten, von der Art des Beschleunigungssensors abhängigen Steigungswert stimmen beide Steigungsgrößen mit der tatsächlichen Steigung weitestgehend überein. Ab diesem Steigungswert liegt die in Abhängig- keit eines Beschleunigungssensors ermittelte Steigungsgröße oberhalb der tat- sächlichen Steigung. Die in Abhängigkeit des Drucksensors bestimmte Steigungsgröße entspricht weiterhin der tatsächlichen Steigung. Die Verschiedenheit zwischen den Verläufen 101 und 102 der Steigungsgrößen rührt vor allem daher, dass sich bei einem Fahrrad gerade im Fall eines Bergauffahrens die Lastverteilung in Richtung der Hinterachse verschiebt. Dadurch wird im Fahrbetrieb in Abhängigkeit des Beschleunigungssensors eine größere Steigung ermittelt, als in Abhängigkeit des Drucksensors. Hintergrund ist, dass durch die Erhöhung der Last auf die Hinterachse, eine an der Vorderachse angebrachte Federung auseinandergeht, was zu einem Kippen des Fahrrads gegenüber seinem Untergrund und gegenüber der Richtung der Erdbeschleunigung führt. Dadurch misst der Beschleunigungssensor bei einer durch Bergauffahren verursachten Lasterhöhung auf der Hinterachse größere Steigungen. Der Drucksensor hingegen misst lediglich den Druckunterscheid an wenigstens zwei Orten der durch das Kippen des Fahrrads kaum beeinflusst wird. Daher entspricht die Steigungsmessung mittels des Drucksensors eher der tatsächlichen Steigung. Während eines normalen Fahrbetriebs können beide Steigungsgrößen miteinander verglichen werden. Die Differenzen oder Quotienten der beiden Steigungsgrößen können über eine Look-Up-Tabelle verzeichnet werden. Eine große Differenz der beiden ermittelten Steigungsgrößen kann darauf hinweisen, dass entweder eine sehr weiche Einstellung der Federung des Fahrrads vorliegt, weil die Federung leicht auseinandergeht, oder andererseits, dass ein voll gefedertes Fahrrad vorliegt, weil das Kippen des Fahrrads durch eine zu weiche Vorderachsfederung und durch eine Hinterachsfederung weiter verstärkt wird. Slope of a plane under a bicycle represented by a sensor information, and the actual slope ST of the plane shown schematically. With 101, the course of the pitch size is shown, which has been detected in response to an acceleration sensor. At 102, the course of the pitch size is shown, which has been detected in dependence of at least two pressure sensors. The slope sizes are signals that represent slope values. Up to a certain, depending on the type of acceleration sensor slope value both pitch sizes agree with the actual slope largely. From this gradient value, the gradient variable determined as a function of an acceleration sensor lies above the actual value. neuter slope. The determined in dependence of the pressure sensor pitch size continues to correspond to the actual slope. The difference between the gradients 101 and 102 of the pitch sizes is due, in particular, to the fact that in a bicycle, especially in the case of a hill climb, the load distribution shifts in the direction of the rear axle. As a result, a greater gradient is determined during driving as a function of the acceleration sensor, as a function of the pressure sensor. The background is that by increasing the load on the rear axle, a suspension attached to the front axle diverge, which leads to a tilting of the bicycle against its ground and against the direction of gravity acceleration. As a result, the acceleration sensor measures larger gradients in the case of an increase in load on the rear axle caused by uphill driving. The pressure sensor, on the other hand, only measures the pressure difference at at least two places, which is barely affected by the tilting of the bicycle. Therefore, the slope measurement by means of the pressure sensor corresponds more to the actual slope. During normal driving, both pitch sizes can be compared. The differences or quotients of the two gradient sizes can be recorded via a look-up table. A large difference in the two ascertained pitch sizes may indicate that either a very soft adjustment of the suspension of the bicycle is present, because the suspension is slightly diverging, or on the other hand, that a full suspension bike is present, because the tilting of the bike by too soft Vorderachsfederung and is further reinforced by a rear axle suspension.
Die Information über die zu weiche mechanische Federung kann dem Fahrer bereitgestellt werden oder bei einer automatisch einstellbaren mechanischen Federung als Information genutzt werden. Im Fall der automatisch einstellbaren mechanischen Federung kann die Information zur Einstellung der mechanischen Federung verwendet werden. Ändert sich die Differenz zwischen den Steigungsgrößen regelmäßig, kann dies darauf hindeuten, dass unterschiedliche Fahrer dasselbe Fahrrad benutzen. Diese Information kann beispielswiese gespeichert und vor allem im Wartungsfall für Analysen benutzt werden, da anhand der Information eine mögliche, von dem Gewicht des Fahrers abhängige Abnutzung des Fahrrads bestimmt werden kann. Die Information über die mechanische Federung sowie die Analyse der beiden Steigungsgrößen bei verschiedenen Fahrsituationen kann darüber hinaus dafür verwendet werden, um einen Steigungswert zu erzeugen, welcher zur Anzeige oder zur Ansteuerung des Motors verwendet werden kann. Insgesamt wird hier- für allgemein eine Funktion aufgestellt: a=f(abara! Clacc, V, kpeder, P) (1) wobei α die ausgegebene Steigung, abaro die Steigung, die durch einen baromet- rischen Drucksensor berechnet wird, aaCc die Steigung, die durch den Beschleunigungssensor repräsentiert wird, v die Fahrzeuggeschwindigkeit und kFeder die Federsteifigkeit und p weitere Fahrrad- und Fahrbahnparameter, wie die Fahrbahnbeschaffenheit, darstellen. In einem bevorzugten Fall kann die Funktion lauten: a=A abaro+B (aacc + C) (2) dabei sind A und B die Gewichtsfaktoren, die in der Summe den Wert 1 ergeben. C stellt ein Korrekturterm dar, der den Wert des Beschleunigungssensors korri- giert und gemäß der zuvor bestimmten Look-Up Tabelle ermittelt wird. The information about the too soft mechanical suspension can be provided to the driver or be used as information in an automatically adjustable mechanical suspension. In the case of the automatically adjustable mechanical suspension, the information for adjusting the mechanical suspension can be used. If the difference between the slope sizes changes regularly, this may indicate that different riders are using the same bike. This information can beispielswiese stored and used especially for maintenance for analysis, as based on the information of a possible, depending on the weight of the driver wear of the bicycle can be determined. The information about the mechanical suspension as well as the analysis of the two gradient sizes in different driving situations can also be used to generate a slope value that can be used to display or control the engine. Overall, a function is generally set up for this purpose: a = f (a bara! Clacc, V, kpeder, P) (1) where α is the slope output, a b aro is the slope calculated by a barometric pressure sensor, A ac c, the slope, which is represented by the acceleration sensor, v is the vehicle speed and k represent the Fe, the spring stiffness and p more bicycle and road parameters such as the road conditions. In a preferred case, the function may be: a = A a baro + B (a acc + C) (2) where A and B are the weighting factors giving the value 1 in the sum. C represents a correction term that corrects the value of the acceleration sensor and is determined according to the previously determined look-up table.
Wird festgestellt, dass über den gesamten Steigungsbereich keine Differenzen zwischen ermittelten Steigungen von barometrischem Drucksensor und Beschleunigungssensor auftreten, so ist die Federung wahrscheinlich hart eingestellt oder gegebenenfalls nicht vorhanden. Dadurch kann während der Fahrt hauptsächlich der Wert des Beschleunigungssensors als Steigungsreferenz, die zur Regelung und Anzeige benutzt wird, verwendet werden. Somit ergibt sich in Gleichung (2) für die Gewichtsfaktoren A = 0 und B = 1. Die gleiche Gewichtung wird ebenfalls im Stand vorgenommen, v=0 km/h, da der Wert abaro nicht zur Verfügung steht. If it is determined that there are no differences between the measured slopes of the barometric pressure sensor and the acceleration sensor over the entire gradient range, then the suspension is probably hard-set or may not be present. As a result, during travel, the value of the acceleration sensor may be used as the grade reference used for control and display. Thus, in Equation (2), the weighting factors A = 0 and B = 1. The same weighting is also carried out in the state, v = 0 km / h, since the value a b aro is not available.
In einem anderen Fall, in dem stets Differenzen zwischen Beschleunigungssensor und barometrischem Drucksensor über den gesamten Bereich auftreten, wird ausschließlich der Wert des Drucksensors verwendet, da dieser weitgehend unabhängig von Größen der Federgabel ist. Für die Gewichtsfaktoren ergeben sich dann in Gleichung (2) A = 1 und B = 0. In bestimmten Fällen kann es sein, dass situationsabhängig der barometrische Drucksensor oder der Beschleunigungssensor das zuverlässigere Signal ausgibt. Wenn beispielsweise eine Geländefahrt durchgeführt wird oder stark beschleu- nigt wird, wird der Beschleunigungssensor gegebenenfalls gestört und das Signal des barometrischen Drucksensors ist zuverlässiger. In anderen Fällen, wie vorzugsweise auf ebener Fahrbahn und bei geringer Steigung, liefert in der Regel der Beschleunigungssensor das im Vergleich zum barometrischen Sensor zuverlässigere Signal. In another case, where differences between the acceleration sensor and the barometric pressure sensor always occur over the entire range, only the value of the pressure sensor is used, since this is largely independent of sizes of the suspension fork. For the weight factors, equation (2) yields A = 1 and B = 0. In certain cases, depending on the situation, the barometric pressure sensor or the acceleration sensor may output the more reliable signal. If, for example, an off-road drive is being carried out or is being accelerated to a great extent, the acceleration sensor may be disturbed and the signal of the barometric pressure sensor will be more reliable. In other cases, such as preferably on a level track and at a low grade, the acceleration sensor typically provides the more reliable signal compared to the barometric sensor.
In Figur 2 ist das erfindungsgemäße Fahrrad gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit F wird ein Fahrrad bezeichnet. Mit DS wird ein Drucksensor bezeichnet. Mit FG wird eine Federgabel bezeichnet. Mit M wird einIn Figure 2, the bicycle according to the invention according to a first embodiment is shown schematically. F denotes a bicycle. DS refers to a pressure sensor. With FG a suspension fork is called. With M becomes one
Motor bezeichnet. Mit AE wird eine Antriebseinheit bezeichnet, wobei in der Antriebseinheit AE ein Beschleunigungssensor BS angeordnet sein kann. Mit V wird eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Steigungswertes bezeichnet. Die Vorrichtung V enthält eine Verarbeitungseinheit VA bezeichnet. Die Verarbeitungs- einheit VA ist beispielsweise am Lenker des Fahrrads F angebracht und zurEngine designates. AE denotes a drive unit, wherein an acceleration sensor BS can be arranged in the drive unit AE. V denotes a device for generating a slope value. The device V contains a processing unit VA. The processing unit VA is attached, for example, to the handlebars of the bicycle F and to
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Implementation of the method according to the invention suitable.
In Figur 3 ist eine Vorrichtung V zur Erzeugung eines Steigungswertes schema- tisch dargestellt. Die Vorrichtung V weist eine Verarbeitungseinheit VA zurFIG. 3 schematically shows a device V for generating a slope value. The device V has a processing unit VA
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Die Verarbeitungseinheit VA erfasst sensorisch ermittelte Signale. Die Signale können mittels eines Sensors BS und eines Sensors DS erfasst und an die Verarbeitungseinheit VA übertragen werden. Bei dem Sensor BS kann es sich um einen Beschleunigungssen- sor handeln. Bei dem Sensor DS kann es sich um einen Drucksensor handeln.Implementation of the method according to the invention. The processing unit VA detects sensory detected signals. The signals can be detected by means of a sensor BS and a sensor DS and transmitted to the processing unit VA. The sensor BS may be an acceleration sensor. The sensor DS may be a pressure sensor.
Die Verarbeitungseinheit VA erzeugt Steigungsgrößen als Signale, wobei die Steigungsgrößen Steigungswerte repräsentieren. The processing unit VA generates slope magnitudes as signals, the slope magnitudes representing slope values.
Die Steigungsgrößen können aus der Verarbeitungseinheit VA ausgegeben u an eine Anzeige A übertragen werden und dort als Steigungswerte angezeigt werden. Zur Erzeugung von Steuersignalen kann sich eine Motorsteuerung innerhalb oder außerhalb der Verarbeitungseinheit VA befinden. Die Steuersignale können an einen Motor M übertragen werden. Der Motor M kann zum Betrieb eines Elektrofahrrads genutzt werden, insbesondere kann der Motor M zum Be- trieb des Elektrofahrrads während des Anfahrens aus dem Stillstand heraus genutzt werden. Andere erzeugte Steuersignale können an eine Einsteilvorrichtung E übertragen werden; zur Erzeugung dieser anderen Signale kann sich eine Einstellsteuerung innerhalb oder außerhalb der Verarbeitungseinheit VA befinden. Die Einsteilvorrichtung E kann zum Einstellen einer mechanischen Federung ei- nes Fahrrads genutzt werden. Die Steigungswerte können zudem zu einer Speichervorrichtung S übertragen und dort gespeichert werden. Die in der Speichervorrichtung S gespeicherten Steigungswerte können zu Analysezwecken verwendet werden. The gradient variables can be output from the processing unit VA and transmitted to a display A and displayed there as slope values become. To generate control signals, a motor controller may be located inside or outside the processing unit VA. The control signals can be transmitted to a motor M. The motor M can be used to operate an electric bicycle, in particular, the motor M can be used to operate the electric bicycle during startup from a standstill out. Other generated control signals may be transmitted to an adjuster E; To generate these other signals, an adjustment controller may be located inside or outside the processing unit VA. The adjusting device E can be used for setting a mechanical suspension of a bicycle. The slope values can also be transmitted to a storage device S and stored there. The slope values stored in the memory device S can be used for analysis purposes.
In Figur 4 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren schematisch dargestellt. FIG. 4 schematically shows a method according to the invention.
Das Verfahren wird automatisch eingeleitet. In Erfassungsschritt 1 werden wenigstens zwei Druckgrößen und wenigstens eine Beschleunigungsgröße erfasst. Im darauf folgenden Erzeugungsschritt 2 wird ein Steigungswert in Abhängigkeit der wenigstens zwei Druckgrößen und ein anderer Steigungswert in Abhängigkeit der wenigstens einen Beschleunigungsgröße erzeugt. In dem darauf folgenden Prüfschritt 3 wird geprüft, welcher der beiden Steigungswerte ausgegeben werden soll. Zu diesem Zweck wird ein Quotient des zweiten Steigungswertes zu dem ersten Steigungswert gebildet. In Abhängigkeit des Betrags dieses Quotien- ten wird in Ausgabeschritt 4 der erste oder der zweite Steigungswert ausgegeben oder gespeichert. Die Ausgabe erfolgt vorzugsweise auf einer Anzeigevorrichtung A eines Tachometers. In Abschlussschritt 5 wird das Verfahren abgeschlossen. Das Verfahren kann nach dem Abschlussschritt 6 wiederholt werden. The procedure is initiated automatically. In detection step 1, at least two pressure variables and at least one acceleration variable are detected. In the subsequent generation step 2, a slope value is generated as a function of the at least two pressure variables and another gradient value as a function of the at least one acceleration variable. In the following test step 3 it is checked which of the two slope values is to be output. For this purpose, a quotient of the second slope value to the first slope value is formed. Depending on the amount of this quotient, the first or second slope value is output or stored in output step 4. The output preferably takes place on a display device A of a tachometer. In final step 5, the process is completed. The process can be repeated after completion step 6.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Steigungswertes mit den folgenden Schritten: Erfassen von wenigstens zwei Druckgrößen mittels eines Drucksensors (DS) und wenigstens einer Beschleunigungsgröße mittels eines Beschleunigungssensors (BS) und  Method for generating a slope value comprising the following steps: detecting at least two pressure variables by means of a pressure sensor (DS) and at least one acceleration variable by means of an acceleration sensor (BS) and
Erzeugen eines ersten Steigungswertes in Abhängigkeit der wenigstens zwei Druckgrößen und eines zweiten Steigungswertes in Abhängigkeit der wenigstens einen Beschleunigungsgröße,  Generating a first slope value as a function of the at least two pressure variables and a second gradient value as a function of the at least one acceleration variable,
gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: characterized by the following step:
Ausgeben des ersten oder zweiten Steigungswertes in Abhängigkeit des Betrags des Quotienten beider Steigungswerte.  Outputting the first or second slope value as a function of the magnitude of the quotient of both slope values.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: Ausgeben eines errechneten Härtegradwertes einer mechanischen Federung (FG) in Abhängigkeit des Quotienten beider Steigungswerte. Method according to claim 1, characterized by the further step of: outputting a calculated degree of hardness value of a mechanical suspension (FG) as a function of the quotient of both gradient values.
Verfahren, enthaltend die Verfahrensschritte nach Anspruch 2, zur Ansteue- rung einer Einsteilvorrichtung (E), gekennzeichnet durch den Schritt: Method, comprising the method steps according to claim 2, for controlling an adjusting device (E), characterized by the step:
Verändern wenigstens eines Federparameters der mechanischen Federung Changing at least one spring parameter of the mechanical suspension
(FG) in Abhängigkeit des errechneten Härtegrad wertes. (FG) depending on the calculated hardness value.
Vorrichtung (V) zur Erzeugung eines Steigungswertes, aufweisend eine Verarbeitungseinheit (VA), die insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 geeignet ist, und wobei die Verarbeitungseinheit (VA) wenigstens zwei sensorisch ermittelte Druckgrößen und wenigstens eine sensorisch ermittelte Beschleunigungsgröße erfasst und Device (V) for generating a slope value, comprising a processing unit (VA), which is particularly suitable for carrying out a method according to claim 1 to 3, and wherein the processing unit (VA) detects at least two sensory pressure values and at least one sensory acceleration quantity detected and
einen ersten Steigungswert in Abhängigkeit der wenigstens zwei Druckgrößen erzeugt und einen zweiten Steigungswert in Abhängigkeit der wenigstens einen Beschleunigungsgröße erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass  generates a first slope value as a function of the at least two pressure variables and generates a second slope value as a function of the at least one acceleration variable, characterized in that
die Verarbeitungseinheit (VA) ein Signal, das den ersten oder den zweiten Steigungswert repräsentiert, in Abhängigkeit des Betrags des Quotienten beider Steigungswerte ausgibt. the processing unit (VA) outputs a signal representing the first or the second slope value depending on the magnitude of the quotient of both slope values.
5. Vorrichtung (V) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (VA) ein Signal, das einen Härtegradwert einer mechanischen Federung (FG) repräsentiert, in Abhängigkeit des Betrags des Quotienten beider Steigungswerte ausgibt. 5. Device (V) according to claim 4, characterized in that the processing unit (VA) outputs a signal representing a hardness value of a mechanical suspension (FG), depending on the magnitude of the quotient of both slope values.
6. System, enthaltend eine Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das System eine Einsteilvorrichtung (E) aufweist, und wobei die Einsteilvorrichtung (E) wenigstens einen Federparameter der mechanischen Federung (FG) in Abhängigkeit des errechneten Härtegradwertes verändert. 6. System comprising a device according to claim 4 or 5, characterized in that the system has an adjusting device (E), and wherein the adjusting device (E) changes at least one spring parameter of the mechanical suspension (FG) as a function of the calculated hardness value.
7. Fahrrad (F), vorzugsweise Elektrofahrrad, enthaltend eine Vorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 4 bis 5. 7. Bicycle (F), preferably electric bicycle, comprising a device (V) according to one of claims 4 to 5.
8. Fahrrad (F) nach Anspruch 7, aufweisend ein System nach Anspruch 6. 8. Bicycle (F) according to claim 7, comprising a system according to claim 6.
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