WO2024013184A1 - Bicycle, in particular electric bicycle - Google Patents

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WO2024013184A1
WO2024013184A1 PCT/EP2023/069212 EP2023069212W WO2024013184A1 WO 2024013184 A1 WO2024013184 A1 WO 2024013184A1 EP 2023069212 W EP2023069212 W EP 2023069212W WO 2024013184 A1 WO2024013184 A1 WO 2024013184A1
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WO
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bicycle
control device
heart rate
warning signal
driver
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/069212
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dennis Fischer
Mikel Fauri
Stefan Bender
Original Assignee
Porsche Ebike Performance Gmbh
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
    • A61B5/6895—Sport equipment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/0507—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  using microwaves or terahertz waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0816—Measuring devices for examining respiratory frequency

Definitions

  • the present invention relates to a bicycle, in particular an electric bicycle.
  • a conventional bicycle usually has a frame, two wheels that are rotatable on the frame and a saddle on which a rider (male/female/diverse) can sit.
  • Bicycles are used in professional sports and recreational sports, whereby the respective rider needs to receive feedback on his or her current physical condition, in particular on his or her current vital functions.
  • Heart rate monitors on which the driver can read his current pulse in order to receive feedback about his current physical condition.
  • Such heart rate monitors can work with an integrated sensor that measures the driver's current pulse directly on the wrist.
  • Heart rate monitors are also known that work together with an external sensor, which the driver puts on with a chest strap, so that the respective sensor measures the current pulse or heart rate directly on the chest and transmits it wirelessly to the heart rate monitor.
  • a device which uses a UWB radar to measure a person's heart rate and breathing rate, where UWB stands for Ultra Wide Band.
  • the device can also be used with a stationary training bike, which usually only has one wheel and is also referred to as an ergometer.
  • a motorcycle is known in which the driver's body movements are recorded using a microwave radar and unusual patterns are recognized.
  • a laser-based heart rate sensor is known that can transmit measurement results to a training bike.
  • the present invention deals with the problem of providing an improved or at least a different embodiment for a bicycle, which is characterized in particular by improved feedback on the rider's vital functions. Furthermore, an improved training effect and/or the avoidance of physical overload can be sought.
  • the invention is based on the general idea of equipping the bicycle with at least one radar unit that is configured to send and receive radar waves.
  • the radar unit is arranged on or in the frame of the bicycle and is aligned with an upper body area in which an upper body of the driver sitting on the saddle is located. With the help of the radar unit, the driver's upper body in particular can be scanned using radar waves.
  • the bicycle is also equipped with a control device and an evaluation device.
  • the evaluation device is electrically coupled to the respective radar unit and is integrated into the control device or is electrically coupled to the control device. Furthermore, the evaluation device is configured so that it determines a heart rate and/or a breathing rate of the driver based on radar waves reflected from the upper body.
  • the control device is now configured to monitor the heart rate and/or the respiratory rate.
  • the heart rate becomes one cardiological vital functions monitored.
  • the respiratory rate is used to monitor vital respiratory functions.
  • a configuration is preferred here in which both the heart rate and the respiratory rate are monitored, so that cardiorespiratory vital functions are then monitored.
  • a “configuration” is a “design and/or programming” so that the phrase “configured” is equivalent to the phrase “designed and/or programmed.”
  • integrated means the design as a structural unit. Integrated components can be arranged in a common housing or designed as a common component.
  • the radar unit can in particular be equipped with or be formed by a UWB radar.
  • the bicycle has at least one optical and/or acoustic signaling device for generating an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver, which is integrated into the control device or is electrically coupled to the control device.
  • the control device can now be configured so that it generates the warning signal with the signaling device when the heart rate reaches a predetermined heart limit frequency and / or when the breathing frequency reaches a predetermined breathing limit frequency. This gives the driver immediate visual and/or acoustic feedback when his heart rate or breathing rate reaches an undesirable and, in extreme cases, unhealthy frequency range. In particular, this warns the driver of overexertion so that he can react accordingly.
  • the bicycle can be designed as an electric bicycle and accordingly have an electric motor drive to support the driver.
  • an electric bicycle is understood to mean a bicycle in which the electric motor drive only serves to support the driver, who has to drive the bicycle himself using pedals.
  • the electric bike is a so-called Pedelec or Speedelec.
  • the electric motor drive can be configured in such a way that the strength of the drive support can be adjusted from 0% to 100% in several stages or even continuously.
  • the control device can now be electrically coupled to the drive and can also be configured so that it automatically increases the strength of the drive support when the heart rate reaches a predetermined heart limit frequency and / or when the respiratory rate reaches a predetermined respiratory limit frequency. By automatically increasing the drive support, overloading of the driver is counteracted. The driver can continue his journey at the same speed, with the increased drive support reducing the drive power required by the driver accordingly. As a result, the driver's vital functions can calm down again.
  • control device can be configured in such a way that, after automatically increasing the strength of the drive support, it automatically reduces the strength of the drive support again when the heart rate falls again by a predetermined value below the heart limit frequency and / or when the breathing rate again by one falls below the respiratory limit frequency at a predetermined value.
  • This measure can particularly improve the training effect. Due to the predetermined value that the current frequency must distinguish from the respective limit frequency before the strength of the drive support is reduced again, a certain hysteresis is realized so that the drive support does not have to be constantly varied at a current frequency that is in the range of the limit frequency .
  • the predetermined value that the current heart rate must be below the heart limit frequency or that the current breathing frequency must be below the respiratory limit frequency can be set to a value between 10% and 30%, preferably between 15% and 25%, in particular 20% of the heart limit frequency or the respiratory limit frequency.
  • the control can also be configured so that it controls the signaling device for generating the warning signal if, on the one hand, the heart rate reaches the predetermined one Heart limit frequency is reached and/or the breathing frequency reaches the predetermined breathing limit frequency and, on the other hand, if the maximum adjustable strength of the drive support is already set on the drive. In other words, if the respective frequency reaches the respective predetermined limit frequency, a warning signal is generated if the drive support can no longer be increased. This gives the driver an additional warning that he now has to react himself in order to calm down his vital functions.
  • the bicycle can have a manually operable control element that is integrated into the control device or is electrically coupled to the control device.
  • the control device can expediently be configured in such a way that the predetermined heart limit frequency and/or the predetermined respiratory limit frequency can be set by the driver using the control element. This allows the respective limit frequency to be individually tailored to the respective driver.
  • the driver also has the option of specifying different limit frequencies depending on his or her training goal. This means that, for example, lower limit frequencies can be set for training that is intended to burn fat than for training that is intended to increase performance. Different cutoff frequencies for aerobic training and anaerobic training can also be set.
  • the bicycle can be equipped with a position determination device, in particular with a navigation device, which is integrated into the control device or electrically coupled to the control device.
  • a position determination device is usually integrated into a navigation device.
  • the control device can optionally be configured in such a way that it generates a time course and a time course of the heart rate and/or the respiratory rate during ferry operation of the bicycle and the time course The route is synchronized and recorded with the time course of the heart rate and/or breathing rate. This allows the driver to understand the course of the respective frequency based on the route after the journey and thereby improve his training in particular.
  • control device is configured such that it monitors the heart rate and/or the respiratory rate for irregularities.
  • control device can also be configured so that it generates a warning signal with the signaling device if the heart rate shows an irregularity and / or if the breathing rate shows an irregularity. This immediately informs the driver that his vital functions are not OK so that he can react accordingly.
  • the bicycle can be equipped with an optical and/or acoustic signaling device for generating an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver, which is integrated into the control device or is electrically coupled to the control device.
  • warning signals can be generated for different situations, as mentioned above as an example. It can now expediently be provided that different warning signals are generated for different situations. In particular, it can thus be provided that in the event that the heart rate reaches the heart limit frequency and / or the breathing frequency reaches the respiratory limit frequency, a warning signal or first warning signal, which is generated when the strength of the drive support can be increased, is different from that warning signal or second warning signal, which is generated when the maximum strength of the drive support has already been set.
  • a warning signal or third warning signal that is generated when the heart rate shows an irregularity and / or when the breathing rate shows an irregularity can differ from the first warning signal, i.e. from the warning signal that is generated when the heart rate reaches the heart rate limit and /or when the respiratory rate reaches the respiratory limit frequency.
  • the second and third warning signals can be identical or also different.
  • the different warning signals can differ from one another visually in terms of light color and/or luminosity and/or type of light signal, for example continuous light or flashing light, with the flashing frequency also representing a distinguishing criterion in the case of a flashing light.
  • the signals can differ from one another in terms of the sound frequency and/or the volume and/or the type of sound signal, such as a continuous tone or a repeating tone, with the repetition frequency also representing a distinguishing criterion in the case of a repeating tone.
  • the first warning signal is an orange light signal with a low flashing frequency
  • the other or second warning signal is a red light signal with a high flashing frequency, which can also be accompanied by a warning tone.
  • Figure 1 is a greatly simplified side view of a bicycle
  • Figure 2 is a highly simplified, circuit diagram-like schematic representation of the bicycle.
  • a bicycle 1 comprises a frame 2, two wheels 3, which are rotatably mounted on the frame 2, and a saddle 4 on which a rider can sit.
  • the bicycle 1 is also equipped with a radar unit 5, which is configured to send and receive radar waves.
  • the radar unit 5 is attached to the frame 2 so that it is aligned with an upper body area 6, in which an upper body of the rider sitting on the saddle 4 or standing on the pedals 9 of the bicycle is usually located.
  • the upper body area 6 is located above the saddle 4 and usually with respect to a longitudinal direction of the bicycle 1 between the saddle 4 and a handlebar 7 of the bicycle 1.
  • the bicycle 1 is expediently configured as an electric bicycle, so that it also has an electric motor drive 8 to support the driver. The driver himself drives the bicycle 1 in the usual way via pedals 9.
  • the bicycle 1 is further equipped with a control device 10, which is electrically coupled to electrical components of the bicycle 1.
  • the control device 10 is therefore electrically coupled to the drive 8.
  • the bicycle 1 is equipped with an evaluation device 11, which is electrically coupled to the radar unit 5 on the one hand and to the control device 10 on the other hand.
  • the evaluation device 11 can also be integrated into the control device 10 or into the radar unit 5.
  • the radar unit 5 sends radar waves 13 into a detection area 12 in the direction of the upper body area 6.
  • This detection area 12 is represented in Figures 1 and 2 by the radar waves 13 delimiting it.
  • the radar unit 5 receives the data from the upper body reflected radar waves.
  • the evaluation device 11 is now configured so that it determines a heart rate and/or a breathing rate of the driver based on radar waves 13 that are reflected from the upper body.
  • the control device 10 receives the respective frequency from the evaluation device 11 and can therefore monitor it.
  • the bicycle 1 is expediently equipped with at least one optical and/or acoustic signaling device 14, with the help of which an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver can be generated if necessary.
  • the signaling device 14 is coupled to the control device 10. In another embodiment, the signaling device 14 can be integrated into the control device 10.
  • the control device 10 is expediently configured so that it controls the signaling device 14 to generate a warning signal when the heart rate reaches a predetermined heart limit frequency and / or when the breathing frequency reaches a predetermined breathing limit frequency.
  • This warning signal is referred to below as the first warning signal.
  • the first warning signal gives the driver visual and/or acoustic feedback that the respective vital function, namely the heart rate or the breathing rate, has increased into an undesirable, in particular critical, range.
  • the drive 8 is expediently configured so that the strength of the drive support can be adjusted in several stages or continuously from 0% to 100%, with 0% representing no drive support, while 100% represents the maximum drive support.
  • the controller 10 may also be configured to automatically increase the amount of propulsion assistance when the heart rate reaches the predetermined heart rate limit and/or when the respiratory rate reaches the predetermined respiratory limit rate.
  • the increased drive support allows the vital functions to recover so that the respective frequency can decrease again.
  • control device 10 it is particularly useful to configure the control device 10 in such a way that after automatically increasing the strength of the drive support, the control device 10 automatically reduces the strength of the drive support again when the heart rate increases again falls by a predetermined value, for example by 20%, below the heart rate limit and/or when the breathing frequency drops again by a predetermined value, for example by 20%, below the respiratory limit frequency.
  • a predetermined value for example by 20%
  • the driver only wants to train in an aerobic range, so that the limit frequencies are reached if the driver undesirably enters an anaerobic range during training.
  • control device 10 can be configured so that it generates a warning signal with the signaling device 14 when, on the one hand, the heart rate reaches the predetermined heart limit frequency and / or the breathing frequency reaches the predetermined breathing limit frequency and, on the other hand, when the drive 8 already has the maximum adjustable strength of the drive support , i.e. 100% is set.
  • This warning signal is referred to below as the second warning signal and can in particular differ visually and/or acoustically from the first warning signal mentioned above.
  • the second warning signal can signal to the driver that he is in the anaerobic range and that the drive support is no longer sufficient to return to the aerobic range, so that the driver himself has to take action to improve his vital functions calm.
  • the bicycle 1 can be equipped with a manually operated control element 15 that is electrically coupled to the control device 10.
  • the control element 15 can be integrated into the control device 10.
  • the control device 10 is expediently configured in such a way that the predetermined heart limit frequency and/or the predetermined respiratory limit frequency can be set by the driver using the control element 15. This means the driver can set the limits for the respective vital function according to the desired training program or training goal.
  • the position determination device 16 or Navigation device 16 can be equipped with a GPS module, where GPS stands for Global Positioning System. In any case, the current position of the bicycle 1 can be linked to a map using the position determination device 16 or navigation device 16.
  • the control device 10 can now be configured so that it generates a time course 17 and a time course 18 of the heart rate and/or the respiratory rate during ferry operation of the bicycle 1 and the time course 17 with the time course 18 of the heart rate and/or the Breathing frequency is synchronized and recorded or saved. After the respective journey, the driver can then read out the route 17 with the associated course 18 of the heart rate or breathing rate from the respective memory of the control device 10 and evaluate it for training purposes.
  • control device 10 can expediently be configured in such a way that it monitors the heart rate and/or the respiratory rate for irregularities, in particular in order to be able to identify critical or even dangerous irregularities.
  • control device 10 can then also be configured so that it generates a warning signal with the signaling device 14 if the heart rate shows an irregularity and/or if the breathing rate shows an irregularity.
  • This warning signal is referred to below as the third warning signal and can in particular differ visually and/or acoustically from the above-mentioned first warning signal and/or from the above-mentioned second warning signal.
  • control device 10 The electrical coupling of the control device 10 to the respective components takes place in a wired manner in FIG. 2, with corresponding cables or lines being designated 19. It is clear that a wireless connection is also conceivable here.

Abstract

The invention relates to a bicycle (1), in particular an electric bicycle, comprising: a frame (2); two wheels (3) which are rotatably mounted on the frame (2); and a saddle (4) on which a rider can sit. Feedback to the rider about their vital functions can be improved using at least one radar unit (5) for transmitting and receiving radar waves (13), which radar unit is located in or on the frame (2) and is orientated towards an upper body region (6) in which an upper body of the rider sitting on the saddle (4) or standing on pedals (9) is located, if an evaluation device (11) electrically coupled to the radar unit (5) is configured such that it determines a heart rate and/or a breathing rate of the rider on the basis of radar waves (13) reflected by the upper body, and if a control device (10) electrically coupled to the evaluation device (11) is configured such that it monitors the heart rate and/or the breathing rate.

Description

Fahrrad, insbesondere Elektrofahrrad Bicycle, especially electric bicycle
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrrad, insbesondere ein Elektrofahrrad. The present invention relates to a bicycle, in particular an electric bicycle.
Ein herkömmliches Fahrrad besitzen üblicherweise einen Rahmen, zwei am Rahmen drehbar gelagerte Räder sowie einen Sattel, auf dem ein Fahrer (männlich/weiblich/divers) sitzend Platz nehmen kann. A conventional bicycle usually has a frame, two wheels that are rotatable on the frame and a saddle on which a rider (male/female/diverse) can sit.
Fahrräder werden im Profisport und im Freizeitsport verwendet, wobei für den jeweiligen Fahrer ein Bedürfnis besteht, ein Feedback zu seiner aktuellen körperlichen Verfassung, insbesondere über seine aktuellen Vitalfunktionen zu erhalten. Allgemein bekannt sind z.B. Pulsuhren, an denen der Fahrer seinen aktuellen Puls ablesen kann, um ein Feedback über seine aktuelle körperliche Verfassung zu erhalten. Derartige Pulsuhren können mit einem integrierten Sensor arbeiten, der unmittelbar am Handgelenk den aktuellen Puls des Fahrers misst. Ebenso sind Pulsuhren bekannt, die mit einem externen Sensor Zusammenwirken, den der Fahrer mit einem Brustgurt angelegt, sodass der jeweilige Sensor unmittelbar an der Brust den aktuellen Puls bzw. die Herzfrequenz misst und diesen drahtlos an die Pulsuhr übermittelt. Bicycles are used in professional sports and recreational sports, whereby the respective rider needs to receive feedback on his or her current physical condition, in particular on his or her current vital functions. Commonly known, for example, are heart rate monitors on which the driver can read his current pulse in order to receive feedback about his current physical condition. Such heart rate monitors can work with an integrated sensor that measures the driver's current pulse directly on the wrist. Heart rate monitors are also known that work together with an external sensor, which the driver puts on with a chest strap, so that the respective sensor measures the current pulse or heart rate directly on the chest and transmits it wirelessly to the heart rate monitor.
Aus der EP 2 078 270 B1 ist eine Einrichtung bekannt, die mit einem UWB-Radar die Herzfrequenz und Atemfrequenz einer Person misst, wobei UWB für Ultra Wide Band steht. Die Vorrichtung kann dabei auch mit einem stationären Trainingsfahrrad verwendet werden, das üblicherweise nur ein Rad aufweist und auch als Ergometer bezeichnet wird. From EP 2 078 270 B1 a device is known which uses a UWB radar to measure a person's heart rate and breathing rate, where UWB stands for Ultra Wide Band. The device can also be used with a stationary training bike, which usually only has one wheel and is also referred to as an ergometer.
Aus der DE 10 2014 204671 A1 ist für Motorräder ein Verfahren bekannt, bei dem die Herztätigkeit eines Fahrers gemessen, der zeitliche Abstand sich wiederholender Ereignisse bestimmt und von dessen Ableitung auf etwaige Veränderungen des Körperzustands geschlossen wird. From DE 10 2014 204671 A1 a method is known for motorcycles in which a driver's cardiac activity is measured, the time interval between repeating events is determined and, from its derivation, any changes in the body's condition are inferred.
Aus der EP 3 696 041 A1 ist ein Motorrad bekannt, bei dem mit einem Mikrowellen- Radar die Körperbewegungen des Fahrers erfasst und ungewöhnliche Muster erkannt werden. Aus der US 9 713434 B2 ist ein Laser gestützter Herzfrequenzsensor bekannt, der Messergebnisse an ein Trainingsfahrrad übermitteln kann. From EP 3 696 041 A1 a motorcycle is known in which the driver's body movements are recorded using a microwave radar and unusual patterns are recognized. From US 9 713434 B2 a laser-based heart rate sensor is known that can transmit measurement results to a training bike.
Aus der US 2017/0 143231 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem UWB- Mikrowellenpulse in das Gehirn einer Person eingeleitet werden, um dessen Nervenimpulse zu Messen. From US 2017/0 143231 A1 a method is known in which UWB microwave pulses are introduced into a person's brain in order to measure their nerve impulses.
Aus der US 7 887 489 B2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Schläfrigkeit einer Person von deren Herzfrequenz und Atemfrequenz abgeleitet wird. From US 7,887,489 B2 a method is known in which a person's sleepiness is derived from their heart rate and breathing rate.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Fahrrad eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch ein verbessertes Feedback zu Vitalfunktionen des Fahrers auszeichnet. Ferner können ein verbesserter Trainingseffekt und/oder die Vermeidung einer körperlichen Überlastung angestrebt sein. The present invention deals with the problem of providing an improved or at least a different embodiment for a bicycle, which is characterized in particular by improved feedback on the rider's vital functions. Furthermore, an improved training effect and/or the avoidance of physical overload can be sought.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Fahrrad mit wenigstens einer Radareinheit auszustatten, die zum Senden und Empfangen von Radarwellen konfiguriert ist. Die Radareinheit ist hierzu am oder im Rahmen des Fahrrads angeordnet und dabei auf einen Oberkörperbereich ausgerichtet, in dem sich ein Oberkörper des auf dem Sattel sitzenden Fahrers befindet. Mithilfe der Radareinheit kann somit insbesondere der Oberkörper des Fahrers mittels Radarwellen abgetastet werden. Das Fahrrad ist außerdem mit einer Steuereinrichtung und mit einer Auswerteeinrichtung ausgestattet. Die Auswerteeinrichtung ist mit der jeweiligen Radareinheit elektrisch gekoppelt und ist in die Steuereinrichtung integriert oder ist mit der Steuereinrichtung elektrisch gekoppelt. Ferner ist die Auswerteeinrichtung so konfiguriert, dass sie anhand von vom Oberkörper reflektierten Radarwellen eine Herzfrequenz und/oder eine Atemfrequenz des Fahrers ermittelt. Die Steuereinrichtung ist nun so konfiguriert, dass sie die Herzfrequenz und/oder die Atemfrequenz überwacht. Mit der Herzfrequenz wird eine kardiologische Vitalfunktion überwacht. Mit der Atemfrequenz wird eine respiratorische Vitalfunktion überwacht. Bevorzugt ist hier jedoch eine Konfiguration, bei der sowohl die Herzfrequenz als auch die Atemfrequenz überwacht werden, sodass dann kardiorespiratorische Vitalfunktionen überwacht werden. The invention is based on the general idea of equipping the bicycle with at least one radar unit that is configured to send and receive radar waves. For this purpose, the radar unit is arranged on or in the frame of the bicycle and is aligned with an upper body area in which an upper body of the driver sitting on the saddle is located. With the help of the radar unit, the driver's upper body in particular can be scanned using radar waves. The bicycle is also equipped with a control device and an evaluation device. The evaluation device is electrically coupled to the respective radar unit and is integrated into the control device or is electrically coupled to the control device. Furthermore, the evaluation device is configured so that it determines a heart rate and/or a breathing rate of the driver based on radar waves reflected from the upper body. The control device is now configured to monitor the heart rate and/or the respiratory rate. The heart rate becomes one cardiological vital functions monitored. The respiratory rate is used to monitor vital respiratory functions. However, a configuration is preferred here in which both the heart rate and the respiratory rate are monitored, so that cardiorespiratory vital functions are then monitored.
Die Integration der Radareinheit in den Rahmen vereinfacht die Handhabung. Insbesondere ist es nicht erforderlich, einen Brustgurt mit Herzfrequenzsensor anzulegen oder eine Pulsuhr anzulegen. Insbesondere arbeitet die Radareinheit mit erhöhter Zuverlässigkeit. Im Unterschied dazu können Einrichtungen, die nur mit Hautkontakt funktionieren, zu unzuverlässigen Messungen führen. The integration of the radar unit into the frame simplifies handling. In particular, it is not necessary to wear a chest strap with a heart rate sensor or a heart rate monitor. In particular, the radar unit works with increased reliability. In contrast, devices that only work with skin contact can lead to unreliable measurements.
Im vorliegenden Zusammenhang ist eine „Konfiguration“ eine „Ausgestaltung und/oder eine Programmierung“, sodass die Formulierung „konfiguriert“ gleichbedeutend ist mit der Formulierung „ausgestaltet und/oder programmiert“. In the present context, a “configuration” is a “design and/or programming” so that the phrase “configured” is equivalent to the phrase “designed and/or programmed.”
Im vorliegenden Zusammenhang bedeutet „integriert“ die Ausgestaltung als bauliche Einheit. Integrierte Komponenten können dabei in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein oder als gemeinsames Bauteil ausgebildet sein. In the present context, “integrated” means the design as a structural unit. Integrated components can be arranged in a common housing or designed as a common component.
Die Radareinheit kann insbesondere mit einem UWB-Radar ausgestattet sein oder durch ein solches gebildet sein. The radar unit can in particular be equipped with or be formed by a UWB radar.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der das Fahrrad zumindest eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung zum Erzeugen eines vom Fahrer wahrnehmbaren optischen und/oder akustischen Warnsignals aufweist, die in die Steuereinrichtung integriert oder mit der Steuereinrichtung elektrisch gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung kann nun so konfiguriert sein, dass sie mit der Signaleinrichtung das Warnsignal erzeugt, wenn die Herzfrequenz eine vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder wenn die Atemfrequenz eine vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht. Hierdurch erhält der Fahrer unmittelbar ein optisches und/oder akustisches Feedback, wenn seine Herzfrequenz bzw. Atemfrequenz einen unerwünschten und im Extremfall ungesunden Frequenzbereich erreicht. Insbesondere wird der Fahrer dadurch vor einer Überanstrengung gewarnt, sodass er entsprechend reagieren kann. Das Fahrrad kann als Elektrofahrrad ausgestaltet sein und dementsprechend einen elektromotorischen Antrieb zur Antriebsunterstützung des Fahrers aufweisen. Unter einem Elektrofahrrad wird im vorliegenden Zusammenhang ein Fahrrad verstanden, bei dem der elektromotorische Antrieb nur zur Unterstützung des Fahrers dient, der hierzu selbst über Pedale das Fahrrad antreiben muss. Insoweit handelt es ich beim Elektrofahrrad um ein sogenanntes Pedelec oder Speedelec. Der elektromotorische Antrieb kann dabei so konfiguriert sein, dass eine Stärke der Antriebsunterstützung von 0% bis 100% in mehreren Stufen oder sogar stufenlos einstellbar ist. Die Steuereinrichtung kann nun mit dem Antrieb elektrisch gekoppelt sein und außerdem so konfiguriert sein, dass sie automatisch die Stärke der Antriebsunterstützung erhöht, wenn die Herzfrequenz eine vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder wenn die Atemfrequenz eine vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht. Durch die selbsttätige Erhöhung der Antriebsunterstützung wird einer Überlastung des Fahrers entgegengesteuert. Der Fahrer kann seine Fahrt bei unveränderter Geschwindigkeit fortsetzen, wobei durch die erhöhte Antriebsunterstützung die vom Fahrer aufzubringende Antriebsleistung entsprechend reduziert ist. In der Folge können sich die Vitalfunktionen des Fahrers wieder beruhigen. Particularly advantageous is an embodiment in which the bicycle has at least one optical and/or acoustic signaling device for generating an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver, which is integrated into the control device or is electrically coupled to the control device. The control device can now be configured so that it generates the warning signal with the signaling device when the heart rate reaches a predetermined heart limit frequency and / or when the breathing frequency reaches a predetermined breathing limit frequency. This gives the driver immediate visual and/or acoustic feedback when his heart rate or breathing rate reaches an undesirable and, in extreme cases, unhealthy frequency range. In particular, this warns the driver of overexertion so that he can react accordingly. The bicycle can be designed as an electric bicycle and accordingly have an electric motor drive to support the driver. In the present context, an electric bicycle is understood to mean a bicycle in which the electric motor drive only serves to support the driver, who has to drive the bicycle himself using pedals. In this respect, the electric bike is a so-called Pedelec or Speedelec. The electric motor drive can be configured in such a way that the strength of the drive support can be adjusted from 0% to 100% in several stages or even continuously. The control device can now be electrically coupled to the drive and can also be configured so that it automatically increases the strength of the drive support when the heart rate reaches a predetermined heart limit frequency and / or when the respiratory rate reaches a predetermined respiratory limit frequency. By automatically increasing the drive support, overloading of the driver is counteracted. The driver can continue his journey at the same speed, with the increased drive support reducing the drive power required by the driver accordingly. As a result, the driver's vital functions can calm down again.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Steuereinrichtung so konfiguriert sein, dass sie nach einem automatischen Erhöhen der Stärke der Antriebsunterstützung die Stärke der Antriebsunterstützung automatisch wieder reduziert, wenn die Herzfrequenz wieder um einen vorbestimmten Wert unter die Herzgrenzfrequenz abfällt und/oder wenn die Atemfrequenz wieder um einen vorbestimmten Wert unter die Atemgrenzfrequenz abfällt. Durch diese Maßnahme lässt sich insbesondere der Trainingseffekt verbessern. Durch den vorbestimmten Wert, den die aktuelle Frequenz die jeweilige Grenzfrequenz unterscheiden muss, bevor die Stärke der Antriebsunterstützung wieder reduziert wird, wird eine gewisse Hysterese realisiert, damit bei einer aktuellen Frequenz, die im Bereich der Grenzfrequenz liegt, nicht permanent die Antriebsunterstützung variiert werden muss. Beispielsweise kann der vorbestimmte Wert, den die aktuelle Herzfrequent unterhalb der Herzgrenzfrequenz liegen muss bzw. den die aktuelle Atemfrequenz unterhalb der Atemgrenzfrequenz liegen muss, auf einen Wert zwischen 10% und 30%, vorzugsweise zwischen 15% und 25%, insbesondere 20% der Herzgrenzfrequenz bzw. der Atemgrenzfrequenz betragen. Sofern das Fahrrad mit einer optischen und/oder akustischen Signaleinrichtung zum Erzeugen eines vom Fahrer wahrnehmbaren optischen und/oder akustischen Warnsignals ausgestattet ist, kann die Steuerung außerdem so konfiguriert sein, dass sie die Signaleinrichtung zum Erzeugen des Warnsignal ansteuert, wenn einerseits die Herzfrequenz die vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder die Atemfrequenz die vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht und wenn andererseits am Antrieb bereits die maximal einstellbare Stärke der Antriebsunterstützung eingestellt ist. Mit anderen Worten, erreicht die jeweilige Frequenz die jeweilige vorbestimmte Grenzfrequenz wird ein Warnsignal erzeugt, wenn sich die Antriebsunterstützung nicht mehr erhöhen lässt. Hierdurch erhält der Fahrer eine zusätzliche Warnung, dass er nun selbst reagieren muss, um seine Vitalfunktionen zu beruhigen. According to an advantageous embodiment, the control device can be configured in such a way that, after automatically increasing the strength of the drive support, it automatically reduces the strength of the drive support again when the heart rate falls again by a predetermined value below the heart limit frequency and / or when the breathing rate again by one falls below the respiratory limit frequency at a predetermined value. This measure can particularly improve the training effect. Due to the predetermined value that the current frequency must distinguish from the respective limit frequency before the strength of the drive support is reduced again, a certain hysteresis is realized so that the drive support does not have to be constantly varied at a current frequency that is in the range of the limit frequency . For example, the predetermined value that the current heart rate must be below the heart limit frequency or that the current breathing frequency must be below the respiratory limit frequency can be set to a value between 10% and 30%, preferably between 15% and 25%, in particular 20% of the heart limit frequency or the respiratory limit frequency. If the bicycle is equipped with an optical and/or acoustic signaling device for generating an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver, the control can also be configured so that it controls the signaling device for generating the warning signal if, on the one hand, the heart rate reaches the predetermined one Heart limit frequency is reached and/or the breathing frequency reaches the predetermined breathing limit frequency and, on the other hand, if the maximum adjustable strength of the drive support is already set on the drive. In other words, if the respective frequency reaches the respective predetermined limit frequency, a warning signal is generated if the drive support can no longer be increased. This gives the driver an additional warning that he now has to react himself in order to calm down his vital functions.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Fahrrad ein manuell betätigbares Bedienelement aufweisen, das in die Steuereinrichtung integriert oder mit der Steuereinrichtung elektrisch gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung kann zweckmäßig so konfiguriert sein, dass mit dem Bedienelement die vorbestimmte Herzgrenzfrequenz und/oder die vorbestimmte Atemgrenzfrequenz vom Fahrer einstellbar ist. Hierdurch lässt sich die jeweilige Grenzfrequenz individuell auf den jeweiligen Fahrer abstimmen. Auch besteht für den Fahrer die Möglichkeit, in Abhängigkeit seines jeweiligen Trainingsziels unterschiedliche Grenzfrequenzen vorzugeben. Somit können beispielsweise für ein Training, das zur Fettverbrennung dient, geringere Grenzfrequenzen eingestellt werden, als für ein Training, das zur Leistungssteigerung dient. Ebenso sind unterschiedliche Grenzfrequenzen für ein aerobes Training und ein anaerobes Training einstellbar. According to another embodiment, the bicycle can have a manually operable control element that is integrated into the control device or is electrically coupled to the control device. The control device can expediently be configured in such a way that the predetermined heart limit frequency and/or the predetermined respiratory limit frequency can be set by the driver using the control element. This allows the respective limit frequency to be individually tailored to the respective driver. The driver also has the option of specifying different limit frequencies depending on his or her training goal. This means that, for example, lower limit frequencies can be set for training that is intended to burn fat than for training that is intended to increase performance. Different cutoff frequencies for aerobic training and anaerobic training can also be set.
Bei einer anderen Ausführungsform kann das Fahrrad mit einer Positionsbestimmungseinrichtung, insbesondere mit einer Navigationseinrichtung, ausgestattet sein, die in die Steuereinrichtung integriert oder mit der Steuereinrichtung elektrisch gekoppelt ist. Üblicherweise ist eine Positionsbestimmungseinrichtung in eine Navigationseinrichtung integriert. Die Steuereinrichtung kann optional so konfiguriert sein, dass sie während eines Fährbetriebs des Fahrrads einen zeitlichen Streckenverlauf und einen zeitlichen Verlauf der Herzfrequenz und/oder der Atemfrequenz generiert und den zeitlichen Streckenverlauf mit dem zeitlichen Verlauf der Herzfrequenz und/oder der Atemfrequenz synchronisiert und aufzeichnet. Damit kann der Fahrer nach der Fahrt den Verlauf der jeweiligen Frequenz anhand der Strecke nachempfinden und dadurch insbesondere sein Training verbessern. In another embodiment, the bicycle can be equipped with a position determination device, in particular with a navigation device, which is integrated into the control device or electrically coupled to the control device. A position determination device is usually integrated into a navigation device. The control device can optionally be configured in such a way that it generates a time course and a time course of the heart rate and/or the respiratory rate during ferry operation of the bicycle and the time course The route is synchronized and recorded with the time course of the heart rate and/or breathing rate. This allows the driver to understand the course of the respective frequency based on the route after the journey and thereby improve his training in particular.
Besonders vorteilhaft ist, ist eine Ausführungsform, bei der die Steuereinrichtung so konfiguriert ist, dass sie die Herzfrequenz und/oder die Atemfrequenz auf Unregelmäßigkeiten hin überwacht. In Verbindung mit einer Signaleinrichtung kann die Steuereinrichtung außerdem so konfiguriert sein, dass sie mit der Signaleinrichtung ein Warnsignal erzeugt, wenn die Herzfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt und/oder wenn die Atemfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt. Hierdurch wird der Fahrer unmittelbar darüber informiert, dass seine Vitalfunktionen nicht in Ordnung sind, sodass er entsprechend reagieren kann. Particularly advantageous is an embodiment in which the control device is configured such that it monitors the heart rate and/or the respiratory rate for irregularities. In conjunction with a signaling device, the control device can also be configured so that it generates a warning signal with the signaling device if the heart rate shows an irregularity and / or if the breathing rate shows an irregularity. This immediately informs the driver that his vital functions are not OK so that he can react accordingly.
Wie vorstehend erläutert, kann das Fahrrad mit einer optischen und/oder akustischen Signaleinrichtung zum Erzeugen eines vom Fahrer wahrnehmbaren optischen und/oder akustischen Warnsignals ausgestattet sein, die in die Steuereinrichtung integriert oder mit der Steuereinrichtung elektrisch gekoppelt ist. Mithilfe dieser Signaleinrichtung lassen sich für unterschiedliche Situationen Warnsignale erzeugen, wie vorstehend exemplarisch genannt. Zweckmäßig kann nun vorgesehen sein, dass für unterschiedliche Situationen auch unterschiedliche Warnsignale generiert werden. Insbesondere kann somit vorgesehen sein, dass sich in dem Fall, dass die Herzfrequenz die Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder die Atemfrequenz die Atemgrenzfrequenz erreicht, ein Warnsignal oder erstes Warnsignal, das erzeugt wird, wenn die Stärke der Antriebsunterstützung erhöht werden kann, von demjenigen Warnsignal oder zweiten Warnsignal unterscheidet, das erzeugt wird, wenn bereits die maximale Stärke der Antriebsunterstützung eingestellt ist. Ebenso kann sich ein Warnsignal oder drittes Warnsignal, das erzeugt wird, wenn die Herzfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt und/oder wenn die Atemfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt, vom ersten Warnsignal, also von demjenigen Warnsignal unterscheidet, das erzeugt wird, wenn die Herzfrequenz die Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder wenn die Atemfrequenz die Atemgrenzfrequenz erreicht. Das zweite und dritte Warnsignal können identisch oder ebenfalls unterschiedlich sein. Die unterschiedlichen Warnsignale können sich optisch hinsichtlich Lichtfarbe und/oder Leuchtstärke und/oder Lichtsignalart, zum Beispiel Dauerlicht oder Blinklicht, voneinander unterscheiden, wobei bei einem Blinklicht außerdem die Blinkfrequenz ein Unterscheidungskriterium repräsentiert. Bei einem akustischen Signal können sich die Signale hinsichtlich der Schallfrequenz und/oder der Lautstärke und/oder der Tonsignalart, wie zum Beispiel Dauerton oder ein sich wiederholender Ton, voneinander unterscheiden, wobei bei einem sich wiederholenden Ton auch die Wiederholfrequenz ein Unterscheidungskriterium repräsentiert. Denkbar ist beispielsweise, dass das eine oder erste Warnsignal ein orangefarbenes Lichtsignal mit geringer Blinkfrequenz ist, während das andere oder zweite Warnsignal ein rotes Lichtsignal mit hoher Blinkfrequenz ist, dass außerdem mit einem Warnton einhergehen kann. As explained above, the bicycle can be equipped with an optical and/or acoustic signaling device for generating an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver, which is integrated into the control device or is electrically coupled to the control device. With the help of this signaling device, warning signals can be generated for different situations, as mentioned above as an example. It can now expediently be provided that different warning signals are generated for different situations. In particular, it can thus be provided that in the event that the heart rate reaches the heart limit frequency and / or the breathing frequency reaches the respiratory limit frequency, a warning signal or first warning signal, which is generated when the strength of the drive support can be increased, is different from that warning signal or second warning signal, which is generated when the maximum strength of the drive support has already been set. Likewise, a warning signal or third warning signal that is generated when the heart rate shows an irregularity and / or when the breathing rate shows an irregularity can differ from the first warning signal, i.e. from the warning signal that is generated when the heart rate reaches the heart rate limit and /or when the respiratory rate reaches the respiratory limit frequency. The second and third warning signals can be identical or also different. The different warning signals can differ from one another visually in terms of light color and/or luminosity and/or type of light signal, for example continuous light or flashing light, with the flashing frequency also representing a distinguishing criterion in the case of a flashing light. In the case of an acoustic signal, the signals can differ from one another in terms of the sound frequency and/or the volume and/or the type of sound signal, such as a continuous tone or a repeating tone, with the repetition frequency also representing a distinguishing criterion in the case of a repeating tone. It is conceivable, for example, that one or the first warning signal is an orange light signal with a low flashing frequency, while the other or second warning signal is a red light signal with a high flashing frequency, which can also be accompanied by a warning tone.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention. The above-mentioned and below-mentioned components of a higher-level unit, such as a device, a device or an arrangement, which are designated separately, can form separate parts or components of this unit or can be integral areas or sections of this unit, even if this shown differently in the drawings.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch, Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to the same or similar or functionally the same components. It shows, schematically,
Figur 1 eine stark vereinfachte Seitenansicht eines Fahrrads, Figure 1 is a greatly simplified side view of a bicycle,
Figur 2 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung des Fahrrads. Figure 2 is a highly simplified, circuit diagram-like schematic representation of the bicycle.
Entsprechend Figur 1 umfasst ein Fahrrad 1 einen Rahmen 2, zwei Räder 3, die am Rahmen 2 drehbar gelagert sind, und einen Sattel 4, auf dem ein Fahrer sitzend Platz nehmen kann. Das Fahrrad 1 ist außerdem mit einer Radareinheit 5 ausgestattet, die zum Senden und Empfangen von Radarwellen konfiguriert ist. Die Radareinheit 5 ist am Rahmen 2 so angebracht, dass sie auf einen Oberkörperbereich 6 ausgerichtet ist, in dem sich ein Oberkörper des auf dem Sattel 4 sitzenden oder in Pedalen 9 des Fahrrads stehenden Fahrers üblicherweise befindet. Gemäß Figur 1 befindet sich der Oberkörperbereich 6 oberhalb des Sattels 4 und üblicherweise bezüglich einer Längsrichtung des Fahrrads 1 zwischen dem Sattel 4 und einem Lenker 7 des Fahrrads 1 . Zweckmäßig ist das Fahrrad 1 als Elektrofahrrad konfiguriert, sodass es außerdem einen elektromotorischen Antrieb 8 zur Antriebsunterstützung des Fahrers aufweist. Der Fahrer selbst treibt das Fahrrad 1 in üblicher Weise über Pedale 9 an. According to Figure 1, a bicycle 1 comprises a frame 2, two wheels 3, which are rotatably mounted on the frame 2, and a saddle 4 on which a rider can sit. The bicycle 1 is also equipped with a radar unit 5, which is configured to send and receive radar waves. The radar unit 5 is attached to the frame 2 so that it is aligned with an upper body area 6, in which an upper body of the rider sitting on the saddle 4 or standing on the pedals 9 of the bicycle is usually located. According to Figure 1, the upper body area 6 is located above the saddle 4 and usually with respect to a longitudinal direction of the bicycle 1 between the saddle 4 and a handlebar 7 of the bicycle 1. The bicycle 1 is expediently configured as an electric bicycle, so that it also has an electric motor drive 8 to support the driver. The driver himself drives the bicycle 1 in the usual way via pedals 9.
Gemäß Figur 2 ist das Fahrrad 1 ferner mit einer Steuereinrichtung 10 ausgestattet, die mit elektrischen Komponenten des Fahrrads 1 elektrisch gekoppelt ist. Insbesondere ist die Steuereinrichtung 10 daher mit dem Antrieb 8 elektrisch gekoppelt. Ferner ist das Fahrrad 1 mit einer Auswerteeinrichtung 11 ausgestattet, die einerseits mit der Radareinheit 5 und andererseits mit der Steuereinrichtung 10 elektrisch gekoppelt ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Auswerteeinrichtung 11 auch in die Steuereinrichtung 10 oder in die Radareinheit 5 integriert sein. According to Figure 2, the bicycle 1 is further equipped with a control device 10, which is electrically coupled to electrical components of the bicycle 1. In particular, the control device 10 is therefore electrically coupled to the drive 8. Furthermore, the bicycle 1 is equipped with an evaluation device 11, which is electrically coupled to the radar unit 5 on the one hand and to the control device 10 on the other hand. In another embodiment, the evaluation device 11 can also be integrated into the control device 10 or into the radar unit 5.
Während des Betriebs sendet die Radareinheit 5 Radarwellen 13 in einen Erfassungsbereich 12 in Richtung des Oberkörperbereich 6. Dieser Erfassungsbereich 12 ist in den Figuren 1 und 2 durch die ihn begrenzenden Radarwellen 13 repräsentiert. Die Radareinheit 5 empfängt die vom Oberkörper reflektierten Radarwellen. Die Auswerteeinrichtung 11 ist nun so konfiguriert, dass sie anhand von Radarwellen 13, die vom Oberkörper reflektierten werden, eine Herzfrequenz und/oder eine Atemfrequenz des Fahrers ermittelt. Die Steuereinrichtung 10 erhält von der Auswerteeinrichtung 11 die jeweilige Frequenz und kann diese somit überwachen. During operation, the radar unit 5 sends radar waves 13 into a detection area 12 in the direction of the upper body area 6. This detection area 12 is represented in Figures 1 and 2 by the radar waves 13 delimiting it. The radar unit 5 receives the data from the upper body reflected radar waves. The evaluation device 11 is now configured so that it determines a heart rate and/or a breathing rate of the driver based on radar waves 13 that are reflected from the upper body. The control device 10 receives the respective frequency from the evaluation device 11 and can therefore monitor it.
Zweckmäßig ist das Fahrrad 1 mit wenigstens einer optischen und/oder akustischen Signaleinrichtung 14 ausgestattet, mit deren Hilfe bei Bedarf ein vom Fahrer wahrnehmbares optisches und/oder akustisches Warnsignal generiert werden kann. Die Signaleinrichtung 14 ist mit der Steuereinrichtung 10 gekoppelt. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Signaleinrichtung 14 in die Steuereinrichtung 10 integriert sein. Die Steuereinrichtung 10 ist zweckmäßig so konfiguriert, dass sie die Signaleinrichtung 14 zum Erzeugen eines Warnsignals ansteuert, wenn die Herzfrequenz eine vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder wenn die Atemfrequenz eine vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht. Dieses Warnsignal wird im Folgenden als erstes Warnsignal bezeichnet. Durch das erste Warnsignal erhält der Fahrer ein optisches und/oder akustisches Feedback darüber, dass die jeweilige Vitalfunktion, nämlich die Herzfrequenz bzw. die Atemfrequenz in einen unerwünschten, insbesondere kritischen, Bereich angestiegen ist. The bicycle 1 is expediently equipped with at least one optical and/or acoustic signaling device 14, with the help of which an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver can be generated if necessary. The signaling device 14 is coupled to the control device 10. In another embodiment, the signaling device 14 can be integrated into the control device 10. The control device 10 is expediently configured so that it controls the signaling device 14 to generate a warning signal when the heart rate reaches a predetermined heart limit frequency and / or when the breathing frequency reaches a predetermined breathing limit frequency. This warning signal is referred to below as the first warning signal. The first warning signal gives the driver visual and/or acoustic feedback that the respective vital function, namely the heart rate or the breathing rate, has increased into an undesirable, in particular critical, range.
Der Antrieb 8 ist zweckmäßig so konfiguriert, dass eine Stärke der Antriebsunterstützung in mehreren Stufen oder stufenlos von 0% bis 100% einstellbar ist, wobei 0% keine Antriebsunterstützung repräsentiert, während 100% die maximale Antriebsunterstützung repräsentiert. Die Steuereinrichtung 10 kann außerdem so konfiguriert sein, dass sie automatisch die Stärke der Antriebsunterstützung erhöht, wenn die Herzfrequenz die vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder wenn die Atemfrequenz die vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht. Durch die erhöhte Antriebsunterstützung können sich die Vitalfunktionen erholen, sodass die jeweilige Frequenz wieder absinken kann. The drive 8 is expediently configured so that the strength of the drive support can be adjusted in several stages or continuously from 0% to 100%, with 0% representing no drive support, while 100% represents the maximum drive support. The controller 10 may also be configured to automatically increase the amount of propulsion assistance when the heart rate reaches the predetermined heart rate limit and/or when the respiratory rate reaches the predetermined respiratory limit rate. The increased drive support allows the vital functions to recover so that the respective frequency can decrease again.
Besonders zweckmäßig ist in diesem Zusammenhang eine Konfiguration der Steuereinrichtung 10 dahingehend, dass die Steuereinrichtung 10 nach einem automatischen Erhöhen der Stärke der Antriebsunterstützung die Stärke der Antriebsunterstützung automatisch wieder reduziert, wenn die Herzfrequenz wieder um einen vorbestimmten Wert, z.B. um 20%, unter die Herzgrenzfrequenz abfällt und/oder wenn die Atemfrequenz wieder um einen vorbestimmten Wert, z.B. um 20%, unter die Atemgrenzfrequenz abfällt. Beispielsweise ist denkbar, dass der Fahrer nur in einem aeroben Bereich trainieren möchte, sodass die Grenzfrequenzen erreicht werden, wenn der Fahrer während des Trainings unerwünscht in einen anaeroben Bereich gelangt. In this context, it is particularly useful to configure the control device 10 in such a way that after automatically increasing the strength of the drive support, the control device 10 automatically reduces the strength of the drive support again when the heart rate increases again falls by a predetermined value, for example by 20%, below the heart rate limit and/or when the breathing frequency drops again by a predetermined value, for example by 20%, below the respiratory limit frequency. For example, it is conceivable that the driver only wants to train in an aerobic range, so that the limit frequencies are reached if the driver undesirably enters an anaerobic range during training.
Des Weiteren kann die Steuereinrichtung 10 so konfiguriert sein, dass sie mit der Signaleinrichtung 14 ein Warnsignal erzeugt, wenn einerseits die Herzfrequenz die vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder die Atemfrequenz die vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht und wenn andererseits am Antrieb 8 bereits die maximal einstellbare Stärke der Antriebsunterstützung, also 100% eingestellt ist. Dieses Warnsignal wird im Folgenden als zweites Warnsignal bezeichnet und kann sich insbesondere vom vorstehend genannten ersten Warnsignal optisch und/oder akustisch unterscheiden. Für das Training im aeroben Bereich kann das zweite Warnsignal dem Fahrer signalisieren, dass er sich im anaeroben Bereich befindet und dass die Antriebsunterstützung nicht mehr ausreicht, um in den aeroben Bereich zurück zu gelangen, sodass der Fahrer selbst aktiv werden muss, um seine Vitalfunktionen zu beruhigen. Furthermore, the control device 10 can be configured so that it generates a warning signal with the signaling device 14 when, on the one hand, the heart rate reaches the predetermined heart limit frequency and / or the breathing frequency reaches the predetermined breathing limit frequency and, on the other hand, when the drive 8 already has the maximum adjustable strength of the drive support , i.e. 100% is set. This warning signal is referred to below as the second warning signal and can in particular differ visually and/or acoustically from the first warning signal mentioned above. For training in the aerobic range, the second warning signal can signal to the driver that he is in the anaerobic range and that the drive support is no longer sufficient to return to the aerobic range, so that the driver himself has to take action to improve his vital functions calm.
Gemäß Figur 2 kann das Fahrrad 1 mit einem manuell betätigbaren Bedienelement 15 ausgestattet sein, dass mit der Steuereinrichtung 10 elektrisch gekoppelt ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Bedienelement 15 in die Steuereinrichtung 10 integriert sein. Die Steuereinrichtung 10 ist zweckmäßig so konfiguriert, dass mit dem Bedienelement 15 die vorbestimmte Herzgrenzfrequenz und/oder die vorbestimmte Atemgrenzfrequenz vom Fahrer einstellbar ist. Somit kann der Fahrer die Grenzen für die jeweilige Vitalfunktion entsprechend dem jeweils gewünschten Trainingsprogramm oder Trainingsziel setzen. According to Figure 2, the bicycle 1 can be equipped with a manually operated control element 15 that is electrically coupled to the control device 10. In another embodiment, the control element 15 can be integrated into the control device 10. The control device 10 is expediently configured in such a way that the predetermined heart limit frequency and/or the predetermined respiratory limit frequency can be set by the driver using the control element 15. This means the driver can set the limits for the respective vital function according to the desired training program or training goal.
Besonders zweckmäßig ist eine Konfiguration, bei der das Fahrrad 1 mit einer Positionsbestimmungseinrichtung 16 oder Navigationseinrichtung 16 ausgestaltet ist, die mit der Steuereinrichtung 10 elektrisch gekoppelt ist. Ebenso ist denkbar, die Positionsbestimmungseinrichtung 16 oder Navigationseinrichtung 16 in die Steuereinrichtung 10 zu integrieren. Die Positionsbestimmungseinrichtung 16 oder Navigationseinrichtung 16 kann mit einem GPS-Modul ausgestattet sein, wobei GPS für Global Positioning System steht. Jedenfalls kann mithilfe der Positionsbestimmungseinrichtung 16 oder Navigationseinrichtung 16 die aktuelle Position des Fahrrads 1 mit einer Landkarte verknüpft werden. Die Steuereinrichtung 10 kann nun so konfiguriert sein, dass sie während eines Fährbetriebs des Fahrrads 1 einen zeitlichen Streckenverlauf 17 und einen zeitlichen Verlauf 18 der Herzfrequenz und/oder der Atemfrequenz generiert und den zeitlichen Streckenverlauf 17 mit dem zeitlichen Verlauf 18 der Herzfrequenz und/oder der Atemfrequenz synchronisiert und aufzeichnet bzw. speichert. Nach der jeweiligen Fahrt kann der Fahrer dann den Streckenverlauf 17 mit dem zugehörigen Verlauf 18 der Herzfrequenz bzw. der Atemfrequenz aus dem jeweiligen Speicher der Steuereinrichtung 10 auslesen und für Trainingszwecke auswerten. A configuration in which the bicycle 1 is designed with a position determination device 16 or navigation device 16, which is electrically coupled to the control device 10, is particularly useful. It is also conceivable to integrate the position determination device 16 or navigation device 16 into the control device 10. The position determination device 16 or Navigation device 16 can be equipped with a GPS module, where GPS stands for Global Positioning System. In any case, the current position of the bicycle 1 can be linked to a map using the position determination device 16 or navigation device 16. The control device 10 can now be configured so that it generates a time course 17 and a time course 18 of the heart rate and/or the respiratory rate during ferry operation of the bicycle 1 and the time course 17 with the time course 18 of the heart rate and/or the Breathing frequency is synchronized and recorded or saved. After the respective journey, the driver can then read out the route 17 with the associated course 18 of the heart rate or breathing rate from the respective memory of the control device 10 and evaluate it for training purposes.
Des Weiteren kann die Steuereinrichtung 10 zweckmäßig so konfiguriert sein, dass sie die Herzfrequenz und/oder die Atemfrequenz auf Unregelmäßigkeiten hin überwacht, insbesondere um kritische oder gar gefährliche Unregelmäßigkeiten identifizieren zu können. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 10 dann auch so konfiguriert sein, dass sie mit der Signaleinrichtung 14 ein Warnsignal erzeugt, wenn die Herzfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt und/oder wenn die Atemfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt. Dieses Warnsignal wird im Folgenden als drittes Warnsignal bezeichnet und kann sich insbesondere vom vorstehend genannten ersten Warnsignal und/oder vom vorstehend genannten zweiten Warnsignal optisch und/oder akustisch unterscheiden. Furthermore, the control device 10 can expediently be configured in such a way that it monitors the heart rate and/or the respiratory rate for irregularities, in particular in order to be able to identify critical or even dangerous irregularities. In particular, the control device 10 can then also be configured so that it generates a warning signal with the signaling device 14 if the heart rate shows an irregularity and/or if the breathing rate shows an irregularity. This warning signal is referred to below as the third warning signal and can in particular differ visually and/or acoustically from the above-mentioned first warning signal and/or from the above-mentioned second warning signal.
Die elektrische Kopplung der Steuereinrichtung 10 mit den jeweiligen Komponenten erfolgt in Figur 2 kabelgebunden, wobei entsprechende Kabel bzw. Leitungen mit 19 bezeichnet sind. Es ist klar, dass hier grundsätzlich auch eine drahtlose Kopplung denkbar ist. The electrical coupling of the control device 10 to the respective components takes place in a wired manner in FIG. 2, with corresponding cables or lines being designated 19. It is clear that a wireless connection is also conceivable here.

Claims

Patentansprüche Fahrrad (1 ), insbesondere Elektrofahrrad, Patent claims bicycle (1), in particular electric bicycle,
- mit einem Rahmen (2), - with a frame (2),
- mit zwei Rädern (3), die am Rahmen (2) drehbar gelagert sind, - with two wheels (3), which are rotatably mounted on the frame (2),
- mit einem Sattel (4), auf dem ein Fahrer sitzend Platz nehmen kann,- with a saddle (4) on which a driver can sit,
- mit mindestens einer Radareinheit (5) zum Senden und Empfangen von Radarwellen (13), die im oder am Rahmen (2) angeordnet ist und auf einen Oberkörperbereich (6) ausgerichtet ist, in dem sich ein Oberkörper des auf dem Sattel (4) sitzenden oder in Pedalen (9) stehenden Fahrers befindet,- with at least one radar unit (5) for sending and receiving radar waves (13), which is arranged in or on the frame (2) and is aligned with an upper body area (6) in which an upper body of the saddle (4) is located. the driver is sitting or standing on the pedals (9),
- mit einer Steuereinrichtung (10), - with a control device (10),
- mit einer Auswerteeinrichtung (11 ), die mit der jeweiligen Radareinheit (5) elektrisch gekoppelt ist, die in die Steuereinrichtung (10) integriert oder mit der Steuereinrichtung (10) elektrisch gekoppelt ist und die so konfiguriert ist, dass sie anhand von vom Oberkörper reflektierten Radarwellen (13) eine Herzfrequenz und/oder eine Atemfrequenz des Fahrers ermittelt, - with an evaluation device (11) which is electrically coupled to the respective radar unit (5), which is integrated into the control device (10) or is electrically coupled to the control device (10) and which is configured in such a way that it is based on the upper body reflected radar waves (13) determine a heart rate and/or a breathing rate of the driver,
- wobei die Steuereinrichtung (10) so konfiguriert ist, dass sie die Herzfrequenz und/oder die Atemfrequenz überwacht. Fahrrad (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, - wherein the control device (10) is configured to monitor the heart rate and/or the respiratory rate. Bicycle (1) according to claim 1, characterized in
- dass das Fahrrad (1) zumindest eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung (14) zum Erzeugen eines vom Fahrer wahrnehmbaren optischen und/oder akustischen Warnsignals aufweist, die in die Steuereinrichtung (10) integriert oder mit der Steuereinrichtung (10) elektrisch gekoppelt ist, - that the bicycle (1) has at least one optical and/or acoustic signaling device (14) for generating an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver, which is integrated into the control device (10) or is electrically coupled to the control device (10). ,
- dass die Steuereinrichtung (10) so konfiguriert ist, dass sie mit der Signaleinrichtung (14) das Warnsignal erzeugt, wenn die Herzfrequenz eine vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder wenn die Atemfrequenz eine vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht. Fahrrad (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - that the control device (10) is configured so that it generates the warning signal with the signaling device (14) when the heart rate reaches a predetermined heart limit frequency and / or when the breathing frequency reaches a predetermined breathing limit frequency. Bicycle (1) according to claim 1 or 2, characterized in
- dass das Fahrrad (1) als Elektrofahrrad ausgestaltet ist und einen elektromotorischen Antrieb (8) zur Antriebsunterstützung des Fahrers aufweist, - That the bicycle (1) is designed as an electric bicycle and has an electric motor drive (8) to support the driver having,
- dass der Antrieb (8) so konfiguriert ist, dass eine Stärke der Antriebsunterstützung in mehreren Stufen oder stufenlos einstellbar ist,- that the drive (8) is configured in such a way that the strength of the drive support can be adjusted in several stages or continuously,
- dass die Steuereinrichtung (10) mit dem Antrieb (8) elektrisch gekoppelt ist und so konfiguriert ist, dass sie automatisch die Stärke der Antriebsunterstützung erhöht, wenn die Herzfrequenz eine vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder wenn die Atemfrequenz eine vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht. Fahrrad (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - that the control device (10) is electrically coupled to the drive (8) and is configured so that it automatically increases the strength of the drive support when the heart rate reaches a predetermined heart limit frequency and / or when the breathing frequency reaches a predetermined respiratory limit frequency. Bicycle (1) according to claim 3, characterized in
- dass die Steuereinrichtung (10) so konfiguriert ist, dass sie nach einem automatischen Erhöhen der Stärke der Antriebsunterstützung die Stärke der Antriebsunterstützung automatisch wieder reduziert, wenn die Herzfrequenz wieder um einen vorbestimmten Wert unter die Herzgrenzfrequenz abfällt und/oder wenn die Atemfrequenz wieder um einen vorbestimmten Wert unter die Atemgrenzfrequenz abfällt. Fahrrad (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, - that the control device (10) is configured in such a way that, after automatically increasing the strength of the drive support, it automatically reduces the strength of the drive support again when the heart rate falls again by a predetermined value below the heart limit frequency and / or when the breathing rate again by one falls below the respiratory limit frequency at a predetermined value. Bicycle (1) according to claim 3 or 4, characterized in
- dass das Fahrrad (1) zumindest eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung (14) zum Erzeugen eines vom Fahrer wahrnehmbaren optischen und/oder akustischen Warnsignals aufweist, die in die Steuereinrichtung (10) integriert oder mit der Steuereinrichtung (10) elektrisch gekoppelt ist, - that the bicycle (1) has at least one optical and/or acoustic signaling device (14) for generating an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver, which is integrated into the control device (10) or is electrically coupled to the control device (10). ,
- dass die Steuereinrichtung (10) so konfiguriert ist, dass sie mit der Signaleinrichtung (10) das Warnsignal erzeugt, wenn einerseits die Herzfrequenz die vorbestimmte Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder die Atemfrequenz die vorbestimmte Atemgrenzfrequenz erreicht und wenn andererseits am Antrieb (8) bereits die maximal einstellbare Stärke der Antriebsunterstützung eingestellt ist. Fahrrad (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - that the control device (10) is configured so that it generates the warning signal with the signaling device (10) when, on the one hand, the heart rate reaches the predetermined heart limit frequency and / or the breathing frequency reaches the predetermined breathing limit frequency and, on the other hand, when on the drive (8) the maximum adjustable strength of the drive support is set. Bicycle (1) according to one of claims 2 to 5, characterized in
- dass das Fahrrad (1) ein manuell betätigbares Bedienelement (15) aufweist, das in die Steuereinrichtung (10) integriert oder mit der Steuereinrichtung (10) elektrisch gekoppelt ist, - that the bicycle (1) has a manually operable control element (15), which is integrated into the control device (10) or electrically coupled to the control device (10),
- dass die Steuereinrichtung (10) so konfiguriert ist, dass mit dem Bedienelement (15) die vorbestimmte Herzgrenzfrequenz und/oder die vorbestimmte Atemgrenzfrequenz vom Fahrer einstellbar ist. Fahrrad (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - that the control device (10) is configured in such a way that the predetermined heart limit frequency and/or the predetermined respiratory limit frequency can be set by the driver using the control element (15). Bicycle (1) according to one of the preceding claims, characterized in
- dass das Fahrrad (1) eine Positionsbestimmungseinrichtung (16) oder Navigationseinrichtung (16) aufweist, die in die Steuereinrichtung (10) integriert oder mit der Steuereinrichtung (10) elektrisch gekoppelt ist, - that the bicycle (1) has a position determination device (16) or navigation device (16) which is integrated into the control device (10) or is electrically coupled to the control device (10),
- dass die Steuereinrichtung (10) so konfiguriert ist, dass sie während eines Fährbetriebs des Fahrrads (1) einen zeitlichen Streckenverlauf (17) und einen zeitlichen Verlauf (18) der Herzfrequenz und/oder der Atemfrequenz generiert und den zeitlichen Streckenverlauf (17) mit dem zeitlichen Verlauf (18) der Herzfrequenz und/oder der Atemfrequenz synchronisiert und aufzeichnet. Fahrrad (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - that the control device (10) is configured in such a way that it generates a time course (17) and a time course (18) of the heart rate and/or the respiratory rate during ferry operation of the bicycle (1) and the time course (17). synchronized and recorded with the time course (18) of the heart rate and/or the breathing rate. Bicycle (1) according to one of the preceding claims, characterized in
- dass die Steuereinrichtung (10) so konfiguriert ist, dass sie die Herzfrequenz und/oder die Atemfrequenz auf Unregelmäßigkeiten hin überwacht. Fahrrad (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, - That the control device (10) is configured so that it monitors the heart rate and/or the breathing rate for irregularities. Bicycle (1) according to claim 8, characterized in
- dass das Fahrrad (1) zumindest eine optische und/oder akustische Signaleinrichtung (14) zum Erzeugen eines vom Fahrer wahrnehmbaren optischen und/oder akustischen Warnsignals aufweist, die in die Steuereinrichtung (10) integriert oder mit der Steuereinrichtung (10) elektrisch gekoppelt ist, - that the bicycle (1) has at least one optical and/or acoustic signaling device (14) for generating an optical and/or acoustic warning signal that can be perceived by the driver, which is integrated into the control device (10) or is electrically coupled to the control device (10). ,
- dass die Steuereinrichtung (10) so konfiguriert ist, dass sie mit der Signaleinrichtung (14) das Warnsignal erzeugt, wenn die Herzfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt und/oder wenn die Atemfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt. Fahrrad nach Anspruch 2 und nach Anspruch 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, - That the control device (10) is configured so that it generates the warning signal with the signaling device (14) when the heart rate shows an irregularity and / or when the breathing frequency shows an irregularity. Bicycle according to claim 2 and according to claim 5 or 9, characterized in
- dass sich in dem Fall, dass die Herzfrequenz die Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder die Atemfrequenz die Atemgrenzfrequenz erreicht, das Warnsignal, das erzeugt wird, wenn die Stärke der Antriebsunterstützung erhöht werden kann, von demjenigen Warnsignal unterscheidet, das erzeugt wird, wenn bereits die maximale Stärke der Antriebsunterstützung eingestellt ist, und/oder - that in the event that the heart rate reaches the heart rate limit and / or the respiratory rate reaches the respiratory limit frequency, the warning signal that is generated when the strength of the propulsion support can be increased differs from the warning signal that is generated when the maximum strength of the drive support is set, and/or
- dass sich das Warnsignal, das erzeugt wird, wenn die Herzfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt und/oder wenn die Atemfrequenz eine Unregelmäßigkeit zeigt, von demjenigen Warnsignal unterscheidet, das erzeugt wird, wenn die Herzfrequenz die Herzgrenzfrequenz erreicht und/oder wenn die Atemfrequenz die Atemgrenzfrequenz erreicht. - that the warning signal that is generated when the heart rate shows an irregularity and/or when the respiratory rate shows an irregularity is different from the warning signal that is generated when the heart rate reaches the heart rate limit and/or when the respiratory rate reaches the respiratory limit frequency .
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