DE4420081A1 - Meßeinrichtung für ein Fahrrad - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Meßeinrichtung für ein Fahrrad mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 enthalte­ nen Merkmalen.

In der jüngeren Vergangenheit hat das Fahrrad in seiner Bedeutung als Freizeitgerät enorm zugenommen. Es wur­ den und werden immer wieder neue Fahrradtypen entwickelt.

Mit dem steigenden Bedeutungsinhalt eines Fahrrades ist das Bedürfnis der Fahrradfahrer und -fahrerinnen ent­ standen Daten zu erhalten, die im Zusammenhang mit dem Fahrradfahren entstehen.

Es ist bekannt, daß eine Vielzahl von unterschiedli­ chen Meßeinrichtungen existiert. Diese haben jedoch weitgehend die Übereinstimmung darin, daß sie i.w. nur die folgenden Daten:

Geschwindigkeit,
Durchtrittsgeschwindigkeit,
Fahrstrecke,
und die Fahrzeit

anzeigen.

Nachteilig bei diesen Meßeinrichtungen ist, daß diese z. B. die vom Fahrradfahrer eingesetzte Energie nicht bewerten können. Desweiteren haben die bekannten Meß­ einrichtungen den Nachteil, daß diese z. B. bei Fahrrä­ dern mit mehreren Übersetzungsverhältnissen dem Fahrrad­ fahrer z. B. keine Hilfestellung für das Auffinden der effektivsten Übersetzungen geben können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung so weiter zu entwickeln, daß der Fahrradfahrer eine Vielzahl von Meßdaten zur Verfügung gestellt bekommt, durch welche er seine Fahrweise bzw. durch die der Fahrradfahrer eine Bewertung seiner Fahr­ weise enthält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im Gegensatz zu der technischen Entwicklung, die sich nehmlich mit der Weiterentwicklung der Auswerteeinheit beschäftigt, wird hier ein anderer Weg eingeschlagen.

In dem vorgeschlagenen Weg wird erfindungsgemäß angeregt an einer Welle und/oder wenigstens einen Meßwertauf­ nehmer vorzusehen.

Durch diese Maßnahme werden nun Meßwerte zur Verfügung gestellt, aus denen z. B. die verbrauchte Energie bzw. die kumulierte Eingangsleistung des Radfahrers für die Dauer einer Radtour angezeigt werden kann.

Durch diese Messungen kann nun auch die effizientestes Übersetzung für eine bestimmte Geschwindigkeit durch die Anzeigeeinrichtung angezeigt werden.

Gemäß einem anderen selbständigen Erfindungsgedanken wird vorgeschlagen an einer Auflagefläche wenigstens eines Tretpedals einen Meßwertaufnehmer vorzusehen. Dies hat den Vorteil, daß die tatsächliche, vom Fahrrad­ fahrer auf das Pedal ausgeübte Kraft, gemessen werden kann. Hieraus kann die verbrauchte Energie bestimmt wer­ den. Auch die Antriebsleistung, die der Radfahrer auf sein Antriebsrad ausübt. Die Ausbildung hat auch den Vorteil, daß aus der Messung des Druckes, auf die Auf­ lagefläche der Tretpedale auf das Fahrverhalten des Radfahrers geschlossen werden kann.

Beim Fahrradfahren ist es vorteilhaft, wenn kontinuier­ lich über eine volle Umdrehung die Kraft gleichmäßig verteilt ist. Durch Eingabe von unteren und oberen Grenz­ werten kann z. B. der Fahrer in Form eines Signaltons darauf hingewiesen werden, daß dieser ungleichmäßig die Pedale tritt.

Bei den Meßaufnehmern handelt es sich vorteilhafter­ weise um solche, die druckempfindlich sind. Dies hat den Vorteil, daß die Meßaufnehmer relativ kompakt ausgebil­ det werden können. Die kompakte Bauweise der Meßwertauf­ nehmer hat auch den Vorteil, daß bestehende Fahrräder mit einer solchen Meßeinrichtung nachgerüstet werden können.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen Piezoelemente als Meßwertaufnehmer zu benutzen. Von Vorteil ist es, wenn statt eines Piezoelementes ein faseroptisches Druck­ element verwendet wird.

Gemäß einem weiteren Gedanken wird vorgeschlagen einen Meßwertaufnehmer zu verwenden, welcher aus einem Kunst­ stoff mit piezoelektrischen Eigenschaften besteht. Bei einem solchen Meßwertaufnehmer kann es sich um eine Polymerfolie handeln.

Vorteilhafterweise ist ein Meßwertaufnehmer am Hinterrad zwischen Rahmen und Hinterradwelle auf einer gedachten, zwischen Hinterradwelle und Tretkurbelwelle in eine der Fahrradhochebene parallelen Ebene liegenden, Ver­ bindungslinie ein Meßaufnehmer vorgesehen. Dies hat den Vorteil, daß eine indirekte Messung der Kraft, die als Antriebskraft am Hinterrad zur Verfügung steht, ge­ messen werden kann. Aus der Kombination der gemesse­ nen Kraft am Hinterrad und der Kraft, welche der Rad­ fahrer auf die Pedale ausübt, kann auf die Übertragungs­ verluste geschlossen werden. Sind Daten hinsichtlich der Zahnkränze eingegeben worden, so kann die anliegende Übersetzung gemessen werden und damit eine direkte Ganganzeige erfolgen.

Vorteilhafterweise ist am Hinterrad und/oder am Vorderrad zwischen Rahmen und Hinterradwelle bzw. Vorderradgabel und der Vorderachse i.w. in Richtung der Erdanziehung ein Meßwertaufnehmer vorgesehen. Dies hat den Vorteil, daß der Andruck der Räder auf den Bo­ den gemessen werden kann. Das Ergebnis der Messung dient der Ansteuerung einer Federung oder der Vertei­ lung der Bremskraft auf Vorder- und Hinterradbremse.

Vorteilhafterweise ist der Meßwertaufnehmer in einer Tülle angeordnet, welche die Welle umgibt. Die Tülle besteht dabei aus einem gummielastischen Werkstoff. Dies hat den Vorteil, daß der von der Welle auf den Rahmen bzw. Gabel übertragene Druck unter Berücksichti­ gung der Tülle vom Sensor gemessen werden kann. Die Tülle ist dabei so beschaffen, daß eine geringe Aus­ lenkung entsteht, jedoch keine oder nur sehr gerin­ ge Energie in der Tülle verbraucht wird.

Zum Schutz der Tülle ist es zweckmäßig eine Hülse vorzu­ sehen, welche über einem Gewinde der Welle anliegt. Diese gewährleistet einen konstanten Andruck auf die Fülle beim Befestigen des Rades am Rahmen.

Weitere Vorteile und Merkmale werden nachfolgend an­ hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Hierbei zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Fahrrad,

Fig. 2 eine Anordnung eines Meßaufnehmers.

In der Fig. 1 ist ein Zweirad 1 dargestellt. Zwischen der Hinterradachse 2 und der Rahmengabel 3 des Fahrra­ des sind zwei Meßwertaufnehmer angeordnet. Der eine Meß­ wertaufnehmer mißt den Druck und damit indirekt die Kraft, die der Radfahrer auf die Hinterachse ausübt. Angedeutet ist dies durch den Pfeil A. Der zweite Meßwertaufnehmer an der Hinterradachse mißt den Andruck des Hinterrades auf den Boden.

An den Pedalen 11 sind Meßwertaufnehmer ausgebildet. Diese messen die Kraft C bzw. den Druck, welchen der Radfahrer auf die Pedale ausübt. Diese Kraft entspricht der tatsächlichen eingebrachten Energie des Radfahrers.

An der Vorderachse 4 ist ein weiterer Meßwertaufneh­ mer vorgesehen, der die Andruckkraft D des Vorderrades auf den Boden mißt.

Zur Verdeutlichung der Anordnung wird nunmehr auf die Fig. 2 verwiesen.

Die Welle des Vorderrades oder Hinterrades 3 bzw. 4 ist mit einem Gewinde 5 versehen. Das Rad wird über die Welle und die Mutter 5a in üblicher Weise am Rahmen bzw. Gabel 2 befestigt. Das Gewinde 5 ist umgeben von einer Hülse 7. Die Hülse 7 hat an dem der Mutter 5a be­ benachbarten Ende einen umlaufenden Bund 8.

Zwischen dem Rahmen 2 und der Hülse 7 ist eine Tülle angeordnet, die aus einem gummielastischen Werkstoff besteht.

In der Tülle 9 ist ein Piezo-Meßwertaufnehmer 10 ange­ ordnet.

Nicht dargestellt ist die elektrische Verbindung zwischen den Aufnehmern und der Auswerteeinheit.

Gestützt auf die Messungen können insbesondere die folgenden Werte angezeigt werden:

• - die Energie, die der Radfahrer während der Dauer der Radtour abgegeben hat.
• - Die effizienteste Übersetzung für eine bestimmte Geschwindigkeit.
• - Die Trittfrequenz des Fahrers, welcher sich aus der Wechselspannung der Tretkraft ergibt.
• - Die Antriebsleistung, die der Radfahrer auf sein An­ triebsrad ausübt.
• - Schaltempfehlungen im Hinblick auf optimalen Ein­ satz der Energie.
• - Die aktuelle Kraft, die auf das Antriebsrad übertra­ gen wird.
• - Die Kraft, die der Fahrradfahrer auf die Pedale aus­ übt.
• - Es ist möglich eine Abweichung zwischen einer ge­ wünschten Soll- und einer Ist-Leistung auszuwerten und anzuzeigen.
• - Es ist ferner die Messungen der Kräfte mit den bekannten Messungen der Umdrehungsgeschwindigkeit zu koppeln und so den Einsatzbereich der Meßeinrichtung zu erweitern.

Claims (9)

1. Meßeinrichtung für ein Fahrrad umfassend einen Meßwertaufnehmer, eine mit dem Meßwertaufnehmer elektrisch verbundene Auswerteeinheit und eine Anzeige­ einrichtung, welche die durch die Auswerteeinheit er­ mittelten Größen anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Welle (3) und/oder Achse (4) wenigstens ein Meßwertaufnehmer (10) vorgesehen ist.

2. Meßeinrichtung für ein Fahrrad umfassend einen Meßwertaufnehmer, eine mit dem Meßwertaufnehmer elektrisch verbundene Auswerteeinheit und eine Anzeige­ einrichtung, welche die durch die Auswerteeinheit er­ mittelten Größen anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Auflagefläche wenigstens einer Tretpedale (11) ein Meßwertaufnehmer (10) vorgesehen ist.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufneh­ mer (10) druckempfindlich ist.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufneh­ mer (10) ein Piezoelement ist.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufneh­ mer (10) ein faseroptisches Druckelement ist.

6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Hinterrad (12) zwischen Rahmen (2) und Hinterradwelle (3) und auf einer gedachten zwischen Hinterradwelle (3) und Tretkurbelwelle in einer der Fahrradhochebene parallelen Ebene liegenden Verbindungslinie ein Meßaufnehmer (10) vorgesehen ist.

7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Hinterrad und/oder Vorderrad (12/13) zwischen Rahmen (2) und Hinterradwelle (3) bzw. Gabel (2) und Vorderradachse (4) i.w. in Richtung der Erdanziehung ein Meßaufnehmer (10) vorgesehen ist.

8. Meßeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer (10) in einer die welle (3) umgebenden Tülle (9) aus einem gummi­ elastischen Werkstoff angeordnet ist.

9. Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Tülle und der Welle (3) eine Hülse (7) angeordnet ist.