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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung
US 16/376,151 , eingereicht am 05. April 2019. Die gesamte Offenbarung der US-Patentanmeldung
US 16/376,151 wird hiermit durch Verweis in diesen Text aufgenommen.
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Beim Betrieb eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs ist es für einen Fahrer wünschenswert, in der Lage zu sein, schnell und effizient Schaltbetätigungen durchzuführen, um ein Übersetzungsverhältnis und/oder Steuereinstellungen für einstellbare Komponenten als Reaktion auf sich ändernde Umstände zu ändern. Es ist ferner wünschenswert, dass das Übersetzungsverhältnis bezüglich eines Zustands des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs ausgewählt ist/wird. Eine Herausforderung besteht darin, ein effizientes und wirksames System zu entwerfen, um das Übersetzungsverhältnis des Getriebes des von muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs als Reaktion auf die Eingaben des Fahrers und einen Zustand des von muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs schnell und einfach zu ändern.
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Ein Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug, entwickelt zur Lösung der oben genannten Probleme, ist hierin offenbart. In Übereinstimmung mit einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug eine Eingabevorrichtung, eine zusätzliche Eingabevorrichtung und eine Steuerung. Die Eingabevorrichtung ist eingerichtet, um manuelle Eingabe(n)n von einem Fahrer zu empfangen. Die zusätzliche Eingabevorrichtung ist eingerichtet, um manuelle Eingabe(n)n des Fahrers zu empfangen. Die Steuerung ist eingerichtet, um eine Schaltvorrichtung des mit muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs basierend auf einem Ausgangssignal von der Eingabevorrichtung oder eines Ausgangssignals der zusätzlichen Eingabevorrichtung zu steuern. Die Steuerung ist eingerichtet, um ein erstes Steuersignal für eine Einzelschaltbetätigung und ein zweites Steuersignal für eine Mehrfachschaltbetätigung als Reaktion auf die von der Eingabevorrichtung empfangene(n) manuelle Eingabe(n) auszugeben, und die Steuerung ist eingerichtet, um das zweite Steuersignal als Reaktion auf die von der zusätzlichen Eingabevorrichtung empfangene(n) manuelle Eingabe(n) auszugeben.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug in Übereinstimmung mit dem ersten Aspekt ist es für einen Fahrer möglich, die Einzelschaltbetätigung oder die Mehrfachschaltbetätigung des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs zu wählen.
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In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem ersten Aspekt ferner eingerichtet, in einer Weise, so dass die Steuerung ferner eingerichtet ist, um eine einstellbare Komponente basierend auf einer Fahrposition des Fahrers als Reaktion auf die manuelle Eingabe(n), empfangen von der zusätzlichen Eingabevorrichtung, zu steuern.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt ist es für einen Fahrer möglich, die Einstellung der einstellbaren Komponente durch manuelle Eingabe(n) zu verändern.
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In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt eingerichtet, in einer Weise, so dass die verstellbare Komponente eine verstellbare Sattelstütze umfasst.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem dritten Aspekt ist es für einen Fahrer möglich, die Einstellung der verstellbaren Sattelstütze durch manuelle Eingabe(n) zu verändern.
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In Übereinstimmung mit einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte eingerichtet, in einer Weise, so dass die Schaltvorrichtung einen Umwerfer mit einer Kettenführung und einem Stellglied umfasst, eingerichtet, um die Kettenführung in eine Vielzahl von Schaltpositionen zu bewegen. Die Vielzahl der Schaltpositionen umfasst eine erste Schaltposition, eine zweite Position, angrenzend an die erste Schaltposition, so dass es keine Schaltposition zwischen den ersten und zweiten Schaltpositionen gibt, und eine dritte Schaltposition, unterschiedlich von den ersten und zweiten Schaltpositionen, mit der zweiten Schaltposition, angeordnet zwischen den ersten und dritten Schaltpositionen. Das Stellglied bewegt die Kettenführung von der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition, wenn der Umwerfer das erste Steuersignal empfängt, und das Stellglied bewegt die Kettenführung von der ersten Schaltposition in die dritte Schaltposition, wenn der Umwerfer das zweite Steuersignal empfängt.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem vierten Aspekt ist es für einen Fahrer möglich, die Position der Kettenführung von der ersten Schaltposition in die dritte Schaltposition in einer Schaltbetätigung zu verändern.
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In Übereinstimmung mit einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug eine Eingabevorrichtung und eine Steuerung. Die Eingabevorrichtung ist eingerichtet, um manuelle Eingabe(n)n von einem Fahrer zu empfangen, und die Steuerung ist eingerichtet, um eine Steuervorrichtung für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug basierend auf einem Ausgangssignal von der Eingabevorrichtung zu steuern. Wenn die Steuerung das Ausgangssignal von der Eingabevorrichtung empfängt, ist die Steuerung eingerichtet, um eines von einem ersten Steuersignal und einem zweiten Steuersignal basierend auf einem Zustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs auszugeben.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem fünften Aspekt ist es möglich, den Schaltbetätigung in Übereinstimmung mit den Umständen des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs zu wählen.
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In Übereinstimmung mit einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem fünften Aspekt eingerichtet, in einer Weise, so dass das erste Steuersignal für eine Einzelschaltbetätigung ist und das zweite Steuersignal für eine Mehrfachschaltbetätigung ist.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem sechsten Aspekt ist es für einen Fahrer möglich, die Einzelschaltbetätigung oder die Mehrfachschaltbetätigung des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs zu wählen.
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In Übereinstimmung mit einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem fünften oder sechsten Aspekt eingerichtet, in einer Weise, so dass der Zustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs eine Neigung, eine Trittfrequenz, eine Beschleunigung, ein Eingangsdrehmoment, eine Körperhaltung des Fahrers, GPS-Information/en, eine Vorwärtsgeschwindigkeit, einen Betriebszustand einer oder mehrerer Komponenten des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs und einen Vorwärtszustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs umfasst.
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Mit dem Steuersystem eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs nach dem siebten Aspekt ist es möglich, zumindest einen Umstand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs zu berücksichtigen, beim Wählen der Durchzuführenden Schaltbetätigung.
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In Übereinstimmung mit einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem siebten Aspekt eingerichtet, in einer Weise, so dass der Zustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs eine erwartete Schaltstufe der Schaltvorrichtung basierend auf der Vorwärtsgeschwindigkeit umfasst.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem achten Aspekt ist es möglich, die Schaltbetätigung in Erwartung der Schaltstufe der Schaltvorrichtung zu wählen.
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In Übereinstimmung mit einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem siebten oder achten Aspekt eingerichtet, in der Weise, so dass das Ausgangssignal der Eingabevorrichtung ein Hochschaltsignal umfasst, das zweite Steuersignal ein zweites Hochschaltsteuersignal zum Erhöhen eines Übersetzungsverhältnisses des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs umfasst und, wenn die Steuerung das Hochschaltsignal empfängt und eine Neigungsänderungsrate verringert wird, die Steuerung das zweite Hochschaltsteuersignal ausgibt.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug gemäß dem neunten Aspekt ist es möglich, über die Mehrfachschaltbetätigung hochzuschalten, wenn ein Bergab-Umstand detektiert ist/wird.
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In Übereinstimmung mit einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug nach einem der siebten bis neunten Aspekte eingerichtet, in einer Weise, so dass das Ausgangssignal der Eingabevorrichtung ein Herunterschaltsignal umfasst, das zweite Steuersignal ein zweites Herunterschaltsteuersignal für die Verringerung eines Übersetzungsverhältnisses des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs umfasst und, wenn die Steuerung das Herunterschaltsignal empfängt und eine Neigungsänderungsrate erhöht, die Steuerung das zweite Herunterschaltsteuersignal ausgibt.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug nach dem zehnten Aspekt ist es möglich, über die Mehrfachschaltbetätigung herunterzuschalten, wenn ein Bergab-Umstand detektiert ist/wird
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In Übereinstimmung mit einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug nach einem der sechsten bis zehnten Aspekte ferner eine Benachrichtigungsvorrichtung, eingerichtet, um den Fahrer über die Mehrfachschaltbetätigung vor Betätigen der Schaltvorrichtung zu informieren.
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Mit dem Steuersystem eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs nach dem elften Aspekt ist es für einen Fahrer möglich, eine beabsichtigte Mehrfachschaltbetätigung abzulehnen.
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In Übereinstimmung mit einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug nach einem der fünften bis elften Aspekte eingerichtet, in einer Weise, so dass die Schaltvorrichtung einen Umwerfer mit einer Kettenführung und einem Stellglied umfasst, eingerichtet, um die Kettenführung in eine Vielzahl der Schaltpositionen zu bewegen. Die Vielzahl der Schaltpositionen umfasst eine erste Schaltposition, eine zweite Position, die an die erste Schaltposition angrenzt, so dass es keine Schaltposition zwischen der ersten und zweiten Schaltposition gibt, und eine dritte Schaltposition, die sich von der ersten und zweiten Schaltposition unterscheidet, mit der zweiten Schaltposition, angeordnet zwischen der ersten und dritten Schaltposition. Das Stellglied bewegt die Kettenführung von der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition, wenn der Umwerfer das erste Steuersignal empfängt, und das Stellglied bewegt die Kettenführung von der ersten Schaltposition in die dritte Schaltposition, wenn der Umwerfer das zweite Steuersignal empfängt.
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Mit dem Steuersystem für ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug nach dem zwölften Aspekt ist es für einen Fahrer möglich, die Position der Kettenführung von der ersten Schaltposition bis zur dritten Schaltposition in einer Schaltbetätigung zu verändern.
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Diese Zusammenfassung wird bereitgestellt, um eine Auswahl von Konzepten in vereinfachter Form vorzustellen, die weiter unten in der detaillierten Beschreibung beschrieben werden. Diese Zusammenfassung dient nicht dazu, Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, noch soll sie dazu verwendet werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstands einzuschränken. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Ausführungen beschränkt, die einige oder alle in irgendeinem Teil dieser Offenbarung festgestellten Nachteile lösen. Der Begriff „muskelkraftbetriebenes Fahrzeug“, wie hier verwendet, bezieht sich auf nicht-elektrische oder elektrisch unterstützte Fahrzeuge unabhängig von der Anzahl ihrer Räder, aber umfasst nicht vierrädrige Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor als Energiequelle für den Antrieb der Räder oder vierrädrige Elektrofahrzeuge, die eine Lizenz für den Betrieb auf öffentlichen Straßen benötigen.
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Figurenliste
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Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung und vieler damit verbundener Vorteile lässt sich leicht erhalten, wenn die Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen anhand der folgenden detaillierten Beschreibung besser verstanden wird.
- 1 ist eine rechte Seitenansicht eines Beispiels eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs mit einem Steuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist ein schematischer Umriss eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs.
- 3 ist eine Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist ein Steuersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 5 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Steuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 6 ist ein schematisches Blockdiagramm der Schaltvorgänge innerhalb einer Kassette mit hinteren Kettenrädern gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 7A ist ein schematisches Blockdiagramm eines Hochschaltvorgangs gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 7B ist eine graphische Darstellung eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs, das eine Steigung hinunterfährt, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 8A ist ein schematisches Blockdiagramm einer Herunterschaltbetätigung gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 8B ist eine grafische Darstellung eines muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs, das eine Steigung hinauffährt, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausgewählte Ausführungsformen werden nun anhand der Zeichnungen erläutert, bei welchen gleichlautende Bezugszeichen entsprechende oder identische Elemente in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen. Es wird für den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen nur zur Veranschaulichung bereitgestellt werden und nicht zum Zweck der Beschränkung der Erfindung, definiert durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente.
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Bezugnehmend ursprünglich auf 1 wird ein beispielhaftes muskelkraftbetriebenes Fahrzeug 10 gemäß mindestens einer offenbarten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 ist zum Beispiel ein Fahrrad, wie ein Geländefahrrad, wie ein Cyclocross-Fahrrad oder ein Mountainbike. Alternativ kann das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 zum Beispiel ein Straßenfahrrad, ein Motorroller, ein Velomobil oder eine Draisine sein. Wie in der schematischen Darstellung von 2 gezeigt, kann das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 eine axiale Zentralebene P1 haben, die die linke und rechte Hälfte des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 definiert. Die folgenden Richtungsbegriffe „vorne“, „hinten“, „vorwärts“, „rückwärts“, „links“, „rechts“, „einwärts“, „auswärts“, „quer“, „aufwärts“ und „abwärts“ sowie alle anderen ähnlichen Richtungsbegriffe beziehen sich auf diejenigen Richtungen, die bezüglich eines Fahrers bestimmt werden, der aufrecht auf einem Sattel des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 sitzt und beispielsweise einer Lenkstange 12 zugewandt ist.
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Fortsetzend mit 1, umfasst das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 einen Rahmen 14, eine Vordergabel 15, drehbar verbunden mit dem Rahmen 14, ein Hinterrad 16, drehbar verbunden mit dem Rahmen 14, ein Vorderrad 18, drehbar verbunden mit der Vordergabel 15, und eine Sattelstütze 20, verbunden mit dem Rahmen 14 und einen Sitz 22 stützend. In der hier beschriebenen Ausführungsform ist die Sattelstütze 20 als verstellbare Sattelstütze eingerichtet. Die Pedale 24 auf jeder Seite des Rahmens 14 sind an entsprechenden Kurbelarmen 26 befestigt. Die Kurbelarme 26 sind auf jeder Seite des Rahmens 14 in einem Winkel von 180 Grad zueinander montiert und durch eine Kurbelachse 28 (gekennzeichnet durch die gestrichelte Linie) verbunden. Die Kurbelachse 28 ist drehbar mit dem Rahmen 14 über eine Tretlageranordnung verbunden. Das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 der vorliegenden Ausführungsform wird durch ein Kettenantriebs-Übertragungssystem angetrieben, das eine Kette 30, eine Schaltvorrichtung 32, eine hintere Kettenradbaugruppe 34, umfassend eine Vielzahl von hinteren Kettenrädern 34A, und eine vordere Kettenradbaugruppe 36, umfassend mindestens ein vorderes Kettenrad 36A, umfasst. Die Kette 30 greift in ein hinteres Kettenrad 34A der hinteren Kettenradbaugruppe 34 und in das mindestens eine vordere Kettenrad 36A der vorderen Kettenradbaugruppe 36 ein. Eine Antriebsdrehkraft, aufgebracht auf die Pedale 24, wird auf die Kurbelarme 26 übertragen, drehend die Kurbelachse 28 und das vordere Kettenrad 36. Wenn sich die vordere Fahrrad-Kettenradbaugruppe 36 dreht, wird die Kette 30 um ein hinteres Kettenrad 34A der hinteren Kettenradbaugruppe 34 angetrieben, welche Kraft auf das Hinterrad 16 überträgt, um das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 anzutreiben. Die Schaltvorrichtung 32 ist eingerichtet, um die Kette 30 innerhalb der hinteren Kettenräder 34A zu bewegen, um ein Übersetzungsverhältnis des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10, wie unten beschrieben, zu erhöhen oder zu verringern. Wie nachstehend im Einzelnen beschrieben, umfasst das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 Sensoren S1, S2, S3, S4, S5, S6 und S7, um Echtzeitinformationen über einen Zustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 bereitzustellen. Andere Teile des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 sind gut bekannt und werden hier nicht beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt und oben mit Bezug auf 1 diskutiert, umfasst die Schaltvorrichtung 32 einen Umwerfer 38 einschließlich einer Kettenführung 40 und einem Stellglied 42. Das Stellglied 42 ist eingerichtet, um die Kettenführung 40 in eine Vielzahl von Schaltpositionen zu bewegen, wie unten mit Bezug auf 6 im Detail beschrieben. Während sich die Kettenführung 40 bewegt, wird die Kette 30 von einem hinteren Kettenrad 34A der hinteren Kettenradbaugruppe 34 auf ein anderes hinteres Kettenrad 34A der hinteren Kettenradbaugruppe 34 übertragen, um das Übersetzungsverhältnis des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10, das die Anzahl der Umdrehungen des Hinterrads 16 und damit die Strecke, die das Hinterrad 16 zurücklegt, bestimmt, bei jeder Umdrehung der Kurbelarme 26 zu erhöhen oder zu verringern. Bei einem Hochschaltvorgang wird die Kette 30 nach außen auf ein kleineres hinteres Kettenrad der hinteren Kettenradbaugruppe 34 übertragen, und das Übersetzungsverhältnis des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 erhöht sich. In ähnlicher Weise wird bei einem Herunterschaltvorgang die Kette 30 nach innen auf ein größeres Kettenrad der Kassette der hinteren Kettenradbaugruppe 34 übertragen, und das Übersetzungsverhältnis des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 verringert sich.
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Das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 umfasst ein Steuersystem 44. Wie nachstehend im Einzelnen beschrieben, umfasst das Steuersystem 44 eine Eingabevorrichtung 46, eine zusätzliche Eingabevorrichtung 48 und eine Steuerung 50, eingerichtet zur Steuerung der Schaltvorrichtung 32. Wie in 4 gezeigt, sind die Eingabevorrichtung 46 und die zusätzliche Eingabevorrichtung 48 als angrenzende Hebel eingerichtet, montiert an einer Lenkstange 12. Jedoch ist es wünschenswert, dass die Eingabevorrichtung 46 und/oder die zusätzliche Eingabevorrichtung 48 alternativ beispielsweise als ein Knopf, ein Wähler oder eine berührungsempfindliche Digitalvorrichtung eingerichtet ist/wird. Ferner ist es wünschenswert, dass die Eingabevorrichtung 46 und/oder die zusätzliche Eingabevorrichtung 48 am muskelkraftbetriebenen Fahrzeug 10 an einer anderen Stelle als an der Lenkstange 12 montiert oder in den Rahmen des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs integriert ist/wird. In der Ausführungsform, gezeigt in 4, ist die Steuerung 50 innerhalb der Lenkstange 12 in der Nähe der Eingabevorrichtung 46 und der zusätzlichen Eingabevorrichtung 48 montiert, dargestellt durch die gestrichelten Linien. Jedoch ist es wünschenswert, dass die Steuerung 50 innerhalb des Rahmens 14 an einer alternativen Stelle oder auf dem Rahmen 14 des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 montiert ist/wird. Das Steuersystem 44 umfasst ferner eine Benachrichtigungsvorrichtung 52, um einen Fahrer über einen Status der Schaltvorrichtung 32 zu informieren, etwa einen Schaltmodus oder eine aktuelle Schaltstufe. In der Ausführungsform von 4 ist die Benachrichtigungsvorrichtung 52 als digitale Vorrichtung eingerichtet, montiert an der Lenkstange 12. Jedoch ist es wünschenswert, dass die Benachrichtigungsvorrichtung 52 am muskelkraftbetriebenen Fahrzeug 10 an einer anderen Stelle als an der Lenkstange 12 montiert ist/wird.
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Bezugnehmend auf 5 wird eine schematische Darstellung des Steuersystems 44 für das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 gezeigt. Wie oben diskutiert, umfasst das Steuersystem 44 die Eingabevorrichtung 46, die zusätzliche Eingabevorrichtung 48 und eine Steuerung 50. Die Eingabevorrichtung 46 ist eingerichtet, um eine manuelle Eingabe(n) M1 vom Fahrer zu empfangen, übermittelt der Steuerung 50 als Ausgangssignal OS1, wie durch den gestrichelten Pfeil in 5 dargestellt. Ähnlich ist die zusätzliche Eingabevorrichtung 48 eingerichtet, um die manuelle Eingabe(n) M2 vom Fahrer zu empfangen, übermittelt an die Steuerung 50 als ein Ausgangssignal OS2, wie durch den gestrichelten Pfeil in 5 dargestellt.
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Die Steuerung 50 ist eingerichtet, um die Steuervorrichtung 32 des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 basierend auf einem der Ausgangssignale OS1 von der Eingangsvorrichtung 46 und dem Ausgangssignal OS2 von der zusätzlichen Eingangsvorrichtung 48 zu steuern. Wie in 5 dargestellt, gibt die Steuerung 50 ein erstes Steuersignal CS1 (gekennzeichnet durch den schraffierten Pfeil) und ein zweites Steuersignal CS2 (gekennzeichnet durch den offenen Pfeil) an die Schaltvorrichtung 32 aus. In spezieller Weise ist die Steuerung 50 eingerichtet, um eines der ersten Steuersignale CS1 und das zweite Steuersignal CS2 als Reaktion auf die von der Eingabevorrichtung 46 empfangene(n) manuelle Eingabe(n) M1 auszugeben, und die Steuerung 50 ist eingerichtet, um das zweite Steuersignal CS2 als Reaktion auf die von der zusätzlichen Eingabevorrichtung 48 empfangene(n) manuelle Eingabe(n) M2 auszugeben. Wie unten im Detail beschrieben, ist das erste Steuersignal CS1 für eine Einzelschaltbetätigung SSO und das zweite Steuersignal CS2 ist für eine Mehrfachschaltbetätigung MSO. Wie oben diskutiert und in 5 gezeigt, umfasst das Steuersystem ferner die Benachrichtigungsvorrichtung 52. Wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, kann die Benachrichtigungsvorrichtung eine digitale, an einer Lenkstange 12 montierte Vorrichtung sein, eingerichtet, um den Fahrer vor der Betätigung der Schaltvorrichtung 32 über den Mehrfachschaltvorgang MSO zu benachrichtigen.
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In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 50, wenn sie das Ausgangssignal OS1 von der Eingabevorrichtung 46 empfängt, eingerichtet, um eines der ersten Steuersignale CS1 und das zweite Steuersignal CS2 basierend auf einem Zustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 auszugeben. Der Zustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 umfasst mindestens einen von einer Neigung, einer Trittfrequenz, einer Beschleunigung, einem Eingangsdrehmoment, einer Körperhaltung des Fahrers, GPS-Information/en, einer Vorwärtsgeschwindigkeit, einem Betriebszustand einer oder mehrerer Komponenten des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 und einem Vorwärtszustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10. Wie oben mit Bezug auf 1 diskutiert, ist das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 mit Sensoren S1, S2, S3, S4, S5, S6 und S7 ausgestattet, um der Steuerung 50 Echtzeitinformationen über den Zustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 zur Verfügung zu stellen.
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Sensor S1 ist als Inertialmesseinheit bzw. IMU implementiert, welcher eine Kombination von Beschleunigungsmessern, Gyroskopen und/oder Magnetometern umfassen kann. Der IMU kann Bewegungen in sechs Freiheitsgraden durch Messung von Roll-, Nick- und Gierbewegungen detektieren, und funktioniert somit zur Messung der Neigung des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 sowie der Beschleunigung. In der Ausführungsform von 1 ist der Sensor S1 im Rahmen 14 zur Vorderseite hin des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 montiert. Jedoch ist es wünschenswert, dass der Sensor S1 an einer anderen Stelle des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 angeordnet ist/wird. Im Bereich der muskelkraftbetriebenen Fahrzeuge wird unter Trittfrequenz allgemein die Trittfrequenz verstanden, welche die Anzahl der Umdrehungen der Kurbelarme 26 pro Minute darstellt. Dementsprechend und mit fortlaufendem Bezug auf 1 ist/wird das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 mit einem Sensor S2 bereitgestellt, montiert an oder innerhalb eines der Kurbelarme 26 des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10, um die Trittfrequenz zu detektieren. Es ist wünschenswert, dass der Sensor S2 nicht auf einen kurbelbasierten Trittfrequenzmesser beschränkt und alternativ als pedalbasierter oder radbasierter Trittfrequenzmesser implementiert werden kann, obwohl dies reine Beispiele sind und keine Beschränkung beabsichtigen. Das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 ist mit einem Sensor S3 ausgestattet, wie beispielsweise einem Grundgeschwindigkeitsradar, montiert am oder innerhalb des Vorderrads 18, um die Beschleunigung und/oder die Vorwärtsgeschwindigkeit des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 zu detektieren. Jedoch ist der Sensor S3 nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und kann bei Bedarf und/oder Wunsch entsprechend geändert werden. Beispielsweise können die Beschleunigung und die Vorwärtsgeschwindigkeit des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs ebenfalls durch den Sensor S1, wie oben beschrieben, detektiert werden. Wie der Sensor S2 ist Sensor S4 an oder in einem der Kurbelarme 26 des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 montiert, um das Eingangsdrehmoment des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 zu detektieren. Sensor S5 ist eingerichtet als Drucksensor oder kontaktloser Sensor, der an oder in der Sattelstütze 20 montiert ist/wird, um die Sitzhöhe des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 und die Körperhaltung des Fahrers anzugeben. Sensor S6 ist als globales Positionierungssystem bzw. GPS implementiert, montiert an der Lenkstange 12 des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 12 und ist eingerichtet, um GPS-Information/en über das muskelkraftbetriebene Fahrzeug 10 bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen kann das GPS einen umfassenden IMU zur Messung von Beschleunigung und Vorwärtsgeschwindigkeit des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 umfassen. Der Sensor S7 ist als Kamera implementiert, montiert am Rahmen 14 des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10, um Information/en über den Vorwärtszustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 bereitzustellen, wie zum Beispiel einen Straßenoberflächenzustand, ein Hindernis und die Anwesenheit eines anderen Fahrzeugs.
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Ferner umfasst der Zustand des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 eine erwartete Schaltstufe der Schaltvorrichtung 32 basierend auf der Vorwärtsgeschwindigkeit. Die Steuerung 50 bestimmt die erwartete Schaltstufe basierend auf einer Zuordnungstabelle zwischen der Fahrgeschwindigkeit und der erwarteten Schaltstufe der Schaltvorrichtung 32.
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Die Steuerung 50 ist ferner eingerichtet, um eine einstellbare Komponente 54 basierend auf einer Fahrposition des Fahrers als Reaktion auf die manuelle Eingabe(n) M2 zu steuern, empfangen von der zusätzlichen Eingabevorrichtung 48. In der hier beschriebenen Ausführungsform umfasst die einstellbare Komponente 54 die verstellbare Sattelstütze 20, bewegt gemäß dem Fahrradzustand und den Fahrbedingungen nach oben oder unten. Jedoch ist es wünschenswert, dass die Ausführungsform der verstellbaren Komponente 54 nicht auf die verstellbare Sattelstütze beschränkt ist/wird und zusätzlich oder alternativ zum Beispiel eine verstellbare Aufhängung, Rahmen, Gabeln, Schwingarm oder ähnliches umfasst.
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Wie in 5 dargestellt, kann die Steuerung 50 einen Prozessor 56 und einen Speicher 58 umfassen, um die von der Eingabevorrichtung 46 und der zusätzlichen Eingabevorrichtung 48 sowie den Sensoren empfangenen Ausgangssignale OS1, OS2 zu verarbeiten und zu speichern. In jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen kann die Kommunikation zwischen der Steuerung 50, der Eingabevorrichtung 46, der zusätzlichen Eingabevorrichtung 48, der Schaltvorrichtung 32, den Sensoren, der Benachrichtigungsvorrichtung und der einstellbaren Komponente 54 über einen drahtgebundenen Modus, einen drahtlosen Modus oder eine Kombination von drahtgebundenen und drahtlosen Modus erfolgen, abhängig von der Einrichtung der Komponenten des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10. Der Speicher 58 speichert die Zuordnungstabelle zwischen der Vorwärtsgeschwindigkeit und der erwarteten Schaltstufe der Schaltvorrichtung 32.
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6 zeigt eine schematische Darstellung der hinteren Kettenradbaugruppe 34, dargestellt als Schaltpositionen für Schaltbetätigungen. Wie oben mit Bezug auf 3 diskutiert, ist die Steuerung 50 eingerichtet, um das Stellglied 42 der Schaltvorrichtung 32 zu steuert, um die Kettenführung 40 in eine Vielzahl von Schaltpositionen zu bewegen. Wie in 6 dargestellt, umfasst die Vielzahl der Schaltpositionen eine erste Schaltposition SP1, eine zweite Position SP2, angrenzend an die erste Schaltposition SP1, so dass es keine Schaltposition zwischen der ersten und zweiten Schaltposition SP1, SP2 gibt, und eine dritte Schaltposition SP3, unterschiedlich von der ersten und zweiten Schaltposition SP1, SP2. Die zweite Schaltposition SP2 ist zwischen der ersten und dritten Schaltposition SP1, SP3 angeordnet.
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Wenn der Umwerfer 38 das erste Steuersignal CS1 von der Steuerung 50 für eine Steuerung mit Einzelschaltbetätigung SSO empfängt, bewegt das Stellglied 42 die Kettenführung 40 von der ersten Schaltposition SP1 in die zweite Schaltposition SP2. Wenn der Umwerfer 38 das zweite Steuersignal CS2 für eine Mehrfachschaltbetätigung MSO empfängt, bewegt das Stellglied 42 die Kettenführung 40 von der ersten Schaltposition SP1 in die dritte Schaltposition SP3. Es ist wünschenswert, dass die Schaltrichtung, d.h. nach innen oder nach außen bezüglich der axialen Zentralebene P1 des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10, wie in 2 beschrieben, für die Einzelschaltbetätigung SSO und die Mehrfachschaltbetätigung MSO gleich ist. Ferner ist es wünschenswert, dass die Bezeichnungen der Schaltpositionen, d.h. die erste, zweite und dritte Schaltposition SP1, SP2, SP3, relativ zur Zuordnung einer anfänglichen Schaltposition als erste Schaltposition SP1 sind.
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7A zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Hochschaltbetätigung 60. Wie oben diskutiert, bewegt das Stellglied 42 während der Hochschaltbetätigung 60 die Kettenführung 40, um die Kette 30 auf ein kleineres Kettenrad der Kassette der hinteren Ritzel 34 nach außen zu übertragen, um das Übersetzungsverhältnis zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen des Steuersystems 44 kann es vorteilhaft sein, beim Hochschalten einer Mehrfachschaltbetätigung MSO zu betätigen, beispielsweise, wenn der Fahrer des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 die Spitze eines Hügels erreicht hat und mit der Abfahrt beginnt, wie in 7B gezeigt. Dementsprechend, um solchen Situationen Rechnung zu tragen, umfasst das Ausgangssignal OS1 der Eingabevorrichtung 46 ein Hochschaltsignal UP und das zweite Steuersignal CS2 ein zweites Hochschaltsteuersignal UCS2 zur Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10. Wenn die Steuerung 50 das Hochschaltsignal UP empfängt und eine Neigungsänderungsrate verringert wird, gibt die Steuerung 50 das zweite Hochschaltsteuersignal UCS2 an die Schaltvorrichtung 32 aus, welches das Stellglied 42 veranlasst, die Kettenführung 40 von der ersten Schaltposition SP1 in die dritte Schaltposition SP3 in einer Mehrfachschaltbetätigung MSO zu bewegen, wie in 7 dargestellt. Der Zustand beziehungsweise die Bedingung der Neigungsänderungsrate ist in 7 durch das gestrichelte Liniendreieck dargestellt.
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8A zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Herunterschaltbetätigung 62. Wie oben diskutiert, bewegt das Stellglied 42 während der Herunterschaltbetätigung 62 die Kettenführung 40, um die Kette 30 auf ein größeres Kettenrad der Kassette der hinteren Kettenräder 34 nach innen zu übertragen, um das Übersetzungsverhältnis zu verringern. In einigen Ausführungsformen des Steuersystems 44 kann es vorteilhaft sein, beim Herunterschalten eine Mehrfachschaltbetätigung MSO zu betätigen, beispielsweise wenn sich der Fahrer des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10 am Fuße eines Hügels befindet und aufzusteigen beginnt, wie in 8B gezeigt. Dementsprechend, um solchen Situationen Rechnung zu tragen, umfasst das Ausgangssignal OS1 der Eingabevorrichtung 46 ein Herunterschaltsignal DOWN und das zweite Steuersignal CS2 ein zweites Herunterschaltsteuersignal DCS2 zur Verringerung des Übersetzungsverhältnisses des muskelkraftbetriebenen Fahrzeugs 10. Wenn die Steuerung 50 das Herunterschaltsignal DOWN empfängt und eine Neigungsänderungsrate erhöht wird, gibt die Steuerung 50 das zweite Herunterschaltsteuersignal DCS2 an die Schaltvorrichtung 32 aus, welche das Stellglied 42 veranlasst, die Kettenführung 40 von der ersten Schaltposition SP1 in die dritte Schaltposition SP3 in einer Mehrfachschaltbetätigung MSO zu bewegen, wie in 8 dargestellt. Der Zustand beziehungsweise die Bedingung der Neigungsänderungsrate ist in 8 durch das gestrichelte Liniendreieck dargestellt.
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Während nur ausgewählte Ausführungsformen gewählt wurden, um die vorliegende Offenbarung zu veranschaulichen, wird es für den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass hierin verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, abzuweichen. Zum Beispiel kann die Größe, Form, Lage oder Ausrichtung der verschiedenen Komponenten nach Bedarf und/oder Wunsch geändert werden. Komponenten, die direkt miteinander verbunden oder sich berührend dargestellt sind, können Zwischenstrukturen zwischen ihnen angeordnet haben. Die Funktionen eines Elements können von zwei Elementen erfüllt werden und umgekehrt. Die Strukturen und Funktionen einer Ausführungsform können in eine andere Ausführungsform übernommen werden. Es ist nicht notwendig, dass alle Vorteile gleichzeitig in einer bestimmten Ausführungsform umgesetzt sind. Jedes Merkmal, das allein oder in Kombination mit anderen Merkmalen gegenüber dem Stand der Technik einzigartig ist, sollte ferner als gesonderte Beschreibung weiterer Erfindungen durch den Anmelder betrachtet werden, einschließlich der strukturellen und/oder funktionellen Konzepte, die durch diese(s) Merkmal(e) verkörpert werden. Daher werden die vorstehenden Beschreibungen der Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung nur zur Veranschaulichung bereitgestellt und nicht zum Zweck der Beschränkung der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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