DE10301027B4

DE10301027B4 - Verfahren zur Steuerung eines Fahrrades mit einem zusätzlichen Motorantrieb

Info

Publication number: DE10301027B4
Application number: DE2003101027
Authority: DE
Inventors: Iacov Grinberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2005-02-24
Anticipated expiration: 2023-01-15
Also published as: DE10301027A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Fahrrades mit einem zusätzlichen Motorantrieb, das darin besteht, dass bei Notwendigkeit die Zugkraft des Motorantriebs zusätzlich zu der Zugkraft, die durch den Pedalantrieb entsteht, dazugeschaltet wird, wobei
– im Voraus ein bestimmtes Moment (maximale Kraft), das für den Fahrradbenutzer zugelassen wird (MZM), eingegeben wird,
– im Betrieb das Moment, das momentan für die Bewegung des Fahrrades notwendig ist (MB), bestimmt wird, und
– das maximal zulässige Moment mit dem derzeit benötigten Moment verglichen wird, und
– bei Überschreiten des maximal zulässigen Moments das automatische Einschalten des Motorantriebs, und zwar mit einem Moment, das nicht kleiner ist, als der Unterschied zwischen dem MZM und dem MB erfolgt,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die maximal zulässigen Momente für jede Drehgeschwindigkeit der Pedale eingegeben werden,
– im Betrieb die Drehgeschwindigkeit der Pedale gemessen wird und
– der Motorantrieb automatisch sich mit einem...

Description

Die Erfindung gehört zu den Fahrrädern mit einem zusätzlichen Motorantrieb, z.B. zu den Fahrrädern mit einem zusätzlichen Elektroantrieb und kann sowohl im täglichen Leben als auch in Rehabilitationsanstalten (Sanatorien) Verwendung finden.

Aus dem Prospekt der Firma SACHS „Fahrräder mit Motor. Produkte & Preise 2002" (Bestellnummer WPS 301 Stand 05/2002) sind Fahrräder mit einem zusätzlichen Elektroantrieb bekannt, wobei der Elektromotor auf Wunsch des Benutzers eingeschaltet wird.

Das bekannte Steuerungsverfahren ist nicht für die Situation geeignet, wenn der Fahrradfahrer seine Muskeln nicht überanstrengen darf, bei denen aber gleichzeitig eine Notwendigkeit an Bewegung und Muskelanstrengung besteht, so bei Kranken im Laufe der Rehabilitation und voller Genesung. Diese Benutzer brauchen eine dosierte Muskelbelastung, und für sie ist eine Überanstrengung der Muskeln höchst unerwünscht. Die Wege haben aber oft Anstiege, wo die unerwünschte Überanstrengung der Muskeln auftreten kann.

Es wäre zweckdienlich an solchen Wegabschnitten (z.B. Anstiegen), wo relativ stark in die Pedale getretten werden muss, oder wenn der Benutzer schneller fahren will, als es ihm sein physischer Zustand erlaubt, das Einschalten des Motors und Motorbetrieb nicht dem Benutzer zu überlassen, sondern der Automatik, welche die Überanstrengung des Benutzers verhindern könnte, zu übergeben. An ebenen Wegabschnitten, wo die Fahrt nach Kräften des Fahrers ist, kann man dem Fahrer das Fahren mit Muskelanstrengungen zu überlassen.

Aufgabe der Erfindung ist es ein automatisches Verfahren bereitzustellen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 beschrieben.

Auf der Zeichnung ist das Fahrrad, in dem die vorgeschlagene Erfindung verwirklicht ist, abgebildet.
Der Rahmen des Fahrrads trägt ein Antriebszahnrad 1 mit Pedalen und ein Antriebsrad 2, das ein angetriebenes Kettenrad 3 und eine angetriebene Disk 4, die mit einem Elektromotor 5 zusammenwirkt, trägt. Der Elektromotor 5 bekommt Energie von einem Akkumulator 6, der an dem Rahmen befestigt ist, durch eine Einrichtung 7 zur Steuerung des Drehmoments, das von dem Elektromotor 5 an dem Antriebsrad 2 erzeugt wird.
Einer der Eingänge der Einrichtung 7 ist mit dem Ausgang der Einrichtung zur Eingabe des maximal zulässigen Moments 8, das dem Antriebsrad von dem Pedalantrieb übertragen wird, der zweite Eingang der Einrichtung 7 ist mit dem Ausgang eines Gebers des tatsächlichen Moments 9, das dem Antriebsrad von dem Pedalantrieb übertragen wird, verbunden. So ein Geber ist leicht zu verwirklichen, indem man das Zahnrad 3 mit dem Rad 2 durch eine Drehfeder verbindet und die Belastung dieser Drehfeder misst. Der Ausgang des Gebers der Drehgeschwindigkeit der Pedale 10 ist mit dem Eingang der Einrichtung 8 verbunden. Einer der Ausgänge der Einrichtung 7 ist mit dem Eingang des Elektromotors 5 verbunden, der anderer – mit dem Eingang einer Meldetafel 11, die sich an der Lenkstange des Fahrrads befindet.
Das vorgeschlagene Fahrrad arbeitet folgendermaßen:
Beim Beginn des Fahrens übergibt der Benutzer dem Rad 2 durch Kettenantrieb eine Drehkraft, die durch den Geber 9 gemessen und der Einrichtung 7 mitgeteilt wird. Gleichzeitig misst der Geber 10 die Geschwindigkeit der Pedaldrehung und teilt diese der Einrichtung 8 mit, die der Einrichtung 7 die im Voraus angegebene, für diese Geschwindigkeit der Pedaldrehung maximal zugelassene Anstrengung des Benutzers mitteilt. Falls die Geschwindigkeit der Pedaldrehung die für den Benutzer zugelassene Größe überschreitet, teilt das Einrichtung 8 der Einrichtung 7 mit und die letztere gibt ein Befehl für das Zeigen der entsprechenden Information auf die Schautafel 11. Solange die angewandte Drehkraft nicht die maximale zugelassene Größe überschreitet, lässt die Einrichtung 7 nicht den Strom vom Akkumulator 6 zum Elektromotor 5. Falls die Drehkraft in einen Moment die zugelassene Größe überschreitet, z.B. bei der Fahrt an einem Anstieg, bestimmt die Einrichtung 7 das nötige Drehmoment vom Elektromotor 5 und übergibt ihm den nötigen Strom, um die Differenz zwischen der für die Bewegung nötigen und der für den Benutzer zugelassenen Anstrengungen zu kompensieren. Die weitere Fahrt erfolgt durch das Pedaldrehen und mit der zusätzlichen Hilfe vom Elektromotor. Die Größe der durch den Elektromotor angewandten Leistung behält die Einrichtung 7 die ganze Zeit in seinem Speicher.
Wenn der Benutzer seine Anstrengungen (der Anstieg wird steiler) erhöht, erhöht die Einrichtung 7 die Leistung des Elektromotors, indem sie dem Elektromotor eine zusätzliche Menge an Energie gibt, die die Überanstrengung kompensiert.
Wenn der Benutzer die Pedale schwächer dreht, vermindert die Einrichtung 7 entsprechend die Energiezufuhr an den Elektromotor 5, sodass dem Benutzer die ihm erlaubte maximale Anstrengung übriggelassen wird. Wenn die Anstrengung des Benutzers für die Bewegung des Fahrrads ausreichen, stoppt die Einrichtung 7 die Energiezufuhr an den Elektromotor 5 und gibt dem Benutzer die Möglichkeit eines selbständigen Fahrens.
Falls es nötig ist, den Elektromotor 5 einzuschalten, bestimmt die Einrichtung 7 entsprechend dem laufenden Zustand des Akkumulators 6 das maximal mögliche Drehmoment des Motors 5 und vergleicht es mit dem Drehmoment, das für die Bewegung des Fahrrads, entsprechend aktuellen Bewegungsbedingungen, nötig ist. Falls das nötige Drehmoment eine im voraus bestimmte Größe erreicht, z.B. 90% des maximal möglichen Moments, gibt die Einrichtung 7 einen entsprechenden Befehl zum Zeigen der entsprechenden Informationen auf die Schautafel 11.
Natürlich, kann der Benutzer auch selbst den Motorbetrieb und die angegebene Größe der maximalen Anstrengung durch Eingabe der entsprechenden Korrekturen in die Einrichtungen 7 und 8 manuell ändern.
Wie jedes derartiges Fahrrad soll das Vorgeschlagene eine Einrichtung haben, die die Einschaltung des Elektromotors bei einer Bewegungsgeschwindigkeit von mehr als 24 km/h verhindert.
Das vorgeschlagene Fahrrad gibt eine Möglichkeit der Sicherstellung einer physischen Belastung der Leute während der Rehabilitationsbehandlung und eine Möglichkeit einer sparsamen Benutzung von Elektroenergie.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Fahrrades mit einem zusätzlichen Motorantrieb, das darin besteht, dass bei Notwendigkeit die Zugkraft des Motorantriebs zusätzlich zu der Zugkraft, die durch den Pedalantrieb entsteht, dazugeschaltet wird, wobei – im Voraus ein bestimmtes Moment (maximale Kraft), das für den Fahrradbenutzer zugelassen wird (MZM), eingegeben wird, – im Betrieb das Moment, das momentan für die Bewegung des Fahrrades notwendig ist (MB), bestimmt wird, und – das maximal zulässige Moment mit dem derzeit benötigten Moment verglichen wird, und – bei Überschreiten des maximal zulässigen Moments das automatische Einschalten des Motorantriebs, und zwar mit einem Moment, das nicht kleiner ist, als der Unterschied zwischen dem MZM und dem MB erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass – die maximal zulässigen Momente für jede Drehgeschwindigkeit der Pedale eingegeben werden, – im Betrieb die Drehgeschwindigkeit der Pedale gemessen wird und – der Motorantrieb automatisch sich mit einem Moment einschaltet, das nicht kleiner ist, als der Unterschied zwischen dem momentan benötigten Moment (MB) und dem für die gemessene Drehgeschwindigkeit der Pedale maximal zugelassenen Moment (MZM).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von dem Motorantrieb für die aktuellen Bemessungsergebnisse geforderte notwendige Moment mit dem für ihn maximal möglichen abgebbaren Moment verglichen wird und bei einer Annäherung an das maximal mögliche abgebbare Moment eine Mitteilung über diese Tatsache an den Fahrradfahrer erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitteilung an den Fahrradfahrer dann erfolgt, wenn das geforderte notwendige Moment nicht weniger als 90 % des abgebbaren Moments beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das maximale für einen Motorantrieb bereitstehende Moment unter Beachtung des laufenden Zustandes der Energiequelle des Motorantriebs, z.B. eines Akkus, der den Strom für einen Elektromotor liefert, bestimmt wird.