WO1994029684A1 - Measurement system for a bicycle - Google Patents
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Definitions
- Measuring device for a bicycle Measuring device for a bicycle.
- the invention is based on a measuring device for a bicycle with the features contained in the preamble of claim 1.
- a disadvantage of these measuring devices is that they e.g. cannot assess the energy used by the cyclist. Furthermore, the known measuring devices have the disadvantage that they e.g. in the case of bicycles with several gear ratios, the cyclist e.g. cannot help find the most effective translations.
- the present invention is based on the object of further developing a measuring device in such a way that the cyclist is provided with a large number of measurement data by means of which he contains his driving style or that of the cyclist an assessment of his driving style.
- measured values are now made available, from which e.g. the energy used or the cumulative input power of the cyclist can be displayed for the duration of a bike tour.
- a measuring sensor on a support surface of at least one pedal pedal.
- This has the advantage that the actual force exerted by the cyclist on the pedal can be measured. The energy consumed can be determined from this. Also the drive power that the cyclist exerts on his drive wheel.
- the design also has the advantage that the driving behavior of the cyclist can be deduced from the measurement of the pressure on the contact surface of the pedal pedals.
- the force is distributed evenly over a full revolution.
- the driver can be informed, for example in the form of a signal tone, that he is pedaling unevenly.
- the sensors are advantageously those that are sensitive to pressure. This has the advantage that the sensors can be made relatively compact.
- the compact design of the transducers also has the advantage that existing bicycles can be retrofitted with such a measuring device.
- piezo elements As ⁇ measuring sensors. It is advantageous if a fiber-optic printing element is used instead of a piezo element.
- a measuring sensor which consists of a plastic with piezoelectric properties.
- a sensor can be a polymer film.
- a measuring sensor is advantageously provided on the rear wheel between the frame and rear wheel shaft on an imaginary connecting line between the rear wheel shaft and the pedal crankshaft in a plane parallel to the vertical plane of the bicycle. This has the advantage that an indirect measurement of the force that is available as driving force on the rear wheel can be measured. The transmission losses can be concluded from the combination of the measured force on the rear wheel and the force which the cyclist exerts on the pedals. If data regarding the sprockets has been entered, the gear ratio applied can be measured and a direct gear display can be made.
- a transducer is provided in the direction of gravity. This has the advantage that the pressure of the wheels on the ground can be measured. The result of the measurement is used to control a suspension or to distribute the braking force to the front and rear wheel brakes.
- the sensor is advantageously arranged in a grommet which surrounds the shaft.
- the spout consists of a rubber-elastic material. This has the advantage that the pressure transmitted from the shaft to the frame or fork can be measured by the sensor, taking the spout into account.
- the spout is designed in such a way that there is little deflection, but no or very little energy is used in the spout.
- FIG. 1 schematically shows a bicycle, - 6 -
- Figure 2 shows an arrangement of a sensor.
- a two-wheeler 1 is shown in FIG. Between the rear axle 2 and the frame 3 of the fork of the two Fahrra- Meßwertaufströme ⁇ are arranged.
- the one transducer measures the pressure and thus indirectly the force that the cyclist exerts on the rear axle. This is indicated by the arrow A.
- the second sensor on the rear wheel axle measures the pressure of the rear wheel on the ground.
- Transducers are formed on the pedals 11. These measure the force C or the pressure that the cyclist exerts on the pedals. This force corresponds to the cyclist's actual energy input.
- a further transducer is provided on the front axle 4, which measures the contact pressure D of the front wheel on the ground.
- the shaft of the front wheel or rear wheel 3 or 4 is provided with a thread 5.
- the wheel is attached to the frame or fork 2 in the usual way via the shaft and the nut 5a.
- the thread 5 is surrounded by a sleeve 7.
- the sleeve 7 has on the nut 5a
- a spout 9 is arranged, which consists of a rubber-elastic material.
- a piezo transducer 10 is arranged in the grommet 9.
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Abstract
The invention pertains to a measurement system for a bicycle comprising a measurement sensor, an evaluation unit electrically connected to the measurement sensor and a display device which shows the values determined by the evaluation unit. At least one measurement sensor (10) is provided on a shaft (3) and/or spindle (4). The measurement sensor (10) is pressure sensitive.
Description
Meßeinrichtung für ein Fahrrad. Measuring device for a bicycle.
Beschreibung:Description:
Die Erfindung geht aus von einer Meßeinrichtung für ein Fahrrad mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 enthalte¬ nen Merkmalen.The invention is based on a measuring device for a bicycle with the features contained in the preamble of claim 1.
In der jüngeren Vergangenheit hat das Fahrrad in seiner Bedeutung als Freizeitgerät enorm zugenommen. Es wur¬ den und werden immer wieder neue Fahrradtypen entwickelt,In the recent past, the bicycle has increased enormously in its importance as a leisure device. New types of bicycles have been and continue to be developed,
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.With the increasing meaning of a bicycle, the need for cyclists has arisen to receive data that arise in connection with cycling.
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:It is known that a large number of different measuring devices exist. However, these largely agree that they generally only the following data:
ORIGINAL UNTERLAGEN
Geschwindigkeit, Durchtrittsgeschwindigkeit, Fahrstrecke, und die FahrzeitORIGINAL DOCUMENTS Speed, throughput speed, driving distance, and travel time
anzeigen.Show.
Nachteilig bei diesen Meßeinrichtungen ist, daß diese z.B. die vom Fahrradfahrer eingesetzte Energie nicht bewerten können. Desweiteren haben die bekannten Me߬ 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.A disadvantage of these measuring devices is that they e.g. cannot assess the energy used by the cyclist. Furthermore, the known measuring devices have the disadvantage that they e.g. in the case of bicycles with several gear ratios, the cyclist e.g. cannot help find the most effective translations.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung so weiter zu entwickeln, daß der Fahhradfahrer eine Vielzahl von Meßdaten zur Verfügung gestellt bekommt, durch welche er seine Fahrweise bzw. durch die der Fahrradfahrer eine Bewertung seiner Fahr¬ weise enthält.The present invention is based on the object of further developing a measuring device in such a way that the cyclist is provided with a large number of measurement data by means of which he contains his driving style or that of the cyclist an assessment of his driving style.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 ge¬ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, this object is achieved by claim 1. Advantageous further developments are the subject of the subclaims.
Im Gegensatz zu der technischen Entwicklung, die sich nehmlich mit der Weiterentwicklung der Auswerteeinheit beschäftigt, wird hier ein anderer Weg eingeschlagen.In contrast to the technical development, which deals with the further development of the evaluation unit, a different path is taken here.
In demvorgeschlagenen Weg wird erfindungsgemäß angeregt an einer Welle und/oder wenigstens einen Meßwertauf¬ nehmer vorzusehen.
In the proposed way, it is suggested according to the invention to provide on a shaft and / or at least one transducer.
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.Through this measure, measured values are now made available, from which e.g. the energy used or the cumulative input power of the cyclist can be displayed for the duration of a bike tour.
Durch diese Messungen kann nun auch die effizientestes Übersetzung für eine bestimmte Geschwindigkeit durch die Anzeigeeinrichtung angezeigt werden.With these measurements, the most efficient translation for a certain speed can now be displayed by the display device.
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.According to another independent inventive concept, it is proposed to provide a measuring sensor on a support surface of at least one pedal pedal. This has the advantage that the actual force exerted by the cyclist on the pedal can be measured. The energy consumed can be determined from this. Also the drive power that the cyclist exerts on his drive wheel. The design also has the advantage that the driving behavior of the cyclist can be deduced from the measurement of the pressure on the contact surface of the pedal pedals.
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 Fahhräder mit einer solchen.Meßeinrichtung nachgerüstet werden können.When riding a bicycle, it is advantageous if the force is distributed evenly over a full revolution. By entering lower and upper limit values, the driver can be informed, for example in the form of a signal tone, that he is pedaling unevenly. The sensors are advantageously those that are sensitive to pressure. This has the advantage that the sensors can be made relatively compact. The compact design of the transducers also has the advantage that existing bicycles can be retrofitted with such a measuring device.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen Piezoelemente als ■ Meßwertaufnehmer zu benutzen. Von Vorteil ist es, wenn statt eines Piezoelemtenes ein faseroptisches Druck¬ element verwendet wird.It has proven to be useful to use piezo elements as ■ measuring sensors. It is advantageous if a fiber-optic printing element is used instead of a piezo element.
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.According to a further idea, it is proposed to use a measuring sensor which consists of a plastic with piezoelectric properties. Such a sensor can be a polymer film.
Vorteilhafterweise ist ein Meßwertaufnehmer am Hinterrad zwischen Rahmen und Hnterradwelle 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.
A measuring sensor is advantageously provided on the rear wheel between the frame and rear wheel shaft on an imaginary connecting line between the rear wheel shaft and the pedal crankshaft in a plane parallel to the vertical plane of the bicycle. This has the advantage that an indirect measurement of the force that is available as driving force on the rear wheel can be measured. The transmission losses can be concluded from the combination of the measured force on the rear wheel and the force which the cyclist exerts on the pedals. If data regarding the sprockets has been entered, the gear ratio applied can be measured and a direct gear display can be made.
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.Advantageously, on the rear wheel and / or on the front wheel between the frame and the rear wheel shaft or front wheel fork and the front axle i.w. a transducer is provided in the direction of gravity. This has the advantage that the pressure of the wheels on the ground can be measured. The result of the measurement is used to control a suspension or to distribute the braking force to the front and rear wheel brakes.
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.The sensor is advantageously arranged in a grommet which surrounds the shaft. The spout consists of a rubber-elastic material. This has the advantage that the pressure transmitted from the shaft to the frame or fork can be measured by the sensor, taking the spout into account. The spout is designed in such a way that there is little deflection, but no or very little energy is used in the spout.
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.To protect the spout, it is expedient to provide a sleeve which rests on a thread of the shaft. This ensures a constant pressure on the fullness when attaching the wheel to the frame.
Weitere Vorteile und Merkmale werden nachfolgend an¬ hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, Hierbei zeigt:Further advantages and features are described below with reference to a preferred exemplary embodiment, which shows:
Figur 1 schematisch ein Fahrrad,
- 6 -1 schematically shows a bicycle, - 6 -
Figur 2 eine Anordnung eines Meßaufnehmers.Figure 2 shows an arrangement of a sensor.
In der Figur 1 ist ein Zweirad 1 dargestellt. Zwischen der Hinterradachse 2 und der Rahmengabel 3 des Fahrra- des sind zwei Meßwertaufnehme ^angeordnet. Der eine Me߬ 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.A two-wheeler 1 is shown in FIG. Between the rear axle 2 and the frame 3 of the fork of the two Fahrra- Meßwertaufnehme ^ are arranged. The one transducer measures the pressure and thus indirectly the force that the cyclist exerts on the rear axle. This is indicated by the arrow A. The second sensor on the rear wheel axle measures the pressure of the rear wheel on the ground.
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.Transducers are formed on the pedals 11. These measure the force C or the pressure that the cyclist exerts on the pedals. This force corresponds to the cyclist's actual energy input.
An der Vorderachse 4 ist ein weiterer Meßwertaufneh¬ mer vorgesehen, der die Andruckkraft D des Vorderrades auf den Boden mißt.A further transducer is provided on the front axle 4, which measures the contact pressure D of the front wheel on the ground.
Zur Verdeutlichung der Anordnung wird nunmehr auf die Figur 2 verwiesen.For clarification of the arrangement, reference is now made to FIG. 2.
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-
The shaft of the front wheel or rear wheel 3 or 4 is provided with a thread 5. The wheel is attached to the frame or fork 2 in the usual way via the shaft and the nut 5a. The thread 5 is surrounded by a sleeve 7. The sleeve 7 has on the nut 5a
benachbarten Ende einen umlaufenden Bund 8.adjacent end a circumferential collar 8.
Zwischen dem Rahmen 2 und der Hülse 7 ist eine Tülle 9 angeordnet, die aus einem gummielastischen Werkstoff besteht.Between the frame 2 and the sleeve 7, a spout 9 is arranged, which consists of a rubber-elastic material.
In der Tülle 9 ist ein Piezo-Meßwertaufnehmer 10 ange¬ ordnet.A piezo transducer 10 is arranged in the grommet 9.
Nicht dargestellt ist die elektrische Verbindung zwischen den Aufnehmern und der Auswerteeinheit.The electrical connection between the transducers and the evaluation unit is not shown.
Gestützt auf die Messungen können insbesondere die folgenden Werte angezeigt werden:The following values can be displayed based on the measurements:
- die Energie, die der Radfahrer während der Dauer der Radtour abgegeben hat.- The energy that the cyclist has given up during the cycle.
- Die effizienteste Übersetzung für eine bestimmte Geschwindigkeit.- The most efficient translation for a certain speed.
- Die Trittfrequenz des Fahrers, welcher sich aus der WechselSpannung der Tretkraft ergibt.- The pedaling frequency of the rider, which results from the alternating voltage of the pedaling force.
- Die Antriebsleistung, die der Radfahrer auf sein An¬ triebsrad ausübt.- The drive power that the cyclist exerts on his drive wheel.
- Schaltempfehlungen im Hinblick auf optimalen Ein¬ satz der Energie.
- Die aktuelle Kraft, die auf das Antriebsrad übertra¬ gen wird.- Switching recommendations with regard to optimal use of energy. - The current force that is transmitted to the drive wheel.
- Die Kraft, die der Fahrradfahrer auf die Pedale aus- übt.- The force that the cyclist exerts on the pedals.
- Es ist möglich eine Abweichung zwischen einer ge¬ wünschten Soll- und einer Ist-Leistung auszuwerten und anzuzeigen.It is possible to evaluate and display a deviation between a desired and an actual output.
Es ist ferner die Messungen der Kräfte mit den bekannten Messungen der Umdrehungsgeschwindigkeit zu koppeln und so den Einsatzbereich der Meßeinrichtung zu erweitern.
It is also necessary to couple the measurements of the forces with the known measurements of the rotational speed and thus to expand the field of application of the measuring device.
Claims
Ansprüche :Expectations :
1. Meßeinrichtung für ein Fahrrad umfassend einen Meßwertauf ehmer, 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.1. Measuring device for a bicycle comprising a transducer, an evaluation unit electrically connected to the transducer and a display device which displays the quantities determined by the evaluation unit, characterized in that on a shaft (3) and / or axis ( 4) at least one transducer (10) is provided.
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.2. Measuring device for a bicycle, comprising a measuring sensor, an evaluation unit electrically connected to the measuring sensor and a display device which displays the values determined by the evaluation unit, characterized in that a measuring sensor () on a support surface of at least one pedal pedal (11) 10) is provided.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufneh- mer (10) druckempfindlich ist.3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the transducer (10) is sensitive to pressure.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufneh- mer (10) ein Piezoelement ist.4. Measuring device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the transducer (10) is a piezo element.
5. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufneh- mer (10) ein faseroptisches Druckelement ist.
- 10 -5. Measuring device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the transducer (10) is a fiber optic printing element. - 10 -
7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 37. Measuring device according to one of claims 1 and 3
6, 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 parallele- len Ebene liegenden Verbindungslinie ein Meßaufnehmer (10) vorgesehen ist.6, characterized in that a measuring sensor (10) is provided on the rear wheel (12) between the frame (2) and the rear wheel shaft (3) and on an imaginary connecting line lying between the rear wheel shaft (3) and the pedal crankshaft in a plane parallel to the vertical plane of the bicycle.
8. 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. Measuring device according to one of claims 1 and 3 to 5, characterized in that on the rear wheel and / or front wheel (12/13) between frame (2) and rear wheel shaft (3) or fork (2) and front wheel axle (4) i.w. a sensor (10) is provided in the direction of gravity.
9. Meßeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßaufnehmer (10) in einer die welle (3) umgebenden Tülle (9) aus einem gummi¬ elastischen Werkstoff angeordnet ist.9. Measuring device according to claim 7 or 8, characterized in that the measuring sensor (10) is arranged in a shaft (3) surrounding the spout (9) made of a rubber-elastic material.
10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwischen der Tülle und der Welle (3) eine Hülse (7) angeordnet ist.
10. Measuring device according to claim 9, characterized gekenn¬ characterized in that a sleeve (7) is arranged between the spout and the shaft (3).
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