DE10037377A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Daten - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung von die Fortbewegung, insbesondere zurückgelegte Strecke, Geschwindigkeit oder Beschleunigung, einer wenigstens ein Rad aufweisenden Fortbewegungseinrichtung betreffenden Daten, DOLLAR A - mit einer Sensoreinrichtung zur Feststellung von Bewegungsdaten wenigstens eines Rades der Fortbewegungseinrichtung, DOLLAR A - einer Recheneinrichtung zur Berechnung der die Fortbewegung betreffenden Daten auf der Grundlage der Bewegungsdaten des Rades, DOLLAR A - einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der die Fortbewegung betreffenden Daten, und DOLLAR A - Mitteln zur wenigstens teilweisen drahtlosen Übertragung von Daten zwischen der Sensoreinrichtung bzw. der Recheneinrichtung und der Anzeigeeinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung und/oder die Recheneinrichtung drehfest an einem Rad der Fortbewegungseinrichtung befestigbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Be­ stimmung von die Fortbewegung, insbesondere zurückgelegte Strecke, Geschwindigkeit oder Beschleunigung, einer wenig­ stens ein Rad aufweisenden Fortbewegungseinrichtung betref­ fenden Daten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Sensor- und/oder Rechen­ einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8. Die Erfindung betrifft schließlich ein entsprechendes Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Räder aufweisende Fortbewegungseinrichtungen sind in viel­ fältiger Form bekannt. Beispielsweise erfreuen sich ent­ sprechende Sportgeräte, als Beispiele seien genannt Fahrrä­ der, Roller, Inline-Skates, Rollschuhe usw., großer Be­ liebtheit. Es besteht ein Bedürfnis, die unter Zuhilfenahme derartiger Sportgeräte erbrachten sportlichen Leistungen in Form von Fortbewegungsdaten, beispielsweise zurückgelegte Strecken oder erreichte Geschwindigkeiten (momentane Ge­ schwindigkeit, Maximalgeschwindigkeit, Durchschnittsge­ schwindigkeit usw.) zu ermitteln.

Es sei ferner auf das Bedürfnis hingewiesen, bei Kraftfahr­ zeugen, beispielsweise Motorrädern, Pkws oder Lkws, ent­ sprechende Fortbewegungsdaten zu ermitteln.

Aus der JP 62-177453 ist ein Tachometer für Fahrräder be­ kannt, bei welchem die Drehungen eines drehfest auf einem (drehbaren) Rad angeordneten Magneten mittels eines rahmen­ fest angeordneten Sensors (beispielsweise ein Reed- Schalter) detektiert werden. Als nachteilig erweist sich hierbei, daß eine genaue Justierung des Sensors bezüglich des sich drehenden Magneten notwendig ist. So ist es bei derartigen Tachometern zur Erzielung zuverlässiger Ergeb­ nisse notwendig, Magnet und Sensor an ihren jeweiligen Fahrradteilen zu fixieren. Eine Demontage eines derartigen Tachometers und eine Anbringung an einem anderen Fahrrad ist in einfacher Weise nicht möglich, sondern wiederum mit großem Justieraufwand verbunden. Es kann auch zu einer Ver­ schiebung der relativen Lage, beispielsweise einem Verdre­ hen, durch starke Vibrationen des Fahrrads kommen, so daß ein derartiger Tachometer nach einer gewissen Zeit nicht mehr funktionsfähig ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines für Fortbe­ wegungseinrichtungen, insbesondere für Fahrräder einsetzba­ ren Tachometers, welcher in einfacher und zuverlässiger Weise auf einer Fortbewegungseinrichtung anbringbar ist, so daß eine Demontage und Anbringung des Tachometers auf einer anderen Fortbewegungseinrichtung in einfacher Weise möglich ist. Es wird ferner angestrebt, einen Tachometer zur Verfü­ gung zu stellen, dessen Funktionsfähigkeit nicht von einer genauen und aufwendigen Justierung abhängt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 eine Sensor- und/oder Re­ cheneinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 so­ wie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, im folgenden auch als Ta­ chometer bezeichnet, zeichnet sich dadurch aus, daß die Notwendigkeit der Justierung von drehenden und nichtdrehen­ den Komponenten eines Tachometersystems, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, entfällt. Hiermit ist eine einfache Montage und Demontage an verschiedenen Fortbewe­ gungseinrichtungen möglich. Im Gegensatz zu den bisher üb­ lichen einfachen Umdrehungszählern, welche ihre Daten erst nach der Vollendung einer vollen Radumdrehung aktualisieren können, lassen sich mit der vorliegenden Erfindung bei­ spielsweise durch Auswertung der Beschleunigungen zu belie­ bigen Zeitpunkten auch Brems- und Beschleunigungsphasen mit erhöhter Genauigkeit erfassen. Insbesondere bei langsamer Fahrt muß darauf hingewiesen werden, daß bei herkömmlichen Systemen teilweise sehr unrealistische Datenanzeigen zu be­ obachten waren. Bezüglich der verwendeten Terminologie sei angemerkt, daß eine drehfeste Befestigung der Sen­ sor-/Recheneinrichtung an dem Rad in dem Sinne zu verstehen ist, daß die Sensor-/Recheneinrichtung zusammen mit dem Rad um eine Radachse drehbar ist. Der Begriff Bewegungsdaten ist insbesondere in dem Sinne zu verstehen, daß er alle Ar­ ten von Daten, aus denen eine Bewegung des Rades ableitbar ist, umfaßt. Insbesondere sei hier auf Drehungen des Rades darstellende Daten, Geschwindigkeiten, insbesondere Winkel­ geschwindigkeiten oder Translationsgeschwindigkeiten, oder Beschleunigungen, insbesondere Winkelbeschleunigungen oder Translationsgeschwindigkeiten, des Rades darstellende Daten hingewiesen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung, der erfindungsgemäßen Sensor- und/oder Recheneinrich­ tung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung ist die Recheneinrichtung wenig­ stens teilweise mit der Sensoreinrichtung integriert ausge­ bildet. Mit dieser Maßnahme ist es möglich, bereits wenig­ stens teilweise verarbeitete Daten drahtlos auf die Anzei­ geeinrichtung zu übertragen. Somit ist wesentlich weniger Energie zur Gewährleistung einer ausreichenden Datenüber­ tragung zwischen der Recheneinrichtung und der Anzeigeein­ richtung bereitzustellen, wodurch die Lebensdauer einer Energieversorgung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, z. B. einer Batterie, gegenüber herkömmlichen Lösungen bedeutend verlängert ist. Es ist beispielsweise denkbar, die drahtlo­ se Datenübertragung nicht kontinuierlich, sondern unter Einhaltung bestimmter zeitlicher Abstände durchzuführen. So können z. B. relevante Daten in Abständen von z. B. 1 sec auf die Anzeigeeinrichtung übertragen werden.

Zweckmäßigerweise weist die Vorrichtung eine Einrichtung zur lösbaren Befestigung der Sensor- und/oder Rechenein­ richtung an einem Rad der Fortbewegungseinrichtung auf. Mit einer derartigen Einrichtung ist beispielsweise ein Fest­ klemmen der Sensor- und/oder Recheneinrichtung an den Spei­ chen eines Fahrrads in einfacher Weise möglich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung weist die Einrichtung zur lösbaren Befesti­ gung einen im wesentlichen U-förmig geformten Federstahl auf. Ein derartiger Federstahl ist in einfacher und preis­ werter Weise bereitstellbar und erweist sich in der Praxis als robust und zuverlässig.

Vorteilhafterweise weist die Sensoreinrichtung eine mecha­ nische, kräftedetektierende Schaltereinrichtung und/oder einen akustischen Sensor, insbesondere ein Mikrofon, und/oder einen optischen Sensor und/oder einen elektroma­ gnetischen Sensor und/oder einen elektrostatischen Sensor und/oder einen Frequenzänderungssensor, insbesondere einen Doppler-Sensor, und/oder einen Laufzeitmessungen von Wellen ermittelnden Sensor auf. Mittels derartiger Einrichtungen bzw. Sensoren sind die bei Raddrehungen auf ein Rad bzw. eine Sensoreinrichtung einwirkenden Kräfte, insbesondere die Schwerkraft und die Fliehkraft, in einfacher Weise feststellbar. Entsprechende Sensor- bzw. Meßdaten sind von einer Elektronik erfaßbar und von der Recheneinrichtung auswertbar.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei der Fortbewegungseinrichtung um ein Fahrrad oder ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Motorrad, einen Pkw oder einen Lkw. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen ist durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise eine Überprüfung eines kraftfahrzeuginternen Tachometers mittels Vergleich mit dem erfindungsgemäß zur Verfügung ge­ stellten Tachometer in einfacher Weise möglich. Auf einen langwierigen Einbau des Tachometers in ein Rad des Kraft­ fahrzeugs und eine herkömmlicherweise notwendige Justierung unterschiedlicher drehender bzw. nichtdrehender Komponenten kann verzichtet werden. Es sei angemerkt, daß ein Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei Rollschuhen, Rollern, Skates usw. denkbar ist.

Zweckmäßigerweise ist die Anzeigeeinrichtung am Rahmen, insbesondere der Lenkstange, eines Fahrrades, anbringbar, und/oder armbanduhrartig realisiert. Mit derartigen Maßnah­ men sind die ermittelten Daten einem Fahrradfahrer in ein­ facher und ergonomisch günstiger Weise anzeigbar. Es ist denkbar, die Anzeigeeinrichtung derart auszubilden, daß ein Benutzer unter verschiedenen Anbringungsarten wählen kann. Ganz allgemein kann davon gesprochen werden, daß die in der Sensor- und/oder Recheneinrichtung erzeugten Daten derart formatiert werden, daß sie über eine beliebige geeignete Schnittstelle abfragbar sind. Hier ist beispielsweise denk­ bar, die Daten über einen von der Fortbewegungseinrichtung räumlich getrennten Computer zur Anzeige zu bringen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun an­ hand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 in schematischer seitlicher Ansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 in schematischer Draufsicht eine bevorzugte Aus­ führungsform einer erfindungsgemäß verwendeten Sensor- und/oder Recheneinrichtung,

Fig. 3 in schematischer Draufsicht eine bevorzugte Aus­ führungsform einer Befestigungseinrichtung, mit­ tels der die erfindungsgemäße Vorrichtung an den Speichen eines Fahrradrades lösbar befestigbar ist, und

Fig. 4 in seitlicher schematischer Schnittansicht eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäß verwendeten Sensor- und/oder Recheneinrichtung, welche mit der Befestigungseinrichtung gemäß Fig. 3 ausgebildet ist.

In Fig. 1 ist ein (teilweise dargestelltes) Fahrrad, an welchem die erfindungsgemäße Vorrichtung angebracht ist, insgesamt mit 10 bezeichnet. Das Fahrrad 10 weist in her­ kömmlicher Weise ein mit Speichen 12 ausgebildetes Vorder­ rad 11 auf, welches an einer Gabel 13 drehbar gelagert ist. Ein im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht relevantes Schutzblech ist mit 14 bezeichnet. An dem oberen Bereich der Gabel 13 schließt sich, wie bei Fahrrädern üblich, eine Lenkstange 15 an.

An den Speichen 12 ist als erste Komponente der erfindungs­ gemäßen Tachometervorrichtung eine Sensor- und/oder Rechen­ einheit 1 angebracht. Diese Einrichtung 1 weist beispiels­ weise einen Beschleunigungssensor auf, mittels dessen auf der Grundlage des Zusammenspiels zwischen Gravitationskraft und Fliehkraft unterschiedliche Drehphasen des Radsektors 11a, in welchem die Einrichtung 1 vorgesehen ist, fest­ stellbar sind. Die so feststellbaren Drehungen des Rades werden in einer in der Einrichtung 1 integrierten Rechen­ einrichtung, beispielsweise einem Controller, ausgewertet und in für den Fahrradfahrer relevante Fortbewegungsdaten umgewandelt. Als relevante Fortbewegungsdaten seien bei­ spielsweise zurückgelegte Strecke, Geschwindigkeit oder Be­ schleunigung genannt. Die so ermittelten Fortbewegungsdaten werden drahtlos, beispielsweise mittels einer Transceiver- oder Sendereinrichtung, auf eine mit einer Transceiver- oder Empfängereinrichtung ausgebildete Empfängereinheit 16a einer Anzeigeeinrichtung 16 übertragen, welche an der Lenk­ stange 15 angebracht ist. Die Anzeigeeinrichtung 16 dient bevorzugt lediglich zur Anzeige der durch die Transceiver- oder Empfängereinheit 16a empfangenen Daten, kann jedoch ihrerseits auch mit einer Recheneinrichtung ausgebildet sein, in welcher ebenfalls eine wenigstens teilweise Aus­ wertung der Sensordaten erfolgen kann. Es ist ebenfalls denkbar, lediglich die ermittelten Drehungen des Rades (die die Drehungen des Rades darstellenden Daten) in entspre­ chend aufbereiteter Form an die Anzeigeeinheit zu senden, und die Datenverarbeitung vollständig in dieser durchzufüh­ ren.

Die Empfängereinheit kann ebenfalls beispielsweise in arm­ banduhrartiger Form ausgebildet sein, wobei in Fig. 1 eine entsprechende Einrichtung symbolisch dargestellt und mit 18 bezeichnet ist.

Bezüglich der einzelnen Komponenten der Sensor- und Rechen­ einrichtung 1 wird auf Fig. 2 verwiesen, in welcher die erwähnten Komponenten Beschleunigungssensor, Controller und Transceiver- bzw. Sendereinrichtung mit Bezugszeichen 1a, 1b bzw. 1c bezeichnet sind. Man erkennt in Fig. 2 ferner, daß die Einrichtung 1 innerhalb eines Gehäuses 20 inte­ griert ausgebildet ist, wobei Klemmeinrichtungen 21 vorge­ sehen sind, mit denen die Einrichtung 1 ähnlich wie bei­ spielsweise ein herkömmliches Katzenauge an den Speichen 12 des Fahrrades 11 befestigbar bzw. festklemmbar ist.

Vorteilhafterweise ist das Gehäuse 20 mit einer Reflektor­ folie beschichtet, wodurch die Sicherheit eines Radfahrers bei Nacht wesentlich gesteigert wir. Der Sensor ist dann zusätzlich als Katzenauge einsetzbar.

In Fig. 3 ist eine Federstahlfeder 30 dargestellt, mittels der die Einrichtung 1 ebenfalls in einfacher Weise an den Fahrradspeichen 12 befestigbar ist. Man erkennt, daß diese Feder 30 gewissermaßen "fischförmig" mit einem relativ wei­ ten Eingangsbereich 31, über den die Feder auf die Speichen 12 aufschiebbar, und einem relativ engen Bereich 32, wel­ cher ein sicheres Festklemmen an den Speichen 12 sicher­ stellt, ausgebildet ist. Mittels dieser einfachen Montier­ barkeit ist das erfindungsgemäß vorgestellte System insbe­ sondere für Besitzer mehrerer Fahrräder interessant, da sie den Sensor in flexibler Weise für beliebige Fahrräder ein­ setzen können. Zweckmäßigerweise werden hierbei in der Re­ cheneinrichtung 1b und/oder der Anzeigeeinrichtung 15 die Daten der einzelnen Fahrräder separat abgespeichert.

In Fig. 4 ist eine bezüglich der Fig. 2 um 90° verdrehte Ansicht der Sensor- und/oder Recheneinheit dargestellt, wo­ bei auf eine Darstellung der einzelnen Komponenten aus Gründen der Einfachheit verzichtet ist. Man erkennt, daß die Klemmeinrichtungen 21, welche an den Kopfenden des Ge­ häuses 20 vorgesehen sind, mit Taschen 21a ausgebildet sind, in welche die Federstahlfedern 30 einführbar sind.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Bestimmung von die Fortbewegung, ins­ besondere zurückgelegte Strecke, Geschwindigkeit oder Be­ schleunigung, einer wenigstens ein Rad aufweisenden Fortbe­ wegungseinrichtung betreffenden Daten,
mit einer Sensoreinrichtung (1a) zur Feststellung von Bewegungsdaten wenigstens eines Rades der Fortbewe­ gungseinrichtung,
einer Recheneinrichtung (1b) zur Berechnung der die Fortbewegung betreffenden Daten auf der Grundlage der Bewegungsdaten des Rades,
einer Anzeigeeinrichtung (16) zur Anzeige der die Fortbewegung betreffenden Daten, und
Mitteln (1c, 16a) zur wenigstens teilweisen drahtlosen Übertragung von Daten zwischen der Sensoreinrichtung (1a) bzw. der Recheneinrichtung (1b) und der Anzeige­ einrichtung (16),
dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung und/oder die Recheneinrichtung (1a, 1b) drehfest an einem Rad der Fortbewegungseinrichtung befestigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung (1b) wenigstens teilweise mit der Sensoreinrichtung (1a) integriert (1) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung (21; 30) zur lös­ baren Befestigung der Sensor- und/oder Recheneinrichtung (1a, 1b, 1) an einem Rad der Fortbewegungseinrichtung auf­ weist.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch eine im wesentlichen U-förmig geformte Federstahlfeder (30) zur lösbaren Befestigung der Vorrich­ tung an einem Rad der Fortbewegungseinrichtung.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (1a) eine mechanische, kräftedetektierende Schaltereinrichtung und/oder wenigstens einen akustischen Sensor, insbesondere ein Mikrofon, und/oder einen optischen Sensor und/oder ei­ nen elektromagnetischen Sensor und/oder einen elektrostati­ schen Sensor und/oder einen Frequenzänderungssensor, insbe­ sondere einen Sensor auf der Grundlage des Doppler-Effekts, und/oder einen Laufzeitmessungen von Wellen durchführenden Sensor aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Fahrrad oder Kraft­ fahrzeug, insbesondere einem Motorrad, einem Pkw oder einem Lkw.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (16) an einem Rahmen, insbesondere der Lenkstange, eines Fahrrads anbringbar und/oder armbanduhrartig realisiert ist.

8. Sensor- und/oder Recheneinrichtung zur Feststellung von Drehungen wenigstens eines Rades einer Fortbewegungs­ einrichtung darstellenden Daten, dadurch gekennzeichnet, daß sie drehfest an dem Rad befestigbar ist.

9. Verfahren zur Bestimmung von die Fortbewegung, insbe­ sondere zurückgelegte Strecke, Geschwindigkeit oder Be­ schleunigung, einer wenigstens ein Rad aufweisenden Fortbe­ wegungseinrichtung betreffenden Daten, bei welcher mittels einer Sensoreinrichtung Bewegungsdaten wenigstens eines Ra­ des der Fortbewegungseinrichtung ermittelt werden, mittels einer Recheneinrichtung auf der Grundlage Bewegungsdaten die die Fortbewegung betreffenden Daten berechnet werden, und mittels einer Anzeigeeinrichtung die die Fortbewegung betreffenden Daten angezeigt werden, wobei die Bewegungsda­ ten des Rades und/oder die die Fortbewegung betreffenden Daten wenigstens teilweise drahtlos zwischen der Sensorein­ richtung und der Anzeigeeinrichtung übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung und/oder die Recheneinrichtung (1, 1a, 1b) drehfest an dem wenigstens einen Rad der Fort­ bewegungseinrichtung befestigt wird.