DE102014000938B4

DE102014000938B4 - Steuervorrichtung für Fahrrad und Verfahren hierfür

Info

Publication number: DE102014000938B4
Application number: DE102014000938.6A
Authority: DE
Inventors: Kevin Wesling
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2025-03-06
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: US20210222770A1; US20140214285A1; US11703118B2; US10982751B2; DE102014000938A1

Abstract

Steuervorrichtung (57, 257, 357), die von einem Fahrradfahrer tragbar ist, wobei die Steuervorrichtung (57, 257, 357) folgendes umfasst:
wenigstens einen tragbaren Steuersensor (60, 62, 72), der bei einem Betätigen Eingabesignale erzeugt;
einen Steuerprozessor (69), der mit dem wenigstens einen Steuersensor (60, 62, 72) in Verbindung steht und in Reaktion auf die Eingabesignale Steuersignale erzeugt;
einen kabellosen Sender (55A), der die Steuersignale sendet; und
eine Stromquelle (54), die mit dem Steuerprozessor (69) und dem kabellosen Sender (55A) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerprozessor (69) dazu programmiert ist, Eingabesignale, die zu einem Strom unterhalb einer vorbestimmten Schwelle führen, zu ignorieren, und Steuersignale zu erzeugen, wenn die Eingabesignale zu einem Strom oberhalb der vorbestimmten Schwelle führen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft Fahrradsteuersysteme. Insbesondere ist die Erfindung auf Systeme gerichtet, die kabellos aktivierbare Steuerungen für Fahrradgangwechsler und/oder Fahrradfederungen und andere Fahrradkomponenten und -systeme umfassen.
Elektronische Vorrichtungen und kabellose Kommunikation sind in der modernen Gesellschaft weit verbreitet. Derartige Vorrichtung während Aktivitäten zu betätigen, die Konzentration und Kontrolle verlangen, wie das Fahren eines Fahrrades, kann gefährlich sein. Dies liegt darin begründet, dass die Benutzereingabe für die Steuerung traditionell an dem Lenker eines Fahrrads angebracht ist. In manchen Fällen befinden sich bei vorteilhaft gestalteten Steuerung die Hände des Fahrers nah bei den Steuerschaltern, sodass das ein Aktivieren der Steuerschalter eine geringe Gefahr darstellt. Im Fall, dass die Hände des Fahrers sich an einem von den Steuerschaltern entfernten Ort befinden, muss der Fahrer jedoch eine Hand zu dem Steuerschalter verschieben und das Fahrrad vorübergehend mit der verbleibenden Hand steuern. Sollte der Fahrer darüber hinaus wünschen, den Steuerschalter während eines Bremsens zu betätigen, müsste der Fahrer seine Hände von dem Bremshebel entfernen und vorübergehend das Bremsen unterbrechen, um den Steuerschalter zu aktivieren.
WO 2003/ 012 615 A2 offenbart einen Handschuh mit darin integrierten Sensoren, die von dem Träger des Handschuhs betätigt werden können. Die Betätigung der Sensoren löst Signale aus, die eine weitere Vorrichtung, wie einer Uhr, steuern. Die Signale können drahtlos gesendet werden.
DE 60 2005 001 339 T2 offenbart eine in eine Bremsanordnung integrierte Schaltanordnung und einen Gangpositionssensor. Der Gangpositionssensor kann Informationen über die Gangposition zu einer Anzeigeeinheit drahtlos senden.
DE 102 52 557 A1 offenbart eine Federgabel für ein Fahrrad, die drahtlos ansteuerbar ist.
Es besteht ein Bedarf, ein Steuern von entfernt betriebenen elektronischen Vorrichtungen eines Fahrrads bereitzustellen, bei dem es dem Fahrer ermöglicht wird, einen Kontakt zum Lenker und eine visuelle Sichtverbindung mit der vorausliegenden Straße aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Erfindung stellt ein Mittel zum kabellosen Steuern von mehreren Vorrichtungen bereit, ohne dass der Fahrer seine Handpositionen auf dem Lenker verändert.
Die Steuerungen gemäß Stand der Technik sind typischerweise an dem Lenker des Fahrrads angebracht. In der US 2008 / 0 168 856 A1 sind in der Bremshebelanordnung integrierte Schaltknöpfe gezeigt und Schaltknöpfe sind direkt an dem Lenker angebracht. Dies erfordert eine Struktur zum Anbringen der Schalter an dem Lenker, wodurch das Gewicht erhöht wird. Das Anbringen der Schalter an dem Lenker erfordert ein Greifen des Fahrers nach diesen bestimmten Positionen, um ein Schalten zu aktivieren. Wenn alternative Positionen gewünscht sind, müssen zusätzliche gesonderte Schalter an dem Lenker angebracht werden. Die Schalter können alle durch Kabel oder Drähte verbunden sein, wodurch die Komplexität und das Gewicht erhöht werden. Alternativ können sie alle gesondert kabellos ausgebildet sein, was einzelne Stromquellen für jede Vorrichtung erfordert, wodurch das Gewicht und die Komplexität erhöht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Steuervorrichtungen, die Schaltsteuervorrichtungen sein können, von einem Fahrer getragen werden oder an einem Fahrer angebracht sein und folgen somit dem Fahrer zu alternativen Handpositionen. Eine einzelne Stromquelle ist erforderlich, wenn sämtliches Schalten mit einer Hand ausgeführt wird, und lediglich zwei, wenn beide Hände verwendet werden. Die Schaltsteuervorrichtungen sind einfach von Fahrrad zu Fahrrad zu transportieren und es wird lediglich ein Satz benötigt. Darüber hinaus müssen die Schaltsteuervorrichtungen für ein Wiederaufladen nicht von dem Lenker entfernt werden, da sie nicht an dem Lenker angebracht sind.
Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen ein Fahrradschaltsystem, bei dem der vorderer Umwerfer und der hintere Umwerfer mittels einer kabellosen Schaltsteuervorrichtung oder nicht an dem Lenker, sondern an dem Fahrer angeordneten Vorrichtungen kabellos gesteuert werden. In einer Ausführungsform trägt der Fahrer die Schaltsteuervorrichtung auf seinen/ihren Händen und führt ein Schalten durch eine spezifische Bewegung des Fingers oder von Fingern dieser Hand aus. Derartige Bewegungen oder Betätigungen sollten während eines normalen Verlaufs des Fahrradfahrens nicht auftreten, um ein nicht beabsichtigtes Schalten zu vermeiden.
Einige Beispiele dieser Bewegungen umfassen:

1. Schnippen des Zeigefingers;
2. gemeinsames Berühren von Daumen und jeglichem der übrigen Finger, unter Umständen mit einer Schwellenkraft;
3. Hyperextension von jeglichem aus den fünf Fingern über den normalen Betätigungsbereich hinaus;
4. Kompression der Fingerspitzen anstelle der Fingerballen; und
5. jegliche Kombinationen aus den vorstehenden Aktionen.

Alternativ betrifft die Erfindung ein System mit Steuervorrichtungen zum Steuern von Federungskomponenten oder -systemen oder anderen kabellos steuerbaren Komponenten oder Systemen des Fahrrads.
Die Erfindung profitiert ebenso vom Einzelknopfschalten [single-button shifting]. Beim Einzelknopfschalten benötigt jede Hand einen Aktor, Knopf, Schalter oder ähnliches, der mit der Schaltsteuervorrichtung verbunden ist. Zum Beispiel würde ein rechter-Hand-Aktor ein Verschieben des hinteren Umwerfers in eine Richtung verursachen, ein linker-Hand-Aktor würde ein Verschieben des hinteren Umwerfers in die andere Richtung verursachen und ein gleichzeitiges Aktivieren von beiden Aktoren würde ein Umschalten des vorderen Umwerfers zu der anderen von dessen aktueller Innen- oder Außenposition verursachen.
Die Erfindung umfasst ein Mittel zum Schalten der vorderen und hinteren Umwerfer eines Fahrrads ausgehend von den Händen des Fahrers anstatt von dem Lenker des Fahrrads. Auf diese Weise folgt die Benutzereingabe zum Steuern des Schaltens den Händen, unabhängig davon, wo diese angeordnet sind.
Andere Ausführungsformen der Erfindung betreffen das Anordnen der Schaltsteuervorrichtung an einer anderen tragbaren Position als an den Handschuhen des Fahrers. Zum Beispiel könnte die Steuervorrichtung an anderen von dem Fahrer getragenen Textilien oder Zubehör angebracht sein. In einer weiteren Ausführungsform könnte der Sensor ein Mikrofon sein und die Befehle zum Auslösen des Erzeugens eines Steuersignals könnten auditorisch anstelle einer physischen Bewegungen sein.
In einigen Ausführungsformen kann eine Batterie für jede einzelne Schaltsteuervorrichtung bereitgestellt sein, um Drähte oder Anschlüsse zu eliminieren.
Ein Aspekt der Erfindung ist eine von einem Fahrradfahrer tragbare Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung wenigstens einen tragbaren Schaltsteuersensor umfasst, der bei einem Betätigen Eingabesignale erzeugt. Ein Steuerprozessor in Verbindung stehend mit dem wenigstens einen Schaltsteuersensor bereitgestellt und erzeugt Steuersignale in Reaktion auf die Eingabesignale. Ein kabelloser Sender ist reaktionsfähig bezüglich des Prozessors zum Senden der Steuersignale. Eine Stromquelle ist mit dem Steuerprozessor und dem kabellosen Sender verbunden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Schaltungssystem für ein Fahrrad, umfassend eine Schaltsteuervorrichtung. Die Schaltsteuervorrichtung umfasst wenigstens einen tragbaren Schaltsteuersensor, um bei einem Betätigen Eingabesignale zu erzeugen, einen Schaltsteuerprozessor, der in Kommunikation mit dem wenigstens einen Schaltsteuersensor steht und der Steuersignale in Reaktion auf die Eingabesignale erzeugt, einen kabellosen Sender, der die Steuersignale sendet, und eine Stromquelle, die mit dem Schaltsteuersensor und dem kabellosen Sender verbunden ist. Das System umfasst einen elektromechanischen hinteren Umwerfer, der einen kabellosen hinteren-Umwerfer-Empfänger umfasst, der die Steuersignale empfängt, einen bezüglich der empfangenen Steuersignale reaktionsfähigen hinteren-Umwerfer-Motor und eine hintere-Umwerfer-Stromquelle, die mit dem kabellosen hinterer-Umwerfer-Empfänger und dem hinterer-Umwerfer-Motor verbunden ist.
Kurzbeschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen

1 ist ein Fahrrad mit daran angebrachten Umwerfern und Bremshebeln;
2 ist eine Schaltvorrichtung gemäß Stand der Technik mit verkabelten, fest an einem Fahrradlenker angebrachten elektronischen Steuerungen;
3 ist eine Ausführungsform eines kabellosen elektromechanischen hinteren Umwerfers;
4 ist eine Ausführungsform eines kabellosen elektromechanischen vorderen Umwerfers;
5 ist ein Handschuh mit an oder in den Fingerbereichen angeordneten Sensoren und lösbaren elektronischen Komponenten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6 ist eine Seitenansicht eines Handschuhs mit Sensoren, wobei der Zeigefingerballen und Daumenballen in Kontakt stehen, um einen Schaltkreis auszulösen;
7 ist eine schematische Ansicht, die ein handgebundendes, kabelloses offener/geschlossener-Schaltkreis-Schalten darstellt;
8 ist ein Beispiel eines flexiblen druckempfindlichen Widerstands zum Anordnen auf einem Handschuh;
9 ist ein druckempfindlicher Widerstand, der an einem Fingerballenbereich des Handschuhs betätigbar ist;
10 ist ein druckempfindlicher Widerstand, der an dem Fingerspitzenbereich des Handschuhs auslösbar ist;
11 ist eine schematische Ansicht eines Schaltsystems mit druckempfindlichen Sensoren in einer kabellosen Handschuh-gebundenen Konfiguration;
12 ist eine Beschleunigungsmesser-basierte Erfassungsanordnung auf dem Rücken einer Handschuhhand;
13 ist eine schematische Ansicht eines Beschleunigungsmessersensor-, kabellosem und Handschuh-gebundenen Schaltsystems;
14A-C sind schematische Darstellungen eines Beschleunigungsmesserorientierungssignals basierend auf Fingerorientierungen;
15 ist eine Darstellung eines Fahrers, der einen Helm trägt, an dem eine auditorische Erfassungsanordnung angebracht ist; und
16 ist ein Beispiel eines Fahrrads mit vorderen und hinteren Federungssystemen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es versteht sich, dass die Zeichnungen und ausgeführten Beschreibungen lediglich zu Darstellungszwecken bereitgestellt sind und die Erfindung, wie durch die hier beigefügten Ansprüche definiert, und jegliche und sämtliche ihrer Äquivalente nicht beschränken. Zum Beispiel werden die Begriffe „erster“ und „zweiter“, „vor“ und „hinter“ oder „links“ oder „rechts“ für eine Verbesserung der Klarheit und nicht als beschränkende Begriffe verwendet. Ferner beziehen sich die Begriffe auf Fahrradmechanismen, die an einem Fahrrad in herkömmlicher Weise angebracht sind und wobei das Fahrrad in einer üblichen Weise orientiert und verwendet wird, außer wenn dies anderweitig angedeutet wird.
1 und 16 zeigen ein Fahrrad 20, das einen Rahmen 22 aufweist, an dem ein Vorderrad 24 und ein Hinterrad 26 in herkömmlichen Positionen angebracht sind. Ein Lenker 28 ist nahe der Front des Fahrrads 22 angebracht und ein Paar von Bremsaktoren 30 ist an dem Lenker angebracht. Ein vorderer Umwerfer 32 kann an dem Rahmen 22 an oder nahe einer vorderen Kurbel-/Kettenringanordnung 34 angebracht sein. Ein hinterer Umwerfer 36 ist an dem Rahmen 22 nahe dem Hinterrad 26 angebracht. Eine Kette 38 verbindet die vordere Kurbel-/Kettenringanordnung 34 und ein Satz von Ritzeln 40 miteinander, die an dem Hinterrad 26 angebracht und damit gekoppelt sind.
Ein Schalter 42 gemäß Stand der Technik ist in 2 gezeigt. Der Schalter 42 ist ein Beispiel eines am Lenker angebrachten elektronischen Schalters. Der Schalter 42 umfasst einen Bremshebel 44 mit an dem Bremshebel angebrachten Schaltknöpfen 46, 48. Der Bremshebel 44 ist an einem Gehäusebereich 50 des Schalters 42 angebracht, der wiederum an dem Lenker 28 angebracht ist. Wenn ein Fahrer ein Schalten auslösen möchte, muss die Hand des Fahrers entweder auf dem Gehäusebereich 50 oder dem Lenker 28 unmittelbar unter dem Gehäuse angeordnet sein, um die Schaltknöpfe 46, 48 zu erreichen. Wenn die Hand des Fahrers an einer anderen Stellen angeordnet ist, sind die Steuerungen außer Reichweite und das Fahrrad kann nicht geschaltet werden.
2 zeigt ebenso einen von dem Gehäuse 50 unabhängigen Schaltsteuerschalter 52. Dieser Schalter 52 kann an dem Lenker 28 angeklemmt sein und stellt einen separaten Ort bereit, von dem aus der Fahrer die Umwerfer schalten kann. Um jedoch einen separaten Schaltort zu erhalten, müssen Kabel 53 von dem primären Schaltort verlegt werden oder der zweite Schaltort muss alternativ unabhängig von dem ersten Ort eine separate Stromquelle, einen Prozessor und kabellose Ausgabemittel 51 aufweisen. Dies verkompliziert den Aufbau erheblich, da Kabel typischerweise unter einem Lenkerband platziert sind, und erhöht die Wahrscheinlichkeit eines Kabel- oder Anschlussversagens, wenn die Anzahl von Schaltknöpfen erhöht wird.
Die 3 und 4 zeigen Beispiele eines kabellosen elektromechanischen vorderen Umwerfers 32 und eines kabellosen elektromechanischen hinteren Umwerfers 36. In diesen Beispielen kann die Stromquelle 54 für jede Umwerfervorrichtung 32, 36 direkt an der Vorrichtung angebracht sein und kann in Form einer Batterie ausgebildet sein. Ferner ist jede Vorrichtung 32, 36 mit einer kabellosen Kommunikationsvorrichtung 55B ausgebildet (die einen Empfänger, einen Sender oder eine Kombination aus einem Sender und Empfänger umfassen kann), die in Verbindung mit einer CPU 56 steht, um es den Vorrichtungen zu ermöglichen, kabellos mit einem entfernten Sender einer Steuervorrichtung zu kommunizieren, wie beispielsweise einer Schaltsteuervorrichtung (siehe 5) oder einer Steuervorrichtung zum Betätigen einer Komponente oder eines Systems des Fahrrads, die nicht mit einem Gangschalten in Zusammenhang steht, wie beispielsweise eine Fahrradfederungskomponente oder ein -system. Jeder der kabellosen elektromechanischen Vorderumwerfer 32 und kabellosen elektromechanischen Hinterumwerfer 36 ist mit einem elektrischen Motor (nicht dargestellt) zum Auslösen von diesem ausgebildet, wie aus dem Stand der Technik wohl bekannt. Bezug nehmend auf 16 umfasst jedes der vorderen und hinteren Federungssysteme 86, 88 einen Motor und eine kabellose Kommunikationsvorrichtung, wie diejenigen aus den vorangehenden Beispielen, wobei diese jedoch dazu eingerichtet sind, Federungskomponenten oder die Federungssysteme zu betätigen.
Von der Steuervorrichtung gesendete Signale können solche umfassen, die entweder ein Hochschalten oder Runterschalten (d.h. eine Art von Steuersignalen) für entweder den Vorder- oder Hinterumwerfer 32, 36 anzeigen. Das Steuersignal kann ebenso eine Zustandsveränderung des Federungssystems sein. Das Steuersignal kann zu sämtlichen Umwerfervorrichtungen 32, 36 gesendet werden oder zum Steuern eines Umwerfers kodiert sein. Ferner kann das Senden verschlüsselt sein, um niemandem außer dem Sender des Signals ein Nachbilden oder Aufnehmen des Signals zu ermöglichen, wodurch ein Steuern dieser bestimmten Vorrichtung durch andere vermieden wird.
5 zeigt einen Handschuh 58, der einen Träger [substrate] für die Steuervorrichtung 57 stützt oder einen solchen bildet, wobei letztere Steuersensoren 60, 62 in den Fingerbereichen 64 des Handschuhs umfasst. Die Steuersensoren 60, 62 sind mit integrierten Verbindungen 66 verbunden. Die integrierten Verbindungen 66 verbinden die Sensoren 60, 62 mit einem Prozessor 69 (der ebenso als ein Steuer-CPU oder Steuerprozessor bekannt sein kann), der jeglicher geeigneter Mikroprozessor ist, der in der Lage ist, Steuersignale in Reaktion auf Eingangssignale von den Steuersensoren zu erzeugen. Ein kabelloser Sender 55A ist mit dem Prozessor 69 zum Senden der Steuersignale verbunden. Eine Stromquelle 54 versorgt den Prozessor 69 und Sender 55A mit Strom (siehe 7).
Der Prozessor 69, Sender 55A und die Stromquelle 54 der Steuervorrichtung 57 können in einer kombinierten Form angeordnet sein oder an dem Handschuh 58 als separate Komponenten bereitgestellt sein. Der Prozessor 69, Sender 55A und die Stromquelle 54 der Steuervorrichtung 57 können insgesamt als eine elektronische Steuereinheit 68 (ECU) bezeichnet werden. Die Steuervorrichtung 57 kann eine optionale Schnittstelle 70 umfassen, mittels derer die elektronische Steuereinheit 68 von dem Handschuh gelöst werden kann, gemäß einer Ausführungsform auch ohne das Verwenden von Werkzeugen.
Von dem Benutzer mit der Steuervorrichtung 57 ausgeführte Erfassungsaktionen können auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden, wie nachfolgend geschildert. Die integrierten Verbindungen 66 können Drähte sein, leitende Textilwaren/Fasern [fabrics] oder jegliches leitende Material oder Verbund, die zu spezifischen Punkten auf jedem Finger verlaufen und mit der ECU 68 verbunden sind. Wie vorstehend angedeutet, kann die elektronische Steuereinheit 68 jegliche Kombination von Schaltkreisen, einer Stromquelle, Sender- und optionalen Empfängervorrichtung und einem Prozessor (CPU) oder dergleichen umfassen, der mit Computercode programmierbar ist, um die Einheit für dessen beabsichtigte Verwendung zu betreiben und zu steuern. Optional kann der Handschuh 58 und/oder die ECU 68 eine Anzeige jeglicher Art oder eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Rückmeldung umfassen (nicht gezeigt), die zum Beispiel sichtbar oder hörbar sein kann.
Die Schnittstelle 70 kann ein lösbares Anbringen der sensiblen Elektronik (ECU 68) erlauben, so dass der Handschuh beispielsweise gewaschen werden kann. Ebenso können die Schaltsteuersensoren 60, 62 an den Fingern des Handschuhs 58 dazu gestaltet sein, um permanent an dem Handschuh angebracht zu sein, oder können ebenso entfernbar sein, um ein Reinigen des Handschuhs zu ermöglichen oder es den Sensoren zu ermöglichen, von einem Handschuh zum anderen transferiert zu werden. Ferner kann die Elektronik separat von dem Fahrerhandschuh 58 an sich ausgebildet sein und als ein Einsatz [liner] verwendet werden, zum Beispiel innerhalb eines Fahrerhandschuhs, als eine Abdeckung über den Fahrerhandschuh oder als eine Vorrichtung, die direkt an den Händen des Fahrers angebracht ist und die Schaltsteuersensoren 60, 62 mit den Fingern und die ECU 68 mit der Hand verbindet, entfernt von den Schalsteuersensoren zur Verwendung ohne einen Handschuh.
6 zeigt die Steuersensoren 60, 62 und 72, die an den Fingern 64 eines Handschuhs 58 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angeordnet sind. In dem dargestellten Beispiel können die Sensoren 60, 62 und 72 leitende Einlagen [pads] umfassen, die jeweils an oder nahe jedem Fingerbereich 64 des Handschuhs angeordnet sind. Leitende Kabel 66 verlaufen von den Einlagen zu der ECU 68. Wenn ein Fahrer zwei Einlagen in Kontakt bringt, wird ein Schaltkreis geschlossen oder der Zustand des Schaltkreises verändert sich. In 6 berühren sich der Zeigefinger und der Daumen des Fahrers. Diese besondere Kontaktkombination kann anzeigen, dass ein Hochschalten des hinteren Umwerfers 36 gewünscht ist und wird entsprechend in dem Erzeugen und Senden eines Steuersignals resultieren, das dieses anzeigt. Ebenso kann, wenn der Daumen und der Mittelfinger zusammengedrückt werden, dies andeuten, dass ein Runterschalten des hinteren Umwerfers 36 gewünscht ist und wird in dem Erzeugen und Senden eines Steuersignals resultieren, das dieses anzeigt.
Eine Ausführungsform eines elektrischen Schaltbilds eines kabellosen Kommunikationssystems 76, das reaktionsfähig bezüglich von der Handschuh-gebundenen Steuervorrichtung 57 erzeugten Steuersignalen ist, ist in 7 gezeigt. Die in den 7, 11 und 13 jeweils dargestellten Systeme (76, 176, 276) können jeweils einen elektromechanischen vorderen Umwerfer 32 und einen elektromechanischen hinteren Umwerfer 36 umfassen, wobei jeder Umwerfer eine jeweilige Stromquelle 54, eine CPU 56 und eine kabellose Kommunikationsvorrichtung umfasst, die wenigstens einen kabellosen Umwerfer-Empfänger 55B aufweist. Optional können die Umwerfer zusätzlich zu einem oder mehreren Federungskomponenten oder -systemen bereitgestellt sein oder von diesen ersetzt werden. Die ECU 68 umfasst eine Stromquelle 54, einen Schaltsteuerprozessor (CPU) 69 und einen kabellosen Sender 55A.
Um unbeabsichtigte Schaltungen zu vermeiden, können eine spezifische Kontaktzeit oder ein spezifischer Druck voreingestellt sein, wenn die Sensoren 60 und/oder 62 betätigt werden. Der Schaltsteuerprozessor (CPU) 69 kann dazu programmiert sein, den geschlossenen Schaltkreis zu ignorieren, wenn dieser für eine kürzere Zeit als erforderlich auftritt oder wenn ein Eingabesignal zu zeitnah in Bezug auf ein vorangehendes Eingabesignal auftritt. Alternativ kann der Widerstand des geschlossenen Schaltkreises gemessen werden und wenn der Schaltkreis geschlossen ist, aber der Widerstand als zu hoch befunden wird, kann dies als ein unbeabsichtigtes Eingabesignal vermutet werden. Somit kann der Schaltsteuerprozessor 69 dazu programmiert sein, unbeabsichtigte Eingabesignale zurückzuweisen.
Wie in 6 dargestellt, ist das System darüber hinaus nicht darauf beschränkt, lediglich eine einzelne Vorrichtung mit einer entsprechenden einzelnen Steuervorrichtung 57 zu schalten. Die Steuervorrichtung 57 kann dazu eingerichtet sein, lediglich einen Schaltkreis aufzuweisen und somit lediglich ein Schaltsteuersignal zu erzeugen. Ein rechter Handschuh mit einer Steuervorrichtung 57 kann ein Hochschaltsignal für einen hinteren Umwerfer 36 erzeugen und ein linker Handschuh mit einer Steuervorrichtung 57 kann ein Runterschaltsignal für einen hinteren Umwerfer 36 erzeugen. Derweil kann ein auf jeglichem Handschuh angeordneter separater Schaltkreis das Schalten des vorderen Umwerfers 32 steuern oder der vordere Umwerfer kann alternativ zu einem Umschalten von einer Gangposition zu der nächsten veranlasst werden, durch Schließen von beiden Schaltkreisen in beiden Handschuhen zur gleichen Zeit.
8 zeigt ein Beispiel eines Schaltsteuersensors in Form eines flexiblen druckempfindlichen Widerstands 78, der unter dem Handelsnamen Flexiforce® verkauft wird und von Tekscan hergestellt und vertrieben wird. Flexiforce® ist eine Piezowiderstandserfassungsvorrichtung, in der ein Widerstand umgekehrt proportional zu einer aufgebrachten Kraft ist. Diese Art von Vorrichtung kann in den Fahrerhandschuhen 58 entweder in dem Fingerballenbereichen (9) oder in dem Fingerspitzenbereichen (10) integriert sein. Eine schematische Darstellung dieses Systems ist in 11 gezeigt. Dieser Art von druckempfindlichem Schalter 78 ist sehr dünn und kann in einen Handschuh einfach integriert werden, ohne die Form oder das Aussehen des Handschuhs zu verändern. Ebenso existieren keine beweglichen Teile, wie bei einem herkömmlichen Schalter.
11 zeigt ein Schaltungssystem 157, das einen Sensor 78 der vorstehend beschriebenen Art umfasst. Um den Sensor 78 zu betätigen, erzeugt der Schaltsteuerprozessor 69 eine Spannung über den Sensor 78. Wenn kein Druck auf den Sensor 78 ausgeübt wird, ist der erfasste Widerstand relativ hoch, da der durch den Sensor 78 passierende Strom vernachlässigbar ist. Wenn ein Fahrer ein Schalten des Fahrrads wünscht, drückt der Fahrer auf den Sensor 78. Wenn die Kraft oder der Druck auf die Vorrichtung steigt, nimmt der Widerstand ab. Mit einer Abnahme des Widerstands stellt sich eine Stromerhöhung ein. Sobald der Strom eine vorbestimmte Schwelle erreicht, bestimmt der Schaltsteuerprozessor 69 dass ein Schalten gewünscht ist. Der Schaltsteuerprozessor 69 ist dazu programmiert, Kräfte unterhalb der vorbestimmten Schwelle zu ignorieren, wodurch unerwünschtes Schalten vermieden wird. Optional können der (die) Umwerfer zusätzlich zu einer oder mehreren Federungskomponenten oder -systemen bereitgestellt sein oder von diesen ersetzt werden. In diesem Fall würde das Schaltsteuersystem 157 (die Schaltsteuersysteme) den Zustand von einer oder mehreren Federungskomponenten oder -systemen schalten.
Es versteht sich, dass der druckempfindliche Schalter 78 als eine Verbesserung im Vergleich zu individuellen mechanischen Schaltern angesehen werden kann. Nichtsdestotrotz kann ein mechanischer Schalter, wenn korrekt gestaltet, zahlreiche der gleichartigen Vorteile mit sich bringen. Entsprechend sind unter den breiteren Aspekten der Erfindung auch Ausführungsformen angedacht, die individuelle mechanische Schalter umfassen, die gesondert an den Fingern des Fahrerhandschuhs angeordnet sind. In den 9 bis 11 kann der druckempfindliche Schalter 78 mit einem mechanischen Schalter ersetzt werden, der ein Verändern bezüglich des mechanischen Bündelns und möglicherweise anderen Anforderungen des Schalters ermöglicht.
12 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Steuervorrichtung 257 mit Schaltsteuersensoren in Form von Beschleunigungsmessern auf einem Handschuh 58, die mit einer ECU 268 verbunden sind. Beschleunigungsmesser werden verwendet, um Veränderungen bezüglich der Beschleunigung und Orientierung zu messen, wie herkömmlicherweise in Mobiltelefonen oder Videospielsteuerungen verwendet. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist der „ADXL330 Low-Power, 3 axis +/-3G mems“ Beschleunigungsmesser, der von Analog Devices hergestellt wird. Solche Vorrichtungen haben viele Vorteile als Schaltsteuersensoren. Sie benötigen wenig Strom, sind äußerst haltbar und erfordern zum Auslösen keinen Kontakt mit anderen Objekten. Die Sensoren erfassen einfach deren relative Position im Raum als eine Funktion der Schwerkraft und eine Veränderung der Position als eine Funktion der Beschleunigung. Zum Beispiel kann die Orientierung der Vorrichtung relativ zum Untergrund verwendet werden, um ein Schaltsignal anzuzeigen.
Wie in 12 gezeigt, ist der Beschleunigungsmesser an dem Rücken des Zeigefingers angebracht. Wenn der Zeigefinger horizontal zum Untergrund erhoben wird, nimmt der Sensor eine Orientierung ein, in der lediglich eine Achse des Beschleunigungsmessers 68 einer Beschleunigungskraft der Erdanziehung ausgesetzt ist. Dies ist graphisch in den 14A-C gezeigt, wobei die von den X- und Y-Achsen gemessenen Beschleunigungswerte sich umkehren, wenn die Orientierung des Beschleunigungsmessers 80 sich von einer Position verändert, die im Wesentlichen vertikal ist, zu einer Position, die im Wesentlichen horizontal ist.
Eine alternative Verwendung des Beschleunigungsmessers 80 ist es, die darauf aufgebrachte Beschleunigung zu messen und eine Schwellenbeschleunigung einzustellen, jenseits von derer man bestimmen kann, dass ein Schaltbefehl gewünscht ist. Dies ist gleichartig zu den vorstehend diskutierten druckempfindlichen Widerständen. Ein normales Fahren übt ausgehend vom Fahrrad Kräfte auf die Hände des Fahrers beim Fahren über Straßenunebenheiten aus, wie auch normale Kontaktkräfte mit dem Lenker während des Fahrens. Die CPU 69 kann dazu programmiert sein, nur diejenigen Beschleunigungen oberhalb eines vorbestimmten Werts als ein beabsichtigtes Schaltsignal zu erkennen, wodurch es dem Fahrer ermöglicht wird, diesen Wert durch Klopfen eines Fingers auf den Lenker selbst mit ausreichender Kraft zu erzeugen. Das rasche Abbremsen des Fingers beim Kontaktieren des Lenkers wäre höher, als die Kräfte, die von der Straße stammen, da diese straßenverursachten Kräfte von der Luft in den Reifen und der Flexibilität der Räder, des Rahmens, des Vorbaus und des Lenkers gedämpft werden.
13 zeigt eine weitere Ausführungsform eines kabellosen Kommunikationssystems 276, das einen vorderen Umwerfer 32 und einen hinteren Umwerfer 36 umfasst, die jeweils eine entsprechende Stromquelle 54, CPU 56 und kabellose Kommunikationsvorrichtung 55B umfassen. Die Schaltsteuervorrichtung 257 umfasst eine ECU 268 und damit verbundene Beschleunigungssensoren 80. Die ECU 268 steht in kabelloser Kommunikation mit den Umwerfern 32, 36, wie in den vorangehenden Beispielen.
15 zeigt eine weitere Ausführungsform einer kabellosen Steuervorrichtung 357, die an einem Helm 82 des Fahrers getragen werden kann. In dieser Ausführungsform ist der Sensor ein Mikrofon 84 oder dergleichen. Der Helm kann ebenso eine ECU 368 tragen, welche die gleichen Komponenten wie in den vorangehenden Beispielen umfassen kann. Insbesondere kann die ECU 368 eine Stromquelle, einen kabellosen Sender und einen Steuerprozessor umfassen, wie vorangehend beschrieben. Der Steuerprozessor der ECU 368 ist dazu eingerichtet, Eingabesignale (durch Sprachbefehle erzeugt) von dem Mikrofon 84 zu empfangen und die Eingabesignale mittels herkömmlich bekannter Spracherkennungssoftware zu analysieren. Der Steuerprozessor 369 kann dazu eingerichtet sein, Steuersignale zum Steuern einer Fahrradgangwechselkomponente oder eines -systems und/oder einer Federungskomponente oder eines -systems und/oder jeglicher anderer steuerbarer Komponenten oder Systeme des Fahrrads zu erzeugen.
16 zeigt ein Fahrrad, das zusätzlich zu den vorstehenden Komponenten ein vorderes Federungssystem 86 und ein optionales hinteres Federungssystem 88 aufweist. Jede der vorderen und hinteren Federungen 86, 88 umfasst einen Motor (nicht gezeigt) zum Betätigen einer oder mehrerer Parameter des Systems und elektronische Komponenten zum Betätigen des Motors. Es versteht sich, dass die Besonderheiten des Motors und der elektronischen Komponenten in Übereinstimmung mit der beabsichtigten Verwendung angepasst werden, sei es eine Gangwechselvorrichtung, eine Federungsvorrichtung usw.
Beispielsweise kann bei einem Verwenden in einer Ausführungsform, in der die kabellose Steuervorrichtung 357 dazu verwendet wird, eine hintere Federungskomponente oder ein -system 88 zu steuern, die Steuervorrichtung dazu programmiert sein, auf Befehle zu reagieren, die 1) Versperren [lockout], 2) Fahren [pedal] und 3) offene Einstellungen der Federung entsprechen. In einer Ausführungsform, in der die kabellose Steuervorrichtung 357 dazu verwendet wird, eine vordere Federungskomponente oder ein -system 86 zu steuern, kann die Steuervorrichtung dazu programmiert sein, auf Befehle zu reagieren, die 1) Versperren [lockout], 2) Fahren [pedal] und 3) offene Einstellungen der Federung entsprechen. Die Steuervorrichtung 357 könnte beide der vorderen und hinteren Federungskomponenten 86, 88 getrennt oder gemeinsam steuern, wobei zum Beispiel ein einzelner Versperrungssprachbefehl beide der vorderen und hinteren Federungen gleichzeitig zu einer Versperrungseinstellung verändern könnte. Alternativ könnte die Steuervorrichtung 357 dazu programmiert sein, die vorderen und hinteren Federungen 86, 88 getrennt zu steuern.
In einer Ausführungsform, in der die kabellose Steuervorrichtung 375 verwendet wird, um einen kabellos steuerbaren hinteren Umwerfer oder eine hintere Gangwechselkomponente oder ein -system zu steuern, kann die Steuervorrichtung dazu programmiert sein, auf Befehle zu reagieren, die beispielsweise „herauf“ oder „herab“, „schwerer“ oder „leichter“, oder „1, 2, 3, 4“ usw. entsprechen, um die Gangposition des Fahrrads in einzelnen Inkrementen zu verändern. Die Steuervorrichtung 375 könnte ebenso ein Schaltbefehl erzeugen, um ein Schalten von mehr als einer Gangposition in Reaktion auf einen einzelnen Befehl zu verursachen. Zum Beispiel könnte der Fahrer „zwei nach oben“ oder „zwei nach unten“ sagen, um zwei Gangpositionen nach oben oder nach unten zu wechseln. Der Fahrer könnte „ganz nach oben“ oder „ganz nach unten“ sagen, um den Gangwechsler in eine der äußersten Gangpositionen in einem einzigen Vorgang zu schalten. Die Steuervorrichtung 357 gemäß der vorliegenden Ausführungsform könnte eine große Bandbreite an Flexibilität und Programmierbarkeit erfahren, wenn sie reaktionsfähig bezüglich Sprachbefehlen ist. In einer gleichartigen Weise könnte die Steuervorrichtung 357 verwendet werden, um einen kabellos steuerbaren vorderen Umwerfer zu steuern.
In einer gleichartigen Weise könnte die Steuervorrichtung 357 ebenso dazu programmiert sein, andere Systeme (nicht gezeigt) des Fahrrads zu steuern, wie beispielsweise Lichter, elektrische Generatoren und andere Systeme wie Pulsmesser, GPS-Einheiten, Leistungsmesser und Geschwindigkeitsmesser und die Computereinheiten, die Daten bezüglich des Fahrradsystems sammeln, analysieren und anzeigen.
In diesen Ausführungsformen üben die Hände des Fahrers ein individuelles Steuern eines oder mehrerer Umwerfer in einer Art aus, die es nicht erfordert, dass die Steuervorrichtungen mit dem Fahrrad verbunden sind.
Obwohl diese Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte es sich verstehen, dass zahlreiche Veränderungen innerhalb des Erfindungsgedankens und -umfangs des beschriebenen erfinderischen Konzepts vorgenommen werden könnten. Entsprechend ist es nicht beabsichtigt, dass die Erfindung auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass sie den vom Wortlaut der folgenden Ansprüche vollständig möglichen Umfang aufweist.

Claims

Steuervorrichtung (57, 257, 357), die von einem Fahrradfahrer tragbar ist, wobei die Steuervorrichtung (57, 257, 357) folgendes umfasst: wenigstens einen tragbaren Steuersensor (60, 62, 72), der bei einem Betätigen Eingabesignale erzeugt; einen Steuerprozessor (69), der mit dem wenigstens einen Steuersensor (60, 62, 72) in Verbindung steht und in Reaktion auf die Eingabesignale Steuersignale erzeugt; einen kabellosen Sender (55A), der die Steuersignale sendet; und eine Stromquelle (54), die mit dem Steuerprozessor (69) und dem kabellosen Sender (55A) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerprozessor (69) dazu programmiert ist, Eingabesignale, die zu einem Strom unterhalb einer vorbestimmten Schwelle führen, zu ignorieren, und Steuersignale zu erzeugen, wenn die Eingabesignale zu einem Strom oberhalb der vorbestimmten Schwelle führen.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach Anspruch 1, wobei der Steuersensor (60, 62, 72) ein Schaltsteuersensor (60, 62) ist und der Steuerprozessor (69) ein Schaltsteuerprozessor (69) ist.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung (57, 257, 357) dazu eingerichtet ist, an den Händen des Fahrradfahrers anbringbar zu sein.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der wenigstens eine Steuersensor (60, 62, 72) zwei Sensoren oder mehr umfasst.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der wenigstens eine Schaltsteuersensor (60, 62) ein Drucksensor und/oder ein optischer Sensor und/oder ein Schalter und/oder ein Beschleunigungsmesser und/oder ein Mikrofon ist.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: wenigstens einen tragbaren Handschuh (58), an dem der wenigstens eine Steuersensor (60, 62, 72) angebracht ist.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach Anspruch 6, wobei der wenigstens eine Steuersensor (60, 62, 72) an dem Handschuh (58) in einer Position an oder nahe einer Spitze des Handschuhs (58) angebracht ist.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Steuerprozessor (69) sowie der Schaltsteuerprozessor (69) und/oder der kabellose Sender (55A) und/oder die Stromquelle (54) lösbar an dem Handschuh (58) angeordnet sind.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine Aufnahme an dem Handschuh (58), die in elektrischer Verbindung mit dem wenigstens einen Steuersensor (60, 62, 72) oder Schaltsteuersensor (60, 62) steht und die eine werkzeuglose lösbare Kopplung des Schaltsteuerprozessors (69), des kabellosen Senders (55A) und der Stromquelle (54) an den Handschuh (58) ermöglicht.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der wenigstens eine Handschuh ein Paar von Handschuhen (58) ist, wobei jeder aus dem Paar der Handschuhe (58) wenigstens einen Schaltsteuersensor (60, 62) umfasst.
Steuervorrichtung (57, 257, 357) nach Anspruch 10, wobei jeder aus dem Paar von Handschuhen (58) zwei Schaltsteuersensoren (60, 62) oder mehr umfasst.
Schaltsystem für ein Fahrrad (20), umfassend: eine Steuervorrichtung (57, 257, 357) gemäß Anspruch 2 oder einem aus Ansprüchen 3 bis 11, sofern von Anspruch 2 abhängig, und einen elektromechanischen hinteren Umwerfer (36), der einen kabellosen hinterer-Umwerfer-Empfänger umfasst, der die Steuersignale empfängt, einen bezüglich der empfangenen Steuersignale reaktionsfähigen hinterer-Umwerfer-Motor und eine hinterer-Umwerfer-Stromquelle (54), die mit dem kabellosen hinterer-Umwerfer-Empfänger und dem hinterer-Umwerfer-Motor verbunden ist.
Schaltsystem nach Anspruch 12, ferner umfassend einen elektromechanischen vorderen Umwerfer (32), umfassend einen kabellosen vorderer-Umwerfer-Empfänger, der die Steuersignale empfängt, einen bezüglich der empfangenen Steuersignal reaktionsfähigen vorderer-Umwerfer-Motor und eine vorderer-Umwerfer-Stromquelle (54), die mit dem kabellosen vorderer-Umwerfer-Empfänger und dem vorderer-Umwerfer-Motor verbunden ist.
Kabelloses Steuersystem für ein Fahrrad (20), umfassend: eine Steuervorrichtung (57, 257, 357) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, und ein vorderes Federungssystem (86) und/oder ein hinteres Federungssystem (88), wobei jedes aus dem vorderen Federungssystem (86) und/oder hinteren Federungssystem (88) einen kabellosen Empfänger umfasst, der die Steuersignale empfängt, und einen bezüglich der empfangenen Steuersignale reaktionsfähigen Motor.