DE19949225A1

DE19949225A1 - Fahrzeug mit Hybridantrieb aus Motor- und Muskelkraft

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Publication number: DE19949225A1
Application number: DE19949225A
Authority: DE
Inventors: Edgar Loehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2001-04-26

Abstract

Fahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Motor- und Muskelkraftantrieb bei dem der Fahrer die Motorleistung über die Pedale durch die Art seiner Tretaktion steuern kann. Dabei erfassen ein Kraft- oder Drehmomentsensor sowie ein Drehwinkelsensor die Tretkurbelkräfte und die Tretkurbelposition mit hoher Auflösung. Ein Rechner, der die intelligente Motorsteuerung übernimmt, erkennt aus der Art der momentanen Tretaktion des Fahrers anhand gespeicherten Wissens über den typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf während einer Tretkurbelumdrehung des Fahrerwillen und setzt ihn durch den Vergleich von Soll- und Istwerten zeitlich unmittelbar in ein entsprechendes Steuersignal für den Motor um. Der Rechner erfaßt die persönlich-typische Art des Tretens des Fahrers in stationären Fahrzuständen in einer Meßroutine. Der Fahrer kann die Art der Umsetzung seiner Steuerbefehle beeinflussen und er kann aus mehreren Fahrprogrammen z. B. "Komfort" oder "Sport" wählen. Das Feedback über die Tretkurbel ist optimal und der Fahrer wird zum Mittreten animiert. Es entwickelt sich ein völlig neues, aktives Fahrgefühl mit großem Fahrspaß. Die Bedienung ist einfach und logisch.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Rädern und mit einem Hybridantrieb aus Motor- und Muskelkraft. Speziell als elektrisch oder mit Druckluft betriebene Kleinkraftfahrzeuge sind sie energieeffizient und abgasfrei und können speziell in Städten einen wichtigen Beitrag zu einem umweltfreundlicheren Verkehr liefern. Sie haben als Elektrofahrrad ein Leergewicht zwischen 20 kg und 40 kg inklusive Batterien, und eine Motornennleistung zwischen 0,2 kW und 0,5 kW. Als mehrspuriges Kleinkraftfahrzeug wiegen sie ca. 100 bis 350 kg und haben Motor leistungen bis 4 kW. Neben einem mehr oder minder großen energetischen Vorteil bietet der Muskelkraftantrieb dabei auch psychologische und physiologische Vorteile:
Mit Pedalen unter den Füßen wird eine bestimmte Geschwindigkeit viel höher bewertet als im konventionellen Pkw. Dies führt zu einer weit besseren Akzeptanz der relativ geringen Geschwindigkeit solcher Fahrzeuge. Durch die Tretaktion stellt sich das positive Gefühl der aktiven Fortbewegung ein. Der Körperkreislauf wird regelmäßig angeregt und trainiert.

Bei den in zunehmender Stückzahl auf den Markt kommenden Elektrofahrrädern, sogenannten Power-Assist-Bikes mit 20 km/h Motorhöchstgeschwindigkeit werden Handsteuerungen des Motors oder einfache, von der Tretbewegung oder einer Mindestkettenkraft abhängige An-Aus-Motorregelungen eingesetzt. Da der Motor mit 200-300 W schwach ist und nur etwa zur Hälfte zum Fortkommen beiträgt, ist eine solch grobe und träge Regelung akzeptabel, da genügend Feedback über den Pedalantrieb selbst kommt. Einige Elektrofahrräder mit zum Teil etwas höheren Motor leistungen benutzen eine von der Kettenkraft oder von der Tretfrequenz abhängige Motorregelung, die bei jedem Trettakt - also etwa alle halbe Sekunde nachregelt. Je stärker dabei die Motoren die Muskelkraft überwiegen, desto deutlicher wird das Manko einer feinfühligen, pedalkraftabhängigen und zeitlich direkten Regelung. Ein in US 5749429 bekanntgewordene pedalgesteuerte Motorregelung eines Power-Assist- Bikes benutzt eine Meßvorrichtung, die das vom 200-W-Motor an der Kettenblattwelle abgegebene Moment mit dem durch die Tretkurbel abgegebenen Moment vergleicht und den Motor so regelt, daß das Verhältnis Motormoment zu Tretkurbelmoment stets 50 zu 50 ist. Damit wird einer gesetzlichen Vorschrift genüge getan, die zu einer Befreiung der Helmpflicht führt. Diese Art der Motorregelung reagiert zwar unmittelbar doch die Motorleistung schwankt bei jeder Tretkurbelumdrehung stark. Da aber das Fahrzeug bei diesem Motoranteil insgesamt noch träge auf eine Veränderung der Tretaktion reagiert, ist ein Pulsieren des Antriebes mit der Tretfrequenz allenfalls schwach spürbar.

Prozessorgesteuerte Motorregelungen für ein Fahrrad mit Elektrounterstützung sind in US 5370200 und in US 5664636 bekannt geworden. Dort erfaßt ein Kraftsensor das Drehmoment der Tretkurbelachse und ein Rechner steuert nach überschreiten einer bestimmten Kraftschwelle den Motor proportional zu diesem Drehmoment. Ein Geschwindigkeitssensor verhindert jede Motorleistung, solange eine bestimmte Geschwindigkeit nicht überschritten worden ist. Alternativ oder zusätzlich wird auch vorgesehen, die Motorleistung ohne Geschwindigkeitsschwelle beim Startvorgang sukzessive mit jedem weiteren Tritt ins Pedal ansteigen zu lassen. Dies sind sinnvolle Sicherheitsvorkehrung bei Zweirädern, bei denen während des Auf- und Absteigens und in der Warteposition, mit einem Fuß am Boden und dem anderen auf dem Pedal, bereits hohe Pedaldrehmomente wirken können, ohne daß der Fahrer die Absicht hat zu starten. Auch hier erfolgt die Nachregelung in Schritten, die eine halbe Tretkurbel umdrehung auseinanderliegen, da jeweils nur das Kraftmaximum gemessen wird.

Bei Fahrrädern, die zur neuen "schnellen Klasse" mit 30 und mehr km/h zählen, und bei anderen Fahrzeugen, die eine stärkere Motorisierung mit mehr als 300 W Nenn leistung aufweisen, ist wegen der Motordominanz im Hybridantrieb eine feinfühlige Motorregelung unerläßlich, bei der die gewünschte Motorleistung im Fahrbetrieb sofort zur Verfügung steht. Bei jedem Fahrzeug ist eine direkte, feinfühlige und schnelle Umsetzung des Fahrerwillens ein Kernpunkt in der Beurteilung und emotio nalen Akzeptanz des Fahrzeuges durch den Fahrer. Eine gut dosierbare und schnelle Gasannahme ist beim Pkw mitentscheidendes Verkaufsargument. Ebenso ist beim unmotorisierten Fahrrad besonders ein geringes Gewicht wichtig, das den Eindruck einer im übertragenen Sinn "schnellen Gasannahme", also der unmittelbaren Umsetzung des Fahrerwillens, erzeugt. An der Schnittstelle zwischen Mensch und der ihn unterstützenden oder bewegenden Maschine wird der Charakter eines Fahr zeuges im positiven Sinn als Agilität oder negativen Sinn als Trägheit offenbar.

Daneben ist eine gute und präzise Gasannahme auch ein sicherheitsrelevanter Faktor im dichten Verkehr, dem ein solches Fahrzeug noch wesentlich mehr ausgesetzt ist als ein Fahrrad.

Bei Fahrzeugen mit besagtem leistungsfähigem Hybridantrieb kommt zusätzlich das Erfordernis hinzu, das verbreitete Vorurteil, ein solches Fahrzeug mit unter Umständen einigen 100 kg Gewicht könne nur schwer zu treten sein, durch ein entsprechend positives, also leichtes und spontanes Fahr- und Treterlebnis zu entkräften. Will man den Fahrer aus guten energetischen, gesundheitlichen und psychologischen Gründen zum Treten motivieren, muß es das Ziel sein, dem Fahrer die eigene Tretleistung in diesem Fahrzeug als vielfach multipliziert erleben zu lassen, d. h. ihm gleichsam Siebenmeilenstiefel anzuziehen. Er soll sich als Beweger und nicht als Bewegter fühlen. Eine besondere Schwierigkeit ergibt sich dadurch, daß die Tretaktion in ihrem Kraftniveau prinzipiell ungleichmäßig und je nach Fahrer mehr oder minder unrund ist, so daß das Kraftniveau nicht unmittelbar als Signal zur Motorsteuerung verwendet werden kann.

Der Stand der Technik kennt nur pedalgesteuerte Motorregelungen die zeitlich relativ träge reagieren, die sehr grob regeln oder bei denen der Zusammenhang zwischen Tretkraft und Motorleistung nicht oder nur schlecht offensichtlich und spürbar wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, diese Schwierigkeiten zu lösen und ein Fahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Motor und Muskelkraft zu schaffen, das unmittelbar und feinfühlig auf den in der Art der Tretarbeit geäußerten Fahrerwillen reagiert, das einfach und selbstverständlich zu bedienen ist und das eine optimale Tretarbeit mit sehr gutem Feedback garantiert. Zusätzlich soll der Fahrer das Maß der Kraftver stärkung, bzw. den Charakter des Fahrzeuges in gewissen Grenzen individuell einstellen können und weitere Informationen über seine Tretleistung und andere trainingsrelevante Daten erhalten. Das Fahrzeug soll gewissermaßen zum Partner des Fahrers werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Fahrzeug (1) des Oberbegriffs mit einem Rechner (7) ausgestattet wird, der die intelligente Motor steuerung übernimmt und der aus der Art der momentanen Tretaktion des Fahrers anhand gespeicherten Wissens über den typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf während einer Tretkurbelumdrehung den Fahrerwillen erkennt und ihn zeitlich nahezu unmittelbar in ein entsprechendes Steuersignal für den Motor (3) umsetzt. Dazu wird die Tretkraft durch einen Drehmoment- oder Kraftsensor (5) mit hoher Auflösung erfaßt, z. B. durch Messung der Kraft des Zugtrums des Riemens oder der Kette (4) oder durch Messung des Drehmoments der Fahrertretkurbel (2) oder auch, bei elektrischer Transmission, durch den Strom des angeschlossenen Generators. Gleichzeitig wird die Drehwinkelposition der Tretkurbel über einen Winkelsensor (6) erfaßt. Beide Signale werden an einen Rechner (7) mit Datenspeicher geleitet, der die Istwerte anhand gespeicherter Daten über den in dieser Winkelposition der Fahrer tretkurbel (2) zu erwartenden Kraftverlauf mit auf Erfahrungswerten basierenden Sollwerten vergleicht und der bei Überschreiten eines bestimmten Differenzwertes (dF; dM) nach oben mehr Motorleistung steuert und der bei Unterschreiten eines bestimmten Differenzwertes Motorleistung zurücknimmt. Dabei kann die Berechnung so erfolgen, daß in einem ersten Berechnungsschritt der Fahrerwillen festgestellt wird, in einem zweiten Berechnungsschritt die charakteristische Art der Umsetzung des Fahrerwillens in Motorleistung und in einem dritten Berechnungsschritt die Erkennung eines Vollgasbefehls behandelt wird.

Der Differenzwert (dF; dM) ist einstellbar und kann z. B. vom Fahrer oder von einem Fahrprogramm vorgegeben werden. Dabei können die Differenzwert nach oben anders eingestellt sein als die nach unten. Sind letztere kleiner ergibt sich eine frühere Rücknahme der Motorleistung. Dies spart Energie, da nach einer Rücknahme der Pedalkraft die Phasen hohen Leistungsbedarfs wie z. B. Anfahr- und Beschleu nigungsvorgänge oder Steigungen überwunden sind und nun lediglich die Geschwin digkeit gehalten werden soll. Die Differenzwerte können auch eine Abhängigkeit vom jeweiligen Tretkurbelwinkel besitzen. Fig. 2 zeigt beispielhaft den Verlauf der Tretkraft (Fr) bzw. des Drehmomentes (Mr) über die Winkelposition α der Tretkurbel bei unrundem Tritt. Dabei zeigt der schraffierte Bereich das Toleranzband (16) an, innerhalb dessen keine Änderung der Motorleistung vorgenommen wird. Oberhalb dieses Bandes wird die Motorleistung, vorzugsweise proportional zum Abstand zur Bandgrenze, erhöht, unterhalb des Bandes wird sie, vorzugsweise proportional zum Abstand zur Bandgrenze, erniedrigt. Die Breite des Bandes wird durch die voreingestellten Differenzwerte bestimmt. Sie ist vorzugsweise in den Bereichen relativ hohen Kraftniveaus relativ schmaler als im Bereich des Kraftminimums, da die Schwankungen im Minimum eher zufallsbedingt sind und das Kraftniveau weniger dem Fahrerwillen entspricht als in den anderen Bereichen.

Aufgrund des gespeicherten Wissens über den typischen Tretkraft- bzw. Drehmo mentverlauf wird zum Beispiel (Fig. 2) im Punkt A ein mittlerer Anstieg, im Punkt B ein flacher Anstieg, in Punkt C ein starker Abfall und in Punkt D ein starker Anstieg des nächsten Meßwertes erwartet. Der Punkt B' liegt zwar höher als der Sollwert für diese Winkelposition aber immer noch innerhalb des Toleranzbandes. Es erfolgt keine Änderung der Motorleistung. Der Punkt C' liegt zwar tiefer als Punkt C, doch oberhalb des Toleranzbandes. Dies führt zu einem Anstieg der Motorleistung. Der Punkt D' liegt unterhalb des Toleranzbandes, was zu einer Reduzierung der Motorleistung führt.

Die Daten über den zu erwartenden Kraftverlauf können nach Versuchsergebnissen eingespeichert sein. Es wird jedoch vorgeschlagen, daß der Rechner (7) den zu erwartenden Kraft- oder Drehmomentverlauf individuell beim jeweiligen Fahrer bestimmt und abspeichert. Dazu erfaßt er routinemäßig nach jedem Start und in bestimmten Zeitabständen den typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf jeweils in stationären Fahrzuständen, also ohne nennenswerte Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeuges und ohne nennenswerte Änderungen des Kraft- bzw. Drehmoment verlaufs bezogen auf die jeweiligen Winkelpositionen. D. h. mehrere, sehr ähnliche, in geringem zeitlichen Abstand aufeinander folgende Verlaufskurven werden als charakteristisch angesehen und abgespeichert. Durch die Speicherung der Meßwerte als Relativwerte zum Mittelwert der gemessenen Kurve sind ähnliche Kurven sehr einfach erkennbar. In der Zeit vom Start bis zur ersten Messung wird ein allgemein- typischer oder auf Wunsch ein persönlich-typischer Kraftverlauf verwendet, der aus mehreren Meßreihen gemittelt und abgespeichert wird. Dabei kann eine Plausibilitäts prüfung stattfinden und die maximal möglichen Abweichungen zu den Erfahrungs werten begrenzt werden.

Die rechnerische Umsetzung dieser Regelaufgabe kann auf mehrere unterschiedliche Arten erfolgen. Im folgenden wird eine mögliche, einfache Methode beschrieben.

Es ist günstig, die Kraft- oder Drehmomentmeßwerte jeweils nach bestimmten Winkel schritten, z. B. alle 10° der Tretkurbeldrehung zu erfassen. Damit ergibt sich eine Unabhängigkeit der Berechnung von der Tretfrequenz. Die Speicherung der einzelnen Kurvenpunkte geschieht dann in 10°-Schritten durch auf den Mittelwert der Kurve bezogene Relativwerte (R). Damit stehen die Einzelwerte auch untereinander in bestimmten Verhältnissen.

In einem ersten Berechnungsschritt wird aus den Einzelmeßwerten (F; M) ein Ausgabewert (Fr; Mr) ermittelt, der dem Fahrerwillen entspricht. Beträgt z. B. das gemessene Drehmoment in einem Meßpunkt 30 Nm und der zugehörige Relativwert R_n = 0,9, so wird für den nächsten Meßpunkt, der z. B. den Relativwert R_n+1 = 0,95 besitzt, ein Sollwert des Drehmoments von 30.0,95/0,9 = 31,66 Nm errechnet. Der Istwert des nächsten Meßpunktes wird nun mit diesem Sollwert verglichen. Liegt er um mehr als den voreingestellten Differenzwert (dF; dM) über oder unter diesem wird der Istwert abzüglich bzw. zuzüglich dem Differenzwert als neuer Wert übernommen. Er behält jedoch seinen Relativwert (R_n+1). D. h. die für die nächste Berechnung zugrunde liegende Kurve ist in Richtung Y-Achse so gedehnt oder gestaucht worden, daß die Kurve durch den neuen Wert läuft. Die Berechnung der nächsten Werte erfolgt analog zu diesem Schema. Jeder Kurve dieser Kurvenschar entspricht ein bestimmter mittlerer Kraft- (Fr) bzw. Drehmomentwert (Mr). D. h. liegt der neue Wert z. B. um den Faktor 1,1 über dem Sollwert, dann liegt der zugehörige Mittelwert um den Faktor 1,1 höher als der vorherige Mittelwert. Das Ausgangssignal "Fr" bzw "Mr" dieses Berechnungsabschnittes entspricht dem Mittelwert derjenigen Kurve der Kurvenschar, die durch den zuletzt gültigen Wert läuft. Es gilt allgemein für den Ausgabewert des ersten Berechnungsschrittes Mr_n (entsprechendes gilt für Fr_n):

M_n < Mr_n-1.R_n + dM → Mr_n = (M_n - dM).R_n

M_n < Mr_n-1.R_n - dM → Mr_n = (M_n + dM).R_n

Mr_n-1.R_n + dM < M_n < Mr_n-1.R_n - dM → Mr_n = Mr_n-1

Es wird vorgeschlagen, den Istwert anhand zweier oder mehrerer Einzelmeßwerte zu ermitteln, um Meßfehler zu beschränken. Bei der Mittelwertbildung wird der jeweilige Relativwert mitberücksichtigt und das Mittel der Produkte "Einzelwert multipliziert mit zugehörigem Relativwert" berechnet. Die Anzahl der Einzelwerte, die für einen Ausgabewert Fr bzw. Mr gemittelt werden, ist vom Fahrer einstellbar, bzw. durch das Fahrprogramm vorgegeben. Hiermit können also Meßgenauigkeit und geforderte Präzision der Tretaktion versus Reaktionsgeschwindigkeit gewichtet werden.

Der Ausgabewert Fr bzw. Mr wird nun in einem zweiten Berechnungsschritt in Beziehung zu dem Wert für den Motorstrom (I) gesetzt. Für die Verknüpfung können beliebige Funktionen angewendet werden. Es kann z. B. folgende einfache Funktion verwendet werden:

I = k1.Fr - Fs oder I = k1.Mr - Ms.

Dabei ist Fs bzw Ms der Kraft- bzw. Drehmomentschwellenwert unterhalb dem kein Motorstrom angesteuert wird. k1 ist der voreinstellbare Verstärkungsfaktor. Durch die Variation von Fs bzw. Ms und k1 sind unterschiedliche, charakteristische Steuer reaktionen einstellbar. Fig. 3 zeigt hierfür drei Kurvenbeispiele für die Fahrprogramme "K" = Komfort, "E" = Eco und "S" = Sport.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, neben dem Absolutwert des Kraft- oder Drehmo mentniveaus und der Winkelposition der Fahrertretkurbel (2) die Ableitung nach der Zeit zu errechnen, d. h. die Geschwindigkeit der Änderung der Pedalkraft und die Tretfrequenz zu erfassen. Aus einem sehr schnellen Anstieg des Kraftniveaus erkennt der Rechner somit unabhängig vom absoluten Wert einen Vollgasbefehl (Kick-Down) und steuert den Motor oder die Motoren entsprechend an (Fig. 3). Dem Wert für den Motorstrom (I) wird dann ein zweiter Wert (I+) addiert oder mit diesem multipliziert, der in einer dritten Berechnung aus der Geschwindigkeit der Kraft- oder Drehmoment änderung anhand einer wählbaren oder vorgegebenen Funktion ermittelt wird. Diese Funktion kann einen ähnlich einfachen Aufbau haben wie oben. Auch hier ist ein Schwellenwert für die Geschwindigkeit sinnvoll, ab der eine Reaktion erfolgen kann:

I+ = k2.r - s oder I+ = k2 . r - s.

Dabei ist r bzw. r die Änderungsgeschwindigkeit der Werte Fr bzw. Mr und es ist s bzw. s der Schwellenwert der Änderungsgeschwindigkeit der Kraft oder des Drehmomentes unterhalb dem kein zusätzlicher Motorstrom I+ angesteuert wird. k2 ist der voreinstellbare Reaktionsfaktor.

Der Rechner (7) verfügt speziell bei einspurigen Fahrzeugen über eine Anfahrerken nung und ein Anfahrprogramm. Bei einem Ausführungsbeispiel erkennt der Rechner (7) aus dem Signal des Sensors für die Fahrzeuggeschwindigkeit eine Stillstands- bzw. Anfahrsituation und läßt Motorleistung erst nach Überschreiten eines gewissen, einstellbaren Mindestdrehmomentes der Tretkurbel (2) zu. Eine betätigte Fahrzeug bremse (26) kann zusätzlich das Einsetzen der Motorleistung über ein entspre chendes Schaltsignal verhindern.

Über einen Wahlschalter kann der Fahrer zwischen mehreren Fahrprogrammen oder z. B. den Grundeinstellungen "Komfort", "Sport" oder "Eco" wählen. Mit einem in zwei Achsen beweglichen Schieberegler (9) können die Programme innerhalb eines drei eckigen Selektionsfeldes (39) beliebig gewichtet und kombiniert werden (Fig. 4). Dabei bedeutet z. B. das Grundprogramm "Komfort" eine niedrigere Kraft- oder Drehmoment schwelle für den Beginn der Motorunterstützung, einen größeren Verstärkungsfaktor der Tretleistung durch die Motorleistung, eine etwas längere Reaktionszeit = Zeitraum der Mittelwertbildung und ein nicht ganz maximales Endniveau der Motorunter stützung. Das Programm "Sport" besitzt eine höhere Kraft- oder Drehmomentschwelle, einen etwas kleineren Verstärkungsfaktor, eine sehr kurze Reaktionszeit und ein maximales Endniveau der Motorunterstützung. Das Programm "Eco" bedeutet eine mittlere Kraft- bzw. Drehmomentschwelle, einen geringeren Verstärkungsfaktor, eine etwas längere Reaktionszeit und das geringste Endniveau aller drei Fahrprogramme. Die Fig. 5 und 6 zeigen diese drei Programme im Vergleich. Weitere Fahrprogramme sind möglich und können im Speicher des Rechners (7) abgelegt werden. Eine sehr kurze Reaktionszeit im Programm "Sport" wird erwartet und ist auch möglich, da sportliche Fahrer eine sehr gut kontrollierte Beinarbeit zeigen, die wesentlich weniger von Zufälligkeiten bestimmt ist als beim normalen Fahrer. Eine körperliche Mehr leistung wird im Programm "Sport" durch das größere Endniveau der Motorleistung durch bessere Fahrleistungen belohnt. Der Beginn der Motorunterstützung liegt dabei bei einer Leistungsabgabe des Fahrers, die deutlich unterhalb der Dauerleistung eines Menschen liegt. Im Programm "Komfort" kann die Motorunterstützung z. B. bei einem mittleren Drehmoment der Tretkurbel von 4 Nm beginnen, was bei einer Tret frequenz von 60 UpM 25 W entspricht. Im Programm "Sport" das ja von entsprechend leistungsfähigeren Personen gewählt wird, beginnt die Motorunterstützung z. B. erst bei 9 Nm, was dann, wegen der um 50% höheren Tretfrequenz, einer Tretleistung von 85 W entspricht. Da die Kurzzeitleistung eines Menschen ein Vielfaches seiner Dauerleistung beträgt, ist der Fahrer niemals überfordert und empfindet das Fahren gegenüber dem Fahrrad als außerordentlich leicht.

Ähnlich wie der Mensch besitzen Motoren in der Regel eine deutlich höhere Kurzzeitleistung als Dauerleistung. Im Kurzzeitbereich kann das Motormanagement daher Motorleistungen zulassen, die über der Dauerüberleistung, der der Wert Id entspricht, des Motors liegt. D. h. die Kurvenfunktion zwischen Fr bzw. Mr und I kann kurzzeitig bis in den gestrichelten Bereich der Fig. 2 gehen. Dies ergibt höhere Beschleunigungswerte und eine größere Steigfähigkeit an kurzen Steigungen.

Für Ausnahmefälle, z. B. bei einer Fußverletzung, oder auf speziellen Wunsch kann eine Umschaltung auf eine handbetätigte Motorregelung vorgesehen werden. Dabei wird die Motorleistung durch einen Gasdrehgriff (14) am Lenker (15) geregelt.

In einer weiteren Ausgestaltung werden aus dem Vergleich von Istwert der Pedal frequenz und einem vom Fahrer oder einem Fahrprogramm vorgegebenen Sollwert die Steuerbefehle für das automatisches Schaltgetriebe (23) berechnet und an einen Schaltservo (38) ausgegeben. Die Pedalfrequenz wird nach den Signalen des Winkel sensors (6) vom Rechner (7) ermittelt. Bei Überschreiten des Sollwertes um einen bestimmten Differenzwert schaltet der Rechner mittels eines Schaltservomotors (24) in den nächst höheren Gang, bei Unterschreiten in den nächst kleineren Gang. Unterschreitet die Fahrgeschwindigkeit einen bestimmten Wert, schaltet er auto matisch in den kleinsten Gang. Der Sollwert der Pedalfrequenz ist vorzugsweise stufenlos einstellbar oder von dem gewählten Fahrprogramm vorgegeben. Dabei würde im Fahrprogramm "Sport" eine hohe, im Fahrprogramm "Eco" eine mittlere und im Fahrprogramm "Komfort" eine geringe Pedalfrequenz eingestellt. Wird ein stufen loses Getriebe verwendet, kann sowohl eine beliebig feine als auch grobe, virtuelle Gangabstufung verwendet werden. Die Zahl dieser virtuellen Gangstufen ist durch den Fahrer vorwählbar oder durch das jeweilige Fahrprogramm vorgegeben. Da beim Schaltvorgang je nach Größe des Gangunterschiedes ein mehr oder minder großer Sprung im Niveau der Tretkraft auftritt, behält der Rechner (7) für die Zeit des Schaltvorganges den vorherigen Wert. Er kann auch so programmiert werden, daß er die Motorleistung, ähnlich wie beim handgeschalteten Pkw, für diese Zeitspanne mehr oder minder weit zurücknimmt. Der Schaltvorgang wird so kurz wie möglich gesteuert.

In einer weiteren Ausgestaltung wird aus dem zeitlichen Verlauf der Tretarbeit die momentane Tretleistung und die insgesamt geleistete Tretarbeit errechnet. Dabei wird über wenigstens eine Pedalumdrehung integriert. Tretleistung und geleistete Tret arbeit werden dem Fahrer und bei entsprechender Ausrüstung des zweiten Tret kurbelsatzes auch dem Beifahrer über ein Display (8) angezeigt. Zusätzlich können weitere für das Training von Sportlern oder von Personen in der Rehabilitation wichtige Informationen erfaßt und angezeigt werden, wie z. B. Pulsfrequenz und Blutdruck. Ferner können zusätzlich akustische Signalgeber (25) zur Informations vermittlung eingesetzt werden, z. B. zur Anzeige eines unmittelbar bevorstehenden Schaltvorganges.

Damit ergibt sich ein vielfaches und optimales Feedback für die Körperaktion des Fahrers und es stellt sich ein einzigartiges Tret- und Fahrgefühl ein.

In Kombination mit einer Rücktrittbremse kann der Fahrer die Fahrgeschwindigkeit alleine und intuitiv mit den Füßen, d. h. mit der Art seiner Tretaktion steuern.

Die Kraftübertragung des Muskelkraftantriebes kann mechanisch (Fig. 1), hydraulisch, pneumatisch (Fig. 9) oder elektrisch (Fig. 8) auf das Hinterrad (27) oder auch auf das Vorderrad erfolgen. Die Erfassung der Kraft oder des Drehmomentes an der Tretkurbel (2) erfolgt dann entsprechend durch einen Drucksensor (18) in der von der Hydraulikpumpe (52) kommenden Hydraulikleitung (30) bzw. in der Druckluft leitung oder durch ein Spannungs- oder Strommeßgerät (49), das den Strom des Generators (51) mißt. Die bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen notwendigen und sinnvollen Sicherheitsfunktionen, wie die elektronische Begrenzung der Fahrzeug geschwindigkeit, die Überwachung der Stromkreise, der Komponentenfunktionen, der Batterien, der Motoren und anderer elektrischer Verbraucher und Systeme können mit in den Rechner (7) integriert werden.

Aus der Erfindung ergeben sich folgende Vorteile:

1. Ein solches Fahrzeug vermittelt ein einzigartiges, aktives Fahrgefühl, animiert durch sehr gutes Feedback zum Treten und ist mit frappierender Leichtigkeit und Einfachheit zu bewegen. Es vermittelt Emotionen, die mit keinem anderen Fahrzeug vergleichbar sind.
2. Es ist vom Fahrer individuell auf seine Bedürfnisse einstellbar und in verschiedenen Fahrprogrammen mit unterschiedlichem Fahrcharakter zu betreiben.
3. Es ist lernfähig und paßt sich der persönlichen Art des Tretens an. Daher reagiert es optimal.
4. Es kann zusätzlich die automatische Schaltung des Muskelkraftgetriebes vornehmen und entlastet so den Fahrer von Routineaufgaben.
5. Es kann dem Fahrer über optische und ggf akustische Signale zusätzliche Informationen geben über Tretleistung, Pulsfrequenz, Blutdruck, Trainings programm etc. und zum idealen Trainingsgerät werden.

In der Summe wird nicht nur ein technisch gutes und energieeffizientes, sondern auch ein emotional sehr ansprechendes Fahrzeug erreicht.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und aus den Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 ein zweispuriges Fahrzeug mit der Anordnung seiner wichtigsten Antriebskomponenten in Seitenansicht ohne Darstellung der Verkabelung,

Fig. 2 ein Kurvenbeispiel für einen typischen Drehmomentverlauf der Tretkurbel mit zugehörigem Toleranzband,

Fig. 3 den funktionalen Zusammenhang zwischen dem relativen Moment Mr und dem Steuersignal I für drei verschiedene Fahrprogramme,

Fig. 4 den funktionalen Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit der Drehmomentänderung der Tretkurbel und dem Steuersignal I+,

Fig. 5 das Selektionsfeld für die Fahrprogramme,

Fig. 6 den Kraftsensor an der vorderen Umlenkrolle der Kette,

Fig. 7 den Aufbau der Rücktrittbremse,

Fig. 8 ein Beispiel für eine elektrische Transmission und Drehmomenterfassung des Muskelkraftantriebes,

Fig. 9 ein Beispiel für eine hydraulische Transmission und Drehmomenterfassung des Muskelkraftantriebes,

Fig. 10 die Getriebeelemente am Hinterrad in Draufsicht, ohne Darstellung des Motors,

Fig. 11 Fahrrad mit Elektrohilfsantrieb mit der Anordnung der wichtigsten Komponenten.

Ausführungsbeispiel

Das in Fig. 1 gezeigte Leichtfahrzeug 1 besitzt vier Räder, zwei nebeneinander liegende Fahrersitze 29 mit je einer zugehörigen Tretkurbel 2 und zwei voneinander unabhängigen Transmissionen der Muskelkraft über Ketten 4 auf die Hinterräder 27. Es hat zwei Elektromotoren 3 mit je 1000 W Nennleistung, der das Hinterrad über einen Keilrippenriemen antreibt. Zwei Hilfsrollen, die den Keilrippenriemen 40 mit großem Umschlingungswinkel um die Riemenscheibe 46 des Motors führen, ermöglichen ein Übersetzungsverhältnis 7,5 in einer Stufe trotz großer Nähe zur Riemenscheibe 45 des Hinterrades 27. Das Fahrzeug hat ein Gewicht ohne Batterien von ca. 150 kg. Die pulsweitenmodulierte Leistungssteuerung ist in die Motoren 3 integriert. Die Ansteuerung der Leistungssteuerung erfolgt durch den Rechner 7. Er befindet sich in der Batteriebox. An der Hinterradnabe befindet sich das Ritzelpaket 34 einer vielstufigen Kettenschaltung. Diese wirkt über einen Freilauf 12 und ein schaltbares Reversiergetriebe 37 auf die Hinterradachse. Die Kettenschaltung wird automatisch betätigt. Der Rechner 7 steuert nach den Vorgaben des Fahrers oder des Fahrprogramms einen Schaltservomotor 24, der durch Verschieben des Schaltwerks 23 den Gangwechsel vornimmt. Der Schaltservomotor 24 schaltet stets nur in den speziellen Schaltsektoren des jeweiligen Ritzels, so daß der Schaltvorgang und damit die Störung des Tretzyklus extrem kurz ist. Am vorderen Kettenblatt 31 sitzt der Winkelsensor 6 für die Tretkurbel 2. Er erfaßt die Position der Tretkurbel in 10°- Schritten. Bei jedem neuen Schritt wird die Position der Tretkurbel an den Rechner übermittelt, der dann die zugehörigen Werte Fr bzw. Mr sowie I und I+ errechnet. In diesem Beispiel wird das Drehmoment nicht durch einen Drehmomentsensor zwischen Tretkurbelachse und Kettenblatt 31 erfaßt, sondern durch einen Kraftsensor 5 an der vorderen Umlenkrolle 32. Der Kraftsensor 5 besteht aus einem federbe lasteten Hebelarm 43, dessen Schwenkweg erfaßt wird. Er trägt an einem Ende die vordere Umlenkrolle 32 und wird am anderen Ende durch einen Dämpfer 35 mit integrierter Feder abgestützt. Der Hebelarm 43 und der Dämpfer 35 sind mit der Trägerplatte 42 über je ein Gelenk verbunden. Parallel zum Dämpfer 35 befindet sich der Wegsensor 36, der das entsprechende Signal erzeugt. Der Dämpfer 35 reduziert speziell die hohen Schwingungsfrequenzen, die vom Lauf der Kette auf der Umlenkrolle 32 herrühren. Die Kinematik der Hinterradfederung ist so gestaltet, daß der Einfederweg senkrecht zur Richtung der Kette 4 zwischen hinterer Umlenkrolle 33 und Ritzelpaket 34 am Hinterrad 27 stattfindet. Dazu befindet sich der Drehpunkt des Längslenkers 38 knapp unterhalb der Kette 4. Damit ist ein Einfluß der Fahrwerks bewegungen auf die Erfassung der Kettenkraft ausgeschlossen. Die Wahl des Fahrprogrammes erfolgt über einen Zwei-Wege-Wahlschalter 9 in beliebiger Gewichtung der Grundprogramme innerhalb eines dreieckigen Selektionsfeldes 39. Dieses ist an der Mittelkonsole plaziert. Aus dem zeitlichen Verlauf der Kettenkraft ermittelt der Rechner 7 durch Integration über eine Pedalumdrehung die momentane Leistung des Fahrers. Die Anzeige aller relevanten Werte erfolgt über ein Multi funktionsdisplay 8, das über eine Mode-Taste einstellbar ist. Ein akustischer Signal geber 25 zeigt dem Fahrer und ggf. dem Beifahrer durch einen kurzen Signalton einen bevorstehenden Gangwechsel an. Die Fahrzeugbremse wird durch ein kurzes Zurücktreten der Fahrertretkurbel 2 nach dem Prinzip der Rücktrittbremse betätigt. Zusätzlich kann das Fahrzeug über eine am Lenker 15 befindliche Handbremse 26 verzögert werden. Über eine Eingabetaste am Multifunktionsdisplay 8 kann bei Bedarf auf die Steuerung der Motorleistung durch einen Gasdrehgriff 14 am Lenker umgeschaltet werden. Die Kurvenfunktion des Fahrprogrammes "K = Komfort" für Mr und I ist so ausgelegt, daß unterhalb eines mittleren Momentes von 4 Nm an der Tretkurbel keine Motorleistung abgegeben wird und daß bei einem mittleren Moment von 16 Nm die für dieses Fahrprogramm maximale Motorleistung von 85% erreicht ist. Bei einer zugehörigen Tretfrequenz von 60 Umdrehungen pro Minute entspricht dies Tretleistungen von 25 W bzw. 100 W. Im Fahrprogramm "S = Sport" wird unterhalb von 9 Nm keine Motorleistung abgegeben und bei ca. 30 Nm mittleres Moment 100% Motorleistung erreicht. Dies entspricht bei der zugehörigen Tretfrequenz von 90 Umdrehungen pro Minute 85 W bzw. 280 W. 100% Motorleistung entsprechen dabei nicht der Nennleistung sondern der Dauerüberleistung der Motoren. Das sich aus einem schnellen Kraft- oder Drehmomentanstieg ergebende Steuersignal I+ wird zum Steuersignal I addiert und kann je nach Betriebszustand bis in den Bereich der zulässigen Kurzzeitüberleistung der Motoren gehen. 100% I+ entsprechen hier etwa 70% I. Dieses Verhältnis ist abhängig vom Verhältnis der zulässigen Kurzzeitleistung zur zulässigen Dauerüberleistung. Unabhängig von der durch den Fahrer ange forderten Leistung überwacht ein Energiemanagementsystem, das alle elektrischen Funktionen und Komponenten des Fahrzeugs und regelt beim Überschreiten der zulässigen Betriebszustände von Motoren 3 und Batterie 10 entsprechend zurück.

Das in Fig. 2 gezeigte Fahrzeug 1 ist einspuriges Fahrrad mit Elektrohilfsmotor. Das Kettenblatt 31 und die Achse der Tretkurbel 2 sind mittels einer harten Torsionsfeder verbunden, so daß unter Belastung ein geringfügiges Verdrehen beider Teile gegen einander stattfindet. Diese beim Trettakt pulsierende Verdrehung wird durch einen hochgenauen, doppelt wirkenden Drehwinkelsensor 6 erfaßt und zur Drehmoment messung herangezogen. Er bestimmt gleichzeitig die Tretkurbelposition. Seine Signale werden vom Rechner 7 in der oben beschriebenen Weise verarbeitet. Der Drehwinkelsensor 6 sitzt zwischen Kettenblatt 31, bzw. Tretkurbel 2 und Fahrrad rahmen. Er basiert auf einem optischen System, das die gegenseitige Verdrehung zweier Meßscheiben und deren Drehwinkelposition gegenüber dem Fahrradrahmen erfaßt. Von den Meßscheiben 54 ist eine mit dem Kettenblatt 31 und eine mit der Tretkurbel 2 drehfest verbunden. Das Fahrrad besitzt eine mehrstufige und last schaltbare Nabenschaltung im Hinterrad. Der Motor leistet 400 W und befindet sich in der Nähe des Tretlagers und wirkt über ein Untersetzungsgetriebe und einen Freilauf auf das Kettenblatt 31 und über die Kette 4 und die Nabenschaltung auf das Hinterrad 27. Batterie 10 und Rechner 7 befinden sich oberhalb des Tretlagers in einer Box. Die Motorsteuerung besitzt eine Anfahrerkennung, die bei Fahrzeugstillstand das Über schreiten eines einstellbaren Mindestdrehmomentes an der Tretkurbel 2 fordert, bevor der Motor 3 Leistung abgeben kann. Eine im Stillstand handbetätigte Fahrzeugbremse 26 verhindert ebenfalls das Einsetzen der Motorleistung. Dazu sitzt ein Unter brechungsschalter an der Fahrzeugbremse. Der Fahrer kann die Art der Motor reaktion über die Wahl eines entsprechenden Fahrprogrammes wie im ersten Beispiel beschrieben bestimmen. Die Nabenschaltung wird automatisch nach Vorgaben des Rechners 7 und der Fahrzeuggeschwindigkeit durch einen Schaltservomotor 24 betätigt. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird durch einen Geschwindigkeitssensor 17 ermittelt. Die Anzeige von Fahrgeschwindigkeit, Tretleistung und anderen Daten erfolgt über ein Multifunktionsdisplay 8 am Lenker.

Liste der Bezugszeichen

1

Fahrzeug

2

Tretkurbel Fahrer

3

Motor

4

Kette

5

Kraftsensor

6

Drehwinkelsensor

7

Rechner

8

Multifunktionsdisplay

9

Zwei-Wege-Wahlschalter

10

Batterie

11

Strommeßgerät

12

Freilauf des Muskelkraftantriebes

13

Freilauf der Rücktrittbremse

14

Gasdrehgriff

15

Lenker

16

Toleranzband

17

Geschwindigkeitssensor

18

Drucksensor

19

Schalter für die Rekuperationsbremse

20

Bremshebel

21

Geberzylinder der Betriebsbremse

22

Schalter für Rückwärtsfahrt

23

Schaltwerk

24

Schaltservomotor

25

Akustischer Signalgeber

26

Handbetätigte Fahrzeugbremse

27

Hinterrad

28

Leichtlaufrad

29

Fahrersitz

30

Hydraulikleitung

31

Kettenblatt

32

vordere Umlenkrolle

33

hintere Umlenkrolle

34

Ritzelpaket

35

Dämpfer

36

Wegsensor

37

Reversiergetriebe

38

Längslenker

39

Selektionsfeld

40

Keilrippenriemen

41

Aktuator

42

Trägerplatte des Kraftsensors

43

Hebelarm des Kraftsensors

45

Riemenscheibe des Hinterrades

46

Riemenscheibe des Motors

49

Hinterradachse

50

Riemenscheibe der Tretkurbel

51

Generator

52

Hydraulikpumpe

53

Hydraulikleitung

54

Meßscheiben
α Drehwinkel der Tretkurbel
A, B, B', C, C', D, D' Beispielhafte Drehmomentwerte
K, E, S Fahrprogramme "Komfort", "Eco", "Sport"
M_n

Einzelmeßwert der Drehmomentkurve
F_n

Einzelmeßwert der Kraftkurve
Mr, Fr Ausgabewert des 1. Berechnungschrittes
I Ausgabewert des 2. Berechnungschrittes
I+ Ausgabewert des 3. Berechnungschrittes
Id Ausgabewert, der der Dauerüberleistung des Motors entspricht
Fs Kraftschwellenwert
Ms Drehmomentschwellenwert
k1 Verstärkungsfaktor des 2. Berechnungschrittes
k2 Reaktionsfaktor des 3. Berechnungschrittes
r Änderungsgeschwindigkeit der Kraft
r Änderungsgeschwindigkeit des Drehmoments
s Schwellenwert der Kraftänderung
s Schwellenwert der Drehmomentänderung

Claims

1. Fahrzeug mit zwei oder mehr Rädern mit einem Hybridantrieb aus Motor- und Muskelkraftantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Motors (3) vom Fahrer über die Pedale der Tretkurbel (2) während der Tretaktion gesteuert werden kann und daß ein Drehmoment- oder Kraftsensor (5) das momentane Drehmoment der Tretkurbel (2) bzw. die momentane Tretkraft direkt oder indirekt erfaßt und daß ein Drehwinkelsensor (6) die momentane Stellung der Tretkurbel erfaßt und daß deren Signale an einen Rechner (7) weitergeleitet werden, der daraus, unter Berück sichtigung gespeicherter Daten zum typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf innerhalb einer Tretkurbelumdrehung, das Steuersignal für die Motorleistungs steuerung errechnet, wobei der Rechner (7) bei einer Abweichung des Istwertes gegenüber dem Sollwert um mehr als einen bestimmten Differenzwert (dF; dM) nach oben mehr Motorleistung ansteuert bzw. bei einer Abweichung um mehr als einen bestimmten Differenzwert nach unten Motorleistung zurücknimmt und wobei der Differenzwert einstellbar ist und auch gleich Null sein kann.

2. Fahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzwert, (dF; dM) also der Wert der zulässigen Abweichung von Soll- und Istwerten, durch den Fahrer oder durch ein vom Fahrer wählbares Fahrprogramm festgelegt wird.

3. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (7) einen durch den Fahrer frei eingestellten Faktor für das Verhältnis Tretkurbeldrehmoment zu Motorleistung oder ein vom Fahrer gewähltes Fahr programm bei der Berechnung des Steuersignals (I) verwendet.

4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (7) die Geschwindigkeit der Kraft- oder Drehmomentänderung der Tretkurbel (2) erfaßt und bei einer raschen Änderung des Kraft- oder Drehmoment niveaus zusätzlich um einen bestimmten Betrag (I+) oder um einen bestimmten Faktor mehr Motorleistung steuert.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kraft- oder Drehmomentwerte der zugrunde gelegten typischen Kurve des Kraft- oder Drehmomentverlaufs drehwinkelbezogen gespeichert werden und daß sie als auf den Mittelwert dieser typischen Kurve bezogene Relativwerte abgespeichert werden und daß der Vergleich von Soll- und Istwert und die Berechnung des Motorsignals drehwinkelbezogen erfolgt.

6. Fahrzeug nach einem der Anspräche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung des Motorsignales in drei Schritten erfolgt, wobei der erste Schritt durch einen Vergleich von Soll- und Istwerten den Fahrerwillen erkennt und der zweite Schritt die charakteristische Art der Umsetzung des Fahrerwillens nach den Vorgaben des Fahrers oder eines gewählten Fahrprogrammes durchführt und der dritte Schritt einen eventuellen Vollgasbefehl aus der Geschwindigkeit der Kraft- oder Drehmomen tänderung ermittelt.

7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner den Istwert aus dem Mittelwert mehrerer Produkte von aufeinanderfolgenden Einzelwerten und zugehörigen Relativwerten bildet und als Basis für die weitere Berechnung nimmt, wobei die Anzahl der Produkte für eine jeweilige Mittelwertbe rechnung durch den Fahrer selbst oder vorzugsweise durch das jeweilige Fahrprogramm vorgegeben wird.

8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner lernfähig ist und anhand eines Meßprogramms, das die Tretcharakteristik des Fahrers in quasi-stationären Fahrzuständen erfaßt, Daten über den fahrer typischen Kraft- oder Drehmomentverlauf aufzeichnet, wobei das Meßprogramm vorzugsweise als sich während der Fahrt wiederholende Routine abläuft, und daß er aus dieser charakteristischen Kurve durch einen Vergleich mit den momentanen Kraft- oder Drehmomentwerten und dem momentanen Drehwinkel den Fahrerwillen erkennt.

9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner zusätzlich zur Steuerung der Motorleistung auch die Steuerung des Schalt getriebes für den Muskelkraftantrieb des Fahrers vornimmt, wobei die momentane Drehgeschwindigkeit der jeweiligen Tretkurbel (2) mit einem vom Fahrer oder Beifahrer eingestellten Wert oder einem von einem gewählten Fahrprogramm berechneten Wert verglichen wird, wobei eine Abweichung nach oben um einen bestimmten Wert zu einem Schalten in die höheren Gänge führt, bzw eine Abweichung nach unten zum Schalten in die niedrigeren Gänge führt und daß bei Unterschreiten einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit automatisch in den kleinsten Gang geschaltet wird.

10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom Fahrer aus dem pedalgesteuerten Modus in einen handgesteuerten Modus über Gasdrehgriff (14) oder Drucktaste umgeschaltet werden kann.

11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsbremse (21) durch den Rücktritt des Fahrerpedals (2) betätigt wird.

12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Muskelkraft auf hydraulischem, pneumatischem oder elektrischem Weg an das oder die Antriebsräder übertragen wird, wobei der momentane Kraft- bzw. Drehmomentwert vorzugsweise direkt über den erzeugten Druck oder den erzeugten Strom bzw. die erzeugte Spannung oder Stromstärke gemessen wird.

13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner aus der Summe der einzelnen Kraft- bzw. Drehmomentwerte über einen bestimmten Zeitraum die vom Fahrer erbrachte Leistung bzw. Arbeit errechnet und daß dem Fahrer diese Werte optisch angezeigt werden können.

14. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß physiologisch bedeutsame Werte, wie z. B. Pulsfrequenz, Atemfrequenz und Atemvolumen, über entsprechende Sensoren erfaßt und auf Wunsch in einem Multi funktionsdisplay (8) angezeigt werden.

15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fahrer zusätzliche Informationen, z. B. über einen bevorstehenden Schaltvorgang oder das Über- oder Unterschreiten einer bestimmten Pulsfrequenz, über einen akustischen Signalgeber (25) angezeigt werden können.

16. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es einspurig ist und daß der Rechner (7) eine Anfahrerkennung besitzt, die bei betätigter Fahrzeugbremse das Einsetzen der Motorleistung verhindert und/oder die bei Fahrzeugstillstand das Einsetzen der Motorleistung erst oberhalb eines einstellbaren Mindestdrehmomentes an der Tretkurbel (2) zuläßt.