DE20109031U1 - Integrierte Fahrradelektrik mit Richtungsanzeige und Beleuchtungsautomatik - Google Patents

Description

Beschreibung

Integrierte Fahrradelektrik mit Richtungsanzeige und Beleuchtungsautomatik

Die derzeitige elektrische Ausstattung eines üblichen Fahrrades ist völlig unzureichend. Der allgemein verwendete Seitendynamo ist grundsätzlich unzuverlässig. Bei Nässe, Schnee oder verschmutzter Fahrbahn, rutscht dieser Dynamo durch. Er kann dann also keine ausreichende Leistung mehr erbringen.

Die Folgen dieser unsicheren Stromversorgung sind oft katastrophal. Nachts trifft man viele Radfahrer an, die ohne Licht unterwegs sind. Für andere Verkehrsteilnehmer sind diese Fahrer viel zu spät erkennbar und es kommt u.U. zum Unfall, Der Versuch durch Handzeichen eine beabsichtigte Richtungsänderung anzuzeigen, ist nachts für den nachfolgenden Verkehrsteilnehmer kaum zu erkennen. Die Verunsicherung des Radfährers und seine schlechte Sichtbarkeit bedingen eine erhöhte Unfallgefahr. Eine Blink - anzeige ähnlich wie bei Motorrädern wäre hier sehr hilfreich.

Eine den derzeitigen technischen Möglichkeiten entsprechende Modernisierung der elektrischen Anlagen des Fahrrades ist also dringend erforderlich. An eine moderne elektrische Ausstattung des Rades sind folgende Forderungen zustellen:

1. Ständige Betriebsbereitschaft, auch im Stand z. B. an der Ampel

2. Minimaler Energieeinsatz

3. Weitgehende Wartungsfreiheit

4. Geringes Gewicht

Das hier vorgestellte elektrische System erfüllt diese Forderungen.

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Grundlage eines modernen Elektrosystems am Rad ist ein Nabendynamo. Als Beispiele seien die Nabendynamos von Shimano und SON erwähnt. Der Nabendynamo in der Vorderradnabe des Fahrrades dreht sich während der Fahrt ständig &eegr;&ohacgr;. Aber nur dann, wenn ihm Leistung entnommen wird, ist dafür merklich Energie vom Fahrer einzusetzen. Die hier gemachten Angaben beziehen sich auf eine Fahrgeschwindigkeit von 20 km/h. Dabei beträgt der Leerlaufverlust ca. 0,6 Watt. Dies entspricht weniger als 1% der vom Fahrer aufzubringenden Leistung. Erst wenn vom Dynamo elektrische Leistung erbracht wird, ist eine Zusatzleistung von 5 W erforderlich. Gegenwind, schlechte Fahrbahn oder falscher Reifendruck erfordern wesentlich mehr Zusatzleistung des Fahrers. Der elektrische Wirkungsgrad dieser Dynamos be-trägt ca. 70%.

An einem modernen Rad muß elektrische Leistung jederzeit, also auch im Stand, zur Verfugung stehen. Deshalb wird not Hufe des Nabendynamos ein NiMH-Akku mit 6 Volt Nennspannung, vom Fensterdiskriminator gesteuert, bei Bedarf nachgeladen. Das Blockschaltbild des Gesamtsystems ist in Bud 1 gezeigt. Die einzelnen Komponenten sind in meinem Patent DE 100 00 734 Cl ausführlich dargestellt. Die beiliegenden Fotos zeigen die konkrete Ausfuhrung.

In einer Zentraleinheit (ZE), die im Scheinwerfer des Rades eingebaut ist, befindet sich ein elektronischer Fensterdiskriminator (FD) mit Gleichrichter, der die automatische Nachladung des Akkus (AK) bewirkt. Die Taktgeber (TR), (TL), ein Helligkeitssensor mit Schalter (AS) und die weiteren Schalter. Da der Akku ständig betriebsbereit ist, kann leicht wie angegeben, eine Fahrtrichtungsanzeige ähnlich wie bei Motorrädern integriert werden. Diese wird mit einem Daumenschalter (BS) am Lenker bedient

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Dies ist eine entscheidende Neuerung des hier beschriebenen Systems. Der Radfahrer hat nach der Straßenverkehrsordnung jeden Fahrtrichtungswechsel durch Handzeichen anzuzeigen oder zu signalisieren. Dadurch tritt notwendigerweise eine Veränderung der Schwerpunktlage des Systems Fahrer- Rad ein. Eine Instabilität des Systems ist die unvermeidliche Folge dieser Methode. Das Loslassen des Lenkers fuhrt zu einer weiteren Destabilisierung und zu einer Verunsicherung des Fahrers. Kleine Hindernisse auf der Fahrbahn, die überrollt werden oder denen der Fahrer auszuweichen versucht, können sogar zum Sturz fuhren. Nachts kann eine Signalisierung des Fahrtrichtungswechsels durch Handzeichen vom nachfolgenden Verkehrsteilnehmer u. U. nicht rechtzeitig erkannt werden. Es besteht dann erhöhte Unfallgefahr.

Die hier eingesetzte Blinkeinrichtung ist am Tag mindestens 50 m und nachts bis zu 200 m weit gut sichtbar. Die entscheidende Neuerung besteht in der Verwendung von gelben ( = 590 nm) LED als Blinker (VL, HL, VR, HR), die einen sehr hohen Wirkungsgrad aufweisen. Bei einer Spannung von 6 V fließt in dem LED-BKnker ein Strom von nur ca. 100 mA. Dies bedeutet im Vergleich zu einem GKlhlämpchenblinker mit üblicherweise 12 W (teilweise sind bei Motorrädern bis zu 21 W im Einsatz) ein Leistungsverhältnis von 0,6 W: 12W = I: 20. Es ist also nur 5% der bisher nötigen Energie für den gleichen Effekt einzusetzen.

Das Gewicht eines Prototyps dieser neuen Radelektrik beträgt mit 4 Bunkern (ohne Dynamo) weniger als 500 g.

Während des Blinkbetriebes und nachts bei eingeschalteter Beleuchtung entlad sich der Akku. Seine Spannung wird daher ständig elektronisch &eegr;&ohacgr; dem Fensterdiskriminator in der Zentraleinheit überwacht. Ist die Spannung unter 5,7 V abgefallen, wird automatisch der

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Dynamo zum Laden des Akkus zugeschaltet, bis dieser wieder eine Spannung von 6,5 V erreicht hat. Dann wird die Verbindung zum Dynamo automatisch unterbrochen bis die Spannung wieder auf 5,7 V abgefallen ist usw. Um die bei einem Blinkvorgang aus dem Akku entnommene Energie wieder nachzuladen ist etwa 10% der aufgewendeten reinen Blinkzeit als Betriebszeit des Dynamos erforderlich. Da das Linksabbiegen i. a. gefahrlicher ist, sollte die Blinkfrequenz dabei höher als beim Rechtsabbiegen sein. Ein integrierter Tongenerator zeigt die Blinkfrequenz akustisch an. Damit ist der Status der Bunker nicht nur aus der Stellung des Daumenschalters (BS) erkennbar. Die Beleuchtungsanlage (LI) enthält dem Stand der Technik entsprechend eineHalogenlampe mit 2,4 W Leistung und ein Rücklicht mit integrierten LED, die die Standlichtfunktion übernehmen. Der Fahrer kann entscheiden, ob die Beleuchtung bei Eintritt der Dämmerung automatisch oder von Hand eingeschaltet wird.

Um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wird die Verkabelung der Komponenten im Zweileitersystem durchgeführt. Die elektrischen Leitungen sollten im Fahrradrahmen oder in einem entsprechenden Kabelkanal geführt werden.

Die Lebensdauer der im Scheinwerfer eingebauten Elektronik und der LED-Blinker ist beinahe unbegrenzt.

In Bild 2 ist der gesamte Fahrradscheinwerfer dargestellt. Der Akku (AK) und die Elektronik (EL) bilden die Zentraleinheit (ZE).

Durch das hier geschilderte System werden die obigen Forderungen 1 bis 4 erfüllt.

Bezugszeichenliste

AK: Akku-5 Zellen AA NiMH ZE: Zentraleinheit - im Scheinwerfer

DY: Nabendynamo LI: Beleuchtung - Scheinw. + Rücklicht

FD: Fensterdiskriminator AS: Automatikschalter helligkeitsabhängig

TL: Taktgeber+Tongenerator, links BS: Blinkerschalter am Lenker

TR: Taktgeber + Tongenerator, rechts LS: Lichtschalter am Scheinwerfer

VL₅HL: LED Blinker links HS: Hauptschalter am Scheinwerfer

VR₅HR: LED Bunker rechts

zu Bild 2

AK: Akku

EL: Elektronik

SC: Scheinwerfer

ZE: Zentraleinheit

Claims (1)

1. Integrierte Fahrradelektrik mit Richtungsanzeige und Beleuchtungsautomatik, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthält:

   1. 1.1 einen Fahrradscheinwerfer (Bild 2), in dessem Gehäuse enthalten ist:

   - ein 6 V NiMH Akku aus 5 Mignon-Zellen (AK)

   - eine Steuerelektronik (Bild 1) mit:

   a) Fensterdiskriminator (FD), der spannungsabhängig einen Dynamo (DY) zur Ladung des Akkus zu- oder abschaltet.

   b) Zwei Taktgebern (TR, TL), die Richtungsblinker (VL, HL, VR, HR) mit einstellbarer Blinkfrequenz und akustischem Signalgeber ansteuern.

   c) Helligkeitsabhängigem Schalter (AS) zum ein- oder ausschalten der Beleuchtungsanlage (LI), Hauptschalter (HS) und Lichtschalter (LS).

   - 1.2 2 × 2-LED Richtungsblinker, die am Lenker bzw. am Gepäckträger nahe am Rücklicht befestigt sind.

   - 1.3 Blinkerschalter (BS) am Lenker.