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DE10361969A1 - Windschattenmessgerät - Google Patents

Windschattenmessgerät Download PDF

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DE10361969A1
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Guenther Ganter
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
    • G01P5/06Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer using rotation of vanes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62JCYCLE SADDLES OR SEATS; AUXILIARY DEVICES OR ACCESSORIES SPECIALLY ADAPTED TO CYCLES AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. ARTICLE CARRIERS OR CYCLE PROTECTORS
    • B62J45/00Electrical equipment arrangements specially adapted for use as accessories on cycles, not otherwise provided for
    • B62J45/40Sensor arrangements; Mounting thereof
    • B62J45/41Sensor arrangements; Mounting thereof characterised by the type of sensor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Windschattenmessgerät (14) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Fahrrad. Dieses besteht aus mindestens einem Windrad zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit und einem Anzeigegerät (18) zur Anzeige eines aus der Windgeschwindigkeit ableitbaren Messwertes.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windschattenmessgerät für Fahrzeuge, insbesondere für Fahrräder.
  • Es ist bekannt, dass auf einen sich bewegenden Körper, z.B. ein Fahrzeug Kräfte wirken, die diesen bremsen. Unter anderem verdrängt das Fahrzeug bzw. der Benutzer die vor sich befindliche Luft, wobei die verdrängte Luft subjektiv als Gegenwind empfunden wird. Weiterhin wird dem Fahrzeug unter Umständen zusätzlicher Gegenwind entgegengesetzt, der es ebenfalls bremst. Dabei kann es sich um direkten Gegenwind von vorne oder schräg vorne aber auch um Seitenwind handeln. Kommt der Wind von hinten, spürt man keinen Gegenwind wenn die Windgeschwindigkeit größer ist als die eigene Fahrgeschwindigkeit.
  • Gegen- und Seitenwände werden in allen Situationen gespürt, in denen sich der Mensch mit oder ohne Hilfsmittel, beispielsweise einem Fahrrad, Motorrad oder einem Auto, fortbewegt. Von allen Fahrtwiderständen ist für den Radfahrer der Luftwiderstand der unangenehmste. Er verschlingt beim Fahren in der Ebene bei völliger Windstille, abhängig von der Fahrgeschwindigkeit, bis zu 80% der Antriebsleistung. Kommt zusätzlich noch Wind von vorne oder von der Seite, addieren sich die Luftwiderstandskräfte. Der Luftwiderstand setzt sich aus dem Druck- und Reibungswiderstand zusammen.
  • Neben der Verbesserung der Aerodynamik des Gesamtsystems Radfahrer-Rad bietet das Windschattenfahren eine weitere Möglichkeit um beim Radfahren Kraft zu sparen. Die Einsparung hängt dabei von mehreren Faktoren ab:
    • – von der Fahrgeschwindigkeit. Faustregel: Die Krafteinsparung in % entspricht etwa der gefahrenen Geschwindigkeit.
    • – vom Abstand vom Vordermann
    • – von der Anzahl der vorausfahrenden Fahrer und der gefahrenen Formation, v.a. bei seitlichen Windkomponenten.
  • Fahren mehrere Fahrradfahrer hintereinander, beispielsweise bei einem Radrennen, kommt es deshalb oftmals wesentlich darauf an, dass der Windschatten eines vorausfahrenden Fahrrades bzw. Fahrers optimal ausgenutzt wird. Der Windschatten spielt im Radsport eine erhebliche Rolle, da man bis zu 30% Kraft sparen kann, wenn man im Windschatten des Vordermannes, also auf der vom Wind abgewendeten Seite fährt.
  • Erfahrene Fahrradfahrer entwickeln mit der Zeit ein Gespür für die optimale Position hinter bzw. je nach Windrichtung auch seitlich oder schräg bzw. versetzt neben einem anderen Fahrradfahrer. Ein Problem besteht zum Beispiel darin, dass das subjektive Empfinden des Radfahrers oftmals nicht mit der Realität übereinstimmt. Dies bedeutet, dass ein Radfahrer meint, er befände sich in der optimalen Position, obwohl sich diese jedoch eigentlich beispielsweise einen halben Meter weiter rechts oder links befindet. Aufgrund der oben beschriebenen verschiedenen Einflussgrößen ist es nicht einfach, die tatsächlich optimale Position zu finden, oftmals sind aber gerade weniger erfahrene Fahrer darauf angewiesen, beispielsweise in einem Radrennen den Windschatten maximal auszunutzen.
  • Es ist zurzeit kein Messgerät erhältlich, welches den Radfahrer unterstützt, indem es objektive Messwerte bezüglich des Windschattens anzeigt.
  • Die Erfindung bezieht sich auf alle Anwendungsfälle, in denen Windschatten bzw. die Suche nach einer optimalen Position im Windschatten wichtig ist. Dies kann beim Radfahren, Segeln, Skaten u.ä. der Fall sein. Im Folgenden wird die Erfindung jedoch beispielhaft für den Anwendungsfall des Radfahrens erläutert.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Gerät bereitzustellen, mit dem insbesondere ein Fahrradfahrer schnell und sicher ermitteln kann, ob er in einer für ihn günstigen Windschattenposition fährt. Das Gerät soll kostengünstig herstellbar und einfach zu benutzen sein.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Windschattenmessgerät mit mindestens einem Messgerät zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit und einem Anzeigegerät zur Anzeige eines aus der Windgeschwindigkeit ableitbaren Messwertes erreicht.
  • Zunächst ist darauf hinzuweisen, dass der Begriff Windschattenmessgerät derart zu verstehen ist, dass mit Hilfe eines solchen Messgerätes nicht der Windschatten an sich gemessen werden kann, sondern dass die Messwerte lediglich Rückschlüsse auf einen möglichen zu nutzenden Windschatten zulassen. Das erfindungsgemäße Windschattenmessgerät misst den auf diesem wirkenden Wind, ein möglicher Windschatten wird also nur indirekt ermittelt. Es werden also die Auswirkungen, die sich durch Windschatten in Bezug auf den Gegenwind ergeben, gemessen, wodurch dem Benutzer eine objektive Hilfestellung gegeben ist.
  • Das erfindungsgemäße Windschattenmessgeräte kann vorteilhafterweise ein Windrad nutzen, um die Windgeschwindigkeit zu ermitteln. Der auf das Windrad wirkende Wind versetzt dieses in Drehung, so dass aus der Umdre hungsgeschwindigkeit des Windrades auf die Windgeschwindigkeit geschlossen werden kann. Es sind aber auch andere Messgeräte geeignet, entscheidend ist, dass der auf das Messgerät wirkende Wind gemessen und in eine Anzeige umgewandelt werden kann.
  • Die Darstellung des gemessenen Wertes kann in unterschiedlichster Art und Weise erfolgen. Grundsätzlich ist eine analoge oder digitale Darstellung möglich. Vorteilhafterweise wird jedoch nicht die tatsächlich gemessene Windgeschwindigkeit angezeigt, vielmehr wird eine einfache und durch dem Benutzer schnell aufzunehmende Darstellung gewählt. Dies ist wichtig, da der Benutzer oftmals körperlich in höchstem Maße angestrengt ist und insofern eine einfache Informationen benötigt, die Aufnahme komplexer Informationen ist in einer solchen Situation nicht oder nur eingeschränkt möglich.
  • In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante erfolgt die Darstellung der gemessenen Werte auf dem Anzeigegerät in Form von Zahlen beispielsweise zwischen 1 und 10, wobei 1 den geringsten Windwiderstand und 10 den stärksten Windwiderstand repräsentiert. Vorteilhafterweise kann je nach Wetterbedingungen ein Referenzwert ab Wert 5 vor der Fahrt eingestellt werden. Der Benutzer erkennt somit auf den ersten Blick, ob der Windwiderstand verhältnismäßig hoch oder niedrig ist. Fährt er beispielsweise hinter einem anderen Radfahrer, kann er durch verändernd seiner Position schnell erkennen, ob der Wert auf der Skala zwischen 1 und 10 ansteigt oder abfällt. Auch kann er leicht erkennen, ob sich der Wert trotz Beibehalten der Position verändert. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Streckenführung nicht geradeaus führt oder sich die Windrichtung ändert. Alternativ kann die Darstellung auch auf einer nach oben offenen Skala erfolgen, je stärker der Wind, desto größer der Zahlenwert (ausgehend von 0).
  • In einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante werden die gemessenen Werte nicht in Zahlen sondern als Symbole dargestellt. Beispiels weise ist es möglich, dass lediglich ein Pfeil nach oben vermittelt, dass der gemessene Wert ansteigt, wohingegen ein Pfeil nach unten vermittelt, dass der gemessene Wert abfällt. Ein waagerechter Strich zeigt an, dass der Wert konstant bleibt. Vorteilhafterweise ist die Zeitspanne einstellbar, über die der gemessene Wert konstant bleiben muss, damit der waagerechte Strich oder ein entsprechendes Symbol angezeigt wird. Die Zeitspanne kann z.B. 2–5 s betragen. Somit bekommt der Fahrer nicht die Information, wie hoch die aktuelle Windgeschwindigkeit ist, sondern er wird informiert, ob er durch Veränderung seiner Position in günstigere Strömungsverhältnisse gelangt oder nicht. Auch bei diesem System kann ein Referenzwert als Ausgangswert dienen, von dem aus die Pfeile nach oben oder unten weisen. Auch ist denkbar, dass sich die Anzeige auf den jeweils zuvor gemessenen Wert bezieht.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante können auch Anzeigemöglichkeiten miteinander kombiniert werden. Dies bedeutet z.B., dass der Benutzer zum einen eine Information darüber bekommt, wie hoch die aktuelle Windgeschwindigkeit ist, weiterhin wird er aber auch durch die Pfeile schnell und einfach informiert, ob und wie er seine Position verbessern kann.
  • Vorteilhafterweise weist ein akustisches Signal auf eine Verschlechterung der Gegenwindsituation hin. Fährt also ein Radfahrer lange Zeit in der optimalen Position hinter einem anderen Radfahrer und ändert sich die Windrichtung, so wird er neben der Anzeige, die er vielleicht nicht permanent im Blick hat, auch durch ein Tonsignal auf die Verschlechterung aufmerksam gemacht. Auch ist es möglich, unterschiedliche akustische Signale für eine Verbesserung und eine Verschlechterung ertönen zu lassen.
  • Die Darstellung in Symbolen hat ebenfalls der Vorteil, dass die zu vermittelnde Information vom Benutzer leicht aufzunehmen ist.
  • Das erfindungsgemäße Windschattenmessgerät kann beispielsweise an einem Fahrradlenker oder direkt am Körper (z.B. auf den Schultern oder am Helm) befestigt werden, so dass von vorne, also dem Fahrer entgegenwirkender Wind gemessen werden kann. Fährt ein Radfahrer in den Windschatten eines anderen Radfahrers, nimmt die entgegenwirkende Windgeschwindigkeit ab, was durch Abnahme der Windgeschwindigkeit registriert und auf dem Anzeigegerät angezeigt wird. Fährt der Radfahrer wieder aus dem Windschatten heraus, nimmt die entgegen wirkender Windgeschwindigkeit wieder zu. Es ist dem Radfahrer also möglich, die Position zu finden, in der ihm die geringsten Kräfte entgegen wirken.
  • Denkbar ist auch die Verwendung zweier Windschattenmessgeräte, die rechts und links außen am Lenker befestigt sind. Diese zeigen jeweils die ermittelten Werte auf ihrem Anzeigegerät an. Durch Vergleich der angezeigten Werte ist es somit dem Fahrer möglich, festzustellen, ob er sich weiter nach links oder rechts orientieren muss, um in eine für ihn günstigere Position mit weniger Gegenwind zu kommen. Die anzuzeigenden Messwerte der beiden Windschattenmessgeräte und die Richtungspfeile können vorzugsweise auf einem gemeinsamen Anzeigegerät dargestellt werden bzw. weist das Windschattenmessgerät zwei Messgeräte und ein Anzeigegerät auf. Für den Vergleich der Daten muss ein entsprechender Rechner z.B. im Anzeigegerät vorgesehen sein. Eine Anzeige beispielsweise in Form von Richtungspfeilen, die nach rechts oder links weisen, kann dabei den Radfahrer schnell und einfach informieren.
  • Grundsätzlich kann auch die Verwendung einer Vielzahl von Windschattenmessgeräten sinnvoll sein. Beispielsweise können Messgeräte zur Ermittlung des Seiten und/oder Rückenwindes vorgesehen sein. Im Sinne der Erfindung ist dabei nur wesentlich, dass sie dem Benutzer Informationen bezüglich der entgegenwirkenden Windgeschwindigkeit bzw. der optimalen Windschattenposition vermitteln.
  • An Stelle der Nutzung eines Windschattenmessgeräts mit einem Fahrrad ist auch die Verwendung mit einem anderen Fortbewegungsmittel denkbar. Die Vorteile der Erfindung lassen sich beispielsweise auch dann nutzen, wenn das erfindungsgemäße Windschattenmessgerät an einem Motorrad montiert genutzt wird.
  • Denkbar ist auch eine Verwendung eines Windschattenmessgerätes am Körper des Benutzers, beispielsweise dann, wenn er sich auf Schlittschuhen oder Inlinern fort bewegt. In einem solchen Fall wäre das Messgerät zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit beispielsweise am Helm oder im Brustbereich der Bekleidung des Benutzers befestigt. Das Anzeigegerät hält der Benutzer dann vorteilhafterweise in der Hand, oder es ist als eine Art Armband ausgeführt.
  • Es kann auch in ein bereits bekanntes Pulsmessgerät integriert sein, dass ebenfalls eine nutzt. Das Messgerät kann mit dem Anzeigegerät kabellos oder mit Hilfe eines Kabels verbunden sein.
  • Auch können das Messgerät und das Anzeigegerät in einem Bauteil zusammengefasst sein, insbesondere dann wenn nur ein einziges Messgerät verwendet wird.
  • Grundsätzlich ist es auch möglich, eine Brille als Anzeigegerät zu verwenden. Die Darstellung beziehungsweise Anzeige der gemessenen Werte bzw. der Richtungspfeile erfolgt dann durch Projektion auf eines oder auf beide Brillengläser und kann so vom Benutzer jederzeit wahrgenommen werden, ohne dass er den Blick von der Straße abwenden muss.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Messgerät und vorzugsweise auch das Anzeigegerät in ein Bauteil des Fortbewegungsmittels integriert sind. Bei spielsweise können jeweils in die Handhebel der Bremsen eines Fahrrads Messgeräte integriert sein. Alternativ können Aussparungen bzw. durchgängige Öffnungen in der Lenkstange vorgesehen sein, in die beispielsweise ein Windrad eingesetzt ist. Als Anzeigegerät kann auch ein ohnehin meist vorhandener Fahrradcomputer dienen, der zusätzlich Informationen zur Windgeschwindigkeit anzeigt.
  • Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen:
  • 1: eine Prinzipdarstellung von 2 Radfahrern von oben,
  • 2: eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Wind-Schattenmessgerätes auf einer Stange, insbesondere einer Lenkstange eines Fahrrades,
  • 3: eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines Windschattenmessgerätes.
  • 1 zeigt einen vorderen Radfahrer 10 und einen hinteren Radfahrer 12 von oben. Der Pfeil deutet die Windrichtung an. Neben dem normalen Fahrtwind wirkt also auf die beiden Radfahrer 10, 12 Gegenwind von schräg vorne. Würde nun der hintere Radfahrer 12 unmittelbar hinter dem vorderen Radfahrer 10 fahren, wäre er seitlichem Gegenwind ausgesetzt. Wie in 1 gezeigt, befindet sich für den hinteren Radfahrer die optimale Position zur Ausnutzung des Windschattens schräg hinter dem vorderen Radfahrer 10. Ein seitliches Herausfahren aus dieser Position um nur wenige Zentimeter, verschlechtert die optimale Ausnutzung des Windschattens enorm.
  • 2 zeigt nun ein erfindungsgemäßes Windschattenmessgerät 14 in einer einfachen Prinzipskizze. Das Windschattenmessgerät 14 weist ein Messgerät 16 zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit und ein Anzeigegerät 18 zur Anzeige eines aus der Windgeschwindigkeit ableitbaren Messwertes auf, wobei beide Bauteile wie dargestellt an einer Lenkstange 20 eines Fahrrades angeordnet sein können.
  • Das Messgerät 16 kann zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit ein Windrad 22 aufweisen, welches durch den entgegenkommenden Wind in Drehung versetzt wird.
  • Das Anzeigegerät 18 weist ein Display zur Anzeige von Symbolen oder alphanumerischen Zeichen 24 auf. Beispielsweise kann die ermittelte Windgeschwindigkeit unmittelbar angezeigt werden, es können aber auch repräsentative Zahlenwerte, beispielsweise von 0 bis 10 angezeigt werden. Alternativ ist es möglich, mit Hilfe von Symbolen, beispielsweise Pfeilen 26 eine Zu- oder Abnahme der Windgeschwindigkeit anzuzeigen.
  • Aus 3 ergibt sich eine vorteilhafte weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Windschattenmessgeräts 14. Dieses weist vorteilhafterweise zwei Messgeräte 16 auf, die jeweils rechts und links an der Lenkstange 20 befestigt sind. Weiterhin ist ein Anzeigegerät 18 vorgesehen, dass mit beiden Messgeräten 16 verbunden ist. Durch die beiden Messgeräte 16, die vorzugsweise Windräder 22 aufweisen, ist es möglich, Unterschiede zwischen den beiden Messgeräten 16 bzw. der gemessenen den Geschwindigkeiten auf dem Anzeigegerät 18 anzuzeigen. Mit Hilfe von Richtungspfeilen 28 kann dem Benutzer angezeigt werden, welches Messgerät 16 den geringen Wert anzeigt. Hierzu müssen lediglich die gemessenen Werte der beiden Messgeräte 16 miteinander verglichen werden und entsprechend der Richtungspfeil 28 in Richtung des geringeren Wertes zeigen. Entsprechend muss das Anzeigegerät einen Rechner enthalten, der derartige Rechenoperationen durchführen und zur Anzeige bringen kann.

Claims (10)

  1. Windschattenmessgerät (14) für die Ermittlung einer optimalen Windschattenposition eines Fahrzeugs hinter einem anderen Fahrzeug, mit mindestens einem Messgerät (16) zur Ermittlung der Windgeschwindigkeit und mindestens einem Anzeigegerät zur Anzeige eines aus der Windgeschwindigkeit ableitbaren Messwertes.
  2. Windschattenmessgerät (14) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens zwei Messgeräte (16), die in einem derartigen Abstand zueinander am Fahrzeug angeordnet werden können, dass sie unabhängig voneinander messen.
  3. Windschattenmessgerät (14) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass jedes Messgerät (16) seine Messwerte auf einem separaten Anzeigegerät (18) anzeigt.
  4. Windschattenmessgerät (14) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Werte der Messgeräte (16) gemeinsam auf einem Anzeige gerät (18), angezeigt werden.
  5. Windschattenmessgerät (14) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass das Anzeigegerät (18) anzeigt, welches der der Messgeräte (16) den geringeren Wert misst.
  6. Windschattenmessgerät (14) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass im Anzeigegerät (18) jeweils Richtungspfeile (28) auf das Messgerät (16) mit dem geringsten gemessenen Wert weisen.
  7. Windschattenmessgerät (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass im Anzeigegerät (18) Symbole, insbesondere Pfeile (26) anzeigen, ob die Windgeschwindigkeit zu- oder abnimmt.
  8. Verwendung eines Windschattenmessgerätes (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Fahrrad.
  9. Fahrradlenker (20) mit einem Windschattenmessgerät (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  10. Fahrradlenker (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgeräte (16) jeweils im Bremshebel integriert sind.
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