Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkereinheit für ein Fahrrad, insbesondere für ein Elektrofahrrad, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Lenkereinheit ausgestattetes Fahrrad.

Ein Fahrrad mit einer gattungsgemäßen Lenkereinheit ist beispielsweise aus der DE 10 2018 214 252 A1 bekannt, wobei die Lenkereinheit einen Lenkerbügel zum Verbinden der Lenkereinheit mit einem Fahrrad sowie zumindest einen am Lenkerbügel ausgebildeten bzw. angeordneten Handgriff zum Greifen mit einer Hand eines Fahrers (männlich/weiblich/divers) aufweist. Bei der bekannten Lenkereinheit ist der jeweilige Handgriff mit einer berührungsempfindlichen Sensorfläche ausgestattet, die zur Bedienung von Bremse und Gangschaltung konfiguriert ist.

Aus der DE 10 2012 212 787 A1 ist ein Motorradlenker bekannt, bei dem zumindest ein Handgriff mittels optischer Sensoren überwacht wird. Während des Fährbetriebs werden vordefinierte Gesten erkannt, die der Fahrer mit einzelnen Fingern der den Griff umfassenden Hand ausführt, sodass anschließend die der jeweiligen Geste zugeordneten Befehle ausgeführt werden können. Beispielsweise kann der Fahrer auf diese Weise ein externes Navigationsgerät oder ein Smartphone steuern.

Aus der EP 3 409 553 B1 ist ein Motorrad bekannt, das mit einem System ausgestattet ist, das situationsabhängig in Betracht kommende Fahrmanöver ermittelt und dem Fahrer mittels einer haptischen, jedoch berührungslosen Anzeige die Fahrmanöver zur Auswahl stellt. Das dann per Gestensteuerung ausgewählte Manöver wird mittels geeigneter Aktuatoren ausgeführt.

Weitere Motorräder mit Gestensteuerung sind aus der TW 202 017 786 A und aus der DE 10 2019 124 242 A1 bekannt.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Lenkereinheit der vorstehend beschriebenen Art bzw. für ein damit ausgestattetes Fahrrad eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Fahrsicherheit in Verbindung mit einem reduzierten Verschleiß von Komponenten des Fahrrads auszeichnet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Erfassen von Fingerpositionen der den Handgriff greifenden Hand zumindest einen Photomischdetektor zu verwenden. Ein derartiger Photomischdetektor kann auch als Photomischsensor oder PMD-Sensor bezeichnet werden, wobei PMD für Photonic Mixing Device steht. Ein PMD-Sensor ist ein optischer Sensor, dessen Funktionsprinzip auf dem Lichtlaufzeitverfahren beruht. Insoweit entspricht ein PMD- Sensor in der Regel auch einem sogenannten TOS-Sensor, wobei TOS für Time Of Flight steht. Bei einem PMD-Sensor wird das zu sensierende bzw. zu detektierende Objekt von Lichtimpulsen angeleuchtet, wobei das jeweilige Objekt diese Lichtimpulse reflektiert und die reflektierten Lichtimpulse vom PMD-Sensor erfasst werden. Aufgrund der Laufzeit kann nun die Entfernung zwischen PMD-Sensor und dem jeweiligen Objekt berechnet werden. Das vom PMD-Sensor verwendete Licht liegt vorzugsweise im Infrarotbereich. PMD-Sensoren sind unabhängig von der sonstigen Ausleuchtung des jeweiligen Objekts und sind dadurch unempfindlich für Blendlicht und Streulicht und funktionieren auch bei Dunkelheit.

Bei entsprechender Auflösung des PMD-Sensors lassen sich auch innerhalb des jeweiligen Objekts einzelne Teilbereiche individuell erfassen. Bei der vorliegenden Erfindung überwacht der PMD-Sensor die Finger der jeweiligen Hand, wobei insbesondere denkbar ist, dass die Finger individuell bzw. separat überwacht werden. Somit lassen sich insbesondere die Fingerpositionen jedes einzelnen Fingers erfassen. Bei der hier vorgestellten Lenkereinheit überwacht der jeweilige Photomischdetektor zumindest einen Finger der jeweiligen Hand, wobei er unterschiedliche Fingerpositionen dieses Fingers erfassen kann. Bevorzugt überwacht. Der jeweilige Photomischdetektor jedoch wenigstens zwei Finger der jeweiligen Hand. Der Photomischdetektor kann je nach Positionierung und Auslegung genau zwei oder drei oder vier oder alle fünf Finger der jeweiligen Hand überwachen, um deren Fingerpositionen zu erfassen.

Über die Fingerpositionen ist insbesondere eine Gestensteuerung realisierbar, wodurch Komponenten des Fahrrads manuell, jedoch berührungslos betätigt werden können, was den Verschleiß dieser Komponenten signifikant reduziert. Gleichzeitig kann der Fahrer die jeweilige Hand am Handgriff belassen, sodass er immer das Fahrrad sicher führen kann.

Die Lenkereinheit kann zweckmäßig zumindest einen manuell betätigbaren, am Lenkerbügel angeordneten Bremshebel aufweisen. Der jeweilige Bremshebel dient zum Betätigen einer am Fahrrad angeordneten Bremsanlage. Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann nun der jeweilige Photomischdetektor im oder am jeweiligen Bremshebel angeordnet sein. Durch diese Positionierung des Photomischdetektor am Bremshebel lässt sich der jeweilige Handgriff besonders einfach überwachen, um die Fingerpositionen der den Handgriff greifenden Hand zu erfassen.

Ein erfindungsgemäßes Fahrrad umfasst einen Rahmen, vorzugsweise zwei Räder und zumindest eine elektrisch steuerbare Komponente sowie eine Lenkereinheit der vorstehend beschriebenen Art. Darüber hinaus kann das Fahrrad mit einer Steuereinrichtung ausgestattet sein, die mit dem jeweiligen Photomischdetektor und mit der jeweiligen Komponente elektrisch gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung so konfiguriert ist, dass die Steuereinrichtung die jeweilige Komponente in Abhängigkeit der Fingerpositionen steuert. Hierdurch kann beispielsweise eine Gestensteuerung realisiert werden, um die jeweilige Komponente berührungslos betätigen zu können.

Im vorliegenden Zusammenhang entspricht eine „Konfiguration“ einer „Ausgestaltung und/oder Programmierung“, sodass die Formulierung „konfiguriert“ gleichbedeutend ist mit der Formulierung „ausgestaltet und/oder programmiert“. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Fahrrad wenigstens zwei verschiedene elektrisch steuerbare Komponenten aufweisen, die beide mit der Steuereinrichtung elektrisch gekoppelt sind. Die Steuereinrichtung kann nun so konfiguriert sein, dass sie diese verschiedenen Komponenten in Abhängigkeit der Fingerpositionen separat steuert. Insbesondere werden dadurch unterschiedliche Fingerpositionen erkannt und den verschiedenen Komponenten zugeordnet, sodass mit ersten Fingerpositionen eine erste Komponente steuerbar ist, während mit zweiten Fingerpositionen eine zweite Komponente steuerbar ist. Entsprechendes gilt für jede weitere Komponente.

Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausgestaltung, bei welcher die Steuereinrichtung so konfiguriert ist, dass sie einen zeitlichen Verlauf der Fingerpositionen mit vorbestimmten Fingergesten vergleicht, wobei den verschiedenen Komponenten unterschiedliche Fingergesten zugeordnet sind. Die Steuereinrichtung ist außerdem so konfiguriert, dass sie die Komponenten in Abhängigkeit der Fingergesten separat steuert. Hierdurch wird eine besonders einfache, insbesondere intuitive Bedienung der jeweiligen Komponenten des Fahrrads ermöglicht.

Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass das Fahrrad als elektrische Komponente eine elektrisch betätigbare Gangschaltung mit mehreren Gängen aufweist. Die Steuereinrichtung kann nun so konfiguriert sein, dass sie die Gangschaltung in Abhängigkeit der Fingerpositionen zum Auswählen der Gänge steuert. Beispielsweise kann ein Heben und Senken des Zeigefingers als Fingergeste zum Schalten in den nächst höheren Gang interpretiert werden. Ein Heben und Senken des Daumens der jeweiligen Hand kann dagegen als Fingergeste zum Schalten in den nächst niedrigeren Gang interpretiert werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Fahrrad als Elektrofahrrad ausgestaltet sein und als elektrische Komponente einen elektromotorischen Antrieb mit mehreren unterschiedlichen Betriebsmodi aufweisen. Die Steuereinrichtung kann nun insbesondere so konfiguriert sein, dass sie den Antrieb in Abhängigkeit der Fingerpositionen zum Einschalten und Ausschalten und/oder zum Auswählen der Betriebsmodi steuert. Grundsätzlich sind hier ähnliche oder sogar die gleichen Fingergesten denkbar, wie zuvor zur Gangschaltung beschrieben, können jedoch zweckmäßig den Fingern unterschiedliche Hände zugeordnet sein. Beispielsweise kann die Lenkereinheit zwei Handgriffe und zwei Photomischdetektoren aufweisen, sodass beispielsweise die Finger der rechten Hand zum Betätigen der Gangschaltung genutzt werden können, während die Finger der linken Hand zum Steuern des Antriebs genutzt werden können. Unter einem Elektrofahrrad wird im vorliegenden Zusammenhang vorzugsweise ein Fahrrad verstanden, bei dem der elektromotorische Antrieb nur zur Unterstützung des Fahrers dient, der hierzu selbst über Pedale das Fahrrad antreiben muss. Insoweit handelt es ich beim Elektrofahrrad bevorzugt um ein sogenanntes Pedelec oder Speedelec.

Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass das Fahrrad als elektrische Komponente eine elektrische Beleuchtung mit mehreren Leuchtmodi aufweist. Die Steuereinrichtung kann nun so konfiguriert sein, dass sie die Beleuchtung in Abhängigkeit der Fingerpositionen zum Einschalten und Ausschalten der Beleuchtung und/oder zum Auswählen der Leuchtmodi steuert. Auch hierdurch lässt sich der Komfort erheblich steigern.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann das Fahrrad mit einer elektrischen Bremsanlage ausgestattet sein, wobei zumindest ein manuell betätigbarer, am Lenkerbügel angeordneter Bremshebel vorgesehen ist. Der jeweilige Photomischdetektor kann nun an oder im jeweiligen Bremshebel angeordnet sein. Besonders zweckmäßig kann nun die Steuereinrichtung so konfiguriert sein, dass sie die Bremsanlage in Abhängigkeit einer Relativlage zwischen dem Handgriff und dem Bremshebel, insbesondere in Abhängigkeit eines Abstands zwischen dem Handgriff und dem Bremshebel steuert. Zum Bremsen muss der Fahrer den jeweiligen Bremshebel manuell betätigen. Dies kann über die damit einhergehenden Fingerpositionen vom Photomischdetektor erfasst werden. Jedenfalls kann der Photomischdetektor zumindest dann, wenn zumindest ein Finger zum Betätigen des Bremshebels vom Handgriff abhebt, die Relativlage, vorzugsweise den Abstand, zwischen Bremshebel und Handgriff erfassen, wodurch es für die Steuereinrichtung möglich ist, in Abhängigkeit der Relativlage zwischen Bremshebel und Handgriff bzw. in Abhängigkeit des Abstands zwischen Handgriff und Bremshebel die Bremsanlage zu betätigen. Damit kann beispielsweise auf eine drahtgebundene oder hydraulische Kopplung zwischen Bremshebel und Bremsanlage verzichtet werden. Die Detektion des Abstands zwischen Bremshebel und Handgriff als Relativlage zwischen Bremshebel und Handgriff bietet sich insbesondere dann an, wenn der Photomischdetektor an oder in der Innenseite des Handgriffs angeordnet ist.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Figur 1 eine isometrische Ansicht einer Lenkereinheit im Bereich eines Handgriffs,

Figur 2 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines mit der Lenkereinheit ausgestatteten Fahrrads. Entsprechend Figur 1 umfasst eine hier nur teilweise dargestellte Lenkereinheit 1 für ein in Figur 2 durch einen mit strichpunktierter Linie gezeichneten Rahmen angedeutetes Fahrrad 2 einen Lenkerbügel 3, der zum Verbinden der Lenkereinheit 1 mit dem Fahrrad 2 dient. Am Lenkerbügel 3 befindet sich zumindest ein Handgriff 4, der mit einer Hand des jeweiligen Fahrers greifbar ist. Es ist klar, dass die Lenkereinheit 1 üblicherweise zwei Handgriffe 4 aufweist. In Figur 1 ist stellvertretend nur der Bereich der Lenkereinheit 1 mit dem rechten Handgriff 4 gezeigt. Der jeweilige Handgriff 4 kann dabei unmittelbar durch einen Endabschnitt des Lenkerbügels 3 ausgebildet sein. Bevorzugt handelt es sich beim jeweiligen Handgriff 4 um ein separates Bauteil, das am jeweiligen Endabschnitt des Lenkerbügels angeordnet ist. Beispielsweise kann der separate Handgriff 4 nach Art einer Hülse auf den jeweiligen Endabschnitt des Lenkerbügels aufgesteckt sein.

Zweckmäßig ist Lenkereinheit 1 mit wenigstens einem manuell betätigbaren, am Lenkerbügel 3 angebrachten Bremshebel 5 ausgestattet. Vorzugsweise ist jedem Handgriff 4 je ein Bremshebel 5 zugeordnet. Die Bremshebel 5 sind dabei mit einer hier nicht näher gezeigten Bremsanlage des Fahrrads 2 gekoppelt, insbesondere mechanisch oder hydraulisch oder elektrisch.

Die hier vorgestellte Lenkereinheit 1 ist außerdem mit wenigstens einem Photomischdetektor 6 ausgestattet, der zum Erfassen von Fingerpositionen der den Handgriff greifenden Hand dient. Zweckmäßig ist jedem Handgriff 4 jeweils wenigstens ein solcher Photomischdetektor 6 zugeordnet, sodass die Fingerpositionen beider Hände erfassbar sind. Beim hier gezeigten Beispiel ist der jeweilige Photomischdetektor 6 am jeweiligen Bremshebel 5 angeordnet, und zwar an einer dem jeweiligen Handgriff 4 zugewandten Innenseite. Ebenso ist denkbar, den jeweiligen Photomischdetektor 6 auf dieser Innenseite in den jeweiligen Handgriff 5 zu integrieren. Der integrierte Photomischdetektor 6 bildet dann am jeweiligen Bremshebel 5 keine Störkontur.

Entsprechend Figur 2 umfasst das Fahrrad 2 neben der Lenkereinheit 1 zumindest eine elektrisch steuerbare Komponente 7 sowie eine Steuereinrichtung 8, die mit dem jeweiligen Photomischdetektor 6 sowie mit der jeweiligen Komponente 7 elektrisch gekoppelt ist. Die Steuereinrichtung 8 kann nun außerdem so konfiguriert sein, dass sie in Abhängigkeit der Fingerpositionen die jeweilige Komponente 7 steuert. Das Fahrrad 2 kann dabei zwei oder mehr verschiedene elektrisch steuerbare Komponenten 7 aufweisen. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit sind in Figur 2 rein exemplarisch vier derartige Komponenten 7 angedeutet, die durch unterschiedliche Fingerpositionen, insbesondere durch unterschiedliche Fingergesten betätigbar bzw. steuerbar sind. Hierzu können insbesondere Fingerpositionen und/oder Fingergesten von Fingern der linken Hand von Fingerpositionen bzw. Fingergesten der rechten Hand unterschieden werden. Fingergesten lassen sich dabei insbesondere durch einen zeitlichen Verlauf der Fingerpositionen ermitteln und mit vorbestimmten, in der Steuereinrichtung 8 gespeicherten Fingergesten vergleichen.

Als elektrische Komponenten 7 kommen in Betracht beispielsweise eine elektrisch betätigbare Gangschaltung 9, ein elektromotorischer Antrieb 10, eine elektrische Beleuchtung 11 und eine elektrische Bremsanlage 12. Die Steuereinrichtung 8 kann nun so konfiguriert sein, dass sie die Gangschaltung 9 in Abhängigkeit der Fingerpositionen bzw. Fingergesten zum Auswählen der Gänge, also der jeweiligen Übersetzung steuert. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung so konfiguriert sein, dass sie den Antrieb 10 in Abhängigkeit der Fingerpositionen einschaltet oder ausschaltet oder bei eingeschaltetem Antrieb 10 zum Auswählen eines von mehreren Betriebsmodi ansteuert. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung 8 so konfiguriert sein, dass sie die elektrische Beleuchtung 11 in Abhängigkeit der Fingerpositionen einschaltet oder ausschaltet und/oder bei eingeschalteter Beleuchtung 11 zum Auswählen eines von mehreren Leuchtmodi ansteuert. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinrichtung 8 so konfiguriert sein, dass sie die Bremsanlage 12 in Abhängigkeit eines Abstands zwischen Handgriff 4 und Bremshebel 5 steuert. Dabei kann zweckmäßig vorgesehen sein, dass ein abnehmender Abstand zwischen Handgriff 4 und Bremshebel 5 einem zunehmenden Bremsdruck entspricht.

In den Figuren 1 und 2 ist außerdem ein Detektionsbereich 13 des jeweiligen Photomischdetektors 6 angedeutet. Zum Erfassen der Fingerpositionen der den Handgriff 4 greifenden Hand, ist dieser Detektionsbereich 13 auf den jeweiligen Handgriff 4 ausgerichtet. Sofern der Handgriff 4 nicht durch alle Finger der jeweiligen Hand abgedeckt ist, kann der Photomischdetektor 6 zusätzlich zu den Fingerpositionen außerdem den Abstand zwischen Bremshebel 5 und Handgriff 4 erfassen. Zumindest dann, wenn der Fahrer den jeweiligen Bremshebel 5 betätigen möchte, muss er dazu zumindest einen Finger vom Handgriff 4 nehmen, sodass der Photomischdetektor 6 zumindest dort den Abstand zwischen Bremshebel 5 und Handgriff 4 messen kann.

In Figur 2 sind die Photomischdetektoren 6 und die steuerbaren Komponenten 7 über entsprechende Verbindungsleitungen 14 mit der Steuereinrichtung 8 gekoppelt. Alternativ zu einer solchen drahtgebundenen Kopplung ist grundsätzlich auch eine drahtlose Kopplung denkbar.