DE60200875T2

DE60200875T2 - Methode und Vorrichtung zum Schalten eines Fahrradgetriebes

Info

Publication number: DE60200875T2
Application number: DE60200875T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Ikoma-shi Ichida
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2022-11-23
Also published as: US8360909B2; US20120245809A1; ATE272524T1; US20030100392A1; EP1314637A1; EP1314637B1; TW593054B; US20080108465A1; DE60200875D1; US8475305B2; JP2003185008A; US20070232425A1; CN1422779A

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf Fahrradsteuervorrichtungen und genauer gesagt auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schalten einer Fahrradschaltung gerichtet.
Elektrisch gesteuerte Fahrräder beinhalten üblicherweise eine mit der vorderen Pedalbaugruppe verbundene vordere Schaltung, eine mit dem Hinterrad verbundene hintere Schaltung, einen Motor für jede Schaltung, eine Steuereinheit zum Steuern jedes Motors und eine Schaltsteuervorrichtung wie etwa einen Hebel oder einen Schalter, der elektrische Schaltkommandosignale der Steuereinheit bereitstellt. Die Steuereinheit betätigt die Motoren für jede Umschaltung, basierend auf den von der Schaltsteuervorrichtung empfangenen elektrischen Signalen. Bei bekannten elektrisch gesteuerten Fahrrädern erhöht oder vermindert die Schaltung nur um eine Gangstufe oder eine Übersetzung für jedes von der Schaltsteuervorrichtung empfangene Schaltkommando und arbeiten die vordere oder hintere Schaltung zumindest einmal bei jedem Schaltkommando. Dies kann maßgeblich den Gangstufenwechselbetrieb verzögern und beachtlichen mechanischen Lärm und eine Abnutzung der Komponenten erzeugen, falls der Fahrer mehrere Gangstufen auf einmal schalten will.
EP 0 529 664 A2 offenbart einen elektronisch angetriebenen Gangwechselmechanismus für ein Fahrrad gemäß der Präambel von Anspruch 1, beinhaltend eine erste und zweite Schaltung, eine erste Kettenradeinheit und eine zweite Kettenradeinheit mit entsprechenden Positionierungsvorrichtungen und Sensoreinheiten und eine Fernsteuereinheit zum Steuern der Positionierungsvorrichtungen. Die Steuereinheit veranlasst jede der Positionierungsvorrichtungen, ein adäquates Kettenrad in Reaktion auf den vom Fahrer an der Fernsteuereinheit eigensgewählten Gang auszuwählen. Wenn ein Schalten um mehr als eine Gangstufe erforderlich ist, die vorde res und hinteres Kettenrad betrifft, wird es dem Fahrer überlassen, die geeigneten Schaltbefehle für jede Kettenradeinheit auszuwählen, um die gewünschte Gangkombination zu erreichen. Dadurch ist es möglich, dass zusätzliche oder unnötige Bewegungen der Schaltkomponenten erzeugt werden, die eine Verzögerung im Gangwechselbetrieb, eine Abnutzung der Komponenten und Lärm verursacht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schalten einer Fahrradschaltung gerichtet, wobei die vordere und/oder hintere Schaltung zumindest bei einigen Umschaltkommandos weniger oft betätigt werden können als bei bekannten elektrisch betätigten Fahrrädern. Diese Aufgabe wird durch eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 22 der vorliegenden Erfindung gelöst. Daher beinhaltet ein Steuerungsmchanismus zur Verwendung mit ersten und zweiten Fahrradschaltungen einen Übertragungsweg für die Schaltungsposition zum Übertragen einer Information, die die Betriebspositionen der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung anzeigt; einen Übertragungsweg für einen Schaltungsbefehl zum Übertragen einer Information zur Steuerung des Betriebs der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung; einen Übertragungsweg für einen Schaltbefehl zum Empfangen von Schaltbefehlen, um eine Gangstufe des Fahrrads auszuwählen; und eine Schaltungssteuereinheit, die mit dem Übertragungsweg für einen Schaltbefehl, dem Übertragungsweg für die Schaltungsposition und dem Übertragungsweg für den Schaltungsbefehl in Wirkverbindung steht, um Schaltbefehle und die Informationen zu empfangen, die die Betriebspositionen der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung anzeigen, und um die Informationen zur Steuerung des Betriebs der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung zu erzeugen. Wenn die Schaltungssteuereinheit zumindest einen Schaltungsbefehl empfängt, der ein Umschalten durch N Gangstufen bis zu einer Zielgangstufe anfordert, wobei N eine Ganzzahl größer als 1 ist, erzeugt die Schaltungssteuereinheit Informationen, um die ersten und zweiten Schaltungen gemeinsam insgesamt M mal zu bewegen, um die Zielgangstufe zu erreichen, wobei M eine Ganzzahl kleiner als N ist. Die vorliegende Erfindung erwägt auch ein Verfahren zum Betreiben solcher Schaltungen.
Ein Kettenschaltungs-betriebenes Fahrrad, welches die vorliegende Erfindung einsetzt, kann eine Mehrzahl von vorderen Kettenrädern; eine vordere Kettenschaltung zum Bewegen einer Kette über die Mehrzahl von vorderen Kettenrädern; eine Mehrzahl von hinteren Kettenrädern; eine hintere Kettenschaltung zum Bewegen einer Kette über die Mehrzahl von hinteren Kettenrädern, vordere und hintere Kettenschaltungsmotoren zum Bewegen der vorderen bzw. hinteren Kettenschaltungen und vordere und hintere Kettenschaltungspositionssensoren zum Bereitstellen von Signalen, welche die vorderen und hinteren Kettenradpositionen der vorderen bzw. hinteren Kettenschaltungen anzeigen, enthalten. Die Kettenradpositionen der vorderen und hinteren Kettenschaltung stellen eine Gangstufe des Fahrrads ein. Die mit solch einem Fahrrad verwendete Steuereinheit beinhaltet einen Schaltungspositionsübertragungsweg, der in Wirkverbindung mit den vorderen und hinteren Kettenschaltungspositionssensoren steht, um die Signale zu übertragen, welche die vorderen und hinteren Kattenradpositionen anzeigen; einen Schaltungsbefehlsübertragungspfad, der mit den vorderen und hinteren Kettenschaltungsmotoren in Wirkverbindung steht, um Informationen zum Steuern des Betriebs der vorderen und hinteren Kettenschaltungsmotoren zu übertragen; einen Schaltbefehlübertragungsweg zum Empfangen von Schaltbefehlen, um eine gewünschte Gangstufe einzustellen; und eine Schaltungssteuereinheit, die mit dem Schaltbefehlsübertragungsweg, dem Schaltungspositionsübertragungsweg und dem Schaltungsbefehlsübertragungsweg in Wirkverbindung steht, um die Schaltbefehle und die die vorderen und hinteren Kettenradpositionen anzeigenden Signale zu empfangen und die Information zum Steuern des Betriebs der vorderen und hinteren Kettenschaltungsmotoren zu erzeugen. Wenn die Schaltungssteuereinheit zumindest einen Schaltbefehl empfängt, der ein Schalten um N Gangstufen zu einer Zielgangstufe anfordert, wobei N eine Ganzzahl größer als 1 ist, erzeugt die Schaltungssteuereinheit Informationen, um die vorderen und hinteren Kettenschaltungen in Kombination zu veranlassen, sich um insgesamt M Kettenradpositionen zu bewegen, um die Zielgangstufe zu erreichen, wobei M eine Ganzzahl kleiner als N ist. Falls gewünscht, können die Kettenräder so ausgewählt werden, dass eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses, wenn sich das vordere Kettenschaltung von einem ersten vorderen Kettenrad zu einem zweiten vorderen Kettenrad bewegt, ungefähr gleich dem Zweifachen eines Wechsels des Übersetzungsverhältnisses ist, wem sich das hintere Kettenschaltung von einem ersten hinteren Kettenrad zu einem zweiten hinteren Kettenrad bewegt.
Solch eine Konfiguration vergrößert die Zahl von Möglichkeiten zum Umschalten über mehrere Schritte mit weniger Schaltungsbewegungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht eines Fahrrads, das eine bestimmte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schalten einer Fahrradschaltung beinhaltet;
2 ist ein Blockdiagramm einer bestimmten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umschalten einer Fahrradschaltung;
3A ist ein Zeitdiagramm, welches ein von der in 2 gezeigten Steuereinheit empfangenes mögliches elektrisches Schaltbefehlssignal illustriert;
3B ist ein Zeitdiagramm, welches ein von der in 2 gezeigten Steuereinheit empfangenes anderes mögliches elektrisches Schaltbefehlssignal illustriert;
3C ist ein Zeitdiagramm, welches ein von der in 2 gezeigten Steuereinheit empfangenes anderes mögliches elektrisches Schaltbefehlssignal illustriert,
3D ist ein Zeitdiagramm, welches ein von der in 2 gezeigten Steuereinheit empfangenes mögliches komposites elektrisches Schaltbefehlssignal illustriert; und
3E ist ein Zeitdiagramm, welches ein von der in 2 gezeigten Steuereinheit empfangenes anderes mögliches komposites elektrisches Schaltbefehlssignal illustriert.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
1 ist eine seitliche Ansicht eines Fahrrads 10, das eine bestimmte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umschalten einer Fahrradschaltung inkorporiert. Fahrrad 10 kann jegliche Art Fahrrad sein und in dieser Ausführungsform beinhaltet Fahrrad 10 einen typischen Rahmen 18, der ein oberes Rahmenrohr 22, ein Lenkkopfrohr 24, ein unteres Rahmenrohr 26, das sich vom Lenkkopfrohr 24 abwärts erstreckt, ein Sitzrohr 30, das einen Sitz 32 trägt und sich von dem oberen Rahmenrohr 22 abwärts erstreckt, ein (nicht gezeigtes) Tretlager, das an der Verbindung des unteren Rahmenrohrs 26 und des Sitzrohrs 30 angebracht ist, ein Paar von Hintergabelstreben 34, die sich nach hinten und abwärts vom oberen Rahmenrohr 22 erstrecken, und ein Paar von Hintergabelrohren 38, die sich von dem Tretlager nach hinten erstrecken, umfasst. Eine Gabel 42 ist drehbar im Lenkkopfrohr 24 gelagert und ein Vorderrad 46 ist drehbar am unteren Ende der Gabel 42 gelagert. Handgriffe 50 steuern die Drehbewegung der Gabel 42 und des Vorderrads 46 in wohlbekannter Weise. Ein Hinterrad 54 mit einer Mehrzahl von koaxial montierten hinteren (Freilauf-)Kettenrädern 56 ist drehbar an der Verbindung der Hintergabelstreben 34 und der Hintergabelrohre 38 gelagert, und eine Pedalbaugruppe 58, die eine Mehrzahl von vorderen (Kettenblatt-)Kettenrädern 62 trägt, ist drehbar im Tretlager gelagert.
Typischerweise drehen sich zwei oder drei vordere Kettenräder 62 koaxial und integral mit der Pedalbaugruppe 58. Eine Kette 66 greift in eines aus der Mehrzahl von vorderen Kettenrädern 62 und eines aus der Mehrzahl von hinteren Kettenrändern 56 ein. Eine vordere Kettenschaltung 70 bewegt die Kette 66 von einem vorderen Kettenrad 62 zum anderen, und eine hintere Kettenschaltung 74 bewegt die Kette 66 von einem hinteren Kettenrad 56 zum anderen. Diese Vorgänge sind bekannt.
Bei dieser Ausführungsform wird die vordere Kettenschaltung 70 durch Ziehen und Freigeben eines konventionellen Seilzugs von Bowden-Typ 78, der mit einem vorderen Kettenschaltungsmotor 82 verbunden ist, der in einer Motorbaugruppe 84 angeordnet ist, gesteuert, und die hintere Kettenschaltung 74 wird durch Ziehen und Freigeben eines Seilzugs 86 vom Bowden-Typ, der mit dem hinteren Kettenschaltungsmotor 88, der in der Motorbaugruppe 84 angeordnet ist, verbunden ist, gesteuert. Natürlich kann in einigen Ausführungsformen ein einzelner Motor an getrennte Kabel-ziehende Strukturen durch Kupplungen oder sonstwie gekoppelt sein, um dieselbe Funktion durchzuführen, und so etwas könnte auch als distinkte Motoren betrachtet werden. Ein vorderer Kettenschaltungspositionssensor 87 und ein hinterer Kettenschaltungspositionssensor 88 sind zum Feststellen der Betriebspositionen der vorderen und hinteren Kettenschaltungen 70 bzw. 74 vorgesehen. Diese Positi onssensoren stellen Signale bereit, welche wiederum bestimmen, welches vordere Kettenrad 62 und hintere Kettenrad 56 aktuell in Eingriff mit der Kette 66 ist. Solche Positionssensoren können beispielsweise bekannte Potentiometer zum Feststellen der Positionen der Ausgangswellen des vorderen Kettenschaltungsmotors 82 und des hinteren Kettenschaltungsmotors 88 umfassen, aber es gibt viele andere bekannte Strukturen, welche diese Funktionen ausführen können. Ein Geschwindigkeitssensor 91 ist an der Gabel 42 montiert, um Signale von einem am Vorderrad 46 montierten Magneten 89 zu empfangen, um die Geschwindigkeit des Fahrrads in einer wohlbekannten Weise festzustellen und ein Schrittsensor 92 ist an der Pedalbaugruppe 58 montiert, um Signale von einem an einem der Kettenstege 38 montierten Magneten 93 zu empfangen, um den Pedaltakt in wohlbekannter Weise zu messen.
Eine Schaltungssteuereinheit 90 steht mit der Motorbaugruppe 84 durch einen Schaltungsbefehlsübertragungsweg 94 und mit den Positionssensoren 87 und 88 durch einen Schaltungspositionsübertragungsweg 96 zum Erzeugen von Schaltungsbefehls-(TC-)Signalen zum Steuern des Betriebs der Motorbaugruppe 84 gemäß der Information von den Positionssensoren 87 und 88 in Wirkverbindung. Eine manuell betriebene Schaltsteuereinheit 98, die einen Hochschaltschalter 98A und einen Herunterschaltschalter 98B umfasst, ist mit der Schaltungssteuereinheit 90 über einen Schaltbefehlsübertragungsweg 102 zum Übertragen von elektrischen Schaltbefehlen (die unten detaillierter beschrieben werden) an die Schaltungssteuereinheit 90 in Wirkverbindung. Weiterhin steht eine automatische Schaltbefehlseinheit 103 mit einer Schaltungssteuereinheit 90 über den Schaltbefehlsübertragungsweg 102, mit den Positionssensoren 87 und 88 über den Schaltungspositionsübertragungsweg 96, mit dem Geschwindigkeitssensor 91 über den Geschwindigkeitsübertragungsweg 105 und mit einem Taktsensor 92 über einen Taktübertragungsweg 106 zum Übertragen von elektrischen Schaltbefehlen an die Schaltungssteuereinheit 90 gemäß den von den Positionssensoren 87 und 88, dem Geschwindigkeitssensor 91 und/oder dem Taktsensor 92 empfangenen Signale in Wirkverbindung. Solche Schaltbefehle können die unten beschriebenen Schaltbefehle für die Schaltbefehlseinheit 98 umfassen oder sie können digitale Nachrichten umfas sen. Die automatische Schaltbefehlseinheit 103 beinhaltet einen Parameterspeicher 107 zum Speichern des Radumfangs, von Takttabellen, Geschwindigkeitstabellen und/oder Beschleunigungstabellen zum Erzeugen von Schaltbefehlen, basierend auf Takt, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung, in Übereinstimmung mit bekannten Programmiertechniken. Der Parameterspeicher 107 kann ein Hardware-Tabellenspeicher, eine Software-Tabellenspeicher oder eine andere Struktur sein, welche dieselbe Information bereitstellt. Andere Eingänge 110 können mit der automatischen Schaltbefehlseinheit 103 über einen Übertragungsweg 112 zum Übertragen anderer Informationen, wie etwa von einem Herzschlagsensor, einem Neigungssensor, einem Pedal- oder einem anderen Drehmomentsensor etc., in Wirkverbindung stehen. Der Parameterspeicher 107 und die Programmierung der automatischen Schaltbefehlseinheit 103 können dementsprechend konfiguriert sein, um Schaltbefehle in Übereinstimmung mit diesen anderen Eingaben in jeglicher Kombination zu erzeugen. Selbstverständlich kann bei einigen Ausführungsformen nur eine manuell betätigte Schaltbefehlseinheit 98 vorgesehen sein und kann in anderen Ausführungsformen nur eine automatische Schaltbefehlseinheit 103 vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform haben die Übertragungswege 94, 96, 102, 105 und 106 die Form von elektrischen Drähten, aber bei anderen Ausführungsformen können solche Übertragungswege faseroptische Vorrichtungen, drahtlose Übertragungswege oder irgendeinen anderen Mechanismus umfassen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt die Schaltungssteuereinheit 90, wenn die Schaltungssteuereinheit 90 zumindest einen Schaltbefehl empfängt, der eine Schaltung um N Gangstufen zu einer Zielgangstufe anfordert, wobei N eine Ganzzahl größer als 1 ist, TC-Signale (digital oder analog), um die vordere Kettenschaltung 70 und hintere Kettenschaltung 74 gemeinsam dazu zu veranlassen, sich insgesamt M mal zu bewegen, um die Zielgangstufe zu erreichen, wobei M eine Ganzzahl kleiner als N ist. Um dies zu erreichen, umfasst die Schaltungssteuereinheit 90 einen Tabellenspeicher 110 zum Speichern einer die Information zum Steuern des Betriebs der vorderen Kettenschaltung 70 und der hinteren Kettenschaltung 74 enthaltenden Tabelle. Der Tabellenspeicher 110 kann ein Hardware-Tabellenspeicher, ein Software-Tabellenspeicher oder irgendeine andere Struktur sein, welche dieselbe Information vorhält. Der Inhalt des Tabellenspeichers 110 hängt von der Konfiguration des Fahrrads ab. Drei Beispiele werden unten gegeben und andere Konfigurationen sind leicht für Durchschnittsfachleute ersichtlich.
3A bis 3E sind Zeitdiagramme, welche verschiedene Ausführungsformen von, von der Schaltsteuereinheit 98 erzeugten Schaltbefehlen und das Timing von durch die Schaltungssteuereinheit 90 erzeugten TC-Signalen anzeigt. In jedem Diagramm sind die Schaltbefehlssignale auf niedrig aktiv. 3A illustriert eine Situation, bei der ein Schaltbefehlssignal durch die Schaltsteuervorrichtung 98 für ein Zeitintervall P erzeugt wird, das kleiner ist als ein vorgegebenes Zeitintervall X. Bei dieser Ausführungsform wird angenommen, dass solch ein Schaltbefehlssignal ein Störsignal ist und es wird keine Operation durchgeführt. Selbstverständlich könnte in anderen Ausführungsformen solch ein Schaltbefehlssignal irgendeine Art von Funktion ausführen. 3B illustriert eine Situation, bei der ein Schaltbefehlssignal durch die Schaltsteuervorrichtung 98 für ein Zeitintervall Q erzeugt wird, das größer ist als das Zeitintervall X. In dieser Ausführungsform fordert ein solches Schaltbefehlssignal eine Schaltung um eine Gangstufe an und das TC-Signal wird entsprechend erzeugt. 3C illustriert eine Situation, bei der ein Schaltbefehlssignal durch die Schaltsteuervorrichtung 98 für ein Zeitintervall R erzeugt wird, das größer als das Zeitintervall X und auch größer als das Zeitintervall Y ist, bei dem aus Gründen der Messung das Zeitintervall Y zum selben Zeitpunkt wie das Zeitintervall X beginnt, aber länger als das Zeitintervall X ist. Bei dieser Ausführungsform fordert ein solches Schaltbefehlssignal ein Umschalten um 2 Gangstufen an und das TC-Signal wird entsprechend erzeugt.
3D illustriert eine Situation, bei der ein an zwei Kanälen auftretendes komposites Schaltbefehlssignal durch die Schaltsteuervorrichtung 98 erzeugt wird. In diesem Beispiel wird das am Kanal A auftretende Schaltbefehlssignal für ein Zeitintervall S erzeugt, das größer ist als das Zeitintervall X. Ein Schaltbefehlssignal wird am Kanal B vor dem Verstreichen des Zeitintervalls Y erzeugt. Bei dieser Ausführungsform fordert ein solches komposites Schaltbefehlssignal eine Schaltung um 2 Gangstufen an und das TC-Signal wird dementsprechend erzeugt. Solch ein komposites Signal könnte von zwei getrennt betätigten Schaltern erzeugt wer den, aber es wird in den meisten Fällen bequemer sein, solche Signale durch einen Bolzen mit einem elektrischen Kontakt zu erzeugen, der nacheinander und kumulativ zwei andere elektrische Kontakte kontaktiert. Solch ein Schalter könnte auch verwendet werden, um das in den 3A bis 3C gezeigte Signal zu erzeugen, indem der Kolben nur genug heruntergeschoben wird, um einen der zwei anderen elektrischen Kontakte zu aktivieren. Natürlich kann man sich viele Arten zum Erzeugen solcher Signale vorstellen. 3E illustriert eine Situation, bei der sequenzielle Schaltbefehlssignale durch die Schaltbefehlsvorrichtung 98 erzeugt werden. Bei diesem Beispiel werden zwei sequenzielle Schaltbefehlssignale innerhalb eines Zeitintervalls T jedes anderen erzeugt. Solch eine Aktion ähnlich dem Doppelklicken einer Computermaus. Bei dieser Ausführungsform fordern solche sequenziellen Schaltbefehlssignale ein Schalten um zwei Gangstufen an und das TC-Signal wird entsprechend erzeugt. Jeder Hochschaltschalter 98A und Herunterschaltschalter 98B kann alle der in den 3A bis 3E illustrierten Techniken verwenden, um zur Anwendung zu passen.
Die automatische Schaltsteuereinheit 103 kann die in den 3B bis 3E illustrierten Signale für dieselben Zwecke erzeugen, die für sie beschrieben worden sind, oder kann digitale Nachrichten erzeugen. Digitale Nachrichten könnten besonders nützlich sein, um ein Schalten um mehr als zwei Gangstufen anzufordern, obwohl die manuelle Schaltsteuereinheit 98 konfiguriert werden könnte, um Signale für diesen Zweck ebenfalls bereitzustellen. Die durch die automatische Schaltbefehlseinheit 103 erzeugten Signale, die Schaltungen um mehrere Gangstufen repräsentieren, könnten basierend auf Takt, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder irgendwelche anderen Kriterien erzeugt werden.
Tabelle 1 illustriert ein Fahrrad mit zwei vorderen Kettenrädern 62 und acht hinteren Kettenrädern 56 und Tabelle 2 illustriert die Schaltkommandos und TC-Signale zum Betätigen der vorderen Kettenschaltung 70 und der hinteren Kettenschaltung 74 für diese Konfiguration. Die Schaltungssteuereinheit 90 ist programmiert, ob durch festverdrahtete Logiksoftware oder sonst wie, um die geeigneten TC-Signale auf dem Übertragungsweg 94 in Reaktion auf den angezeigten Schaltbefehl zu erzeugen:
Hinteres Kettenrad
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3 illustriert ein Fahrrad mit drei vorderen Kettenrädern 62 und acht hinteren Kettenrädern 56 und Tabelle 4 illustriert die Schaltbefehle und TC-Signale zum Betreiben der vorderen Kettenschaltung 70 und der hinteren Kettenschaltung 74 für diese Konfiguration.
Hinteres Kettenrad
Tabelle 3
Tabelle 4
Tabelle 5 illustriert die Schaltbefehle und TC-Signale zum Betreiben der vorderen Kettenschaltung 70 und der hinteren Kettenschaltung 74 für dieselbe Konfiguration, wenn das Konzept eines begrenzten Bereichs von Kettenradkombinationen implementiert wird. Solche verbotenen Kettenradkombinationen umfassen typischerweise die Kombination des größeren vorderen Kettenrads mit den großen hinteren Kettenrädern, was zu übermäßiger Kettenspannung führt und des kleinen vorderen Kettenrads mit de kleinen hinteren Kettenrädern, was zu übermäßiger Kettenlockerheit führt.
Tabelle 5
In allen Beispielen sollte angemerkt werden, dass einige Schaltbefehle, die eine Schaltung um 2 Gangstufen anfordern, nur eine Bewegung einer Kettenschaltung erfordern. Man nehme beispielsweise in der ersten Konfiguration an, dass die Kette 66 auf dem 34-Zahnfrontkettenrad 62 und dem 33-Zahnhinterkettenrad 56 angeordnet ist, was eine Gangstufe erzeugt, die ein Gangverhältnis von 1,03 aufweist. Falls die Schaltsteuervorrichtung 98 ein Signal erzeugt, welches einen Zweischritt-Hochschaltbefehl (zwei sequenzielle Übersetzungsverhältnisse) anzeigt, kann die Schaltungssteuereinheit 90 ein TC-Signal erzeugen, um die vordere Kettenschaltung 70 um einen einzelnen Schritt zu bewegen, so dass die Kette 66 in Eingriff mit dem 46-Zahnfrontkettenrad 62 kommt, was eine Gangstufe mit einem Gangverhältnis von 1,39 erzeugt. Elektrisch-gesteuerte Fahrräder aus dem Stand der Technik würden das hintere Kettenschaltung 74 vom 33-Zahnhinterkettenrad 56 zum 29-Zahnhinterkettenrad 56 bewegen und dann zum 25-Zahnhinterkettenrad 56, was die Gangstufe mit einem Übersetzungsverhältnis von 1,39 erzeugt. Solch eine Technik erfordert insgesamt zwei Bewegungen, und nicht nur die eine hier gelehrte Bewegung.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung machen sich die Tatsache zu nutze, dass viele Vorder/Hinterkettenrad-Kombinationen im wesentlichen dasselbe Übersetzungsverhältnis ergeben. Die TC-Signale werden basierend darauf erzeugt, welche Kombination von vorderen und hinteren Kettenrädern die geringste Zahl von Bewegungen der vorderen Kettenschaltung 70 und/oder der hinteren Kettenschaltung 74 erfordern, um das gewünschte Übersetzungsverhältnis zu erzielen. Allgemein können besonders gute Ergebnisse durch Auswählen der vorderen und hinteren Kettenräder erzielt werden, so dass bei einer gegebenen Kombination von vorderen und hinteren Kettenrädern der Wechsel im Übersetzungsverhältnis, der sich ergibt, wenn man von einem vorderen Kettenrad zu einem anderen vorderen Kettenrad umschaltet, im wesentlichen eine Ganzzahl der Änderung im Übersetzungsverhältnis ist, wenn man von einem hinteren Kettenrad zu einem anderen hinteren Kettenrad umschaltet. Bei der oben offenbarten Ausführungsform ist die Änderung im Übersetzungsverhältnis, die sich ergibt, wenn man von einem vorderen Kettenrad zu einem anderen vorderen Kettenrad umschaltet, im wesentliche das Doppelte der Änderung des Übersetzungsverhältnisses, wenn man von einem hinteren Kettenrad zu einem anderen hinteren Kettenrad umschaltet. Falls ein Schaltbe fehlssignal empfangen wird, das nicht ausgeführt werden kann, wie ein Hochschaltbefehl, wenn die Kette 66 derzeit in Eingriff mit dem größten vorderen Kettenrad 62 und dem kleinsten hinteren Kettenrad 56 ist, kann der Tabellenspeicher 110 das System instruieren, einen hörbaren Alarm ertönen zu lassen, der eine unzulässige Anforderung anzeigt. In solch einer Situation bleiben die vordere Kettenschaltung 70 und die hintere Kettenschaltung 74 stationär.
Während das Obige eine Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist, können weitere Modifikationen eingesetzt werden. Beispielsweise können Größe, Form, Ort oder Orientierung der verschiedenen Komponenten nach Wunsch verändert werden. Die Funktionen eines Elements können von zweien ausgeführt werden und umgekehrt. Es ist nicht nötig, dass alle Vorteile in einer bestimmten Erfindungsform gleichzeitig vorhanden sind. Jedes Merkmal, das gegenüber dem Stand der Technik alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen einmalig ist, sollte auch als eine getrennte Beschreibung weiterer Erfindungen durch den Anmelder angesehen werden, einschließlich der strukturellen und/oder funktionellen Konzepte, die durch solche Merkmale ausgeführt sind. Somit sollte der Schutzumfang der Erfindung nicht durch die offenbarten spezifischen Strukturen oder den ersichtlichen Anfangsfokus auf eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Merkmal beschränkt sein.

Claims

Vorrichtung zum Steuern einer ersten Fahrradschaltung und einer zweiten Fahrradschaltung, welche zusammen eine Gangstufe des Fahrrads einstellen, umfassend: einen Übertragungsweg für die Schaltungsposition (96) zum Übertragen einer Information, die die Betriebsposition der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung anzeigt; einen Übertragungsweg für einen Schaltungsbefehl (94) zum Übertragen einer Information zur Steuerung des Betriebs der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung; einen Übertragungsweg für einen Schaltbefehl (102) zum Übertragen von Schaltbefehlen, um eine Gangstufe des Fahrrads auszuwählen; eine Schaltungssteuereinheit (90), die mit dem Übertragungsweg für einen Schaltbefehl (102), dem Übertragungsweg für die Schaltungsposition (96) und dem Übertragungsweg für den Schaltungsbefehl (94) in Wirkverbindung steht, um Schaltbefehle und die Informationen zu empfangen, die die Betriebsposition der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung anzeigen, und um die Informationen zur Steuerung des Betriebs der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung zu erzeugen, wobei, wenn die Schaltungssteuereinheit wenigstens einen Schaltbefehl empfängt, der das Schalten über N Gangstufen auf eine Zielgangstufe anfordert, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist, die Schaltungssteuereinheit Informationen erzeugt, um die erste und die zweite Schaltung zusammen zu veranlassen, sich zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungssteuereinheit (90) einen Tabellenspeicher (110) zum Speichern einer Tabelle umfasst, die die Informationen enthält, um den Betrieb der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung so zu steuern, dass sie sich insgesamt M mal bewegen, um die Zielgangstufe zu erreichen, wobei M eine ganze Zahl kleiner als N ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Information zum Steuern des Betriebs der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung ein erstes Signal zum Betätigen einer vorderen Kettenschaltung (70) und ein zweites Signal zum Betätigen einer hinteren Kettenschaltung (74) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der sich die erste Schaltung zu X ersten Schaltungspositionen bewegt, wobei sich die zweite Schaltung zu Y zweiten Schaltungspositionen bewegt, wobei X und Y beide ganze Zahlen größer 1 sind, und wobei der Speicher (110) eine Information enthält, um den Betrieb von wenigstens einer der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung für jede der X ersten Schaltungspositionen und jede der Y zweiten Schaltungspositionen zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Speicher (110) Informationen enthält, um nur eine der ersten Schaltung und zweiten Schaltung um nur eine der ersten Schaltungspositionen und zweiten Schaltungspositionen zum Erreichen der Zielgangstufe im Ansprechen auf einen Schaltbefehl zu bewegen, der ein Schalten über N Gangstufen anfordert, um die Zielgangstufe zu erreichen.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Speicher (110) Informationen zur Steuerung des Betriebs von wenigstens einer der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung für Schaltbefehle, die ein Schalten über eine einzelne Gangstufe anfordern, und für Schaltbefehle enthält, die ein Schalten über N Gangstufen anfordern.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Speicher (110) Informationen enthält, um sowohl die erste Schaltung als auch die zweite Schaltung im Ansprechen auf einen Schaltbefehl stationär zu halten, der ein Schalten über N Gangstufen anfordert, um die Zielgangstufe zu erreichen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Schaltbefehl, der ein Schalten über N Gangstufen anfordert, ein erstes Befehlssignal und ein zweites Befehlssignal umfasst, wobei das erste Befehlssignal und das zweite Befehlssignal gleichzeitig auftreten.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei der das erste Befehlssignal vor dem zweiten Befehlssignal auftritt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, bei der der Schaltbefehl, der ein Schalten über N Gangstufen anfordert, ein erstes Befehlssignal und ein zweites Befehlssignal umfasst, wobei das erste Befehlssignal und das zweite Befehlssignal innerhalb eines vorgeschriebenen Zeitintervalls auftreten.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der das Auftreten des ersten Befehlssignals und des zweiten Befehlssignals nicht gleichzeitig erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, bei der der Schaltbefehl, der ein Schalten über N Gangstufen anfordert, ein Befehlssignal umfasst, welches für ein Zeitintervall auftritt, das größer ist als der vorgeschriebene Wert.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, die weiter eine manuell betätigte Schaltsteuereinheit (98) umfasst, welche mit dem Übertragungsweg für den Schaltbefehl (102) in Wirkverbindung steht.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend: einen Gangsensor (91), der mit einem Gangübertragungsweg (105) in Wirkverbindung steht; und eine automatische Schaltsteuereinheit (103), die mit dem Gangübertragungsweg (105) und dem Übertragungsweg für den Schaltbefehl (102) in Wirkverbindung steht, um automatisch Schaltbefehle auf der Grundlage einer vom Gangsensor empfangenen Information zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die automatische Schaltsteuereinheit (103) Schaltbefehle auf der Grundlage der Fahrradgeschwindigkeit erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die automatische Schaltsteuereinheit (103) Schaltbefehle auf der Grundlage der Fahrradbeschleunigung erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, weiter umfassend: einen Kadenzsensor (92), der mit einem Kadenzübertragungsweg (106) in Wirkverbindung steht; und eine automatische Schaltsteuereinheit (103), die mit dem Kadenzübertragungsweg (106) und dem Übertragungsweg für den Schaltbefehl (102) in Wirkverbindung steht, um automatisch Schaltbefehle auf der Grundlage einer vom Kadenzsensor (92) empfangenen Information zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die erste Fahrradschaltung folgendes umfasst: eine Mehrzahl vorderer Zahnräder (62); eine vordere Kettenschaltung (70) zum Bewegen der Kette entlang der Mehrzahl vorderer Zahnräder; einen Motor für die vordere Kettenschaltung zum Bewegen der vorderen Kettenschaltung; einen Positionssensor für die vordere Kettenschaltung zur Bereitstellung eines Signals, das die vordere Zahnradposition der vorderen Kettenschaltung anzeigt; und bei der die zweite Kettenschaltung folgendes umfasst: eine Mehrzahl hinterer Zahnräder (56); eine hintere Kettenschaltung (74) zum Bewegen der Kette entlang der Mehrzahl hinterer Zahnräder; einen Motor für die hintere Kettenschaltung zum Bewegen der hinteren Kettenschaltung; einen Positionssensor für die hintere Kettenschaltung zur Bereitstellung eines Signals, das die hintere Zahnradposition der hinteren Kettenschaltung anzeigt, wobei die vordere Zahnradposition der vorderen Kettenschaltung (70) und die hintere Zahnradposition der hinteren Kettenschaltung (74) eine Gangstufe einer Fahrradschaltung einstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Übertragungsweg für die Schaltungsposition (96) mit dem Positionssensor für die vordere Kettenschaltung und dem Positionssensor für die hintere Kettenschaltung in Wirkverbindung steht, um das Signal, welches die vordere Zahnradposition und die hintere Zahnradposition anzeigt, zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Übertragungsweg für den Schaltungsbefehl (94) mit dem Motor für die vordere Kettenschaltung und dem Motor für die hintere Kettenschaltung in Wrkverbindung steht, um die Information zum Steuern des Betriebs des Motors für die vordere Kettenschaltung und des Motors für die hintere Kettenschaltung zu übertragen.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 17, bei der die Schaltungssteuereinheit (90) mit dem Schaltübertragungsweg (102), dem Übertragungsweg für die Schaltungsposition (96) und dem Übertragungsweg für den Schaltungsbefehl (94) in Wirkverbindung steht, um Schaltbefehle und die Signale zu empfangen, die die vordere Zahnradposition und die hintere Zahnradposition anzeigen, und um die Informationen zur Steuerung des Betriebs des Motors der vorderen Kettenschaltung und des Motors der hinteren Kettenschaltung zu erzeugen, um zu bewirken, dass sich die vordere Kettenschaltung (70) und die hintere Kettenschaltung (74) zusammen bewegen, um die Zielgangstufe zu erreichen.
Schaltung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei der eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses, wenn die vordere Kettenschaltung (70) sich von einem ersten vorderen Zahnrad zu einem zweiten vorderen Zahnrad bewegt, etwa gleich dem Doppelten einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses ist, wenn sich die hintere Kettenschaltung (74) von einem ersten hinteren Zahnrad zu einem zweiten hinteren Zahnrad bewegt.
Verfahren zum Steuern einer ersten Fahrradschaltung und einer zweiten Fahrradschaltung, die zusammen eine Gangstufe des Fahrrads einstellen, welches folgende Schritte umfasst: Empfangen von Informationen, die die Betriebsposition der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung anzeigen, durch eine Schaltungssteuereinheit (90); Empfangen von wenigstens einem Schaltbefehl, der ein Schalten über N Gangstufen auf eine Zielgangstufe anfordert, wobei N eine ganze Zahl größer als eins ist, durch die Schaltungssteuereinheit (90) und Erzeugen von Informationen, die veranlassen, dass sich die erste Schaltung und die zweite Schaltung zusammen bewegen, durch die Schaltungssteuereinheit (90), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt umfasst, in dem in einem Tabellenspeicher (110) eine Tabelle gespeichert wird, die die Informationen zum Steuern des Betriebs der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung enthält, um sie insgesamt M mal zu bewegen, um die Zielgangstufe zu erreichen, wobei M eine ganze Zahl kleiner als N ist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Informationen zum Steuern des Betriebs der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung ein erstes Signal zum Betätigen der ersten Kettenschaltung (70) und ein zweites Signal zum Betätigen der zweiten Kettenschaltung (74) umfasst.
Verfahren nach den Ansprüche 22 bis 23, bei dem die erste Schaltung sich zu X ersten Schaltungspositionen bewegt, wobei die zweite Schaltung sich zu Y zweiten Schaltungspositionen bewegt, wobei X und Y beide ganze Zahlen größer als 1 sind, und wobei der Speicherschritt den Schritt des Speicherns von Informationen zum Steuern des Betriebs von wenigstens einer der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung für jede der X ersten Schaltungspositionen und für jede der Y zweiten Schaltungspositionen umfasst.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 24, bei dem der Speicherschritt weiter den Schritt des Speicherns von Informationen zum Bewegen von nur einer der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung um lediglich eine der entsprechenden ersten Schaltungspositionen und der zweiten Schaltungspositionen zum Erreichen der Zielgangstufe im Ansprechen auf einen Schaltbefehl umfasst, welcher ein Schalten über N Gangstufen anfordert, um die Zielgangstufe zu erreichen.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 25, bei dem der Speicherschritt weiter den Schritt des Speicherns von Informationen zum Steuern des Betriebs von wenigstens einer der ersten Schaltung und der zweiten Schaltung für die Schaltbefehle, die ein Schalten über eine einzelne Gangstufe anfordern, und für Schaltbefehle umfasst, die ein Schalten über N Gangstufen anfordern.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 26, bei dem der Speicherschritt weiter den Schritt des Speicherns von Informationen umfasst, um sowohl die erste Schaltung als auch die zweite Schaltung im Ansprechen auf einen Schaltbefehl, der ein Schalten über N Gangpositionen zum Erreichen der Zielgangstufen anfordert, stationär zu halten.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 27, bei dem der Schaltbefehl, der ein Schalten über N Gangstufen anfordert, ein erstes Befehlssignal und ein zweites Befehlssignal umfasst, wobei das erste Befehlssignal und das zweite Befehlssignal gleichzeitig auftreten.
Verfahren nach Anspruch 28, bei dem das erste Befehlssignal vor dem zweiten Befehlssignal auftritt.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 29, bei dem der Schaltbefehl, der ein Schalten über N Gangstufen anfordert, ein erstes Befehlssignal und ein zweites Befehlssignal umfasst, wobei das erste Befehlssignal und das zweite Befehlssignal innerhalb eines vorgeschriebenen Zeitintervalls auftreten.
Verfahren nach Anspruch 30, bei dem das Auftreten des ersten Befehlssignals und des zweiten Befehlssignals nicht gleichzeitig erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 31, bei dem der Schaltbefehl, der ein Schalten über N Gangstufen anfordert, ein Befehlssignal umfasst, welches für ein Zeitintervall auftritt, das größer ist als der vorgeschriebene Wert.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 31, das weiter den Schritt des manuellen Erzeugens des wenigstens einen Schaltbefehls umfasst.
Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 32, das weiter folgende Schritte umfasst: Empfangen von Informationen von einem Gangsensor (91) durch eine automatische Schaltsteuereinheit (103); und automatisches Erzeugen von Schaltbefehlen auf der Grundlage der von dem Gangsensor (91) empfangenen Informationen.
Verfahren nach Anspruch 34, bei dem der Schritt des automatischen Erzeugens von Schaltbefehlen den Schritt des Erzeugens von Schaltbefehlen auf der Grundlage der Fahrradgeschwindigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, bei dem der Schritt des automatischen Erzeugens von Schaltbefehlen den Schritt des Erzeugens von Schaltbefehlen auf der Grundlage der Fahrradbeschleunigung umfasst.
Verfahren nach den Ansprüchen 34 bis 36, das weiter folgende Schritte umfasst: Empfangen von Informationen von einem Kadenzsensor (92) durch eine automatische Schaltsteuereinheit (103); und automatisches Erzeugen von Schaltbefehlen auf der Grundlage der von dem Kadenzsensor (92) empfangenen Informationen.