TWI297754B - Method and apparatus for controlling a bicycle transmission to compensate for power supply characteristics - Google Patents

Description

_ 1297754 ,i、 ⑴ 九、發明說明 [發明所屬之技術領域】 本發明針對自行車，尤其針對控制自行車傳動裝置的 操作以補償電源特性的方法及設備。 【先前技術】 近來已知有由電馬達或類似者操作的自行車傳動裝置 φ 。此種傳動裝置可根據自行車速率自動地換檔或由騎車者 手動地換檔。典型上，換檔命令是根據自行車速率產生或 由騎車者手動輸入，馬達是由傳動裝置操作單元回應換檔 命令而被控制，並且傳動裝置的齒輪比據此被設定。 例如，美國專利第6,1 62,1 40號揭示包含底座構件， 可移動構件，及連桿組機構的馬達驅動的撥鏈器。連桿組 機構包含連桿構件，其連接於底座構件且連接於可移動構 件成爲使得可移動構件相對於底座構件移動。連桿構件經 Φ 由連桿連接構件而可樞轉地連接於底座構件及可移動構件 之一，並且馬達被設置用來旋轉連桿連接構件。可移動構 件回應連桿連接構件的旋轉而相對於底座構件移動。 美國專利第5,35 7，177號揭示用於自行車的電鏈條轉 移裝置的電調整裝置。調整裝置包含調整元件，用來移動 調整元件的驅動裝置，及用來控制驅動裝置的控制單元。 一預設裝置操作性地連接於控制單元以用來儲存多個設定 値，其中每一設定値相應於調整元件且因此相應於鏈條轉 移裝置的操作位置。調整元件可被移動至想要的設定位置 -4 - .(2) 1297754

I ，然後設定位置値可被儲存在預設裝置中來取代先前 定位置値，因而建立或精細調諧（fine tune )鏈條轉 置的操作位置。 美國專利第6,740,003號揭示用來將電控制的自 撥鏈器從第一鏈輪移動至第二鏈輪的設備。此設備包 來接收來自被安裝於撥鏈器的電位計的指示撥鏈器的 的訊號的撥鏈器位置輸入裝置，用來儲存第二鏈輪的 φ 撥鏈器位置的記憶體，及提供多個訊號以將撥鏈器從 鏈輪移動至第二鏈輪的運動控制電路。上述多個訊號 在撥鏈器開始移動離開第一鏈輪時產生的第一訊號， 撥鏈器處於接近第二鏈輪之處時產生的第二訊號。第 號防止撥鏈器衝過（overshoot)第二鏈輪。 在這些已知系統中，操作各種不同的定位元件的 的速率取決於電源的各種不同的特性，例如電壓。舉 言，如果電源電壓比馬達的設計操作電壓高，例如可 • 高的周圍溫度或來自車輪發電機的高充電電壓造成， 來操作撥鏈器的馬達軸可能旋轉得比預期的快。如果 感測器的採樣率（sampling rate )未充分地高，則撥 可能衝過目標鏈輪，且甚至可能造成鏈條嚙合超過目 輪的鏈輪。如此，正確地控制馬達可能變得非常困難 括將撥鏈器移回正確位置的嘗試。 【發明內容】 本發明針對控制可移動的自行車裝置的設備的各 的設 移裝 行車 含用 位置 參考 第一 包含 及在 二訊 馬達 例而 能由 則用 位置 鏈器 標鏈 ，包 種不 -5- β 1297754 • (3) 同特徵。在一實施例中，用來控制可移動的自行車裝置的 設備包含偵測異常電源特性的電源感測器，及操作性地連 接於電源感測器的控制單元。控制單元在電源具有第一特 性時提供第一訊號以命令自行車裝置以第一方式移動，並 且控制單元在電源具有第二特性時提供第二訊號以命令自 行車裝置以不同的第二方式移動。另外的發明特徵從以下 的敘述會顯明，並且此種特徵單獨或與上述特徵結合可形 • 成如申請專利範圍中所載者及其等效物的進一步發明的基 礎0 【實施方式】 圖1爲包含電控制的自行車傳動裝置的特別實施例的 自行車1的側視圖。在此實施例中，自行車1爲運動山地 自行車，並且包含車架2，可旋轉地安裝於車架2的前叉 3，安裝於前叉3的上方部份的車把4，可旋轉地附著於 • 前叉3的下方部份的前車輪5，可旋轉地附著於車架2的 後部的後車輪6，鏈條7，前傳動裝置8，後傳動裝置9， 及鞍座1 1。前車輪制動器1 6被設置用來制動前車輪5， 並且後車輪制動器1 7被設置用來制動後車輪6。如圖2 所示，握把12a，12b及制動桿13a，13b分別被設置在車 把4的兩端部上。制動桿1 3 b連接於用來制動前車輪5的 前車輪制動器1 6，而制動桿1 3 a連接於用來制動後車輪6 的後車輪制動器1 7。 前傳動裝置8爲附著於車架2的中央下方部份的機械 -6 - (4) •1297754 單元，用來將騎車者所產生的驅動力經由鏈條7傳輸至後 傳動裝置9。前傳動裝置8包含具有不同尺寸的三個鏈輪 37及前撥鏈器33。三個鏈輪37被安裝在齒輪曲柄31上 ，而齒輪曲柄31在騎車者推動踏板32a及32b時旋轉。 齒輪曲柄31包含水平地且可旋轉地通過車架2的中央下 方部份的曲柄軸34，右曲柄35，及左曲柄36。右曲柄35 的一端部連接於曲柄軸34的右側，並且三個鏈輪37附著 • 於右曲柄35。左曲柄36的一端部連接於曲柄軸34的左 側。右曲柄3 5及左曲柄3 6的另一端部分別可旋轉地支撐 踏板32a及32b。前撥鏈器33使鏈條7與三個鏈輪37之 一嚙合，並且由整合的（integrated )前撥鏈器馬達單元 50(圖3)移動，而前撥鏈器馬達單元50是由安裝於車 把4的傳動裝置控制單元1 5控制。整合的前撥鏈器位置 感測器52偵測前撥鏈器33的位置，並且因此偵測目前被 鏈條7嚙合的鏈輪3 7。 φ 後傳動裝置9作用來將由鏈條7傳輸的驅動力傳輸至 後車輪6。後傳動裝置9包含後鏈輪群組（rear sprocket cluster ) 41及後撥鏈器42。在此實施例中，後鏈輪群組 41包含具有不同尺寸的七個鏈輪43，其與後車輪6的輪 轂部份同心地安裝。後撥鏈器42使鏈條7與七個鏈輪43 之一嚙合，並且由整合的後撥鏈器馬達單元54 (圖3)移 動，而後撥鏈器馬達單元54是由傳動裝置控制單元1 5控 制。整合的後撥鏈器位置感測器5 6偵測後撥鏈器42的位 置，並且因此偵測目前被鏈條7嚙合的鏈輪43。 (5) 1297754 如圖2所示，換檔命令單元14a，14b分別被設置在 握把12a，12b及制動桿13a，13b的內側。傳動裝置控制 單元1 5附著於車把4的中央部份，並且連接於換檔命令 單元14a，14b。換檔命令單元14a，14b被用來將前傳動 裝置8及後傳動裝置9手動換檔。後換高檔按鈕18a及後 換低檔按鈕19a被設置於換檔命令單元14a，並且前換高 檔按鈕18b及前換低檔按鈕19b被設置於換檔命令單元 φ 14b。在此實施例中，換高檔按鈕18a及18b提供用來將 前傳動裝置8及後傳動裝置9換高檔一個鏈輪的訊號。類 似地，換低檔按鈕19a及19b提供用來將前傳動裝置8及 後傳動裝置9換低檔一個鏈輪的訊號。 如圖1及3所示，傳動裝置控制單元1 5經由驅動單 元28而連接於前傳動裝置8及後傳動裝置9。如圖3所 示，驅動單元28收容電源60及電源感測器64。電源60 提供操作電力給前撥鏈器馬達單元5 0，後撥鏈器馬達單 # 元54，及/或傳動裝置控制單元15，並且電源感測器64 感測電源60的特性。在此實施例中，電源感測器64包含 感測電源60的電壓的電壓感測器。 傳動裝置控制單元15包含具有中央處理單元（CPU )2 1及記憶體22的控制單元23，用來顯示行進資訊的顯 示單元24，電力開關25，及改變傳動裝置控制單元15的 操作模式的模式開關26。CPU21主要負責回應由換檔命 令單元14a及14b，前撥鏈器位置感測器52，後撥鏈器位 置感測器56，電源感測器64，及記憶體22中儲存的資料 (6) '1297754 所提供的訊號來控制前傳動裝置8及後傳動裝置9 ° CPU21也控制顯示單元24上所呈現的資訊。如圖2所示 ，傳動裝置控制單元15包含箱狀殼體27。顯示單元24， 電力開關25，及模式開關26被配置在殼體27的上表面 上。 圖4爲用來以補償電源60的特性（例如電壓）的方 式控制前傳動裝置8或後傳動裝置9的演算法的特別實施 φ 例的流程圖。此演算法是在騎車者打開傳動裝置控制單元 15的電力開關25時被啓動。 傳動裝置控制單元.1 5的初始設定在步驟S 1中被實施 。初始設定典型上包含旗標（flag )及計數器（counter ) 的重新設定以及準備系統以進行正確操作的其他處理。然 後，在步驟S2中判定是否從換檔命令單元Ha及換檔命 令單元1 4b之一接收到換檔要求。如果否定，則處理程序 直接回至步驟S2。否則，在步驟S3中從電源感測器64 # 獲得電源60的目前電壓VP。然後，在步驟S4中判定電 壓VP是否在儲存於記憶體22中的預定電壓VH以上。在 此實施例中，電壓VH爲相應的前撥鏈器馬達單元50或彳彡 撥鏈器馬達單元54的常態操作電壓。大於VH的電壓表示 異常電源特性。如果電源電壓VP並未在電壓VH以上，則 控制單元23提供進行前撥鏈器馬達單元50或後撥鏈器馬 達單元54的常規操作的訊號。例如，如果控制單元23直 接操作前撥鏈器馬達單元50或後撥鏈器馬達單元54，胃 控制單元23的訊號輸出可以是提供足以用常態方式 -9 - 1297754 * (7) 馬達單元54的類比電壓。如果前撥鏈器馬達單元5〇或後 撥鏈器馬達單元5 4包含其本身的控制處理器，則由控制 單元2 3所提供的訊號可以是如表1所示的多位元數位訊 號0 功能 '——--—— 位元1 位元2 Μ針旋轉 0 1 塑^歴針旋轉 1 0 制動 1 1 不變（stay) 0 0 表1 另一方面，如果在步驟S4中判定電源電壓VP大於電 壓VH，則表示偵測到異常電源特性，處理程序移至步驟 S6，並且實施前撥鏈器馬達單元50或後撥鏈器馬達單元 • 54的修正操作。在此實施例中，前撥鏈器馬達單元50或 後撥鏈器馬達單元54以間歇性的方式操作。例如，如果 控制單元23直接操作前撥鏈器馬達單元5 0或後撥鏈器馬 達單元54，則控制單元23的訊號輸出可以是提供足以用 步進（stepped)方式操作後撥鏈器馬達單元54的間歇性 (例如脈衝式或方形波）類比電壓。如果前撥鏈器馬達單 元5 0或後撥鏈器馬達單元5 4包含其本身的控制處理器， 則由控制單元23所提供的訊號可以是選擇自表1的交替 (alternating )多位元數位訊號。例如，控制單元23可 -10- (10) 1297754 圖4爲用來控制自行車傳動裝置的演算法的特別實施 例的流程圖。 圖5爲整個傳動裝置控制單元的另一實施例的方塊圖 【主要元件符號說明】 1 :自行車 2 :車架 3 :前叉 4 :車把 5 :前車輪 6 :後車輪 7 :鏈條 8 =前傳動裝置 9 :後傳動裝置 1 1 :鞍座 12a :握把 1 2 b :握把 1 3 a :制動桿 13b :制動桿 14a :換檔命令單元 14b :換檔命令單元 1 5 :傳動裝置控制單元 1 6 :前車輪制動器 -13- (11) (11)‘1297754 1 7 :後車輪制動器 1 8 a :後換高檔按鈕 1 8 b :前換高檔按鈕 1 9 a :後換低檔按鈕 19b :前換低檔按鈕 21 :中央處理單元（CPU) 21a :中央處理單元（CPU) 21b :中央處理單元（CPU ) 22 :記憶體 22a :記憶體 22b :記憶體 23 :控制單元 23a :後撥鏈器控制單元 23b :前撥鏈器控制單元 24 :顯示單元 25 :電力開關 26 :模式開關 27 :殼體 2 8 :驅動單元 3 1 :齒輪曲柄 32a :踏板 32b :踏板 3 3 :前撥鏈器 3 4 :曲柄軸 -14 (12) J 1297754 I t 35 :右曲柄 3 6 :左曲柄 37 :鏈輪 41 :後鏈輪群組 42 :後撥鏈器 43 :鏈輪 50:整合的前撥鏈器馬達單元 φ 52 :整合的前撥鏈器位置感測器 54 :整合的後撥鏈器馬達單元 5 6 :整合的後撥鏈器位置感測器 60 :電源 64 :電源感測器 S 1 :步驟 S 2 :步驟 S 3 :步驟 _ S 4 :步驟 S 5 :步驟 S 6 :步驟 S 7 :步驟 V Η :預定電壓 V Ρ :目前電壓 -15-

Claims (1)

1297754 十、申請專利範圍 |^年 > 月“修(更)正土 一·— _| 一祕，•一 第94 1 3 0560號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國97年3月6 日修正 1. 一種用來控制可移動的自行車裝置的設備，包含 電源感測器，其偵測異常電源特性；及 控制單元，操作性地連接於該電源感測器； 其中該控制單元在電源具有第一特性時提供第一訊號 ，以命令該自行車裝置以第一方式移動； 其中該控制單元在電源具有第二特性時提供第二訊號 ，以命令該自行車裝置以不同的第二方式移動；且 其中該第一訊號命令該自行車裝置以連續方式移動， 並且該第二訊號命令該自行車裝置以間歇性方式移動。 2 .如申請專利範圍第1項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，其中該第一訊號命令該自行車裝置在 一選定的時間間隔中移動第一距離’並且該第二訊號命令 該自行車裝置在該選定的時間間隔中移動不同的第二距離 〇 3 .如申請專利範圍第1項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，其中該第一訊號包含連續訊號，並且 該第二訊號包含間歇性訊號。 4 .如申請專利範圍第1項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，其中該第一訊號包含多位元第一數位 * ΊΊ ΟίΠΠ^ Λ y Μ Μ 丨 I r -.......... -Λ/« ·»·.·*« ^»—r· .•»1Μΐ·»«*β^·-*·'*ν%'*5·Μ»^'»»···«ι·*ι»^ * ·ν«(·ιι »»m m« *···«·μι· ·η n年月/ a .(更)正木 訊號，並且該第二訊號包含多位元第二數位訊號。 5.如申請專利範圍第1項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，進一步包含位置感測器，其提供指示 該自行車裝置的位置的位置指示訊號，其中該控制單元操 作性地連接於該位置感測器，並且至少部份地根據該位置 指示訊號來提供該第一訊號及該第一訊號。 6 .如申請專利範圍第1項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，其中該第一訊號及該第二訊號可操作 自行車傳動裝置。 7. 如申請專利範圍第6項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，其中該第一訊號及該第二訊號可操作 撥鏈器。 8. 如申請專利範圍第6項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，其中該第一訊號及該第二訊號可操作 移動該自行車傳動裝置的馬達。 9 ·如申請專利範圍第1項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，其中該異常電源特性相應於異常電源 電壓。 1 0.如申請專利範圍第9項所述的用來控制可移動的 自行車裝置的設備，其中該控制單元在電源電壓於一預定 値以下時提供該第一訊號，並且該控制單元在電源電壓於 該預定値以上時提供該第二訊號。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第一訊號命令該自行車裝置 -2 - • 1297754 ___________________ 月匕9修(更)正本 在一選定的時間間隔中移動第一距離，並且該第二訊號命 令該自行車裝置在該選定的時間間隔中移動不同的第二距 離。 12 ·如申請專利範圍第11項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第二距離小於該第一距離。 1 3 ·如申請專利範圍第12項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第一訊號及該第二訊號可操 作自行車傳動裝置。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第一訊號命令該自行車傳動 裝置以連續方式移動，並且該第二訊號命令該自行車傳動 裝置以間歇性方式移動。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第一訊號包含多位元第一數 位訊號，並且該第二訊號包含多位元第二數位訊號。 1 6 ·如申請專利範圍第丨5項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第一訊號及該第二訊號可操 作撥鏈器。 1 7 ·如申請專利範圍第1 4項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第一訊號及該第二訊號可操 作移動該自行車傳動裝置的馬達。 1 8 ·如申請專利範圍第1 7項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第一訊號包含連續訊號，並 且該第二訊號包含間歇性訊號。 -3- ' 1297754 D年3月έ曰修(更)正本I 1 9 .如申請專利範圍第1 8項所述的用來控制可移動 的自行車裝置的設備，其中該第一訊號及該第二訊號可操 作移動撥鏈器的馬達。 -4-