專利名稱：自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是與自行車的變速技術(shù)有關(guān)，特別是指一種自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知的自行車自動(dòng)變速系統(tǒng)，例如中國臺(tái)灣公告第583117號(hào)“自行車的自動(dòng)變速控制裝置及其方法”發(fā)明專利案，美國相對(duì)案為US6，774，771號(hào)。其先前技術(shù)中已揭露出， 能根據(jù)自行車的行駛狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)變速的自動(dòng)變速裝置是所周知的變速裝置。然而，目前的自行車自動(dòng)變速裝置，在變速控制的方式上，大多是將偵測(cè)器 (Sensor)所測(cè)得信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)值后，再與各個(gè)檔位的檔位值進(jìn)行比對(duì)，以決定是否變檔。 然而，由于騎乘時(shí)路況多變，上下坡以及踩踏動(dòng)作等因素，都會(huì)導(dǎo)致變速動(dòng)作顯得突然或笨拙，因此騎乘者常會(huì)在自動(dòng)變速動(dòng)作發(fā)生時(shí)產(chǎn)生不舒適的感覺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其可減少變速動(dòng)作發(fā)生時(shí)的不舒適感覺。為了達(dá)成前述目的，依據(jù)本發(fā)明所提供的一種自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，是與具有自動(dòng)變速器的一自行車的換檔控制器連接，由送出換檔控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)該換檔控制器控制該自動(dòng)變速器進(jìn)行換檔動(dòng)作，該自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)包含有一微電腦；一換檔控制驅(qū)動(dòng)器，電性連接于該微電腦以及自行車的換檔控制器，該換檔控制驅(qū)動(dòng)器受該微電腦的控制來對(duì)該換檔控制器送出一換檔控制信號(hào)；至少二種傳感器，設(shè)置于自行車的預(yù)定位置且電性連接于該微電腦，用以偵測(cè)踩踏速度、車輪速度、車輪加速度、踩踏加速度、踏力轉(zhuǎn)矩、助力馬達(dá)轉(zhuǎn)矩、助力馬達(dá)電流、坡度及生理狀態(tài)之中的至少任意二種；以及一程序與法則資料庫，電性連接于該微電腦，該程序與法則資料庫具有綜合前述至少二種傳感器的感測(cè)結(jié)果來加以判斷的判斷法則，經(jīng)由該微電腦依該判斷法則來判斷是否需要改變檔位，在需要改變檔位時(shí)，是控制該換檔控制驅(qū)動(dòng)器輸出改變檔位的一換檔控制信號(hào)；其中，該判斷法則是為(a)將自行車的自動(dòng)變速器的各個(gè)檔位由大至小或由小至大分別定義一檔位值，并且將自行車開始前進(jìn)的時(shí)間點(diǎn)的前述至少二種傳感器的感測(cè)結(jié)果經(jīng)過模糊(Fuzzy) 法則的計(jì)算而得到一增益值，之后將該增益值與自行車目前檔位所對(duì)應(yīng)的檔位值做一預(yù)定運(yùn)算而得到一檔位累計(jì)值，并將該檔位累計(jì)值與各個(gè)檔位的檔位值進(jìn)行比較，以判斷是否需要改變檔位；(b)在相隔預(yù)定時(shí)間后再于下一時(shí)間點(diǎn)將前述至少二種傳感器的感測(cè)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算而得到下一個(gè)增益值，并將新取得的增益值與上述(a)中取得的檔位累計(jì)值做一預(yù)定運(yùn)算而得到一新的檔位累計(jì)值，并將這個(gè)新取得的該檔位累計(jì)值與各個(gè)檔位的檔位值進(jìn)行比較，以判斷是否需要改變檔位；(c)不斷重復(fù)(b)直到自行車停止為止。由此，可使變速換檔的結(jié)果較能符合騎士的需求，進(jìn)而可減少變速動(dòng)作發(fā)生時(shí)的不舒適感覺。


為了詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)所在，以下列舉較佳實(shí)施例并配合

如后，其中圖1是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的裝設(shè)示意圖。圖3是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明第二較佳實(shí)施例的裝設(shè)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1至圖2所示，本發(fā)明第一較佳實(shí)施例所提供的一種自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)10，是與具有自動(dòng)變速器92的一自行車91的換檔控制器94連接，由送出換檔控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)該換檔控制器94控制該自動(dòng)變速器92進(jìn)行換檔動(dòng)作，該自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng) 10主要由一微電腦11、一換檔控制驅(qū)動(dòng)器21、二種傳感器31、41以及一程序與法則資料庫 51所組成，其中該微電腦11，具有運(yùn)算及控制的功能。該換檔控制驅(qū)動(dòng)器21，電性連接于該微電腦11以及自行車91的換檔控制器94， 該換檔控制驅(qū)動(dòng)器21受該微電腦11的控制來對(duì)該換檔控制器94送出一換檔控制信號(hào)。本案所需要使用的傳感器種類為至少二種以上，用來偵測(cè)踩踏速度、車輪速度、車輪加速度、踩踏加速度、踏力轉(zhuǎn)矩、助力馬達(dá)轉(zhuǎn)矩、助力馬達(dá)電流、坡度及生理狀態(tài)之中的至少任意二種。此外，前述的生理狀態(tài)是包含了呼吸、心跳或血壓的數(shù)值。于本實(shí)施例中是以二種傳感器來舉例說明。該二種傳感器31、41，分別為一踩踏速度傳感器31以及一車輪速度傳感器41。該踩踏速度傳感器31設(shè)置于自行車91的曲柄軸96(亦可設(shè)于曲柄)且電性連接于該微電腦 11，用以偵測(cè)自行車騎士的踩踏速度。該車輪速度傳感器41，設(shè)置于自行車91的車輪輪軸 93且電性連接于該微電腦11，用以偵測(cè)自行車91的車輪速度。而車輪加速度則可依簡(jiǎn)單的物理公式來將車輪速度相對(duì)于時(shí)間來運(yùn)算而得。該程序與法則資料庫51，電性連接于該微電腦11，該程序與法則資料庫51具有綜合前述傳感器31、41所感測(cè)到的踩踏速度、車輪速度以及推算出來的車輪加速度的判斷法則，經(jīng)由該微電腦11依該判斷法則來判斷是否需要改變檔位，在需要改變檔位時(shí)，是控制該換檔控制驅(qū)動(dòng)器21輸出改變檔位的一換檔控制信號(hào)。上述的判斷法則，是為(a)將自行車91的自動(dòng)變速器92的各個(gè)檔位由大至小或由小至大分別定義一檔位值，各該檔位值具有一定區(qū)間，并且將自行車91開始前進(jìn)的時(shí)間點(diǎn)的踩踏速度、車輪加速度以及車輪速度經(jīng)過模糊(Fuzzy)法則的計(jì)算而得到一增益值，之后將該增益值與自行車91目前檔位所對(duì)應(yīng)的檔位值做一預(yù)定運(yùn)算(本實(shí)施例中是為加法運(yùn)算)而得到一檔位累計(jì)值，并將該檔位累計(jì)值與各個(gè)檔位的檔位值進(jìn)行比較，以判斷是否需要改變檔位。(b)在相隔預(yù)定時(shí)間后(間隔時(shí)間可在5毫秒至100毫秒之間，本實(shí)施例中是以10 毫秒為例)，再于下一時(shí)間點(diǎn)將踩踏速度、車輪加速度以及車輪速度進(jìn)行運(yùn)算而得到下一個(gè)增益值，并將新取得的增益值與上述(a)中取得的檔位累計(jì)值做一預(yù)定運(yùn)算(本實(shí)施例中是為加法運(yùn)算)而得到一新的檔位累計(jì)值，并將這個(gè)新取得的該檔位累計(jì)值與各個(gè)檔位的檔位值進(jìn)行比較，以判斷是否需要改變檔位。(c)不斷重復(fù)(b)直到自行車91停止為止。本實(shí)施例還包含有一顯示器61，電性連接于該微電腦11，且該微電腦11亦電性連接于自行車91的自動(dòng)變速器92，該微電腦11是由該顯示器61來顯示該自動(dòng)變速器92 的目前檔位，該顯示器61還可以顯示其它信息，并不以顯示檔位為限。接下來說明本第一實(shí)施例的操作狀態(tài)。在自行車91停止的狀況下，自行車騎士也未踩踏，車輪速度為0，車輪加速度為0， 踩踏速度也為0，因此不作任何動(dòng)作。在自行車91行進(jìn)的狀況下，騎士踩踏踏板，車輪速度大于0，車輪加速度大于0，且踩踏速度也大于0，此時(shí)該踩踏速度傳感器31所測(cè)得的踩踏速度、該車輪加速度以及該車輪速度傳感器41所測(cè)得的車輪速度，均經(jīng)由該微電腦11以該判斷法則來進(jìn)行運(yùn)算累計(jì)，并判斷是否需要改變檔位。以下以三個(gè)案例來說明實(shí)際操作的狀態(tài)，此三個(gè)案例中，已先將車輪速度、車輪加速度以及踩踏速度固定在一個(gè)定值，以利舉例說明。先設(shè)定各個(gè)檔位所對(duì)應(yīng)的檔位值如表一。表一檔位值
權(quán)利要求
1.一種自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，是與具有自動(dòng)變速器的一自行車的換檔控制器連接，由送出換檔控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)該換檔控制器控制該自動(dòng)變速器進(jìn)行換檔動(dòng)作，該自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)包含有一微電腦；一換檔控制驅(qū)動(dòng)器，電性連接于該微電腦以及自行車的換檔控制器，該換檔控制驅(qū)動(dòng)器受該微電腦的控制來對(duì)該換檔控制器送出一換檔控制信號(hào)；至少二種傳感器，設(shè)置于自行車的預(yù)定位置且電性連接于該微電腦，用以偵測(cè)踩踏速度、車輪速度、車輪加速度、踩踏加速度、踏力轉(zhuǎn)矩、助力馬達(dá)轉(zhuǎn)矩、助力馬達(dá)電流、坡度及生理狀態(tài)之中的至少任意二種；以及一程序與法則資料庫，電性連接于該微電腦，該程序與法則資料庫具有綜合前述至少二種傳感器的感測(cè)結(jié)果來加以判斷的判斷法則，經(jīng)由該微電腦依該判斷法則來判斷是否需要改變檔位，在需要改變檔位時(shí)，控制該換檔控制驅(qū)動(dòng)器輸出改變檔位的一換檔控制信號(hào)；其中，該判斷法則為(a)將自行車的自動(dòng)變速器的各個(gè)檔位由大至小或由小至大分別定義一檔位值，并且將自行車開始前進(jìn)的時(shí)間點(diǎn)的前述至少二種傳感器的感測(cè)結(jié)果經(jīng)過模糊法則的計(jì)算而得到一增益值，之后將該增益值與自行車目前檔位所對(duì)應(yīng)的檔位值做一預(yù)定運(yùn)算而得到一檔位累計(jì)值，并將該檔位累計(jì)值與各個(gè)檔位的檔位值進(jìn)行比較，以判斷是否需要改變檔位；(b)在相隔預(yù)定時(shí)間后再于下一時(shí)間點(diǎn)將前述至少二種傳感器新測(cè)得的感測(cè)結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算而得到下一個(gè)增益值，并將新取得的增益值與上述(a)中取得的檔位累計(jì)值做一預(yù)定運(yùn)算而得到一新的檔位累計(jì)值，并將這個(gè)新取得的該檔位累計(jì)值與各個(gè)檔位的檔位值進(jìn)行比較，以判斷是否需要改變檔位；(c)不斷重復(fù)(b)直到自行車停止為止。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中在判斷法則中，該增益值與檔位值所做的預(yù)定運(yùn)算是為加法運(yùn)算。
3.依據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中在判斷法則中，(b)中定義的相隔預(yù)定時(shí)間，其時(shí)間間隔介于毫秒-100毫秒之間。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中還包含有一顯示器，電性連接于該微電腦，且該微電腦亦電性連接于自行車的自動(dòng)變速器，該微電腦是由該顯示器來顯示該自動(dòng)變速器的目前檔位。
5.依據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中用以偵測(cè)踏力轉(zhuǎn)矩的傳感器為扭力傳感器，設(shè)于自行車的曲柄或曲柄軸上且電性連接于該微電腦。
6.依據(jù)權(quán)利要求5所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中還包含有一放大器以及一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該扭力傳感器電性連接于該放大器，該放大器電性連接于該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器電性連接于該微電腦；由此該扭力傳感器乃不直接電性連接于該微電腦，而是經(jīng)由該放大器以及該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器來間接地電性連接于該微電腦， 由此可將該扭力傳感器所測(cè)得的踏力轉(zhuǎn)矩經(jīng)過放大以及模擬轉(zhuǎn)數(shù)字的信號(hào)處理之后，再傳送給該微電腦。
7.依據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中用以偵測(cè)踩踏速度、車輪速度的傳感器分別為一踩踏速度傳感器以及一車輪速度傳感器。
8.依據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中該生理狀態(tài)包含呼吸、心跳或血壓的數(shù)值。
9.依據(jù)權(quán)利要求1所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中判斷法則中所定義各個(gè)檔位的檔位值，均具有一定的區(qū)間；在判斷法則的(b)和(c)之間還更增加(bl)在一較長預(yù)定時(shí)間內(nèi)，若該檔位累計(jì)值都沒有超過目前檔位所對(duì)應(yīng)的檔位值，也就是未造成換檔動(dòng)作的狀態(tài)下，則將該檔位累計(jì)值重置為目前檔位的檔位值的區(qū)間中點(diǎn)值。
10.依據(jù)權(quán)利要求9所述的自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，其中該較長預(yù)定時(shí)間介于500 毫秒-2000毫秒之間。
全文摘要
一種自行車自動(dòng)變速控制系統(tǒng)，主要是由微電腦、換檔控制驅(qū)動(dòng)器、踩踏速度傳感器以及車輪速度傳感器來偵測(cè)騎乘自行車時(shí)的至少二種可感測(cè)的數(shù)值(例如車輪速度以及踩踏速度等)，并由一判斷法則判斷是否要進(jìn)行換檔，并把換檔控制信號(hào)傳送至自行車的換檔控制器以進(jìn)行換檔。其中，該判斷法則是將所感測(cè)到的結(jié)果經(jīng)過模糊運(yùn)算而得到一增益值，再將增益值與一檔位累計(jì)值做一預(yù)定運(yùn)算而得到新的檔位累計(jì)值，以該最新的檔位累計(jì)值來判斷是否需進(jìn)行換檔。由此，可使變速換檔的結(jié)果較能符合騎士的需求，進(jìn)而可減少變速動(dòng)作發(fā)生時(shí)的不舒適感覺。
文檔編號(hào)G05B19/04GK102346446SQ20101024487
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者呂正賢, 鄭啟昌, 陳智揚(yáng) 申請(qǐng)人:久鼎金屬實(shí)業(yè)股份有限公司