CN102806978A - 依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，是设于具有一变速器的自行车上，该依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统包含有：一微电脑，其内储存有至少一热量消耗表以及多张变速条件表；一换档控制驱动器；至少一种传感器，用以侦测车轮速度、踩踏速度、踩踏力量、坡度之中的至少一种状态；每隔一预定间隔，依据该至少一热量消耗表取得有关于热量消耗的一比对结果，再依该比对结果来决定取用其中一个变速条件表做为变速的依据。

Description

依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统

技术领域

本发明是与自行车有关，特别是指一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统。

背景技术

目前的自行车自动变速控制系统，通常是依据自行车的踩踏状况、车轮速度等来进行换档与否的判断。

我国第I248411号专利，揭露了一种自动变速的自行车，其在说明书中揭露了使用心跳速率来控制所选用换档范围，例如在心跳速率的目标值设定在每分钟150下时，即选择适当的齿轮范围以保持操作者心跳速率在目标范围内。此种技术主要是以自动变速的档位来保持骑乘者的心跳速率不要超过一个范围内。

我国公开第200732196号专利，揭露了一种自动变速的自行车，其在说明书中揭露了侦测骑乘者的心跳速度来以变速器切换至低速比或高速比的状态，而达到依据骑乘者的体能状况(心跳变化率)来自动切换变速器的速比，进而使骑乘者感到更为舒适。

前述的现有技术，前者(I248411)是为了保持操作者心跳速率在一定的范围内，其心跳速率的取得仅是用来限制换档的范围而已，并没有其它的作用，且其换档范围并非在心跳速率之外再综合其它条件判断，而仅是选择心跳速率或是驱动扭力二者择一的状况。而后者(200732196)则是依据骑乘者的心跳速度来实时的改变变速器的速比，用以让骑乘者感到舒适。

前述二件现有技术仅是让使用者的心跳速度维持于一范围，或是实时的依心跳速度来调整速比(即档位)，但并没有考虑到长时间的骑乘后骑乘者体力下降的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其可在骑乘一段时间后，依据骑乘者的心跳状态来得知骑乘者所消耗的热量，进而调整变速的条件，让骑乘者更为舒适。

为了达成前述目的，依据本发明所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，是设于一自行车上，该自行车具有一变速器，该依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统包含有：一微电脑，其内储存有至少一热量消耗表以及多张变速条件表；一换档控制驱动器，电性连接于该微电脑，且连接于该变速器，并受该微电脑控制用以驱动该变速器进行变速；至少一种传感器，设置于该自行车的预定位置且电性连接于该微电脑，用以侦测车轮速度、踩踏速度、踩踏力量、坡度之中的至少一种而得到至少一种侦测信号，并传送至该微电脑，该微电脑并且依据该至少一种侦测信号来产生出至少一种侦测结果；在骑乘的过程中，每隔一预定间隔，该微电脑依据该至少一热量消耗表取得有关于热量消耗的一比对结果，再依该比对结果以及该侦测结果来与该多张变速条件表比对，用以判断是否该升档或降档，再控制该换档控制驱动器送出换档控制信号至该变速器进行升档或降档。

由此，在骑乘一段时间之后，利用侦测骑乘者的心跳速率来取得热量消耗量，再依这个热量消耗量来决定使用何种变速条件表，由此可以因应骑乘者的生理状况来调整换档条件，让骑乘者更为舒适。

附图说明

图1是本发明第一较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明第一较佳实施例的装设示意图。

图3是本发明第一较佳实施例的另一装设示意图。

图4是本发明第七较佳实施例的结构示意图。

图5是本发明第七较佳实施例的装设示意图。

主要元件符号说明

具体实施方式

为了详细说明本发明的技术特点，兹举以下的较佳实施例并配合图式说明如后，其中：

如图1至图2所示，本发明第一较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统10，是设于一自行车90上，该自行车90具有一变速器91，该依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统10主要由一微电脑11、一换档控制驱动器13、至少一种传感器15以及一心跳传感器17所组成，其中：

该微电脑11，其内储存有至少一热量消耗表以及多张变速条件表。于本实施例中是储存有二热量消耗表，其中该二热量消耗表中是在不同的心跳状态下，以平均时速与所经过的时间(即骑乘时间)来对应出所消耗的热量大小。

下列的表1及表2分别代表不同的热量消耗表，其中表1为骑乘者的平均心跳率介于平均最大心跳率的65％～80％之间的比对表，表2为骑乘者的平均心跳率介于平均最大心跳率的50％～64.9％之间的比对表。该最大心跳率是指卫生机关所公布的国人的平均最大心跳率。而表1及表2中的「小」、「中小」、「中」、「中大」以及「大」则代表热量消耗量。

表1(热量消耗表)

表2(热量消耗表)

下列表3至表8的变速条件表分别代表在不同的热量消耗量时，车轮速度(即时速)所对应的档位。其中，「初始」是代表尚未有热量消耗的初始状态。

表3(变速条件表)

表4(变速条件表)

表5(变速条件表)

表6(变速条件表)

表7(变速条件表)

表8(变速条件表)

该换档控制驱动器13，电性连接于该微电脑11，且连接于该变速器91，并受该微电控制用以驱动该变速器91进行变速。

该至少一种传感器15，于本实施例中为多种传感器15，设置于该自行车90的预定位置且电性连接于该微电脑11，分别用以侦测车轮速度、踩踏速度、踩踏力量以及坡度而得到多种侦测信号，并传送至该微电脑11，该微电脑11并且依据该多种侦测信号来产生出多种侦测结果。实际实施时，可使用一种传感器15来产生一种感测结果，也可以用多种传感器15来产生多种感测结果，本实施例中以一种感测结果，即车轮速度为例。

该心跳传感器17，于本实施例中该心跳传感器17是配戴于骑乘者身上，而与该微电脑11之间通过一无线接口18电性连接于该微电脑11，用以感测骑乘者的心跳状态，并将所感测到的心跳状态转换为电子信号传送至该微电脑11。

每隔一预定间隔，于本实施例中该预定间隔是指骑乘时间间隔，且为固定时间长度间隔，而是以每隔一小时为例，该微电脑11依据该心跳传感器17所测得的心跳状态来决定选用其中一该热量消耗表并取得有关于热量消耗的一比对结果，再依该比对结果以及该侦测结果来与该多张变速条件表比对，用以判断是否该升档或降档，再控制该换档控制驱动器13送出换档控制信号至该变速器91进行升档或降档。此外，上述所举例的每隔一小时的骑乘时间间隔，仅是固定时间长度间隔的一种状态的举例而已，骑乘时间的间隔亦可为不固定时间长度的间隔，而由该微电脑11设定即可，而利用微电脑11设定时间间隔是属现有技术，容不赘述。

本实施例中还包含有：一显示器19，设于该自行车90且电性连接于该微电脑11，用以显示行车的相关信息。然而，在有些状下是可以不设置该显示器19的(例如不需显示车速、档位的自行车)，亦即，该显示器19并非必要设置的元件。

以上说明了本第一实施例的构成以及技术，接下来说明本第一实施例的操作状态。

在骑乘之前，该微电脑11即判断目前为初始状态，而选择以表3做为换档条件表来做为换档依据。

在骑乘者骑乘自行车90的过程中，该微电脑11会不断的通过该心跳传感器17感测骑乘者的心跳状态，并且通过该传感器15侦测目前的车轮速度(即车速)并经由该微电脑11产生出此车轮速度的侦测结果。在持续骑乘一小时后，该微电脑11即会以所测得的骑乘者的平均心跳率来决定使用表1还是表2。以骑乘者的平均心跳率为70％且这一小时的平均时速为15公里/小时为例，其符合表1的65％～80％的条件，因此选用表1的热量消耗表来进行比对，接着再依据平均时速乘以所经过的时间(即一小时)即可得到15公里的热量消耗量，由于15介于10～20之间，且时间T介于1(小时)及2(小时)之间，因此所得到的比对结果就是其热量消耗量为「小」。此时该微电脑11即依这个「小」(热量消耗量)的比对结果来选用表4的变速条件表，进而做为目前骑乘者接下来在车车速改变时的变速条件，而由该微电脑11依该表4依车速的变化(即微电脑依侦测信号所产生的侦测结果，本实施例中为车速)来控制该变速器91进行变速。

由此可知，在骑乘者心跳速率不同时，所得到的比对结果(即热量消耗量)即有可能不同，连带会得所取用的变速条件表也随之不同，由此可以因应骑乘者的生理状况，让骑乘者更为舒适。

由此，本第一实施例可在骑乘一段时间后，依据骑乘者的心跳状态来得知骑乘者所消耗的热量，进而调整变速的条件。

须补充说明的是，如图3所示，本第一实施例中，该心跳传感器17’并不以无线的接口为限，其形态也可以是设于该自行车把手93上的一个心跳传感器17’而电性连接于该微电脑11，在骑乘者握持手把时，即可以接触该心跳传感器17’而供侦测心跳。唯此种心跳传感器17’的功能及其设置方式属于众所周知的现有技术，容不赘述。

本发明第二较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统20，主要概同于前揭第一实施例，由于图式上与第一实施例相同，因此请参阅图1，本第二实施例不同之处在于：

该微电脑11是利用一个前述的传感器15取得骑乘者踩踏速度的侦测结果，该多张变速条件表是在不同的热量消耗量下，踩踏速度与档位的比对表，分别为下列的表9至表14。其中，「初始」是代表尚未有热量消耗的初始状态。此外，该踩踏速度为骑乘者实际的踩踏速度，或也可为由该微处理器判断目前车轮速度及档位所定义出来虚拟的踩踏速度，于本第二实施例中是以虚拟的踩踏速度为例。

表9(变速条件表)

表10(变速条件表)

表11(变速条件表)

表12(变速条件表)

表13(变速条件表)

表14(变速条件表)

本第二实施例与第一实施例在操作上的不同处在于：在变速条件表中判断升档或降档时，是参考踩踏速度与所对应的档位来判断的。

本第二实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第一实施例，容不赘述。

本发明第三较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统30，主要概同于前揭第一实施例，由于图式上与第一实施例相同，因此请参阅图1，本第三实施例不同之处在于：

该微电脑11是利用一个前述的传感器15取得骑乘者踩踏力量的侦测结果，该多张变速条件表分别为在不同的热量消耗量下，踩踏力量与档位的比对表，分别为下列的表15至表20。其中，「初始」是代表尚未有热量消耗的初始状态。

表15(变速条件表)

表16(变速条件表)

表17(变速条件表)

表18(变速条件表)

表19(变速条件表)

表20(变速条件表)

本第三实施例与第一实施例在操作上的不同处在于：在变速条件表中判断升档或降档时，是参考踩踏力量与所对应的档位来判断的。

本第三实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第一实施例，容不赘述。

本发明第四较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统40，主要概同于前揭第一实施例，由于图式上与第一实施例相同，因此请参阅图1，本第四实施例不同之处在于：

该微电脑11是利用另一个前述的传感器15取得路面坡度的侦测结果，该多张变速条件表除了原来的热量消耗量、车轮速度以及档位的对应之外，还再加上了坡度参数进行比对，分别为下列的表21至表26。其中，「初始」是代表尚未有热量消耗的初始状态。

表21(变速条件表)

热量消耗量—初始

表22(变速条件表)

热量消耗量—小

表23(变速条件表)

热量消耗量—小中

表24(变速条件表)

热量消耗量—中

表25(变速条件表)

热量消耗量—中大

表26(变速条件表)

热量消耗量—大

本第四实施例与第一实施例在操作上的不同处在于：在变速条件表中判断升档或降档时，除了参考车轮速度(即车速)之外，还参考了坡度来判断。

本第四实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第一实施例，容不赘述。

本发明第五较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统50，主要概同于前揭第二实施例，由于图式上与第一实施例相同，因此请参阅图1，本第五实施例不同之处在于：

该微电脑11是利用另一个前述的传感器15取得路面坡度的侦测结果，该多张变速条件表除了原来的热量消耗量、踩踏速度以及档位的对应之外，还再加上了坡度参数进行比对，分别为下列的表27至表32。其中，「初始」是代表尚未有热量消耗的初始状态。

表27(变速条件表)

热量消耗量—初始

表28(变速条件表)

热量消耗量—小

表29(变速条件表)

热量消耗量—中小

表30(变速条件表)

热量消耗量—中

表31(变速条件表)

热量消耗量—中大

表32(变速条件表)

热量消耗量—大

本第五实施例与第二实施例在操作上的不同处在于：在变速条件表中判断升档或降档时，除了参考踩踏速度之外，还参考了坡度来判断。

本第五实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第一实施例，容不赘述。

本发明第六较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统60，主要概同于前揭第三实施例，由于图式上与第一实施例相同，因此请参阅图1，本第六实施例不同之处在于：

该微电脑11是利用另一个前述的传感器15取得路面坡度的侦测结果，该多张变速条件表除了原来的热量消耗量、踩踏力量以及档位的对应之外，还再加上了坡度参数进行比对，分别为下列的表33至表38。其中，「初始」是代表尚未有热量消耗的初始状态。

表33(变速条件表)

热量消耗量—初始

表34(变速条件表)

热量消耗量—小

表35(变速条件表)

热量消耗量—中小

表36(变速条件表)

热量消耗量—中

表37(变速条件表)

热量消耗量—中大

表38(变速条件表)

热量消耗量—大

本第六实施例与第三实施例在操作上的不同处在于：在变速条件表中判断升档或降档时，除了参考踩踏力量之外，还参考了坡度来判断。

本第六实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第一实施例，容不赘述。

请参阅图4至图5，本发明第七较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统70，主要概同于前揭第一实施例，不同之处在于：

还包含有一助力提供系统76，设于该自行车90，该助力提供系统76主要具有一驱动马达761以及一电池762，该驱动马达761电性连接于该微电脑11以及实体连接于该自行车90的车轮95，用以受该微电脑11的控制对该自行车90的车轮95输出辅助推力，该微电脑11是依该比对结果来调整助力的输出比率，于本实施例中，在比对结果显示所消耗的热量愈大时，则该微电脑11即控制该助力提供系统76提供愈大的助力输出比率。其中，助力提供系统76的驱动马达761及电池762与自行车90连接的方式属现有技术，容不赘述。

表39即为依据热量消耗量的比对结果来判断助力输出比率的比对表。其中X％是指初始状态下的原始助力的比率。

表39

初始

小

中小

中

中大

大

助力输出比率

X％

X+5％

X+10％

X+15％

X+20％

X+25％

本第七实施例与第一实施例在操作上的不同处在于：除了以热量消耗量的比对结果来决定变速条件表之外，还以这个比对结果来决定助力输出比率，用以让骑乘者的生理状态(心跳速率)除了可以用来决定变速条件外，还可以用来决定助力输出比率，适时的提供充份的助力，让骑乘者更为舒适。

本第七实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第一实施例，容不赘述。

本发明第八较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，主要概同于前揭第一实施例，由于图式上与第一实施例相同，因此请参阅图1，本第八实施例不同之处在于：

本实施例中不具有该心跳传感器。

本实施例中的热量消耗表，是以平均时速以及骑乘时间来对应出消耗的热量大小。下列的表40即为本实施例的热量消耗表。

表40(热量消耗表)

平均时速(公里/小时)\时间T(小时)	1＜T＜2	2＜T＜3	3＜T＜4	T＞4
					10～20	小	中小	中	中大
20以上	中小	中	中大	大

由上述的表40，可以直接在每经过该预定间隔(本实施例中为骑乘时间间隔)后，直接比对出对应的热量消耗量。

本第八实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第一实施例，容不赘述。

本发明第九较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，主要概同于前揭第八实施例，不同之处在于：

本实施例中的热量消耗表，是以平均时速以及骑乘距离来对应出消耗的热量大小。下列的表41即为本实施例的热量消耗表。

表41(热量消耗表)

平均时速(公里/小时)\骑乘距离(公里)	10～30	30～50	50～70	70以上
					10～20	小	中小	中	中大
20以上	中小	中	中大	大

由上述的表41，可以直接在每经过该预定间隔(本实施例中为骑乘距离间隔)后，直接比对出对应的热量消耗量。例如每次骑乘距离间隔为20公里，在第二次间隔后进行比对时即骑了40公里(在30～50之间)，此时若平均时速为15公里/小时，则依表41可比对出热量消耗量为「中小」。

本第九实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第八实施例，容不赘述。

本发明第十较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，主要概同于前揭第八实施例，不同之处在于：

本实施例中的热量消耗表，是以骑乘距离以及骑乘时间来对应出消耗的热量大小。下列的表42即为本实施例的热量消耗表。

表42(热量消耗表)

骑乘距离(公里)/骑乘时间(小时)	1＜T＜2	2＜T＜3	3＜T＜4
				10～20	中小	小	初始
20～30	中	中小	小
				30～40	中大	中	中小
40以上	大	中大	中

由上述的表42，可以直接在每经过该预定间隔(本实施例中为骑乘时间间隔)后，依目前的骑乘距离来比对出对应的热量消耗量。

本第十实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第八实施例，容不赘述。

本发明第十一较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，主要概同于前揭第八实施例，不同之处在于：

本实施例中的热量消耗表，是单纯以骑乘距离来对应出消耗的热量大小。下列的表43为本实施例的热量消耗表。

表43(热量消耗表)

骑乘距离(公里)	热量消耗
		10～20	小
20～30	中小
		30～40	中
40以上	中大

由上述的表43，可以直接在每经过该预定间隔(本实施例中为骑乘距离间隔)后，依目前的骑乘距离来比对出对应的热量消耗量。

本第十一实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第八实施例，容不赘述。

本发明第十二较佳实施例所提供的一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，主要概同于前揭第八实施例，不同之处在于：

本实施例中的热量消耗表，是单纯以骑乘时间来对应出消耗的热量大小。下列的表44即为本实施例的热量消耗表。

表44(热量消耗表)

骑乘时间(小时)	热量消耗
		1＜T＜2	小
2＜T＜3	中小
		3＜T＜4	中
T＞4	中大

由上述的表44，可以直接在每经过该预定间隔(本实施例中为骑乘时间间隔)后，依目前的骑乘时间来比对出对应的热量消耗量。

本第十二实施例的其余操作方式以及所能达成的功效均概同于前揭第八实施例，容不赘述。

由上可知，本发明所能达成的功效在于：在骑乘一段时间之后，利用骑乘者的生理状态(心跳速率、骑乘时间、骑乘距离或平均时速等信息)来取得热量消耗量，再依这个热量消耗量来决定使用何种变速条件表，而变速条件表中还参考了一种或多种关于车速、踩踏速度、踩踏力量及坡度等侦测结果，由此可以因应骑乘者的生理状况来调整换档条件，让骑乘者更为舒适。

Claims (11)

1.一种依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，是设于一自行车上，该自行车具有一变速器，其特征在于，该依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统包含有：

一微电脑，其内储存有至少一热量消耗表以及多张变速条件表；

一换档控制驱动器，电性连接于该微电脑，且连接于该变速器，并受该微电脑控制用以驱动该变速器进行变速；

至少一种传感器，设置于该自行车的预定位置且电性连接于该微电脑，用以侦测车轮速度、踩踏速度、踩踏力量、坡度之中的至少一种而得到至少一种侦测信号，并传送至该微电脑，该微电脑并且依据该至少一种侦测信号来产生出至少一种侦测结果；

在骑乘的过程中，每隔一预定间隔，该微电脑依据该至少一热量消耗表取得有关于热量消耗的一比对结果，再依该比对结果以及该侦测结果来与该多张变速条件表比对，用以判断是否该升档或降档，再控制该换档控制驱动器送出换档控制信号至该变速器进行升档或降档。

2.依据权利要求1所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：还具有一心跳传感器，该心跳传感器电性连接于该微电脑，用以感测骑乘者的心跳状态，并将所感测到的心跳状态转换为电子信号传送至该微电脑；在骑乘的过程中，每隔该预定间隔，该微电脑依据该心跳传感器所测得的心跳状态来决定是否选用该至少一热量消耗表来供该微处理器比对。

3.依据权利要求1或2所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：该至少一热量消耗表中，是以平均时速、骑乘距离、骑乘时间三者中的至少一个或其组合来对应出所消耗的热量大小。

4.依据权利要求3所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：还具有一显示器，设于该自行车且电性连接于该微电脑，用以显示行车的相关信息。

5.依据权利要求3所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：该预定间隔为骑乘时间间隔或骑乘距离间隔。

6.依据权利要求5所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：该预定间隔为骑乘时间间隔时，上述的每隔一预定间隔，即是指每隔一固定时间长度间隔，或指每隔不固定时间长度的间隔。

7.依据权利要求3所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：该踩踏速度为骑乘者实际的踩踏速度，或为由该微处理器判断目前车轮速度及档位所定义出来虚拟的踩踏速度。

8.依据权利要求3所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：还包含有一助力提供系统，设于该自行车，该助力提供系统主要具有一驱动马达以及一电池，该驱动马达电性连接于该微电脑以及连接于该自行车的车轮，用以受该微电脑的控制对该自行车的车轮输出辅助推力；该微电脑是依该比对结果来调整助力输出比率。

9.依据权利要求8所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：在比对结果显示所消耗的热量愈大时，则该微电脑即控制该助力提供系统提供愈大的助力输出比率。

10.依据权利要求2所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：该心跳传感器设于该自行车，且能供骑乘者接触，用以感测骑乘者的心跳状态。

11.依据权利要求2所述的依骑乘者生理状态调整的自行车变速控制系统，其特征在于：该心跳传感器配戴于骑乘者身上，而与该微电脑之间通过一无线接口电性连接，用以将所感测到的心跳状态转换为电子信号传送至该微电脑。

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