CN108344583A - 用于自行车的检测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自行车的检测器(10)，该检测器(10)包括：磁体(12)，其产生生成磁场，和磁场传感器(14)，其特征在于，所述磁体(12)和传感器(14)的相互位置被固定，并且所述传感器(14)被浸入所述生成磁场中，其中意图用于非抗磁性可移动元件的路径(130)的长度(140)被浸入所述生成磁场中，使得如果在所述路径长度(140)中存在所述可移动元件的至少一个实际部分，则所述传感器(14)检测由所述可移动元件的所述实际部分扰乱的磁场。还描述了自行车装备和自行车拨链器。

Description

用于自行车的检测器

技术领域

本发明涉及一种自行车的检测器。

背景技术

参照图1，自行车1000中的运动传动系统包括链条100，链条100在与踏板曲柄1006的轴和与后轮1010的轮毂1008相关联的齿轮1002、1004之间延伸。如所示的情况中的那样，当在踏板曲柄1006的轴和后轮1010的轮毂1008中的至少一个处存在包括多于一个齿轮1002、1004的齿轮1002、1004的组件，并且因此运动传动系统设置有变速器1012时，为此设置前拨链器1014和/或后拨链器1016。

以下在本说明书和所附权利要求书中，与踏板曲柄1006的轴相关联的齿轮1002也被称为牙盘，并且与后轮1010的轮毂1008相关联的齿轮1004也被称为链轮。

在电子变速器的情况下，每个拨链器1014、1016包括：导向元件1018、1020(也称为链条导向件，或者在后拨链器的情况下，也称为摇臂)，其可移动，以使链条100在齿轮1002、1004之间移位，以改变传动比，以及机电促动器，以移动链条导向件1018、1020。

每个机电促动器又通常包括马达，典型地为适当供电的电动机，其通过诸如铰接平行四边形、机架系统或蜗杆系统之类的连杆与链条导向件1018、1020联接。然而，原则上链条导向件1018、1020也可以直接连接到电动机。

通常，电动机设有齿轮减速机构。电动机和齿轮减速机构的组件在下文中被称为齿轮传动电机。促动器通常还包括电机的转子或转子的下游直至链条导向件1018、1020自身的任何可移动部件的位置、速度、加速度和/或旋转方向的传感器或换能器。值得强调的是，与本上下文使用的术语略有不同的术语也在使用。

控制电子器件自动地改变传动比，例如基于一个或多个检测到的变量，例如行驶速度、踏板曲柄的旋转节奏、施加于踏板曲柄的扭矩、行驶地形的斜率、骑行者的心率和类似变量，和/或基于由骑行者通过适当的控制构件(例如控制杆(lever)和/或按钮)手动输入的指令来改变传动比，所述控制构件通常设置在安装在自行车1000的把手1024上的一个或两个手动控制装置1022上。

典型地是，拨链器1014，1016包括被构造成附接到自行车1000的车架的支撑体1026、1028，和借助两个连接杆或臂连接到支撑体1026、1028的链条导向件1018、1020，连接杆或臂的端部被枢转安装至支撑体1026、1028和链条导向件1018、1020，以形成前述的铰接平行四边形。

齿轮传动电机驱动铰接平行四边形打开和关闭，并且因此使链条导向件1018、1020在齿轮1002、1004之间移位。

在机械变速器的情况下，链条导向件1018、1020通过合适的连杆移动，该连杆通过不可拉伸的线缆，通常是带护套的线缆(鲍登线缆)的牵拉和释放来驱动；在手动控制装置中，设置有用于控制线缆的牵拉的机构，该机构通常包括线缆卷绕衬套和用于确定线缆卷绕衬套在预定位置中的旋转和停止的分度器-“分度衬套”或“衬套分度器组件”-以及用于控制衬套分度器组件的一个或多个手动促动构件，典型地为控制杆式手动促动构件。

作为电子变速器的替代或除了电子变速器之外，现代自行车通常设置有电动、电子和机电设备，包括悬架，照明系统，行驶速度、踏板曲柄的旋转节奏、施加到踏板曲柄的转矩、行驶地形的斜率、骑行者的心率和类似变量的传感器，卫星导航系统，训练装置，防盗系统，能够提供关于自行车、骑行者和/或路线等状态的信息的自行车码表。

所有上述电动、电子和机电设备消耗由一个或多个电池电源单元供应的电能，电池电源单元可以是可再充电的。尽管可以利用自行车自身的移动通过发电机进行再充电，但是尽可能节省能量是重要的。因此，上述设备通常不仅具有合适的打开/关闭开关，而且还具有待机模式。

在等待或待机或睡眠或低功耗模式下，意图指示的是电动、电子或机电装置不在运行中，但准备好从临时不活动状态切换到运行模式的状况；在待机模式中，只有那些允许装置在接收到涉及促动该装置的指令时启动的电路通常保持运行，因此电能消耗较低。

反之，在运行模式下，电动、电子或机电装置准备好接收指令或一般地接收输入并执行任务，尽管其只能从事等待指令和输入，而不执行任何特定任务。

这里从待机模式切换到运行模式被称为装置的唤醒。更一般地说，在装置的唤醒下，意味着包括将装置维持处在运行模式，防止装置进入待机模式。两种情况下都可以使用相同的信号或类似的信号。

对于骑行者可以触及的自行车设备，例如，如与把手的握柄相关联的手动控制装置或固定到把手或在车架的前部的自行车码表，唤醒信号容易与由骑行者按下按钮或促动控制杆相关联。

对于布置在自行车的远离骑行者的手的部件中的设备(例如，诸如拨链器、制动器和悬架等)，唤醒信号可以是从另一车载设备(例如上面刚刚提到的那些设备中的一个)接收的特定或非特定信号。因此，例如由骑行者促动向上换档请求控制杆可以用于产生手动控制装置(该控制杆是该手动控制装置的组成部件)的电子器件和/或电子拨链器(信号意图向该电子拨链器传送且被传送到该电子拨链器)的唤醒信号。

然而，在连接到无线网络中的设备的情况下，存在至少设备的无线通信装置必须处于运行模式以便能够接收来自另一个设备的信号的问题。因此，不可能利用远程信号作为唤醒信号。

在这种运行模式中，无线通信装置具有高的电能消耗，因此期望这种模式限于当自行车处在使用时。

此外，一些自行车车载设备对于相应的指令必须具有非常快的响应时间，因此在自行车处于使用的整个时间期间它们都保持在运行模式是合适的。

此外，一些自行车车载设备例如防盗装置、卫星导航系统、训练装置等可能需要当自行车处于使用时和当自行车静止时知道和/或具有不同的操作。

在所有这些情况下，以及还在另一些情况下，自行车移动的检测器是必要的或有利的。

特别地是，由这样的移动检测器发出的信号可以被用作一个或多个装置的唤醒信号。

US 2001/048211A1公开了一种自行车变速器，其包括后拨链器的曲柄臂或导轮的旋转的传感器，所述旋转被解释为运动传动链条从曲柄臂到后轮的移动。在曲柄臂的情况下，传感器是电位型的。在后拨链器的情况下，传感器包括固定到导轮的C形磁性元件和安装在半笼上的至少一个霍尔效应传感器或簧片继电器，所述半笼支撑后拨链器的链条张紧器的导轮。

US 8,909,424B2公开了一种自行车无线电子拨链器，包括控制单元，该控制单元包括从无线发射器接收换档请求信号的无线接收器，其中控制单元包括CPU和可操作地关联到CPU的唤醒传感器。拨链器包括可附接到自行车的底座部、可移动部、附接到可移动部的链条导向件以及连杆，连杆将底座部与可移动部互连，以使可移动部能够借助电机相对于底座部移动；具有唤醒传感器的控制单元被容纳在可移动部内。唤醒传感器是振动型的，但是该文献一般性地公开了可以使用构造用以检测附接到自行车的移动元件的磁体的磁簧开关。

尽管在没有运动传动链条的移动的情况下，自行车也可以处于移动中，但是这通常仅在有限的时间段上发生，例如当下坡骑行时或者当因惯性而使移动继续时，并且踏板静止或者向后促动。反之，只有至少后轮悬置在空气中时，链条才能在没有自行车移动的情况下被设定为处于运动中，但是这通常是故意发生的，以便执行检查或调整，因此在严格的人为控制下。

申请人现在已经认识到，至少对于上面强调的最重要的目的，运动传动链条的移动是自行车移动的令人满意的指示。此外，知晓链条是否正确定位可能对于各种目是合适的和/或有用的。

作为变速器的替代方案或除变速器之外，自行车通常配备有与后轮1010相关联的后制动器1030和/或与前轮1034相关联的前制动器1032。

每个制动器1030、1032的手动控制装置通常包括可固定到自行车1000的把手1024的支撑体1034和铰接到支撑体1034的制动控制杆1036，制动线缆1038(通常是不可延伸的带护套的线缆(鲍登线缆))的端部被附接到制动控制杆1036的阻力臂。当通过使力臂靠近车把1024而促动制动控制杆1036时，制动控制杆1036的阻力臂远离车把1024移动，并且制动线缆1038的随后牵拉通过绕车轮1010、1034的轮辋收紧制动钳的钳口而促动该制动器。

每个制动器1030、1032的手动控制装置典型地与前述的手动控制装置1022一体化，使得可固定到两个手动控制装置的把手的支撑体是共享的，但是它可以与前述的手动控制装置不同。

制动器1030、1032、手动控制装置1022和制动线缆形成制动系统1040。

同样，在制动器的情况下，为了各种目的可能适当的和/或有用的是知晓制动线缆是否被正确地定位以及制动线缆是静止还是正在移动，和/或制动钳的钳口是否正确定位以及钳口是静止还是正在移动；在相对于悬架的元件的情况下以及在其它情况下可能存在类似的问题。

知晓制动器的可移动元件是否移动以及移动多少可以允许辅助制动系统通过合适的电子器件来实现。

发明内容

申请人已经解决了监测自行车的可移动元件的状态的技术问题。

一方面，本发明涉及一种用于自行车的检测器，该检测器包括：

-产生生成磁场的磁体，和

-磁场传感器，

其特征在于，所述磁体和传感器的相互位置被固定，并且所述传感器被浸入生成磁场中，

其中意图用于非抗磁性可移动元件的路径的长度被浸入生成磁场中，使得如果在所述路径的长度中存在所述可移动元件的至少一个实际部分，则所述传感器检测由所述可移动元件的该实际部分扰乱的磁场。

如果路径的长度中不存在可移动元件的实际部分，则传感器检测不受扰乱的生成磁场。

在“非抗磁性”下，在本说明书和所附权利要求书中，意图指示铁磁性或顺磁性材料，即具有一定“磁导”的材料。

在“磁导”下，在本说明书和所附权利要求书中，意图指示材料的使磁场线穿过材料自身的固有能力。

优选地是，可移动元件是伸长的或线状的。

自行车的运动传动链条通常至少部分由顺磁性或铁磁性材料制成，其扰乱由磁体生成的磁场，改变其磁场线。

在制动线缆、制动钳的钳口或其它可移动元件的情况下，可以以各种方式向其提供磁导和/或局部改变其磁导，例如通过提供用铁磁或顺磁材料涂覆或包覆的元件段，通过用交替的铁磁或顺磁材料和抗磁材料构建元件，通过局部改变其铁磁或顺磁材料的密度等。例如，可以沿制动线缆固定一个或多个铁磁或顺磁材料的小环。

首先，通过上述检测器，有利地执行链条或其它靠近检测器的可移动元件在其标称或意图的路径长度上的实际存在的直接检查，或者在链条的情况下，在与当前传动比对应的特定的标称路径长度中的直接检查。因此，当没有检测到实际部分时，可以立即检测到链条或其它可移动元件的断裂或掉落。这允许对骑行者执行合适的信号发出动作和/或执行任何预防动作，例如防止拨链器的促动，以避免进一步损坏传动系统。

优选地是，自行车检测器包括电子器件或与电子器件相关联，该电子器件被构造用以当传感器的输出信号具有第一恒定值时，确定可移动元件不存在于路径长度中，并且当传感器的输出信号具有与第一恒定值不同的值时，确定可移动元件存在于路径长度中。

优选地是，可移动元件具有不均匀的磁导。

优选地是，电子器件可替换地或附加地被构造用以当传感器的输出信号是随时间变化的时，确定可移动元件处于移动中，并且当传感器的输出信号具有与第一恒定值不同的第二恒定值时，确定可移动元件是静止的。

优选地是，路径长度具有如下长度，该长度与具有在可移动元件中重复的最小长度的构造的长度或该长度的倍数不同。

在链条的情况下，根据在本说明书和所附权利要求书中采用的术语，具有重复的最小长度的这种构造对应于“链条链节”。

更优选地是，路径长度是比具有在可移动元件中重复的最小长度的这种构造的长度更短的长度。

在这种情况下，在路径长度中，每次分别存在与仅一个链条链节段对应的链条部分，或者与一个或多个整个链节加上链节段对应的链条部分。考虑到链条链节不具有均匀的质量分布，且因此不具有均匀的磁导，如果链条在预期的闭环路径中移动，则检测到的磁场是随时间变化的，而如果链条不存在或是静止的，则检测到的磁场是恒定的。反之，如果路径长度是与链条链节的长度或其倍数相同的长度，则实际在这样的路径长度上的链条部分整体上将总是相同的，尽管其分支部被移位，并且检测到的磁场将几乎是恒定的，使得检测链条的移动更加困难。

在具有重复或周期性构造的磁导的可移动元件的情况下也是如此。

如果可移动元件仅具有少数不连续性，如在具有铁磁或顺磁材料的一个或多个小环的制动线缆的情况下，则路径长度优选地具有与这样的小环的长度相当的长度，以便检测制动线缆沿着该意图的路径长度通过。

以这种方式，有利地执行运动传动链条的实际移动的直接检查，而不是从与链条接合的构件的移动中推断运动传动链条的实际移动；类似地是，可以检查另一可移动元件是静止的还是处于移动中。

可有利地利用链条的实际移动的指示。事实上，为了保护机械，合适的是，只有当链条处于移动中时才改变运动传动系统的传动比。在这种情况下直接检查链条的实际移动是最佳的。事实上，在链条断裂或卡住的情况下，踏板曲柄、齿轮和后拨链器的摇臂的导轮可以在任何情况下结果都处于移动中，并在这种情况下试图改变传动比会进一步损坏运动传动系统。

在制动线缆或制动钳的情况下，可以利用移动的指示来检查制动系统的完整性或者甚至优化制动系统的操作，从而实现防抱死制动系统(ABS)。在其它可移动元件的情况下，移动的指示可以被不同地利用。

优选地是，替代地或附加地是，电子器件被构造用以在观察时间窗口期间从传感器的输出信号的重复周期估算可移动元件的移动速度或其近似值。

在这种情况下，可移动元件优选是本质上具有周期性构造的链条，并且因此当其在检测器处滑动时产生周期性信号。

以这种方式，在链条的情况下，可以直接计算可移动元件的移动速度，而不需从与链条接合的齿形构件(例如后拨链器的导轮)的旋转速度推断该移动速度。

替代地或附加地是，优选地是，电子器件被构造用以在观察时间窗口期间从传感器的输出信号的长度中的特征构造的位置，优选为波峰或波谷的位置，和/或从特征构造的位移估算可移动元件的行程。

在这种情况下，可移动元件优选是鲍登线缆或制动钳的一部分。

检测器还可以包括这种传感器的输出信号的预处理电子器件，例如用于放大、滤波和/或近似、量化、二值化、数字化、反转等。

以特别优选的方式，路径长度穿过磁体和传感器之间的空间。这样的构造是优选的，因为其最大化由于可移动元件导致的由磁体产生的磁场的扰乱。

优选地是，磁体和传感器沿着与所述路径长度的切线垂直的方向对齐。

以这种方式，由于每次检测到的链条链节及其链节段或者例如诸如上述小环之类的其它元件沿着这样的切线相互跟随，所以检测能力是最佳的。

更优选地是，在链条的情况下，磁体和传感器沿着与由链条接合的齿形构件的旋转轴线平行的方向对齐。以这种方式，链条自由振动和/或自由改变闭环路径的形状。

在实施例中，磁体和传感器的尺寸被设计成使得：意图以第二预定传动比用于自行车的运动传动链条的第二闭环路径的至少一个第二长度也被浸入生成磁场中。

以这种方式，同样的磁体/传感器对也可以在传动比变化，并且因此在链条所采取的特定闭环构造变化时，检测链条的存在和/或移动。

替代地是，可以提供用于各种传动比的不同的磁体/传感器组合。

因此，在实施例中，检测器包括产生第二生成磁场的至少一个第二磁体和至少一个第二磁场传感器，其中第二磁体和第二传感器的相互位置被固定，并且第二传感器被浸入第二生成磁场中，其中意图以第二预定传动比用于自行车的运动传动链条的第二闭环路径的第二长度被浸入第二生成磁场中，使得如果在所述第二路径长度存在至少一个实际链条部分，则第二传感器检测由所述实际链条部分扰乱的第二磁场。

作为替代或此外，检测器包括产生第二生成磁场的至少一个第二磁体，第二磁体和所述传感器的相互位置被固定，并且传感器也被浸入第二生成磁场中，其中意图以第二预定传动比用于自行车的运动传动链条的第二闭环路径的第二长度被浸入第二生成磁场中，使得如果在所述第二路径长度中存在至少一个实际链条部分，则传感器检测由所述实际链条部分扰乱的第二磁场。

作为替代或此外，检测器可以另外包括至少一个第二磁场传感器，其中磁体和第二传感器的相互位置被固定，第二传感器被浸入生成磁场中，其中意图以第二预定传动比用于链条的第二闭环路径的第二长度被浸入生成磁场中，使得如果在所述第二路径长度中存在至少一个实际链条部分，则第二传感器检测磁场被所述实际链条部分扰乱的磁场。

以这种方式，检测器也可以有利地分别用于检查实际传动比是哪一个，或者哪个齿轮当前正在被链条接合。事实上，取决于实际传动比，链条将沿着所述闭环路径和第二闭环路径中的一个延伸。

如上所述的检测器可以被安装在链条的闭环路径的合适长度处，或者一般安装在意图用于链条或其它可移动元件的路径的合适长度处，例如通过设置固定到自行车车架的合适的支撑件。这样的支撑件例如可以被成形为小叉，其中磁体和传感器被固定到该小叉的两个腿部，并且意图用于可移动元件和可移动元件遵循的路径在它们之间延伸。

有利地是，前述的检测器被安装在自行车的运动传动系统的拨链器中。

一方面，本发明涉及一种自行车装备，包括：

-非抗磁性元件，和

-所述元件的存在/移动的检测器，该检测器包括产生生成磁场的磁体和磁场传感器，其中磁体和传感器的相互位置被固定，并且传感器被浸入生成磁场中，

其中所述元件意图能够移动通过生成磁场。

优选地是，元件意图能够沿着穿过磁体和传感器之间的空间的路径移动。

在实施例中，自行车装备是拨链器，并且非抗磁元件是运动传动链条。

在其它实施例中，自行车装备是制动系统，并且非抗磁元件是制动线缆或制动钳。

一方面，本发明涉及一种自行车拨链器，包括：

支撑体，其被构造成在自行车的同轴齿轮的组件处安装在自行车车架上，

包括链条导向件的可移动体，

促动装置，其被构造用以使所述可移动体相对于所述支撑体移动，

其特征在于包括如上所述的检测器，其中磁体和传感器被固定在链条导向件处。

在电子伺服辅助变速器的情况下，促动装置包括机电促动器。

在机械变速器的情况下，促动装置通常包括连杆，该连杆由带护套的不可拉伸的线缆或鲍登线缆促动，并且该线缆被设定处于通过控制杆牵拉的状态。

优选地是，磁体和传感器被固定在链条导向件的相对置的板的对应位置处。

优选地是，磁体和传感器被固定在链条导向件的所述板中的相应的凹座或凹口或孔口中。

在实施例中，拨链器是前拨链器。

优选地是，当拨链器是前拨链器时，检测器包括用于变速器的每个牙盘的前述磁体/传感器组合中的一个组合。

在这些情况下，可以监测链条意图形成用于被链条接合(或假定被链条接合)的每个牙盘的特定闭环路径的长度。随着接合的牙盘的变化，这样的路径确实变化得相当显著。在所接合的牙盘相等的情况下，链条的闭环路径取决于被接合的链轮而改变，然而在前拨链器处的路径长度的变化可以忽略不计。

在实施例中，拨链器是后拨链器，并且链条导向件包括两个导轮承载板。

在这种情况下，优选地是，磁体和传感器在对应位置处被固定到所述导轮承载板。

优选地是，磁体和传感器在链条张紧器的导轮的齿部处，更优选是地在链条张紧器的上导轮的齿部处被固定到导轮承载板。

一方面，本发明涉及磁场传感器在自行车的运动传动链条或制动线缆或制动钳或制动钳的钳口的存在/移动的检测器中的用途。

附图说明

从参照附图对本发明的一些优选实施例的以下详细描述中，本发明的其它特征和优点将变得更清楚。参照单独的构造所示出和描述的不同特征可以根据需要进行组合。在以下描述中，为了说明附图，使用相同或相似的附图标记来指示具有相同功能或类似功能的构造或功能元件。在附图中：

-已经详细描述的图1是设置有根据现有技术的变速器的自行车的侧视图，

-图2是根据本发明的检测器及其与自行车的运动传动链条的几何关系的示意图，

-图3是检测器和链条部分的透视图，

-图4是横跨图3的检测器和链条部分制成的局部横截面图，

-图5、6和7、8是在链条的两个不同定位条件下与图4和图5对应的视图，

-图9是载有根据本发明的检测器的前拨链器的透视图，

-图10和图11是载有根据本发明的检测器的后拨链器的透视图，和

-图12和13是与链条的不同定位条件对应的通过图10和图11的拨链器的局部横截面图。

具体实施方式

根据本发明的可移动非抗磁元件的存在/移动并且优选地是具有不均匀磁导的检测器10在图2中全部示意性地示出。

可移动元件尤其可以是运动传动链条100，并且为了简洁起见，在下文的详细描述中将仅参照这样的例子。

还需要说明的是，替代地是，具有非均匀磁导的可移动元件可以是已经被赋予了一定的磁导，或者磁导已经以上述方式之一局部变化的制动线缆1038，即：例如通过提供用铁磁或顺磁材料涂覆或包覆的线缆段，例如通过沿制动线缆固定铁磁或顺磁材料的一个或多个小环，或者进一步通过用交替的铁磁或顺磁材料和抗磁材料构建线缆，通过局部改变铁磁或顺磁材料的密度等。

可移动元件也可以是制动钳或其钳口，其可以以类似的方式进行变型。

再替代地是，非抗磁可移动元件并且尤其是具有不均匀磁导的可移动元件可以是悬架的元件或任何其它可移动元件，特别是伸长或线状的可移动元件。

检测器10包括磁体12和磁场传感器14。磁体12产生磁场，在此表示为生成磁场。磁体12可以是永磁体或电磁体。

磁体12和传感器14被布置在固定的相互位置。传感器14被浸入由磁体12产生的磁场中。

当链条100与预定牙盘1002和链轮1004接合时，磁体12和传感器14被布置成足够靠近链条100必须经过的位置。更详细地说，处于预定的传动比的自行车1000的运动传动链条100被卷绕成闭环，如可以在图1中看出的那样，其已经在本说明书的背景技术中进行了描述。链条100意图遵循的路径在图2中示意性地示出，并且在图2中用附图标记130表示。

至少以预定的传动比的意图用于链条100的或链条100遵循的闭环路径的长度140被浸入由磁体12产生的磁场中。

如果链条100不存在，则在所述路径长度140中将不再有任何链条部分，并且传感器14将检测到由磁体12产生的没有受到扰乱的磁场。传感器14的输出因此将具有第一恒定值。

反之，当链条在预定的牙盘1002和链轮1004之间延伸时，在所述路径长度140中，实际上存在链条部分，其在图3-8中分别用150、152、154表示。应当指出的是，在图3-8中仅示出了处于不同位置的链条100的一部分110，但是该部分110比链条部分150、152、154更长。

假定链条100典型地由顺磁性材料(通常为钢)制成，或者不太频繁地由铁磁材料制成，实际上布置在路径长度140中的链条部分150、152、154扰乱由磁体12产生的磁场，改变其磁场线。

因此，传感器14检测由链条部分150、152、154扰乱的磁场，该磁场的平均强度不同于生成磁场的未被扰乱的强度。传感器14的输出因此具有与第一恒定值不同的值。

以这种方式，首先有利地实现了链条的存在的检测器10。作为检测器10的一部分或与检测器10相关联的电子器件当传感器14的输出信号具有第一恒定值时，确定链条100不存在于路径长度140中，并且当传感器14的输出信号具有与第一恒定值不同的值时，确定链条100存在于路径长度140中。

如果检测到链条的断裂或掉落，则可以对骑行者执行合适的信号发出动作和/或任何预防动作，例如防止拨链器的促动，以避免进一步损坏传动系统。

磁场的扰乱量取决于在给定时刻哪一个链条部分(特别是链条部分的磁导)实际上处于路径长度140中。通过构造，沿着链条100的质量分布及因此磁导是不均匀的。在“质量分布”下，在本说明书和所附权利要求书中，意图指示形成链条部分的材料改变和/或布置在空间中的方式。

更特别地是，由磁体12产生的磁场的磁场线找到在顺磁性或铁磁性材料中具有高磁导的有利路径，并且因此磁场线的分布取决于顺磁或铁磁材料在由传感器14检测到的空间中的质量分布；然而平均而言，传感器14检测到存在多少顺磁或铁磁材料的质量。

作为例子，图3-8中所示的链条100的每个链节160(其中链节被理解为具有在链条100中重复的最小长度的构造)包括：

平行且间隔开第一距离的一对金属外部小板162、164或外部链节，

平行且间隔开比第一距离短的第二距离的一对金属内部小板166、168或内部链节，

连接外部小板162、164的第一端和内部小板166、168的第一端的链节内联结元件170，

将外部小板162、164的第二端与相邻链节的内部小板166'、168'的第二端连接，或者反之，将内部小板166、168的第二端与相邻链节的外部小板162'、164'的第二端连接的链节间联结元件172。

联结元件170、172通常彼此相等。同样因为这个原因，根据不同的术语，每一对外部小板162、164或内部小板166、168可以单独被称为链条链节。

每个联结元件可包括例如：衬套，其由绕两个内部小板166、168的孔178、180朝着彼此延伸的两个卡圈174、176形成；铆钉182，其在衬套中延伸并具有铆接端；以及可能的可旋转辊184，其延伸到由卡圈174、176形成的衬套的外部并且具有减小在运动传动系统中与链条100接合的齿形构件1002、1004的齿部的摩擦的功能，该齿部被连续插入成对的内部小板166、168之间的空间中以及插入成对的外部小板162、164之间的空间中。

铆钉182可以由与外部小板162、164中的一个小板形成为一体并且仅具有一个铆接端的销代替，和/或可以设置链条100的其它构造。

如上所述，由磁场传感器14检测到的扰乱磁场的强度取决于在给定时刻在路径长度140中实际存在的链条部分100的质量分布和磁导。特别是在上述链条100的情况下：

-当实际上在路径长度140中的链条部分150位于联结元件170、172处时，如图3和图4所示，由传感器14检测到的扰乱磁场的强度最大，并且传感器14的输出信号具有波峰(或者反之，波谷)。

-当实际上在路径长度140中的链条部分152位于一对金属内部小板166、168的中心区域时，如图5和图6所示，由传感器14检测到的扰乱磁场的强度最小，并且传感器14的输出信号具有波谷(或反之，波峰)。

-当实际上在路径长度140上的链条部分154位于一对金属外部小板162、164的中心区域时，如图7和图8所示，由传感器14检测到的扰乱磁场的强度具有与最小值相当(但是稍微大于)的值，并且传感器14的输出信号再次具有波谷(或者反之，波峰)。

当骑行者踩踏板时，链条100沿意图的闭环路径130移动：在路径长度140处，在随后的时刻，就质量分布和磁导而言，存在与部分150、152、150、154对应的不同链条部分，该顺序自身不断重复(忽略用于闭合链条的“假链节(false link)”，其与标准链节略有不同)。

由传感器14检测到的扰乱的磁场因此是随时间变化的。特别地是，由传感器14检测到的扰乱的磁场具有基本上周期性的并且分别在联结元件170、172处的前述最大值与一对小板166、168或162、164的中心区域处的前述最小值之间大致振荡的图案(忽略质量和磁导的不同分布)。

另一方面，如果链条100静止，则由传感器14检测到的磁场是恒定的。

因此，检测器10可以有利地用作链条100的移动的检测器。由于它执行对运动传动链条100的实际移动的直接检查，而不是从与链条接合的齿形构件的移动推断运动传动链条100的实际移动，因此，这种移动检测器10是非常精确的。

前述电子器件被构造用以当传感器14的输出信号是随时间变化的时，确定链条100正在移动，并且当传感器14的输出信号具有与第一恒定值(指示不存在链条)不同的第二恒定值时，确定链条100是静止的。

在上文中，已经假设路径长度140具有比链条链节160的长度短得多的长度，即：路径长度140或传感器14分别基于链条链节160中的质量分布和磁导来适当地调整尺寸。

然而，这不是绝对必要的。如果在路径长度140中，每次都存在比上述那些更长的链条部分(但是比链条链节160短)，或者与一个或多个整个链节加上链节段一样长的链条部分，那么当链条100正在移动时，路径长度140中的质量分布(和磁导)仍然是随时间而变化的，但是具有不易于区分的变化。

如果路径长度140是与链条链节160的长度或其倍数相同的长度，则在每个时刻在路径长度140中的质量分布(和磁导)将总是相等的，但是如果链条100正在移动的话，则会进行移位，并且由传感器14检测到的磁场将几乎恒定，使得更难以检测链条100的移动。在这种情况下，检测器10可以在任何情况下用作链条100的存在检测器。

如在本说明书的背景技术中所讨论的那样，由检测器10提供的链条100的实际移动的指示可以有利地被利用，以提供唤醒信号。

由检测器10提供的链条100的实际移动的指示还可以有利地被利用，例如，当检测器10检测到链条100不存在或静止时，防止尝试改变传动比，以便保护运动传动系统，以及用于任何其它目的。

从上面已经描述的内容可以容易地理解，由传感器14检测到的扰乱磁场的变化性也可以被利用，以在观察时间窗口期间从传感器的输出信号的重复周期估算链条100的移动速度14，或其近似值。事实上，链条100的移动速度越高，在联结元件170、172处出现前述最大值和在小板162-168处出现前述最小值或几乎最小值的频率越高。

因此，上述电子器件可以被构造用以计算或估算链条100的移动速度。通过直接操作链条100，代替从与链条接合的齿形构件(例如后拨链器1016的导轮)的转速推断其速度，移动检测器10有利地被证明是非常精确的。

在实际的实施例中，磁场传感器14可以包括例如霍尔效应传感器或簧片继电器。上述类型的磁场传感器是众所周知的。

传感器14的输出可以是两个电平形式的输出，这取决于其被浸入的磁场是低于还是高于预定阈值，或者传感器的输出可以是模拟信号。此外，检测器10可以能够包括这样的传感器14的输出信号的预处理电子器件，例如用于放大、滤波和/或近似、量化、二值化、数字化、反转等。

观察传感器14的输出信号的特征构造，例如波峰或波谷等，例如代表链条部分150的通过的波峰，电子器件还可以估算链条的行程。实际上，该行程是这种特征构造在传感器14的输出信号的长度中的位置的函数和/或在传感器14的输出信号的观察时间窗口期间该特征构造的位移的函数。

再参考图2，有利地是，路径长度140穿过磁体12和传感器14之间的空间，以便如图所示地那样在它们之间穿过。这样的构造最大化了由空间中实际存在的链条部分150、152、154导致的生成磁场的扰乱。

优选地是，磁体12和传感器14沿与路径长度140的切线t垂直的方向对齐。以这种方式，由于被检测到的链条链节160及其链节段或部分150、152、154每次都沿着这样的切线t相互跟随，所以检测能力是最佳的。

更优选地是，磁体12和传感器14沿着与链条100接合的齿形构件的旋转轴线平行的方向n对齐，所述齿形构件例如是牙盘1002、链轮1004和后拨链器1016的摇臂1020的导轮。以这种方式，链条100自由振动和/或自由改变闭环路径130的形状。

由于随着传动比，即牙盘1002-链轮1004对的变化，链条100占据不同的闭环构造并因此具有不同的预定路径，所以可以将磁体12和传感器14设置成这样的尺寸，即：使得由链条100以第二预定传动比遵循的第二闭环路径130A的至少一个第二长度140A也被浸入由磁体12产生的磁场中。以这种方式，相同的磁体/传感器对能够检测链条100以各种传动比的存在和/或移动。

或者，可以为各种传动比提供不同的磁体/传感器组合。

因此，如图所示，检测器10可以能够包括产生第二生成磁场的第二磁体12A和第二磁场传感器14A，其中磁体12A和第二传感器14A的相互位置被固定，并且第二传感器14A被浸入第二生成磁场中，其中由链条100以第二预定传动比遵循的第二闭环路径130A的第二长度140A被浸入第二生成磁场中，使得如果当第二链条部分实际上处于所述第二路径长度140A中时，第二传感器14A检测由第二链条部分扰乱的第二磁场。

以这种方式，检测器10可以有利地用于检查链条100是否损坏或掉落和/或正在移动，而且还可以分别检查是哪个实际传动比或者哪个齿轮1002、1004当前正在接合当中。事实上，取决于实际传动比，链条100将沿着闭环路径130和第二闭环路径130A中的一个路径延伸，并且因此将由两个传感器14或14A中的一个传感器检测。

作为替代或附加地是，为了相同的目的，检测器10可以能够包括产生第二生成磁场但与磁体12的相同传感器14相关联的第二磁体12A，即：其中，第二磁体12A和所述传感器14的相互位置被固定，并且传感器14也被浸入第二生成磁场中。同样，在这种情况下，由链条100以第二预定传动比遵循的第二闭环路径130A的第二长度140A被浸入第二生成磁场中，使得传感器14还检测到由实际上在所述第二路径长度140A中的可能的链条部分100扰乱的第二磁场。

作为替代或附加地是，检测器10可以能够包括产生生成磁场的磁体12、传感器14和第二磁场传感器14A，其中磁体12和传感器14的相互位置被固定，并且磁体12和第二传感器14A的相互位置被固定，传感器14被浸入生成磁场中，并且第二传感器14A被浸入生成磁场中，其中由链条100以第二预定传动比遵循的第二闭环路径130A的第二长度140A被浸入生成磁场中，使得如果当第二链条部分实际上处于所述第二路径长度140A中时，第二传感器14A检测被第二链条部分扰乱的第二磁场。

对于所有的传动比，以上概述的构造可以以任何组合的形式进行重复。在下文中，为了简洁起见，将参照包括磁体12和传感器14的基本构造中的检测器10。

检测器10可以被安装在链条100的闭环路径130、130A的合适长度处，例如通过设置固定到自行车1000的车架的合适的支撑件。

在图3-8中示意性示出了分别安装在两个载架16、18上的磁体12和传感器14。

前述的载架16、18呈两个平行且适当间隔开的平壁的形式，以便允许链条100以上述优选几何关系在磁体12和传感器14之间的通过，并且载架16、18呈沿着方向n对齐的形式。

磁体12由载架16支撑。特别地是，在所示的情况下，磁体12被胶合到形成在载架18中的通孔20中，并且在图4、图6和图8中更好地可见。孔20可以由凹座或盲孔代替。

作为胶合的替代，磁体12可以仅以不同的方式例如焊接、共同模制或以其它方式被强制地配合到孔20中或固定到载架16。

在所示的情况下，传感器14通过壳体22被安装到载架18上，壳体22被构造用于被固定到载架18，并且其中限定了壳体座24。可以理解的是，壳体22由合适的材料制成，以便不会干涉通过传感器14检测由磁体12产生的可能受到链条部分150、152、154扰乱的磁场。

磁场传感器14特别地实施在印刷电路板(PCB)26上，印刷电路板26可以载有上述电子器件。

向/从传感器载运信号和/或电力的线缆(参见下面的图9-13的描述)从电路板26延伸，在外壳22中设置合适的通道孔。替代地是，传感器14可以设置有其自己的电池供电单元以及无线通信电路，而不存在线缆。

更具体地说，壳体22具有T形横截面，并且座24被形成在其与T的腿部对应的部分28中。包含壳体座24的壳体22的部分28被插入在载架18的顶部上形成的对应形状的凹口30中。特别地是，载架18的壁和壳体22的部分28具有相同的厚度，使得壳体22与载架18的面朝磁体12的表面齐平，以便传感器14在磁体12附近——并且当沿着在磁体12和传感器14之间延伸的路径长度140存在时，处在链条部分150、152、154附近。然而，凹口30可以被载架的相对面上的凹座(即被凹槽)所代替。

传感器14的壳体22以适当的方式固定到载架18。在所示的实施例中，通过适当的螺钉32进行固定，螺钉32穿过壳体22的与T的头部对应的部分34延伸。替代地是，壳体22可以以不同的方式例如通过胶合、铆接、焊接等固定到载架18。

例如，载架16、18可以包括相对于由链条100遵循的闭环路径130悬挂在合适位置的小叉的两个腿部。

有利地是，检测器10被安装在自行车100的运动传动系统的拨链器1014、1016中。

图9示出了作为示例的前拨链器(用附图标记300表示)，其中安装了检测器10。

前拨链器300包括：支撑体302，该支撑体被构造成在牙盘1002的组件处被安装在自行车车架上；包括链条导向件306的可移动体304(在所示情况下，可移动体和链条导向件重合)；以及被构造用以使可移动体304相对于支撑体302移动的促动装置308。

在所示的情况下，前拨链器300是电子的，并且促动装置308包括齿轮传动电机310和铰接平行四边形连杆312，但是前拨链器自身可以以公知的方式不同地制造。

检测器10的磁体12和传感器14被固定在链条导向件306上。

特别地是，磁体12和传感器14被固定在链条导向件306的相对置板314、316的对应位置处，使得由链条100遵循的闭环路径130在它们之间通过。当磁体12和传感器14在如图所示的对应位置时，它们沿着与链条100在链条导向件314自身的板之间所遵循的路径长度的切线垂直的方向变得对齐。

更具体地说，磁体12被固定到链条导向件306的外部板314，并且传感器14在从内部板316向上突出的突起318处固定到链条导向件306的内部板316，使得传感器14与磁体12处于相同的高度。当磁体12和传感器14处于相同高度时，它们沿着与牙盘1002的旋转轴线平行的方向对齐。

在本说明书和所附权利要求书中，在“内部”的语义下，意图指示在拨链器的安装状况下最靠近自行车车架的一侧，而在“外部”的语义下，意图指示在拨链器的安装状况下距离自行车车架最远的一侧。

所示出的安装位置中的磁体12和传感器14变得处于最佳的相互位置并且处于用于所描述的检测器10的操作的最佳距离。

还示出了将包含传感器14的壳体22连接到支撑体302的线缆320，其中在所示的实施例中，在支撑体302中容纳拨链器300的电子器件和可能的电池电源单元。线缆320有利地设置有可移除连接器322，该可移除连接器322被构造用于与支撑体302的匹配连接器(不可见)可移除地连接，以便于促进可能的传感器14的更换。

在所示的实施例中，检测器10进一步包括彼此耦合的第二磁体12A和第二传感器14A，以便当链条100遵循两个闭环路径之一时检测链条100的存在/移动，这取决于：在具有两个牙盘的前变速器组件的情况下，与链条100接合的牙盘1002。与传感器14类似，第二传感器14A被示出为容纳在第二壳体22A中，线缆320A从该第二壳体22A延伸，并且设置有连接器322A。然而，可以设置容纳两个传感器的单个壳体。

另外，线缆连接可以遵循不同的方案，例如其中第二传感器14A被连接到第一传感器14并且仅第一传感器14被连接到支撑体302。

在具有三个或更多牙盘的前变速器组件的情况下，将存在第三磁体和第三传感器，或更多。

上述的所有其它磁体/传感器组合也是可能的。

图10-13示出了作为例子的后拨链器(用附图标记400指示)，其中安装有检测器10。

后拨链器400包括：支撑体402，其被构造成在链轮1004的组件处安装在自行车车架上；可移动体404，其包括链条导向件406；以及促动装置408，其被构造用以使可移动体404相对于支撑体402移动。

在所示的情况下，后拨链器400是电子的，并且促动装置408包括齿轮传动电机410和铰接平行四边形连杆412，齿轮传动电机410沿铰接平行四边形412的对角线布置，但是后拨链器可以以自身众所周知的方式被不同地实施。

检测器10的磁体12和传感器14被固定在链条导向件406处。

特别地是，磁体12和传感器14被固定在链条导向件406的相对置板414、416的对应位置处，使得由链条100遵循的闭环路径130在它们之间通过。当磁体12和传感器14处于对应位置时，它们沿与链条100在链条导向件406自身的板之间所遵循的路径长度的切线垂直的方向对齐。

更具体地说，传感器14被固定到外部板414或者摇臂或链条张紧器或链条导向件406的导轮承载板，并且磁体12被固定到内部板416或摇臂306的导轮承载板。

甚至更具体地是，磁体12和传感器14在链条张紧器406的导轮428的齿部426处，更优选地是在链条张紧器406的上导轮428的齿部426处被固定到导轮承载板414、416。

在本说明书和所附权利要求书中，术语“上”和“下”是参照自行车的正常使用状况来使用的。

以这种方式，磁体12和传感器14沿着与导轮428、430的旋转轴线平行的方向对齐。

由于与链条100接合的链轮1004无关，链条100总是遵循绕导轮428、430卷绕的闭环路径的相同长度，所以由磁体12和传感器14形成的单独一对结果是足够的。

图12-13示出了在检测器10处通过链条导向件406的截面。在图12中，在浸入由磁体12产生的磁场中的路径长度中，存在与链条100的联结元件170、172对应的链条部分。在图13中，在浸入由磁体12产生的磁场中的路径长度中，存在与一对小板162-168(在所示情况下的外部小板162、164)对应的链条部分。

可以看出，在图13的情况下，在磁体12和传感器14之间，导轮428的齿部426的齿432也被部分地布置，然而因为导轮428、430通常由塑料材料制成，所以该齿不扰乱磁场。在任何情况下，其对扰乱的贡献都可以适当考虑。

同样在这种情况下，示出了将包含传感器14的壳体22连接到连杆412的外部连接杆413的线缆420，在所示的实施例中，示出了拨链器400的电子器件被容纳在外部连接杆413内。线缆420有利地设置有可移除类型的连接器422，该连接器422被构造用以与外部连接杆413的匹配连接器(不可见)可移除地连接，以便于促进可能的传感器14的更换。

应当理解的是，前拨链器300和/或后拨链器400可以替代地是机械类型的。

Claims (15)

1.一种用于自行车(1000)的检测器(10)，所述检测器(10)包括：

-磁体(12)，所述磁体(12)产生生成磁场，和

-磁场传感器(14)，

其特征在于，所述磁体(12)和所述传感器(14)的相互位置被固定，并且所述传感器(14)被浸入所述生成磁场中，

其中意图用于非抗磁性可移动元件(100，1038)的路径(130)的长度(140)被浸入所述生成磁场中，使得如果在所述路径长度(140)中存在所述可移动元件(100，1038)的至少一个实际部分(150，152，154)，则所述传感器(14)检测由所述可移动元件(100，1038)的所述实际部分(150，152，154)扰乱的磁场。

2.根据权利要求1所述的用于自行车的检测器(10)，其中所述检测器(10)包括电子器件或与所述电子器件相关联，所述电子器件被构造用以当所述传感器(14)的输出信号具有第一恒定值时，确定所述可移动元件(100，1038)不存在于所述路径长度(140)中，并且当所述传感器(14)的输出信号具有与所述第一恒定值不同的值时，确定所述可移动元件(100，1038)存在于所述路径长度(140)中。

3.根据权利要求1或2所述的用于自行车的检测器(10)，其中所述可移动元件具有不均匀的磁导，并且所述路径的长度(140)具有如下长度，所述长度不同于、优选地是短于具有在所述可移动元件(100，1038)中重复的最小长度(160)的构造的长度或该长度的倍数。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的用于自行车的检测器(10)，其中所述检测器(10)包括电子器件或与所述电子器件相关联，所述电子器件被构造用以当所述传感器(14)的输出信号是随时间变化的时，确定所述可移动元件(100，1038)处于移动中，并且当所述传感器(14)的输出信号具有与所述第一恒定值不同的第二恒定值时，确定所述可移动元件(100，1038)是静止的。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的用于自行车的检测器(10)，其中所述检测器(10)包括电子器件或与所述电子器件相关联，所述电子器件被构造用以在观察时间窗口期间从所述传感器(14)的输出信号的重复周期估算所述可移动元件(100，1038)的移动速度或该移动速度的近似值。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的用于自行车的检测器(10)，其中所述检测器(10)包括电子器件或与所述电子器件相关联，所述电子器件被构造用以在观察时间窗口期间从所述传感器(14)的输出信号的长度中的特征构造、优选为波峰或波谷的位置，和/或从所述特征构造的位移估算所述可移动元件(100，1038)的行程。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于自行车的检测器(10)，其中所述路径的长度(140)穿过所述磁体(12)和所述传感器(14)之间的空间。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的用于自行车的检测器(10)，包括产生第二生成磁场的至少一个第二磁体(12A)和至少一个第二磁场传感器(14A)，其中所述第二磁体(12A)和所述第二传感器(14A)的相互位置被固定，并且所述第二传感器(14A)被浸入所述第二生成磁场中，其中意图以第二预定传动比用于自行车(1000)的运动传动链条(100)的第二闭环路径(130A)的第二长度(140A)被浸入所述第二生成磁场中，使得如果在所述第二路径的长度(140A)中存在至少一个实际链条部分，则所述第二传感器(14A)检测由所述实际链条部分扰乱的磁场。

9.一种自行车装备(300，400，1014，1016，1040)，包括：

-非抗磁性元件(100，1038)，和

-所述元件(100，1038)的存在/移动的检测器，所述检测器包括产生生成磁场的磁体(12)和磁场传感器(14)，其中所述磁体(12)和所述传感器(14)的相互位置被固定，并且所述传感器(14)被浸入所述生成磁场中，

其中所述元件(100，1038)意图能够移动通过所述生成磁场。

10.根据权利要求9所述的自行车装备(300，400，1014，1016，1040)，其中所述自行车装备是拨链器，并且所述非抗磁元件(100，1038)是运动传动链条(100)。

11.根据权利要求9所述的自行车装备(300，400，1014，1016，1040)，其中所述自行车装备是制动系统(1040)，并且所述非抗磁元件(1038)是制动线缆(1038)或者制动钳。

12.一种自行车拨链器(300，400，1014，1016)，包括：

-支撑体(302，402)，所述支撑体(302，402)被构造成在自行车(1000)的同轴齿轮(1002，1004)的组件处安装在自行车车架(1000)上，

-可移动体(304，404)，所述可移动体(304，404)包括链条导向件(304，406)，

-促动装置(308，408)，所述促动装置(308，408)被构造用以使所述可移动体(304，404)相对于所述支撑体(302)移动，

其特征在于包括根据权利要求1-8中的任一项所述的检测器(10)，其中所述磁体(12)和所述传感器(14)被固定在所述链条导向件(306，406)处。

13.根据权利要求12所述的自行车拨链器(300，400，1014，1016)，其中所述拨链器(300，1014)是前拨链器(300，1014)。

14.根据权利要求12所述的自行车拨链器(300，400，1014，1016)，其中所述拨链器(400，1016)是后拨链器(400，1016)，并且所述链条导向件(406)包括两个导轮承载板(414，416)，其中所述磁体(12)和所述传感器(14)在对应位置处被固定到所述导轮承载板(414，416)。

15.根据权利要求14所述的自行车拨链器(300，400，1014，1016)，其中所述磁体(12)和所述传感器(14)在链条张紧器(406)的一个导轮(428，430)的齿部(426)、更优选地是在链条张紧器(406)的上导轮(428)的齿部(426)处被固定到所述导轮承载板(414，416)。