CN110077497B - 自行车座杆系统 - Google Patents

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Abstract

自行车座杆系统基本上设置有高度可调节座杆和电控制器。高度可调节座杆包括电动致动器。电控制器配置为根据关于自行车相对于地面的取向的改变的检测到的信息而控制电动致动器以改变高度可调节座杆的高度。

Description

自行车座杆系统
技术领域
本发明总地涉及自行车座杆系统。更具体地，本发明涉及一种基于自行车的骑行条件的改变而改变高度可调节座杆的高度的自行车座杆系统。
背景技术
自行车车座通常通过座杆支撑在自行车车架上，座杆可伸缩地设置在自行车车架的座管中。自行车车座相对于自行车车架的高度典型地通过改变座杆在自行车车架的座管中的插入量来调节。最近，一些自行车设置有高度可调节座杆，以便在骑行时调节自行车车座的高度。优选的车座高度通常基于骑行条件而改变。高度可调节座杆的一个示例在Butora等人的美国专利No.9,592,882中公开。
发明内容
总体上，本公开涉及自行车座杆系统的各种特征，该自行车座杆系统根据关于自行车相对于地面的取向(例如，转弯取向或跳跃取向)的改变的检测到的信息而改变高度可调节座杆的高度。
鉴于已知技术的状态并且根据本公开的第一方面，提供了一种自行车座杆系统，该自行车座杆系统基本上包括高度可调节座杆和电控制器。高度可调节座杆包括电动致动器。电控制器配置为根据关于自行车相对于地面的取向的改变的检测到的信息而控制电动致动器以改变高度可调节座杆的高度。
利用根据第一方面的自行车座杆系统，可以根据自行车相对于自行车行驶的地面的取向的改变自动地改变座杆的高度。
根据本发明的第二方面，根据第一方面的自行车座杆系统配置为使得检测到的信息包括与自行车的转弯取向相关的第一信息。
利用根据第二方面的自行车座杆系统，可以将座杆的高度改变为用于转弯行驶的适当高度。
根据本发明的第三方面，根据第二方面的自行车座杆系统配置为使得第一信息通过在竖直平面与自行车和骑车者中的至少一个的参考直立平面之间限定的倾斜角度而确定。
利用根据第三方面的自行车座杆系统，可以通过使用倾斜传感器来检测自行车或骑车者的侧向倾斜角度而确定自行车的转弯状态。
根据本发明的第四方面，根据第三方面的自行车座杆系统配置为使得第一信息通过比较倾斜角度和参考角度而确定。
利用根据第四方面的自行车座杆系统，可以通过使用倾斜传感器来检测自行车或骑车者的侧向倾斜角度而确定自行车的转弯状态。
根据本发明的第五方面，提供一种自行车座杆系统，该自行车座杆系统基本上包括高度可调节座杆和电控制器。高度可调节座杆包括电动致动器。电控制器配置为通过比较参考角度与自行车和骑车者中的至少一个的倾斜角度而控制电动致动器以改变高度可调节座杆的高度。倾斜角度限定在竖直平面与自行车和骑车者中的所述至少一个的参考直立平面之间。
利用根据第五方面的自行车座杆系统，可以准确地判断转弯取向。
根据本发明的第六方面，根据第四方面或第五方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为根据自行车的前进速度改变参考角度。
利用根据第六方面的自行车座杆系统，可以准确地判断转弯取向。
根据本发明的第七方面，根据第五方面或第六方面的自行车座杆系统配置为使得参考角度随着检测到的速度增加而增加。
利用根据第七方面的自行车座杆系统，可以准确地判断转弯取向。
根据本发明的第八方面，根据第四方面至第七方面中任一方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为根据设置参考角度的用户输入而改变参考角度。
利用根据第八方面的自行车座杆系统，可以根据用户需求判断转弯状态。
根据本发明的第九方面，根据第四方面至第八方面中任一方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为在确定倾斜角度大于或等于参考角度时，将高度可调节座杆的高度改变为低于高度可调节座杆的最大高度的第一高度。
利用根据第九方面的自行车座杆系统，可以在转弯行驶期间降低重心以稳定转弯。
根据本发明的第十方面，根据第九方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为在将高度可调节座杆的高度从比第一高度高的第二高度改变为第一高度之后在确定倾斜角度变为小于参考角度时，将高度可调节座杆的高度从第一高度改变为第二高度。
利用根据第十方面的自行车座杆系统，可以将座杆的高度自动地返回到在转弯取向发生之前存在的原始高度。
根据本发明的第十一方面，根据第四方面至第十方面中任一方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为在确定倾斜角度小于参考角度时根据检测到的信息不改变高度可调节座杆的高度。
利用根据第十一方面的自行车座杆系统，可以准确地判断转弯取向。因此，可以避免不必要的高度改变。
根据本发明的第十二方面，根据第二方面至第十一方面中任一方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为基于自行车的曲柄的旋转信息根据检测到的信息不改变高度可调节座杆的高度。
利用根据第十二方面的自行车座杆系统，即使在转弯取向期间，也可以避免干扰骑车者踩踏自行车。
根据本发明的第十三方面，根据第十二方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为在确定曲柄旋转得比预定旋转速度快时根据检测到的信息不改变高度可调节座杆的高度。
利用根据第十三方面的自行车座杆系统，即使在转弯取向期间，也可以避免干扰骑车者踩踏自行车。
根据本发明的第十四方面，根据第一方面至第十三方面中任一方面的自行车座杆系统配置为使得检测到的信息包括与自行车的跳跃状态相关的第二信息。
利用根据第十四方面的自行车座杆系统，可以将座杆的高度改变为用于跳跃的适当高度。
根据本发明的第十五方面，根据第十四方面的自行车座杆系统配置为使得第二信息通过检测自行车的竖直加速度而确定。
利用根据第十五方面的自行车座杆系统，可以通过使用竖直加速度传感器而确定跳跃取向。
根据本发明的第十六方面，根据第十五方面的自行车座杆系统配置为使得第二信息通过检测自行车的竖直加速度的增加比率大于或等于参考增加比率而确定。
利用根据第十六方面的自行车座杆系统，可以确定跳跃的状态时刻。
根据本发明的第十七方面，根据第十五方面或第十六方面的自行车座杆系统配置为使得第二信息通过检测自行车的竖直加速度的减小比率大于或等于参考减小比率而确定。
利用根据第十七方面的自行车座杆系统，可以确定下落的起始点。
根据本发明的第十八方面，根据第十五方面至第十七方面中任一方面的自行车座杆系统配置为使得第二信息通过在预定时段内连续地检测到小于参考竖直加速度的竖直加速度而确定。
利用根据第十八方面的自行车座杆系统，可以确定跳跃之后的未接地状态。
根据本发明的第十九方面，根据第十五方面至第十八方面中任一方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为根据第二信息将车座高度控制为低于最大高度的第一高度。
利用根据第十九方面的自行车座杆系统，可以在跳跃取向中避免骑车者和座垫之间的干扰。
根据本发明的第二十方面，根据第十九方面的自行车座杆系统配置为使得检测到的信息包括与自行车的着陆状态相关的第三信息，并且电控制器还配置为根据第三信息将车座高度控制为高于第一高度的第二高度。
利用根据第二十方面的自行车座杆系统，可以将座杆的高度自动地返回到跳跃发生之前存在的原始高度。
根据本发明的第二十一方面，根据第十九方面或第二十方面的自行车座杆系统配置为使得第三信息通过检测自行车和骑车者中的至少一个的竖直加速度的具有参考幅度的振动而确定。
利用根据第二十一方面的自行车座杆系统，可以准确地判断着陆取向。
根据本发明的第二十二方面，提供一种自行车座杆系统，该自行车座杆系统基本上包括高度可调节座杆和电控制器。高度可调节座杆包括电动致动器。电控制器配置为根据检测到的自行车的竖直加速度控制电动致动器以改变高度可调节座杆的高度。电控制器在确定在预定时段内竖直加速度的增加比率大于或等于参考增加比率、自行车的竖直加速度的减小比率大于或等于参考减小比率、或者竖直加速度小于参考竖直加速度时，改变高度可调节座杆的高度。
利用根据第二十二方面的自行车座杆系统，可以将座杆的高度改变为用于跳跃的适当高度。
根据本发明的第二十三方面，根据第一方面至第二十二方面中任一方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为根据检测到的信息将高度可调节座杆的高度控制为比第二高度短的第一高度。
利用根据第二十三方面的自行车座杆系统，可以将座杆的高度降低到适合于改变取向的适当高度。
根据本发明的第二十四方面，根据第二十三方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为将第一高度设置为高度可调节座杆的可调节高度范围中的最小高度。
利用根据第二十四方面的自行车座杆系统，可以将座杆的高度降低到适合于改变取向的适当高度。
根据本发明的第二十五方面，根据第二十三方面的自行车座杆系统配置为使得电控制器还配置为将第二高度设置为刚好在将高度可调节座杆的高度改变为第一高度之前存在的高度。
利用根据第二十五方面的自行车座杆系统，可以将座杆的高度自动地返回到自行车的取向改变之前的原始高度。
此外，根据以下详细描述，所公开的自行车座杆系统的其他目的、特征、方面以及优点对于本领域技术人员将变得显而易见，以下详细描述同附图一起公开了自行车座杆系统的一个实施方式。
附图说明
现在参考形成本原始公开的一部分的附图：
图1是装备有根据一个图示实施方式的自行车座杆系统的自行车的侧视立面图。
图2是图1中图示的自行车的自行车座杆系统的示意框图；
图3是装备有自行车座杆系统的高度可调节座杆的图1中图示的自行车的一部分的纵向截面放大图；
图4是处于高的高度位置或最大高度位置的高度可调节座杆的纵向截面图；
图5是处于低的高度位置或最小高度位置的高度可调节座杆的纵向截面图；
图6是图1中图示的自行车的前视立面图，其中自行车和骑车者处于直立取向中，在直立取向中骑车者的重心位于从自行车车轮的地面接触点延伸的竖直平面中；
图7是处于骑车者的重心沿着自行车的参考直立平面定位的转弯取向中的图1和图6中图示的自行车的前视立面图；
图8是处于骑车者的重心偏离自行车的参考直立平面的转弯取向中的图1、图6和图7中图示的自行车的前视立面图；
图9是处于骑车者的重心偏离自行车的参考直立平面的转弯取向中的图1、图6至图8中图示的自行车的前视立面图；
图10是实验数据的曲线图，其中示出了当自行车沿着地面行驶并进行跳跃时从竖直加速度传感器检测到的自行车的重力加速度；以及
图11是自行车座杆控制操作的流程图，该操作由图2中图示的自行车座杆系统的电控制器执行并基于自行车的骑行条件的改变而改变高度可调节座杆的高度。
具体实施方式
现在将参考附图解释选定的实施方式。自行车领域的技术人员从此公开将显而易见的是，提供实施方式的以下描述仅仅用于例示，无意于限制本发明，本发明由所附的权利要求书及其等同方式限定。
首先参照图1，图示了装备有根据第一实施方式的自行车座杆系统10的自行车1。虽然自行车1图示为公路自行车，但是自行车座杆系统10可以与其他类型的自行车一起使用。在图1的图示实施方式中，除了别的之外，自行车1包括车把H、主自行车车架MF、前叉FF、自行车车座S、前轮FW、后轮RW和传动系DT。传动系DT配置为将骑车者的踩踏力转换成驱动力。除了别的之外，传动系DT包括曲柄C、一对踏板P、一对前链轮FS、多个后链轮RS和链条CN。由于这些自行车部件是众所周知的自行车部件，因此除了需要理解自行车座杆系统10的程度之外，本文将不讨论这些自行车部件。
如图2所示，自行车座杆系统10包括高度可调节座杆12和电控制器14。在图示实施方式中，电控制器14与高度可调节座杆12集成在一起。但是，将显而易见的是，电控制器14可以是附接到高度可调节座杆12的单独部件，或者是电连接或无线地连接到高度可调节座杆12的远程定位的部件。如下所述，电控制器14根据关于自行车1相对于自行车1正在行驶的地面G的取向(例如，转弯取向或跳跃取向)的改变的检测到的信息而改变高度可调节座杆12的高度。
如图2所示，高度可调节座杆12包括电动致动器16。电控制器14配置为根据关于自行车1相对于地面G的取向的改变的检测到的信息而控制电动致动器16以改变高度可调节座杆12的高度。如下所述，检测到的信息包括与自行车1的转弯取向相关的第一信息。例如，在图示实施方式中，第一信息是检测到的侧倾角度或倾斜角度θ。此外，检测到的信息包括与自行车1的跳跃状态相关的第二信息。例如，在图示实施方式中，第二信息是检测到的竖直重力加速度的小于或等于预定值的快速减小。此外，检测到的信息包括与自行车1的着陆状态相关的第三信息。例如，在图示实施方式中，第三信息是检测到的自行车1和骑车者R中的至少一个的竖直加速度的具有至少预定参考幅度的振动。虽然电控制器14配置为基于转弯取向、跳跃状态和着陆状态而控制电动致动器16以改变高度可调节座杆12的高度，但是电控制器14可以配置为仅基于转弯取向或跳跃状态而控制高度可调节座杆12的高度。
如图3至图5所示，在图示实施方式中，高度可调节座杆12是用于相对于主自行车车架MF自动或手动调节自行车车座S的车座高度的机动座杆。除了电动致动器16之外，高度可调节座杆12还包括内(第一)管20、外(第二)管22和高度调节装置24。通常，内管20和外管22可伸缩地布置，其中内管20插入外管22的量是可调节的。因此，如图3所示的图示实施方式中所示的，内管20和外管22同心地布置。
在图示实施方式中，如图3所示，内管20和外管22是与主自行车车架MF分开的单元，使得外管22容易地安装到主自行车车架MF的座管ST中。内管20在它的上端具有车座夹具20A，用于以传统方式附接车座S。外管22通过设置在座管ST的上端的传统夹紧装置SC固定到主自行车车架MF的座管ST。高度调节装置24将内管20和外管22可操作地连接在一起，以基于来自电控制器14的马达控制信号相对于外管22选择性地延伸(升高)和缩回(降低)内管20。骑车者可以控制高度调节装置24，以将车座S的高度升高和降低到任何期望的高度。电控制器14还可以包括骑车者可以选择的多个预设高度。这里，如下所述，电控制器14配置为接收无线控制信号。因此，例如，骑车者可以操作操作装置OD(参见图1)的操作开关，然后其将无线控制信号发送到电控制器14，以将车座S的高度升高或降低到期望的高度。可替换地，可以在高度可调节座杆12上设置操作开关或杆，以便骑车者将车座S的高度升高和降低到期望的高度。
在图示实施方式中，高度调节装置24主要包括形成线性运动机构的驱动螺杆26和螺母28。螺母28与驱动螺杆26螺纹接合，使得螺母28响应于驱动螺杆26和螺母28之间的相对旋转运动而沿驱动螺杆26的轴向方向运动。当然，可以根据需要和/或期望使用其他类型的线性运动机构。换句话说，高度可调节座杆12的高度调节装置24不限于图示的结构。
如图3所示，电动致动器16基本上包括马达16A和齿轮减速单元16B。在该图示实施方式中，马达16A是刚性地固定到外管22的下端的可逆电马达。诸如马达16A的可逆电马达是众所周知的，因此，将不详细讨论和/或图示马达16A。齿轮减速单元16B降低马达16A的旋转速度，同时保持恒定的输出扭矩。以这种方式，齿轮减速单元16B包括多个齿轮，该多个齿轮布置成以较低的速度和较高的扭矩将马达16A的旋转传递到驱动螺杆26。诸如齿轮减速单元16B的齿轮减速单元是众所周知的，因此，将不详细讨论和/或图示齿轮减速单元16B。
在图示实施方式中，如图1所示，自行车1包括用于向电动致动器16的马达16A提供电力的电源PS。具体地，电源PS通过电线W电连接到马达16A。在图示实施方式中，电源PS安装至主自行车车架MF。电源PS优选地包括一个或多个可充电电池。可替换地，电源PS可以是燃料电池或任何其他合适的电力源。电源PS可以是用于高度可调节座杆12的专用电源，或者可以与其他电动自行车部件共用。如果电源PS可以是用于高度可调节座杆12的专用电源，则电源PS可以内置在高度可调节座杆12中。
在图示实施方式中，如图2所示，高度可调节座杆12还包括位置传感器30，以检测高度可调节座杆12的高度。位置传感器30是将马达16A或齿轮减速单元16B的轴、轮轴、齿轮或其他旋转部分的角位置转换为发送到电控制器14的模拟或数字位置信号的机电装置。位置传感器30例如是检测马达16A的输出轴的旋转量或齿轮减速单元16B的齿轮的旋转量的旋转编码器。电控制器14基于来自位置传感器30的位置信号使用反馈控制而向马达16A发送用于控制马达16A的操作(旋转)的操作信号，以经由齿轮减速单元16B向高度调节装置24输出期望量的旋转运动。以这种方式，电控制器14可以操作高度调节装置24以获得车座S的期望位置。
如图2所示，电控制器14包括算术处理单元14A，该算术处理单元14A执行用于高度调节装置24的预定控制程序。算术处理单元14A包括例如所示的中央处理单元(CPU)、或微处理单元(MPU)。因此，电控制器14的算术处理单元14A包括至少一个处理器，该处理器优选地设置在印刷电路板上。电控制器14典型地还包括通用电路，诸如输入接口电路或输出接口电路。如果需要和/或期望，电控制器14可以包括两个或更多个算术处理单元。电控制器14还包括存储器14B，该存储器14B存储用于高度调节装置24的各种控制程序和各种控制过程的信息。存储器14B包括例如非易失性存储器和易失性存储器，并且可以包括ROM(只读存储器)装置、RAM(随机存取存储器)装置、硬盘、闪存驱动器等。存储器14B是仅除暂时性传播信号之外的任何计算机存储装置或任何计算机可读介质。电控制器14还包括通信装置14C，该通信装置14C配置为与自行车座杆系统10的其他装置通信。通信装置14C可以包括电力线通信(PLC)单元和无线通信器。用于通信装置14C的无线通信方法的示例包括
Figure BDA0001940839360000091
和
Figure BDA0001940839360000092
电控制器14还包括马达驱动器14D，其用于控制马达16A以经由齿轮减速单元16B向高度调节装置24输出期望量的旋转运动。
优选地，自行车座杆系统10还包括用户界面或用户输入件UI、侧向倾斜传感器S1、竖直加速度传感器S2、速度传感器S3和曲柄角传感器S4。这里，在图示实施方式中，用户输入件UI、侧向倾斜传感器S1和竖直加速度传感器S2是移动装置32或车表(未示出)的一部分。例如，如图1所示，移动装置32是可以安装在自行车1上的“智能”移动蜂窝电话。可替换地，用户输入件UI、侧向倾斜传感器S1和竖直加速度传感器S2均可以是安装在自行车1或高度可调节座杆12上的单独装置。在移动装置32的情况下，用户输入件UI可以是触摸屏或输入按钮。移动装置32设置有通信软件，以与高度可调节座杆12的电控制器14无线通信。因此，移动装置32可以无线地传输用户命令、自行车1的侧向倾斜和自行车1的竖直加速度。移动装置32还可以用于在由于转弯或跳跃而正在调节高度可调节座杆12的高度时，通过声音通知、振动通知或显示通知告知骑车者R。可替换地，高度可调节座杆12的这种高度调节通知可以由车表或其他装置提供。
典型地，“智能”移动蜂窝电话设置有加速度计和回转仪。在“智能”移动蜂窝电话作为移动装置32的情况下，侧向倾斜传感器S1和竖直加速度传感器S2可以由移动装置32的加速度计和回转仪形成。由于侧向倾斜传感器和竖直加速度传感器是已知的传感器，本文将不讨论和/或图示侧向倾斜传感器S1和竖直加速度传感器S2。
来自侧向倾斜传感器S1的检测到的信息包括与自行车1的转弯取向相关的第一信息。基本上，转弯取向通过利用侧向倾斜传感器S1检测自行车1在侧倾方向上的倾斜(即，侧倾角度或倾斜角度θ)而确定。当通过侧向倾斜传感器S1检测到侧倾角度或倾斜角度θ大于或等于预定参考角度α时，确定存在转弯。当通过侧向倾斜传感器S1检测到侧倾角度或倾斜角度θ小于预定参考角度α时，确定完成转弯。优选地，根据自行车1的前进速度调节用于转弯确定的侧倾角度或倾斜角度θ的阈值。
可以通过以下公式计算转弯时的动态侧倾角度或倾斜角度θ的范围：
Figure BDA0001940839360000101
其中，m:质量(kg)
g:重力加速度(m/s2)
r:曲率半径(m)
v:速度(m/s)
例如，当自行车1在具有5米的曲率半径的道路拐角上以10km/hr行驶时，自行车1的侧倾角度或倾斜角度θ约为9°。因此，对于在具有5米的曲率半径的道路拐角上以10km/hr行驶的自行车1，可以将阈值(即，参考角度α)设置为9°。然而，优选地，根据道路表面的摩擦系数来调节阈值。换句话说，优选地考虑对水平向心力的反作用。更具体地，水平离心力(mv2/r)优选地保持在对水平向心力(μmg)的反作用之下，以保持自行车1的稳定性。因此，在图示实施方式中，根据需要对阈值(即，参考角度α)进行调节，使得满足以下不等式：
mv2/r<μmg
其中，m:质量(kg)
g:重力加速度(m/s2)
r:曲率半径(m)
v:速度(m/s)
μ:摩擦系数
参考图6和图7，第一信息通过在竖直平面VP与自行车1和骑车者R中的至少一个的参考直立平面RP之间限定的倾斜角度θ而确定。如下所述，电控制器14配置为通过比较参考角度α与自行车1和骑车者R中的至少一个的倾斜角度θ而控制电动致动器16，以改变高度可调节座杆12的高度。参考角度α提前预存储在电控制器14的存储器中。如上所述，电控制器14还配置为根据自行车1的前进速度改变参考角度α。电控制器14编程为使得参考角度α随着检测到的速度增加而增加。
骑车者R可以使用移动装置32的用户输入件UI选择性地设置参考角度α。在骑车者没有设置优选参考角度a的情况下，电控制器14可以具有参考角度α的出厂默认设置，所述优选参考角度α可以基于自行车1的参数(例如，重量、尺寸等)和/或骑车者的参数(例如，重量、尺寸等)。因此，优选地，电控制器14还配置为根据设置参考角度α的用户输入而改变参考角度α。
在图6和图7中，参考直立平面RP图示为对应于自行车1的主自行车车架MF的中心直立平面。换句话说，在图6和图7中，参考直立平面RP对应于自行车1的中心纵向平面，该自行车1的中心纵向平面在前后行驶方向上平分主自行车车架MF并且穿过前轮FW或后轮RW的地面接触点CP。为了便于检测倾斜角度θ，移动装置32安装在车把立管上，使得侧向倾斜传感器S1和竖直加速度传感器S2基本上位于自行车1的中心纵向平面(即，参考直立平面RP)上。
可替换地，如图8和图9所示，参考直立平面RP'可以基于自行车1和骑车者R两者，使得参考直立平面RP'对应于穿过自行车1和骑车者R两者的重心CG并且穿过前轮FW或后轮RW的地面接触点CP的平面。可替换地，参考直立平面可以仅基于骑车者R的中心平面，其中参考直立平面可以基于自行车1和骑车者R两者，使得参考直立平面对应于平分骑车者R的身躯区域并且穿过前轮FW或后轮RW的地面接触点CP的平面。
来自竖直加速度传感器S2的检测到的信息包括与跳跃相关的第二信息。如本文所使用的，术语“跳跃状态”是指自行车1相对于地面G沿向上方向移动的向上推进情况，以及自行车1离开地面并开始朝向地面G向下坠落的下落情况(即，跳跃状态是相对于地面G的未接地状态)。
如图10所示，已经在图表上绘制了来自竖直加速度传感器S2的实验数据，以示出当自行车1沿着地面行驶并执行跳跃时检测到的自行车1的重力(竖直)加速度。跳跃状态通过利用竖直加速度传感器S2根据自行车1的竖直加速度的改变检测到自行车1的振动情况而确定。基本上，通过检测竖直加速度何时快速减小并且变为小于或等于预定值(例如，小于1.0m/s2)而确定跳跃状态的开始。换句话说，检测当自行车1离开地面时的竖直加速度的改变。通过检测竖直加速度何时快速改变并且变为大于或等于预定值(例如，大于9.8m/s2)而确定跳跃状态的结束或完成。换句话说，检测自行车1在处于空中之后降落时的竖直加速度的改变。
这里，在图1中，速度传感器S3和曲柄角传感器S4与电控制器14的通信装置14C无线通信。可替换地，速度传感器S3可以通过一根或多根线连接到电控制器14的通信装置14C，以发送指示自行车1的前进速度的信号。同样，曲柄角传感器S4可以通过一根或多根线连接到电控制器14的通信装置14C以发送指示骑车者踩踏自行车1的信号。
速度传感器S3安装在前叉FF上，并且布置成检测安装在前轮FW的辐条上的磁体M1。因此，速度传感器S3感测当磁体M1经过速度传感器S3时前轮FW的每次旋转。速度传感器S3可以是霍尔效应传感器或检测磁体M1的磁场的簧片开关。速度传感器S3无线地连接到电控制器14，但是可以经由电线连接到电控制器14。曲柄角传感器S4安装在主自行车车架MF的后下叉上，并且布置成检测安装在曲柄C的一个曲柄臂上的磁体M2，以检测踩踏动作。因此，曲柄角传感器S4感测当磁体M2经过曲柄角传感器S4时曲柄C的每次旋转。曲柄角传感器S4可以是霍尔效应传感器或检测磁体M2的磁场的簧片开关。曲柄角传感器S4无线地连接到电控制器14，但是可以经由电线连接到电控制器14。
现在参考图11，流程图图示了由电控制器14执行的控制过程的控制程序。控制过程在接收到指示自行车1相对于地面G的取向改变的信息时开始，其中期望通过改变高度可调节座杆12的高度而为骑车者R改变车座S的高度。优选地，骑车者R可以选择车座S的高度是否将由于转弯状态和/或跳跃状态而改变。换句话说，使用移动装置32的用户输入件UI，骑车者R可以在(1)仅转弯调节设置、(2)仅跳跃调节设置和(3)转弯和跳跃调节设置之间选择性地设置。
基本上，利用图11的控制过程，当转弯时，将高度可调节座杆12的位置降低以降低自行车1和骑车者R的重心CG，并且使得骑车者R将容易用脚接触地面G。以这种方式，在转弯期间将改善自行车1的稳定性。然而，利用图11的控制过程，即使确定了转弯取向，当曲柄C旋转时，高度可调节座杆12的位置也不会改变。类似地，利用图11的控制过程，当跳跃时，高度可调节座杆12的位置降低到在跳跃后着陆时不会阻碍骑车者R改变负载的位置。
在步骤S10中，电控制器14从传感器S1、S2、S3和S4接收与自行车1相对于地面G的取向相关的信息。来自侧向倾斜传感器S1的检测到的信息包括与自行车1的转弯取向相关的第一信息。来自竖直加速度传感器S2的检测到的信息包括与自行车1的跳跃状态相关的第二信息和与自行车1的着陆状态相关的第三信息。来自速度传感器S3的检测到的信息包括与自行车1的前进速度相关的信息。来自曲柄角传感器S4的检测到的信息包括与自行车1的曲柄C的旋转状态相关的信息。在接收来自传感器S1、S2、S3和S4的信息时，如果选择了仅转弯调节设置或转弯和跳跃调节设置，则控制过程进行到步骤S11。然而，如果骑车者选择了仅跳跃调节设置，则控制过程从步骤S10直接进行到步骤S18。
在步骤S11中，电控制器14基于侧向倾斜传感器S1检测到的第一信息确定是否存在转弯取向。第一信息通过比较倾斜角度θ和参考角度α而确定。电控制器14根据由速度传感器S3检测到的自行车1的前进速度改变参考角度α。电控制器14随着检测到的速度增加而增加参考角度α。如果电控制器14确定不存在转弯取向，则如果选择了转弯和跳跃调节设置则控制过程进行到步骤S18。然而，如果选择了仅转弯调节设置，则控制过程结束。因此，电控制器14还配置为在确定倾斜角度θ小于参考角度α时根据检测到的信息不改变高度可调节座杆12的高度。另一方面，如果电控制器14确定存在转弯取向，则控制过程进行到步骤S12。
在步骤S18中，电控制器14基于由竖直加速度传感器S2检测到的第二信息确定是否存在跳跃取向。将在下面讨论步骤S18和用于在自行车1处于跳跃状态时改变车座高度的控制过程。
在步骤S12中，电控制器14确定曲柄C是否旋转得比预定旋转速度快而指示出骑车者R正在踩踏并因而将不期望降低车座高度。预定旋转速度被存储在存储器14B中，并且取决于骑车者、环境和自行车构成而改变。优选地，电控制器14具有对于预定旋转速度的默认设置和/或对于预定旋转速度设置的多个用户可选设置。可替换地，电控制器14可以被编程为基于骑行速度历史来设置预定旋转速度。如果电控制器14确定曲柄C旋转得比预定旋转速度快，则控制过程结束。因此，电控制器14还配置为在确定曲柄C旋转得比预定旋转速度快时根据检测到的信息不改变高度可调节座杆12的高度。换句话说，电控制器14还配置为基于自行车1的曲柄C的旋转信息根据检测到的信息不改变高度可调节座杆12的高度。另一方面，如果电控制器14确定曲柄C旋转得没有预定旋转速度快，则控制过程进行到步骤S13。
在步骤S13中，电控制器14检测来自速度传感器S3的自行车1的前进速度，并且基于前进速度、使用预先存储的前进速度和参考角度α之间的关系(例如，表格、图表等)调节参考角度α。换句话说，在步骤S13中，电控制器14还配置为根据自行车1的前进速度改变参考角度α。更具体地，在步骤S13中，电控制器14配置为使得参考角度α随着检测到的速度增加而增加。在基于自行车1的前进速度调节参考角度α之后，控制过程然后进行到步骤S14。
在步骤S14中，在已经基于自行车1的前进速度调节参考角度α之后，电控制器14确定倾斜角度θ是否大于或等于参考角度α。电控制器14还配置为在确定倾斜角度θ小于参考角度α时根据检测到的信息不改变高度可调节座杆12的高度。换句话说，如果倾斜角度θ小于参考角度α，则控制过程结束。另一方面，如果电控制器14确定倾斜角度θ大于或等于参考角度α，则控制过程进行到步骤S15。
在步骤S15中，电控制器14还配置为根据检测到的信息将高度可调节座杆12的高度控制为比第二高度短的第一高度。换句话说，电控制器14还配置为在确定倾斜角度θ大于或等于参考角度α时，将高度可调节座杆12的高度改变为低于高度可调节座杆12的最大高度的第一高度。因此，电控制器14向电动致动器16的马达16A输出控制信号以使高度可调节座杆12的高度降低，并且因此，电控制器14使车座S的车座高度降低。在图示实施方式中，如图5所示，电控制器14配置为将第一高度设置为高度可调节座杆12的可调节高度范围中的最小高度。在将高度可调节座杆12的高度改变为第一高度之后，控制过程然后进行到步骤S16。
在步骤S16中，电控制器14确定倾斜角度θ是否小于参考角度α。换句话说，电控制器14确定转弯状态是否结束。如果倾斜角度θ不小于参考角度α，则电控制器14连续地将倾斜角度θ与参考角度α进行比较，直到倾斜角度θ变为小于参考角度α。一旦倾斜角度θ小于参考角度α，控制过程就进行到步骤S17。
在步骤S17中，电控制器14还配置为在将高度可调节座杆12的高度从第二高度改变为第一高度之后确定倾斜角度θ已经变为小于参考角度α时，将高度可调节座杆12的高度从第一高度改变为比第一高度高的第二高度。优选地，电控制器14还配置为将第二高度设置为刚好在将高度可调节座杆12的高度改变为第一高度之前存在的高度。因此，在将高度可调节座杆12的高度调节到第一高度之前，高度可调节座杆12的刚好在将高度可调节座杆12的高度改变为第一高度之前存在的高度被存储在存储器14B中。在高度可调节座杆12的高度变回它在转弯之前的初始高度之后，控制过程然后结束。可替换地，车座S的第二高度可以是存储在存储器14B中的预设车座高度。
在选择了转弯和跳跃调节设置却不存在转弯取向或者选择了仅跳跃调节设置的情况下，控制过程进行到步骤S18。
在步骤S18中，电控制器14基于由竖直加速度传感器S2检测到的第二信息确定是否存在跳跃取向。第二信息通过检测自行车1的竖直加速度而确定。更具体地，在图示实施方式中，第二信息通过检测自行车1的竖直加速度的增加比率大于或等于参考增加比率而确定。可替换地，在图示实施方式中，第二信息通过检测自行车1的竖直加速度的减小比率大于或等于参考减小比率而确定。另外，可替换地，在图示实施方式中，第二信息通过在预定时段内连续地检测到小于参考竖直加速度的竖直加速度而确定。
如果电控制器14确定不存在跳跃取向，则控制过程结束。另一方面，如果在步骤S18中电控制器14确定存在跳跃取向，则控制过程进行到步骤S19。
在步骤S19中，电控制器14配置为根据检测到的自行车1的竖直加速度而控制电动致动器16以改变高度可调节座杆12的高度。优选地，电控制器14还配置为根据第二信息将车座高度控制为低于最大高度的第一高度。换句话说，电控制器14在确定在预定时间内竖直加速度的增加比率大于或等于参考增加比率、自行车1的竖直加速度的减小比率小于或等于参考减小比率、或者竖直加速度小于参考竖直加速度时改变高度可调节座杆12的高度。在将高度可调节座杆12的高度改变为第一高度之后，控制过程然后进行到步骤S20。
在步骤S20中，电控制器14基于通过竖直加速度传感器S2检测到的第三信息确定是否正在发生着陆状态。第三信息通过检测自行车1和骑车者R中的至少一个的竖直加速度的具有参考幅度的振动而确定。换句话说，如果竖直加速度传感器S2检测到自行车1和骑车者R中的至少一个的竖直加速度的具有参考幅度的振动，则确定正在发生着陆状态。参考幅度被存储在存储器14B中，并且取决于着陆和自行车构成本身(例如，具有或不具有悬架也可以改变幅度)而改变。参考幅度将基于自行车构成本身(例如，具有或不具有悬架也可以改变幅度)和自行车的着陆来设置。如果电控制器14检测到具有参考幅度的竖直加速度振动，则控制过程进行到步骤S21。然而，如果电控制器14没有检测到具有参考幅度的竖直加速度振动，则电控制器14连续地检查竖直加速度传感器S2检测到的第三信息，以确定竖直加速度以参考幅度或大于参考幅度振动。
在步骤S21中，电控制器14还配置为根据第三信息将车座高度控制为高于第一高度的第二高度。换句话说，电控制器14将高度可调节座杆12的高度改变为高度可调节座杆12的刚好在将高度可调节座杆12的高度改变为存储在存储器14B中的第一高度之前存在的高度。在将高度可调节座杆12的高度改变为第二高度之后，控制过程结束。可替换地，车座S的第二高度可以是存储在存储器14B中的预设车座高度。
在理解本发明的范围时，本文所使用的术语“包括”及其派生词意图为开放性术语，其指明所记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在，但不排除其他未记载的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤的存在。这种概念也适用于具有类似含义的词汇，诸如，术语“包含”、“具有”及其派生词。此外，除非另有定义，术语“部”、“段”、“部分”、“构件”或“元件”在用作单数时可以具有单个部分或多个部分的双重含义。
本文所使用的，以下方向性术语“面向车架侧”、“非面向车架侧”、“向前”、“向后”、“前”、“后”、“上”、“下”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”、“垂直”、“横向”及任何其他类似的方向性术语是指处于直立骑乘位置的、装备有自行车座杆系统的自行车的那些方向。因此，用于描述自行车座杆系统的这些方向性术语，应相对于在水平面上处于直立骑乘位置且装备有自行车座杆系统的自行车来解释。术语“左”和“右”用于指示当从自行车的后方观察时从右侧参考时的“右”，以及当从自行车的后方观察时从左侧参考时的“左”。
此外，将理解的是，尽管术语“第一”和“第二”可以在本文中用于描述各种部件，但这些部件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个部件与另一个部件区分开。由此，例如，在不脱离本发明的教导的情况下，上文讨论的第一部件可以被称为第二部件，反之亦然。本文所使用的术语“被接附”或“接附”涵盖通过将元件直接地附接至另一个元件而将元件直接固定至另一个元件的构造；通过将元件附接至中间构件继而将该中间构件附接到另一个元件而将元件间接固定到另一个元件的构造；以及一个元件与另一个元件成一体，即一个元件实质上是另一个元件的一部分的构造。这种定义还适用于类似含义的词汇，例如，“连结”、“连接”、“联接”、“安装”、“结合”、“固定”及其派生词。最后，本文所使用的程度术语，诸如“大致”、“大约”和“接近”意味着所修饰术语使得最终结果不会显著改变的偏差量。
尽管仅选择了选定的实施方式来图示本发明，但是本领域技术人员从此公开将显而易见的是，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以对本文做出各种改变和变型。例如，除非另外具体指出，否则各种部件的大小、形状、位置或取向可以根据需要和/或期望改变，只要该改变大致不影响它们期望的功能。除非另外具体指出，否则示出为彼此直接连接或接触的部件可以具有设置在它们之间的中间结构，只要该改变大致不影响它们期望的功能。除非另外具体指出，否则一个元件的功能可以由两个来执行，反之亦然。一个实施方式的结构和功能可以在另一个实施方式中采用。无需使所有优点同时存在于特定实施方式中。从现有技术看是独特的每个特征，无论单独地或与其他特征相结合，也应当看作申请人对进一步发明的单独描述，包括由这种特征所体现的结构性和/或功能性构思。由此，提供根据本发明的实施方式的上述说明仅仅用于示例，无意于对本发明进行限制，本发明由所附的权利要求书及其等同方式限定。

Claims (23)

1.一种自行车座杆系统，包括：
高度可调节座杆，所述高度可调节座杆包括电动致动器；以及
电控制器，所述电控制器配置为根据关于自行车相对于地面的取向的改变的检测到的信息而控制所述电动致动器以改变所述高度可调节座杆的高度，所述检测到的信息包括通过比较倾斜角度和参考角度而确定的信息，所述电控制器还配置为根据所述自行车的前进速度改变所述参考角度。
2.根据权利要求1所述的自行车座杆系统，其中，
所述检测到的信息包括与所述自行车的转弯取向相关的第一信息。
3.根据权利要求2所述的自行车座杆系统，其中，
在竖直平面与所述自行车和骑车者中的至少一个的参考直立平面之间限定所述倾斜角度。
4.一种自行车座杆系统，包括：
高度可调节座杆，所述高度可调节座杆包括电动致动器；以及
电控制器，所述电控制器配置为通过比较参考角度与自行车和骑车者中的至少一个的倾斜角度而控制所述电动致动器以改变所述高度可调节座杆的高度，所述倾斜角度限定在竖直平面与自行车和骑车者中的所述至少一个的参考直立平面之间，
其中，所述电控制器还配置为在确定所述倾斜角度大于或等于所述参考角度时，将所述高度可调节座杆的高度改变为低于所述高度可调节座杆的最大高度的第一高度。
5.根据权利要求1所述的自行车座杆系统，其中，
所述参考角度随着检测到的速度增加而增加。
6.根据权利要求1所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为根据设置所述参考角度的用户输入而改变所述参考角度。
7.根据权利要求1所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为在确定所述倾斜角度大于或等于所述参考角度时，将所述高度可调节座杆的高度改变为低于所述高度可调节座杆的最大高度的第一高度。
8.根据权利要求7所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为在将所述高度可调节座杆的高度从比所述第一高度高的第二高度改变为所述第一高度之后在确定所述倾斜角度变为小于所述参考角度时，将所述高度可调节座杆的高度从所述第一高度改变为所述第二高度。
9.根据权利要求1所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为在确定所述倾斜角度小于所述参考角度时根据所述检测到的信息不改变所述高度可调节座杆的高度。
10.根据权利要求2所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为基于所述自行车的曲柄的旋转信息根据所述检测到的信息不改变所述高度可调节座杆的高度。
11.根据权利要求10所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为在确定所述曲柄旋转得比预定旋转速度快时根据所述检测到的信息不改变所述高度可调节座杆的高度。
12.一种自行车座杆系统，包括：
高度可调节座杆，所述高度可调节座杆包括电动致动器；以及
电控制器，所述电控制器配置为根据关于自行车相对于地面的取向的改变的检测到的信息而控制所述电动致动器以改变所述高度可调节座杆的高度，所述检测到的信息包括通过比较倾斜角度和参考角度而确定的信息以及与所述自行车的跳跃状态相关的第二信息，所述电控制器还配置为根据所述自行车的前进速度改变所述参考角度。
13.根据权利要求12所述的自行车座杆系统，其中，
所述第二信息通过检测所述自行车的竖直加速度而确定。
14.根据权利要求13所述的自行车座杆系统，其中，
所述第二信息通过检测所述自行车的竖直加速度的增加比率大于或等于参考增加比率而确定。
15.根据权利要求13所述的自行车座杆系统，其中，
所述第二信息通过检测所述自行车的竖直加速度的减小比率大于或等于参考减小比率而确定。
16.根据权利要求13所述的自行车座杆系统，其中，
所述第二信息通过在预定时段内连续地检测到小于参考竖直加速度的竖直加速度而确定。
17.根据权利要求13所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为根据所述第二信息将车座高度控制为低于最大高度的第一高度。
18.根据权利要求17所述的自行车座杆系统，其中，
所述检测到的信息包括与所述自行车的着陆状态相关的第三信息，并且
所述电控制器还配置为根据所述第三信息将所述车座高度控制为高于所述第一高度的第二高度。
19.根据权利要求18所述的自行车座杆系统，其中，
所述第三信息通过检测所述自行车和骑车者中的至少一个的竖直加速度的具有参考幅度的振动而确定。
20.一种自行车座杆系统，包括：
高度可调节座杆，所述高度可调节座杆包括电动致动器；以及
电控制器，所述电控制器配置为根据检测到的自行车的竖直加速度控制所述电动致动器以改变所述高度可调节座杆的高度，所述电控制器在确定在预定时段内所述竖直加速度的增加比率大于或等于参考增加比率、所述自行车的竖直加速度的减小比率大于或等于参考减小比率、或者所述竖直加速度小于参考竖直加速度时，改变所述高度可调节座杆的高度。
21.根据权利要求1所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为根据所述检测到的信息将所述高度可调节座杆的高度控制为比第二高度短的第一高度。
22.根据权利要求21所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为将所述第一高度设置为所述高度可调节座杆的可调节高度范围中的最小高度。
23.根据权利要求21所述的自行车座杆系统，其中，
所述电控制器还配置为将所述第二高度设置为刚好在将所述高度可调节座杆的高度改变为所述第一高度之前存在的高度。
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