CN1590211A - 实现电子伺服助力自行车变速器多级变速的方法及变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在电子伺服助力自行车变速器中执行多级变速的方法，其中多级变速请求被分割成多个在两相邻链轮之间的单级变速。以这样一种方式，对骑车人的伤害和对变速器的机械损伤都将减小。本发明还涉及一种程序，一个电路和一个具有用于执行方法的装置的变速器。

Description

实现电子伺服助力自行车 变速器多级变速的方法及变速器

技术领域

本发明涉及一种在电子伺服自行车变速器中实现多级变速的方法，以及一个程序、电路和具有用于实现此方法的装置的变速器。

背景技术

自行车变速器通常包括链条和一个有齿轮，此有齿轮用于把运动从踏板曲柄轴传送到自行车主动轮和用于选择有齿轮的装置，通过其与链条啮合来改变运动的传动比。

更特别地，后变速器组通常与自行车后车轮的轮毂在一起，包括至少两个齿状轮子(也被称作是链轮)，一个用于链条的导向单元(也被称作后变速器或单级变速)，和一个为链条在变速器组的轴向移动导向单元的控制机构，所以，链条与预定的链轮啮合，响应一般通过与自行车把手相连的控制杆发出的手动命令。从具有较小直径的链轮到具有较大直径的链轮的移动指示为“向上变速”，反之，从具有较大直径的链轮到具有较小直径的链轮的移动指示为“向下变速”。

同样，前变速器组与自行车踏板曲柄轴结合，包括至少两个有齿轮，也被称作是齿冠或齿轮，一个用于链条的导向单元，也被认为是前变速器或变速器，和一个为链条移动导向单元的执行器。

前变速器组(或原则上后变速器组)能够通过单个链轮来代替。

在机械变速器中，控制机构包括一个可滑动的钢丝，在手动驱动控制杆和链条导向单元之间的护套(“Bowden cable”)中延伸。控制杆在第一方向上的驱动通过钢丝，在链条的导向单元上施加一个牵引力，反之，控制杆在第二相反方向上的执行，通过钢丝在链条的导向单元上施加一个推力，或者保持钢丝和链条的导向单元自由，通过一个回转弹簧来使其拔出。钢丝移动的尺寸是固定的，所以链条导向单元的行程与变速器组两相邻链轮之间的距离或间距相等。

在电子伺服变速器中，链条导向单元的控制机构包括一个带有电动机的执行器和一个控制杆系统和一个提供的电子控制单元，适合于驱动执行器以产生变速。电子控制单元可以以一种手动操作运动模式工作，在这种情况下，使用者通过适当界面的手动输入装置来给电子控制单元输入传送比，在全自动操作运动模式下，电子控制单元自身基于运动环境的评价逻辑来确定传送比，或在半全自动操作运动模式下，介于两者之间。

电子控制单元对执行器的控制基于逻辑位置(“逻辑值”)，表明不同链轮的物理位置，并存储在适当的存储装置中。

在后和/或前变速器组中，还有一个传感器，用于探测执行器的位置(链条导向单元)，并显示给电子控制单元。

前述类型的电子伺服助力自行车变速器曾在以往的专利中描述，例如，在美国专利5,480,356、5,470,277和5,865,454中，欧洲专利申请EP 1 103 456，都属于申请人；Spencer等人在美国专利6,047,230中，Ellsβer在德国专利申请DE 39 38 454 A1中也提过。

特别地，EP 1 103 456描述这样一种变速器，其位置传感器为绝对类型，可以提供指示变速器绝对位置的电信号，因此，在被接通(断开)之后，前述传感器考虑例如由于通过自行车运动导致的震动而有微小的位移的变速器的实际位置。

在运动过程中，它有时需要或希望通过骑车人来通过多级变速来变速，换言之，为移动链条从与之啮合的链轮(后或前变速器组的)或当前链轮到与之不直接相邻的链轮，具有更大的直径(多级向上变速器)或具有更小的直径(多级向下变速器)。

为达到此目的，采用机械控制变速器，其中单级执行的控制杆，或许多执行迅速跟随，相应于钢丝的位移施加到链条的导向单元，此位移为两相邻链轮齿距的两倍或三倍。由于实际的因素，不可能得到比两倍或三倍两相邻链轮齿距更大的位移，也就是，多级变速被限制在两倍或三倍变速。

同样，适用于电子控制变速器的解决方案带有电子控制单元，以完成多级变速，基于逻辑位置在单个步骤内驱动执行器，逻辑位置为目标链轮的物理位置。

这两个解决方案都有缺点，那就是链条关于目标链轮的平面以大角度排列，且关于中间链轮倾斜。在这种情况下，链条可能会放松牵引和/或在中间链轮被绊住，这将导致骑车人可能失去他/她的平衡并摔倒。而且变速器可能受到机械损伤。这个问题在向上多级变速中尤为显著。

申请人意识到前述的问题可以在电子伺服变速器中得到解决，在两相邻链轮之间，通过多级变速来请求多个独立变速器，通过此方法，在链条的延伸平面和链轮平面之间形成的角度将真正减小。

发明内容

在第一方面，本发明涉及一种用于电子伺服助动电子伺服助力自行车变速器的方法，步骤如下

a)执行多级变速，关于一个具有至少三个链轮的变速器组，以在变速方向将链条从当前链轮移动到未直接与当前链轮相邻目标链轮；

其中，执行多级变速的步骤a)包括以下步骤：

b)执行单级变速，以在变速方向上将链条到移动直接与当前链轮相邻的链轮；

c)重复步骤b)直到前述直接相邻链轮为目标链轮(权利要求1)。

换言之，电子控制单元关心例如在多个单级变速中通过手动输入装置的延长执行来产生的多级变速请求的转换。在变速器的全自动或半自动操作中，电子控制单元以相同方法处理由自身确定的多级变速。

在具体实施例中，电子控制单元将传送单级变速驱动信号到后或前执行器，每次传送一个，典型地通过功能面板——用于本发明，被认为是分布式电子控制单元的一部分。

在一个实施例中(权利要求2)，单级变速驱动信号的传送仅发生在接收成功变速信号之后，典型地通过后或前传感器，例如，通过相同功能面板。同时，链条位置的控制系统通过功能面板形成，后或前执行器和后或前传感器，接收单级变速请求，并执行，发出一个成功变速信号，并准备接收下一个单级变速请求。

在此实施例中，单级变速一个紧接一个地完成。然而，申请人意识到链条的快速连续位置控制，在某些环境中可能仍然会导致对变速器的机械伤害和对骑车人的阻挠或危害。

为避免上述情况，本发明的方法提供更多的优选实施例，用于在每个单级变速之间产生延迟(权利要求3)。此延迟允许链条保持与每个中间链轮的有效啮合，足以在其新延伸面中固定，从而进一步减小对链条和链轮齿的机械应力，并避免中间链轮阻塞的危险。

此延迟可以从接收确认信号开始计算，如果提供，或者从开始执行单级变速步骤的开始进行计算。在第一种情况下，延迟更适宜为在150毫秒到350毫秒范围内的值(权利要求4)。在第二种情况下，将具有更高的值，以便于考虑预测执行单级变速的时间。

如果延迟从执行单级变速步骤的开始进行计算，则其值的设置可基于在成功执行单级变速的预测瞬间到实现瞬间的差值(权利要求5)。

对每个前和后变速器组，延迟可以是一个单个的或单独提供或不提供(权利要求6)。

另外，可选择地或分别地，用于向上多级变速的延迟和/或用于向下多级变速的延迟，对两个变速器组可以是单个的或单独提供或不提供(权利要求7)。

在一个更复杂的方案中，对每个中间链轮，延迟可以被单独提供或不提供，且该延迟也独立于在向上变速或向下变速期间中间链轮是否到达(权利要求8)。

在前述不同的实施例中，预定延迟的数值在工厂中预定为各自的默认值。更适宜地，使用者可以修改预定延迟的数值(权利要求9)。在这种情况下，适用于预见返回到默认值的可能性(相应的公称或平均值)，适合存储在只读存储装置中。

而且，在前述不同的实施例中，延迟的预定可以作为链条在中间链轮上预定位移的一个函数(权利要求10)。

此位移可基于一个角位置或角速度传感器来获得(权利要求11)。

此传感器可能是或包括一个传感器，通过至少一个中间链轮的链条啮合放松区域穿越参考位置(权利要求12)。美国专利应用2001/0048211 A1，申请人描述一种适用于本发明的传感器，在那里被用于确定链条的运动方向及其角度位置，不在链轮相应放松区域的角位移之前，控制变速器启动。

预定位移也可以基于链条或自行车的速度来获得(权利要求13)。

在一个优选实施例中，预定的角位移等于中间链轮的啮合放松区域之间的角距离，或整个多级(权利要求14)。

特别地，如果在链轮上m个放松区域以一定角距离ALFA均匀分布，期望的位移优选等于n×ALFA，且延迟通过下两式的关系中得到D＝R×n×ALFA/v或D＝n×ALFA/w，其中，R为中间链轮的半径，v和w为链条在中间链轮上的线速度和角速度，n为一个大于或等于1的整数。

在本发明方法的具体实施例中，本发明的电子伺服变速器必须能够同时控制多级变速和单级变速，也就是，在当前链轮和目标链轮之间直接相邻。

在第一个实施例中，电子控制单元能够确定一个先验结果，变速器的请求是多级变速还是单级变速。

在这种情况下，本发明的方法包括的步骤为：等待接收变速请求，确定变速请求是单级变速还是多级变速，如果是单级变速请求，执行单级变速，如果为多级变速请求，执行前述的多级变速(权利要求15)。

在全自动或半自动操作中，电子控制单元自身确定对传送比，从而产生一个内部变速请求。在手动操作中，确定变速请求是单级变速还是多级变速，例如，可基于通过使用者界面接收的信号的持续时间，(权利要求16)，例如基于通过使用者界面接收的连续信号数的按钮或控制杆执行的持续时间(权利要求17)，例如，按钮或控制杆的连续执行次数。可选择地，可提供更为复杂的使用者界面，适用于传送各种信号(权利要求18)，例如用于不同要求信号的不同按钮或数字键，具有图形界面的显示器或触摸屏，以便于为电子控制单元直接指示变速器期望的目标链轮。

在其他实施例中，电子控制单元不能确定一个先验结果，变速请求是多级变速还是单级变速。

在这种情况下，本发明的方法提供的步骤为：等待变速请求，执行前述步骤b)，确定变速请求是单级变速还是多级变速，如果为多级变速请求，执行前述步骤c)，反之，如果是单级变速请求，返回到等待变速请求(权利要求19)。

在全自动或半自动操作中，电子控制单元第一次产生一个内部变速请求，然后立即确定单级变速合适，还是多级变速合适。在手动操作中，例如，当变速的类型确定基于信号的持续时间或基于连续信号数时，此实施例有优势；实际上，在这种情况下可以立即执行第一个单级变速，在任何请求下，无需等待确定是否为多级变速请求的时间。

相同的实施例包括步骤：等待接收变速请求的开始，执行步骤b)，同时监测接收变速请求的结束，如果变速请求的结束在开始执行前述步骤c)之前接收，返回到等待接收变速请求开始的步骤，否则，执行前述步骤c)，其中重复执行前述步骤b)直到接收变速请求的结束，指示直接相邻链轮为目标链轮(权利要求20)。

此实施例有显著优点，由于它允许在开始可以不已知目标链轮。电子控制单元或使用者，分别在全自动或半自动和手动操作中，当达到一个满意传送比时，确定一个经验结果。在手动操作中，提供开始请求和结束请求分别是，按钮或控制杆的执行和释放，两个不同按钮或控制杆的执行，第一个执行和随之第二的按钮或控制杆的执行。

在前述的不同实施例中，由于前述的技术原因，变速请求可被暂停，直到从最近前一个变速执行开始经过预定最小时间(权利要求22)。

在第二方面，本发明涉及一种用于电子伺服助力自行车变速器的程序，包括程序代码，当程序在处理器上执行时，适合在前述方法的步骤中执行(权利要求23)。

程序优选的实施在至少一个微控制器中。

可选择地，程序可以存储到处理器的存储器或实施为只读存储器。

第三方面，本发明涉及一种电子电路，适合在前述方法的步骤中执行(权利要求24)。

第四方面，本发明涉及一种电子伺服助力自行车变速器，包括：

-一个用于从踏板曲柄轴传送运动到自行车的主动轮的链条和链轮系统，前述运动系统包括

--至少一个包括至少三个链轮的变速器组，与在踏板曲柄轴和主动轮轴中选定的轴同轴，前述至少一个变速器组包括用于移动链条与变速器组的预定链轮啮合的导向单元和导向单元的执行器。

-电子控制单元，适用于驱动至少一个变速器组的执行器，该变速器组包括用于执行前述方法的装置(权利要求25)。

在自行车变速器中，前述至少一个变速器组包括一个传感器，用于感知关于变速器组的链轮的导向单元的位置，适合提供前述确认信号(权利要求26)。

电子控制单元包括存储装置，适用于存储这个或每个预定的延迟(权利要求27)。

存储装置优选的封装在可从自行车中移去的外壳中，优选的在一个可以拆卸的显示单元中(权利要求28)。

自行车变速器包括介于使用者和电子控制单元之间的界面装置，用于传送前述变速请求，变速请求开始和/或变速请求结束的信号到电子控制单元，和/或设置这个或每个前述延迟的数值(权利要求29)。

附图说明

本发明其他的特征和优点将在下面优选实施例的详细说明中凸现出来，给出相关的附图。在附图中：

图1表示装备有根据本发明的电子伺服变速器自行车的示意图，

图2表示根据本发明的电子伺服变速器的框图，

图3和4表示根据现有技术的多级变速中的运动传送系统位置的示意图；

图5表示根据本发明的多级变速中的运动传送系统位置的示意图；

图6表示根据本发明的多级变速执行的框图；

图7到10表示根据本发明不同实施例的多级变速执行的示意图；

图11表示根据本发明的一些实施例的多级变速延迟设置方法的框图；和

图12到14表示根据本发明的不同实施例的单级和多级变速操作的框图。

具体实施方式

关于图1，自行车1，特别是赛车，包括通过已知方法形成的车架2，通过管状元件定义一个支撑结构3，用于后车轮4和前叉5，用于前车轮6。具有管状结构的把手70与前叉5有效连接。

车架2，在其较低部分，对传统类型，支承踏板曲柄轴或踏板单元7，根据本发明通过电子伺服变速器驱动后轮4，一般显示附图标记8。

变速器8通过后变速器组9和前变速器组10组成。后变速器组9包括多个链轮或链轮11(典型数目为9，10，11或其他)，其具有不同直径，并与后轮4同轴(轴A)。前变速器组10包括多个链轮或齿冠或齿轮12(图示为3个，它也可以为2个或其他数目)，其具有不同直径，并与踏板曲柄7的轴同轴(轴B)。

尽管在传送比的数目方面没有优势，前变速器组(原则上后变速器组亦然)可由单个链轮替换，在这种情况下，本发明可以分别在后(或前)变速器组中被执行。同样，当两个变速器组之一(通常为前变速器组)仅包括两个链轮的情况下，本发明可以在包括多于两个链轮的变速器组(通常为后变速器组)中被执行。

后变速器组9的链轮11和前变速器组10的链轮12，可以通过闭合传送链条13选择性地啮合，以形成链条和链轮系统，用于从踏板曲柄7的轴传送运动到后轮4，其为自行车1的主动轮。

不同的传动比可以通过后链条导向单元或后变速器组9的变速器14(或更简单的变速器)和/或前链条导向单元或前变速器组10的变速器15(或更简单的变速器)获得。

后变速器14和前变速器15通过各自的执行器16，17控制(只在图2中显示)，通常包括铰接平行四边形和包括减压器的电动机，用于使铰接平行四边形变形。

与执行器16，17关联的优选是后变速器的位移传感器(直接或通过监测后执行器位置)或后传感器18(只在图2中显示)和前变速器的位移传感器(直接或通过监测前执行器位置)或前传感器19。

因为本发明重点描述其特殊结构，变速器14，15的结构，各自的执行器16，17，各自位置传感器18，19在此并没有详细说明。为了更详细，例如，将描述本发明的应用和前面引用的发明作为参考。

特别地，传感器18，19优选为专利EP 1 103 456 A2中所描述的类型，适合提供电子信号指示变速器14，15的绝对位置。

根据本发明的电子伺服变速器包括一个微处理器电子控制单元40，适合驱动执行器16，17，特别地，根据本发明的方法来进一步描述，如果提供，接收传感器18，19的输出信号，并控制使用者界面。

在目前的描述和附带的权利要求书中，逻辑单元意味着电子控制单元40，然而，其可以通过多个物理单元形成，特别是在显示单元60和/或电子功能面板30和/或控制单元中包括一个或多个分布式微处理器。

从逻辑角度来看，电子控制单元40除了微处理器之外，还包括存储装置，其包括一个或多个用于存储电子变速器管理程序代码的装置，用于临时存储用于执行程序本身的辅助变量(寄存器)，对暂时，非暂时或永久储存的一个或多个延迟数值也一样，在下面的描述中将更详细。

存储装置可以是以下一个或多个类型，只读，一次可写，或读/写，随机存取或顺序存取存储器，可以通过不同技术制造，例如光存储器，电磁存储器等等。

存储装置可包含在显示单元60和/或电子功能面板30和/或控制单元和/或为单独装置。

在一个优选实施例中，显示单元60可以从自行车1中移去，包括至少部分电子控制单元的存储装置，在这种情况下，通过使用者来设定电子伺服变速器8的各种参数值，特别地，一个或多个延迟的数值优选储存在位于显示单元60中的存储装置中。此实施例首先在赛车中有优势，其中，数值的设定通过使用者反射的实际知识来提供，它可以保护显示单元，其相对很贵。

当显示单元60与自行车1再啮合时，存储的变量值复制到电子控制单元40的临时存储器中。

电子功能面板30，装备有电池，为执行器16，17的电动机，微处理器电子控制单元40，如果提供，还有传感器18，19和显示单元60，提供电能。

电池优选为可充电的，后变速器14，以已知的方式，包括一个发电单元(未显示)来为电池充电。

电子功能面板30位于例如把手70的一个管子中，车架2的一个管子中，例如在一个瓶状的支撑中(为显示)，或在显示单元60中，其优选位于把手70的中心。

不同零件之间信息的传送通过电缆来完成，方便地位于车架2的管子内部，或通过无线方式，例如通过蓝牙协议。

电子伺服变速器8和特别地电子控制单元40能在手动操作运动模式下工作，每个变速器组9，10期望的传送比，换言之与链条13啮合的链轮11或12，使用者通过适当界面的手动输入装置来施加到电子控制单元上，下面将详细描述；在全自动操作运动模式下，电子控制单元40自身基于运动状态的评价逻辑来确定传送比(例如通过速度传感器，倾斜器，压力传感器或测骑车人心跳的传感器等)；或在半全自动操作运动模式下，介于两者之间，同样还有其他工作模式如编程模式，诊断模式等。

与运动模式无关，在当前链轮11，12(在变速请求瞬间，链条13通过链轮11，12啮合)和目标链轮之间的变速请求通过电子控制单元40来管理。

根据本发明，当目标链轮与当前链轮11，12(在变速请求瞬间，链条13通过链轮11，12啮合)直接相邻时，变速请求为单级变速请求，当目标链轮不与当前链轮11，12直接相邻时，变速请求为多级变速请求，

在单级变速请求的情况下，电子控制单元40，与运动模式无关，关心驱动执行器16，17以移动导向单元，使得链条14，15在与目标链轮11，12啮合的位置带动链条13。

执行器16，17进行控制，一方面，关于描述不同链轮11，12的物理位置的逻辑位置(“逻辑值”)，并在适当的存储装置49，50中存储，另一方面，关于描述执行器16，17位置的逻辑值。

描述执行器16，17位置的逻辑值可由计数器47，48(包括一个寄存器或在电子控制单元40存储单元中的可变存储器)提供，通过电子控制单元更新，同时它还驱动执行器16，17，例如，当为步进电机时，通过一个用于执行器16，17电动机上的每一步增加或减少一个单位。可选择地，表示执行器16，17位置的逻辑值可以由传感器18，19提供。作为另一个选择，描述执行器16，17位置的逻辑值可以通过计数器47，48提供，通过电子控制单元，传感器18，19的输出被用作一个确认或反馈信号。

对每个变速器组9，10，所有链轮11，12的逻辑位置都可以存储在存储装置49，50中，两相邻链轮11，12之间的齿距的一个或多个差值也可以被存储，与链轮11，12的位置一起作为参考。

在多级变速请求的情况下，在传统电子控制变速器中，电子控制单元将基于描述目标链轮物理位置的逻辑位置，在单级步骤中驱动执行器16，17。

图3表示运动传送系统主要单元的透示图，换言之，由附图标记11a到11i来表示的后变速器组的链轮，后导向单元或变速器14，前变速器组的链轮(只是最外的具有最大直径的链轮可见)，前导向单元或变速器15，和链条13。

更具体地，变速器14和链条13在多级变速时刻的位置，显示了从链轮11c到链轮11f(也就是，在此例中，一个三倍向上变速器)，并根据现有技术执行。

图4为自行车1的后视图。只能看到后变速器组9的链轮11a到11i，后导向单元或变速器14和链条13。更具体地，变速器14和链条的原始位置(向右)和结束位置(向左)，根据现有技术执行的，在多级变速时刻链条的中间位置从链轮11c到链轮11f被显示出来。

如图所示，链条13在轴A方向上的X方向拔出，相对中间链轮11d，11e倾斜以大角度ALFA排列(在链条13的延伸平面和链轮11的平面之间形成)。如本说明的介绍性部分的陈述，在这种条件下，链条13可能放松牵引和/或在中间链轮11d，11e被绊住，这将导致骑车人可能失去他/她的平衡并摔倒。而且变速器可能受到机械损伤。

根据本发明，相反，多级变速请求被分割成多个两相邻链轮11，12之间的单级变速。

作为一个例子，为了与图4有一个直接的比较，图5表示与图4相同的视图，根据本发明对从当前链轮11c到目标链轮11f(也就是，一个三级向上变速器)的多级变速请求进行管理。显示了变速器14和链条13的导向单元，从右到左，在变速请求之前的位置，其中当前链轮为链轮11c，在第一单级变速之后的位置，其中当前链轮为链轮11d，在第二单级变速之后的位置，其中当前链轮为链轮11e，在最后的位置，其中当前链轮为目标链轮11f。

可以看出在链条13延伸平面和链轮11d，11e，11f平面之间的角度BETA相对图4所示的角度ALFA很小。最为此减小的结果，前述缺点可在本质上被消除。

更一般地，根据本发明(如图6所示框图)，多级变速100相对具有至少三个链轮的变速器组9，10，沿变速方向(X)将链条13从当前链轮(图4所示的11c)移动到不与当前链轮直接相邻的目标链轮11f，通过以下步骤来完成：

-执行单级变速101，以便在变速方向(X)上移动链条13到与当前链轮(11c，然后11d，然后11e)直接相邻的链轮(11d，然后11e，然后11f)，

-重复一定次数的102预定步骤(图示为三次)，直到前述直接相邻链轮(11d，然后11e，然后11f)为目标链轮(11f)，在方框103中评价。

每个单级变速101，102通过前速的程序来执行，换言之，驱动执行器16，17，移动链条14的导向单元，以带动链条13到与链轮11，12啮合的位置，分别与链轮11，12直接相邻，描述执行器16，17位置的逻辑位置和逻辑值。

在一个单级变速和另一个之间，电子控制单元40可以等待成功变速的确认，例如，通过传感器18，19来确认(可选择方框105)。

图7不按比例参考图5所示的例子显示，时间轴，由电子控制单元(单级变速101，102的执行)和与链条13啮合的链轮11c，11d，11e，11f驱动执行器14(15)的时间范围内相应的信号201到203。信号201到203的上升沿相应于单级变速步骤的考试，信号204到206的下降沿相应与成功变速的确认。

如本说明的介绍性部分的陈述，申请人意识到链条13的快速连续定位，在链轮11d，11e，11f，可能在某些环境中仍然会导致对变速器的机械伤害和对骑车人的阻挠或危害。

为避免此种情况，在本发明的方法中，提供在每个单级变速执行步骤101，102之间一个延迟D。

延迟D允许链条保持与每个中间链轮11d，11e，11f的有效啮合，足以使其在新的延伸平面固定，从而进一步减小在链条13和链轮11d，11e齿上的机械应力，同时减小中间链轮11d，11e上阻塞的危险。

在每个单级变速101，102成功执行和随之单级变速的开始之间的延迟数值，在100毫秒到350毫秒范围之间，在120毫秒到250毫秒之间更好，在140毫秒到220毫秒之间最好。

在方框105中，确认信号的等待和延迟D的等待被激活，延迟D从接收确认信号(图8)和执行前一单级变速101，102步骤之始(图9)开始计数。在第二种情况下，考虑单级变速101，102驱动的时间，典型为150到300毫秒，延时将更长，根据骑车人，变速器及运动条件，如果在上坡，沿平地运动和下坡等。

而且，在第二种情况下，延迟D的数值根据在预测成功执行单级变速瞬间(以虚线表示的单级变速202的下降沿)和接收成功变速的确认(图10)之间的差值DELTA-D来设定，换言之，如果确认信号在预测瞬间之前或之后，分别增加或减小。

尽管到目前为止单级延迟D的参考已经确定，等待在前变速器组9和后变速器组10的单级向上和向下之间的单级变速，直到达到合适的延迟，可能有不同的可能。

在第一实施例中，提供单级预定延迟D，用来做多级变速的每个单级中间变速。

在第二实施例中，提供用来做每个向上变速的延迟UD和/或用来做每个向下变速的延迟DD。

由于在后和前变速器组9，10的导向单元14，15上链条13的拉力不同，在后变速器9的相邻链轮11之间的齿距不同于前变速器10的相邻链轮12之间的齿距，在链条13导向单元14，15和链轮11，12之间的距离不同，两个变速器组，前10和后9，可能以独立的方式提供和不提供，因此应用于后变速器组9和前变速器组10的延迟具有不同值。

在第三实施例中，存储装置适合为后变速器组9存储单级延迟RD，和/或为前变速器10存储单级延迟FD。

在第四实施例中，存储装置适合为后变速器组9存储向上变速延迟RUD和/或向下变速延迟RDD，和/或为前变速器组10存储向上变速延迟FUD和/或向下变速延迟FDD。

根据第五实施例，关于电子伺服助力变速器8的单级变速最优化和用于本发明考虑的中间链轮的不同直径的方法，存储装置适合于独立存储用于每个后变速器组9的中间链轮延迟RiD，和每个前变速器组10的中间链轮延迟FiD。

根据第六实施例，存储装置适合于独立存储每个变速器组9，10的中间链轮11，12的向上变速器延迟RiUD，FiUD和向下变速器延迟RiDD，FiDD。

在前述不同实施例中，这个或每个延迟值在工厂中预定为默认值。优选提供电子控制单元40的设定工作模式，使用者可以改变这个或每个延迟值。在说明前述设定工作模式的流程图的例子之前，需要强调，在这种情况下，适合于预见返回默认值的可能性(相应公称或平均值)，适合于存储在只读存储装置中。而且可能有使用者基于各自不同使用的默认值总数设定延迟的实施例。

图11表示编程工作模式流程图的例子。

从初始方框300开始，在方框301中，电子控制单元40检查是否期望激活设定模式，在肯定的情况下，选择延迟，例如(在前述第四实施例中)后变速器组9的向上变速延迟RUD，后变速器组9的向下变速延迟RDD，前变速器组10的向上变速延迟FUD，或前变速器组10的向下变速延迟FDD，或在方框311中期望离开设定模式。

在方框301之后，在方框302中，电子控制单元40检查是期望增加或减少预选延迟或结束设定预选延迟。

如果电子控制单元40确定期望增加预定延迟(从方框302的左侧输出)，在方框303中，电子控制单元40检查预定延迟是否为最大值(用于预选延迟的一般的或特殊的)，在肯定情况下，返回到方框302，并在一个可选方框304中产生一个警告。

若在方框303中的电子控制单元40确定预定延迟不是最大值，在方框305中以一个时间单位增加预定延迟值，然后返回到方框302。

同样，如果在方框302中，电子控制单元确定期望减小预定延迟(右侧输出)，在方框306中，电子控制单元40检查预选延迟是否为最小值(用于预选延迟的一般的或特殊的)，在肯定情况下，返回方框302，在可选方框307可能对使用者产生一个警告。

若在方框306中，电子控制单元40确定预定延迟不是最小值，在方框308中以一个时间单位减小预定延迟值，然后返回到方框302。

若在方框302中电子控制单元确定希望结束关于预选延迟的设定(下面的输出)，执行方框309，在此电子控制单元40检查是否期望保存完成的变化。

在肯定情况下，电子控制单元，在方框310中，包括预选延迟值，并返回方框301，在否定情况下，直接返回方框301。

使用者期望做的任何检查都是基于用户者界面完成，例如一个实现显示单元60的图形界面，通过一个触觉敏感显示或通过如图2中的按钮61到63的辅助按钮，和/或基于相同的手动命令装置，其传送向上和向下变速请求命令，根据上下文，电子控制单元40可以解释通过前述手动命令装置产生的信号，例如，通过逻辑门或布尔函数。

前述手动命令装置可以例如包括控制杆43，44(图1和2)，与用于后变速器组9的向上和向下单级变速信号的把手70上的制动杠杆41相连，和控制杆45，46(图2)，与用于前变速器组10的向上和向下单级变速信号的把手70上的制动杠杆相连。

最为可选择的控制杆43到46，两个手动按钮，或两个通过提供的摆动杆开动的按钮。

适合提供单级变速请求的控制杆或按钮，还可用于提供多级变速请求，其中变速请求的类型的区分可以通过例如，激活时间，连续激活数量，根据第一激活开始变速请求的产生和第二激活结束变速请求的产生，等等。

可选择地，手动命令装置既可以包括其他适用于多级变速请求的按钮和控制杆(未显示)，也包括数字键或实现显示单元60的图形界面，通过它骑车人可以直接指出目标链轮。

根据执行的类型，电子控制单元40能够确定一个先验，骑车人给出的变速请求是多级还是单级，而其他的不能。同样，在自动或半自动操作的正常运动模式下，电子控制单元40可以直接产生内部单级变速请求或内部多级变速请求，其他的能够产生一个内部普通变速请求，然后确定请求是单级还是多级变速。

当电子控制单元40能够确定一个先验结果，骑车人给出的变速请求是多级还是单级时，根据本发明的方法包括(图12)步骤，在方框400中等待接收变速请求，在方框401中确定变速请求为单级还是多级变速，如果为单级变速请求，在方框402中通过前述方法激活单级变速，如果为多级变速请求，在方框100中通过前述方法激活前述多级变速。

按照规定，在手动命令正常运动模式下，确定变速请求为单级变速请求还是多级变速请求的步骤401的执行，例如，基于通过使用者界面接收信号的持续时间，例如控制杆43到46之一的压力持续时间，基于通过使用者界面接收连续信号的数目，例如控制杆43到46之一的连续受压的数目，或基于特别信号指示变速器的期望目标链轮，通过图形界面或数字键传送。

确定变速请求为单级还是多级通常需要一定时间。它的优点是在当前链轮和直接相邻链轮之间立即产生第一单级变速，无论那种情况，都需要单级变速。

换言之，参考图13的框图，在方框400中接收变速请求，就立即执行激活单级变速的方框101(比较图6)，移动链条13到直接与当前链轮相邻的齿车轮，在它执行之后或执行期间，在方框401中确定请求是多级还是单级变速。在第一种情况下，参考图6所述将继续执行，然而在第二中情况下，执行将结束。

另一个实施例(图14)包括步骤，等待开始变速请求的接收403，执行方框101(比较图6)，激活单级变速，移动链条13到直接与当前链轮相邻的链轮，同时方框404所述的平行循环中监视，接收结束变速请求。如果接收结束变速请求—通过闪光符号405产生—在开始执行步骤102之前(比较图6)，相应在前述步骤c)中的步骤b)的第一次重复，返回到方框403，等待变速请求开始，通过闪光标记405a所述，其强制从方框101中输出的右手分支，否则执行前述步骤c)，也就是通过方框102，103和可能的105说明的循环，其中，前述步骤b)重复执行，直到接收到结束变速请求，其指示直接相邻链轮为目标链轮。通过闪光标记405b指示，强制从方框103中输出“是”。

本实施例的一个显著优点是，允许电子控制单元或使用者，在自动或半自动操作和手动操作中，当达到一个满意传送比时，确定一个后验结果。在手动操作情况下，开始请求和结束请求的提供，可以分别由按钮或控制杆(例如控制杆43到46之一)的激活和释放，由两个不同按钮的按压，由按钮或控制杆(例如控制杆43到46之一)的第一激活和随之第二激活。

在前述不同实施例中，根据前述技术原因，无论时多级还是单级变速请求均可被暂停，直到从上一个变速开始持续预定最小时间，无论多级还是单级。

换言之，图6的方框101，图12的400，图13的400和图14的403之前有等待延迟模块，未显示。

这个等待延迟和多级变速(方框105)的激活期间的延迟，实际上都可以根据本发明在软件程序的循环中实施，或通过一个计时器。

计时器当然可以时倒计时或正计时的计时器，也可以实施在由电子控制单元40的微处理器的时钟信号管理的可变存储器中，或通过专用设备。

除了能够具有一个预定值之外，延迟可以被动态计算，换言之，它可以作为在中间链轮上链条13的预定期望位移的函数在确定。

位移可以基于一个或两个变速器组9，10的角位置或角速度传感器相对一个角度参考位置来评价。显然两个变速器组的角速度通过当前传送比各自相关，通过在与链条13啮合的链轮11，12半径之间比来给定。因此，在两个变速器组之一中有单个传感器即可，作为进一步的选择，可以使用与自行车1的两个车轮4，6之一连接的角位置和角速度传感器。

优选的是，传感器是或包括通过中间链轮的至少一个链条啮合放松区域穿越参考位置的传感器，例如引用的美国专利所述，公开专利US 2001/0048211 A1。

预定位移还可以基于链条或自行车的速度来评价，或通过合适传感器来检测。

方便地，预定角位移选择与在中间链轮的链条啮合放松区域之间的角距离相等，或与前述角位移的整个多级相等。

特别地，如果m放松区域以一定角间距ALFA平均分布在链轮上，期望位移优选与n×ALFA相等(n为大于等于1的整数)，延迟从下式得到D＝R×n×ALFA/v或D＝n×ALFA/w，其中R为中间链轮的半径，V和W分别为链条在中间链轮的线速度和角速度。

微处理器电子控制单元和40能够例如，由C-MOS技术制造，其具有低能量消耗的优点。

作为通过专门硬件实现的选择，电子控制单元40的前述功能可以通过可装在小型计算机中软件程序来实现。

Claims (29)

1.用于电子伺服助动一个电子伺服助力自行车变速器(8)的方法，包括以下步骤：

a)执行多级变速，关于具有至少三个链轮的变速器组，以变速方式将链条从当前链轮移动到不直接与当前链轮相邻的目标链轮；

其中执行多级变速的步骤a)包括以下步骤：

b)执行单级变速，沿变速方向将链条移动到与当前链轮直接相邻的链轮；

c)重复步骤b)，直到所述直接相邻链轮为目标链轮。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤c)包括步骤：

d)等待一个前面执行的步骤b)的确认信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述步骤c)包括步骤：

e)等待一个预定的延迟(D；RD，FD；UD，DD；RUD，RDD，FUD，FDD；RiD，FiD；RiUD，RiDD，FiUD，FiDD)。

4.根据从属于权利要求2的权利要求3所述的方法，其中所述预定的延迟在100毫秒到350毫秒之间的范围内。

5.根据从属于权利要求2的权利要求3或4所述的方法，还包括步骤：如果确认信号分别在预见瞬间之前或之后接收到，则分别增加或减少预定延迟。

6.根据权利要求3到5其中之一所述的方法，其中，对每个变速器组，所述预定延迟(RD，FD)被单独提供或不提供。

7.根据权利要求3到6其中之一所述的方法，其中，对每个变速方向，所述预定延迟(UD，DD；RUD，RDD，FUD，FDD)被单独提供或不提供。

8.根据权利要求3到7其中之一所述的方法，其中，对每个直接相邻的链轮，所述预定延迟(RiD，FiD；RiUD，RiDD，FiUD，FiDD)被单独提供或不提供。

9.根据权利要求3到8的任一项所述的方法，其中，包括通过使用者界面来设置所述延迟的步骤。

10.根据权利要求3到9的任一项所述的方法，其中，包括步骤：

f)设定一个预定延迟，作为在所述直接相邻链轮上的链条预定位移的函数。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，预定位移基于角位移或角速度传感器来评价。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，角位移传感器包括一个传感器，通过直接相邻链轮的至少一个链条啮合放松区域穿越角度参考位置。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，预定位移基于链条或自行车各自的速度来评价。

14.根据权利要求10或13其中之一所述的方法，其中，预定的角位移等于在直接相邻链轮的链条啮合放松区域之间的角距离或等于它的整个多级(n)。

15.根据任一项所述权利要求所述的方法，还包括步骤：

g)等待接收变速请求，

h)确定此变速请求为单级变速请求还是多级变速请求，

h1)如果为单级变速请求，则执行单级变速的步骤，沿变速方向将链条从开始链轮移动到与开始链轮直接相邻的目标链轮，

h2)如果为多级变速请求，则执行多级变速的步骤a)。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，步骤h)基于通过使用者界面接收的信号的持续期间执行。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，步骤h)基于通过使用者界面接收的连续信号的数目来执行。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，步骤h)基于在多个信号中选择的通过使用者界面接收的一个信号来执行。

19.根据权利要求1到14任一项所述的方法，包括以下步骤：

i)等待变速请求，

j)确定此变速请求为单级变速请求还是多级变速请求，与步骤b)同时执行，

如果为多级变速请求，执行所述步骤c)，

如果为单级变速请求，返回执行步骤i)。

20.根据权利要求1到18任一项所述的方法，在执行步骤b)之前，还包括步骤：

k)等待接收变速请求开始

和步骤：

b1)监测变速请求结束的接收，

如果变速请求结束在开始执行步骤c)之前被接收，则返回执行步骤k)，

否则，执行所述步骤c)，重复执行所述步骤b)，直到变速请求结束，作为直接相邻链轮为目标链轮的状态的指示。

21.根据权利要求15到20其中之一所述的方法，其中所述请求由使用者界面接收。

22.根据权利要求15到21任一项所述的方法，包括步骤，变速请求被暂停，直到从最近前一个变速执行开始经过预定最小时间。

23.用于电子伺服助动自行车变速器(8)的程序，包括程序代码装置，当程序在处理器上执行时适于执行所述任一项权利要求所述方法的步骤，实施在至少一个微控制器中。

24.电子电路，适合执行权利要求1到22中任何一种方法的步骤。

25.电子伺服助力自行车变速器(8)，包括：

—一个链条(13)和链轮(11，12)系统，用于从踏板曲柄(7)的轴(B)传送运动到自行车(1)的主动轮(4)，所述运动传送系统包括：

—一至少一个具有至少三个链轮(11，12)的变速器组(9，10)，与从踏板曲柄(B)的轴和主动轮(4)的轴(A)中选择的轴(X)同轴，所述至少一个变速器组(9，10)包括导向装置(14，15)，用于移动链条(13)与变速器组(9，10)的预定链轮(11，12)啮合，和一个导向装置(14，15)的执行器(16，17)，

—一个电子控制单元(40)，用于驱动至少一个变速器组(9，10)的执行器(16，17)，所述变速器组包括执行根据权利要求1到22的任何一种方法的装置。

26.根据权利要求25所述的自行车变速器，其中，所述至少一个变速器组(9，10)包括检测导向单元(11，12)关于变速器组(9，10)链轮(11，12)的位置的传感器(18，19)，用于提供所述确认信号。

27.根据权利要求25到26其中之一所述的自行车变速器，其中，电子控制单元(40)包括存储装置(49，50)，适合存储这个或每个预定延迟。

28.根据权利要求27所述的自行车变速器，其中，存储装置(49，50)封装在可从自行车(1)中移去的外壳中，优选的在一个可拆卸的显示单元(60)中。

29.根据权利要求25到28其中之一所述的自行车变速器，其中，包括在使用者和电子控制单元(40)之间的界面装置，用于将所述变速请求，变速请求开始和/或变速请求结束的信号传送到电子控制单元(40)，和/或设置这个或每个所述延迟的数值。

Images