DE102012017787A1

DE102012017787A1 - Fahrrad mit elektronischem Schaltsystem und Verfahren hierzu

Info

Publication number: DE102012017787A1
Application number: DE102012017787A
Authority: DE
Inventors: Brian Jordan
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-14
Also published as: US20170120984A1; TW201318917A; US9580146B2; EP2567884A2; CN102991640B; US20150033896A1; EP2567884A3; US11807335B2; EP3196109B1; EP2567884B1; US10717496B2; EP3196109A1; CN102991640A; US20130061705A1; US8886417B2; US20190337590A1; TWI532636B

Abstract

Elektronische Schaltungssysteme, -mechanismen und Verfahren zur Verwendung der Systeme um ein Fahrrad zu bedienen, welches es erlaubt, vordere und hintere Gangwechselmechanismen mit nur zwei Schaltern zu steuern. Die Schalter können so angeordnet sein, dass jede Hand lediglich einen Schalter bedienen muss, um das Fahrrad zu schalten.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrräder und elektronische Schaltungssysteme und Verfahren, solche Systeme zu bedienen.
Fahrräder mit elektronischen Schaltungssystemen, welche Elektromotoren verwenden, um die vordere und die hintere Gangschaltung zu schalten, sind in der Industrie aus dem Stand der Technik bekannt, leiden jedoch an einigen Nachteilen. Zum Beispiel werden in Systemen aus dem Stand der Technik üblicherweise vier Knöpfe verwendet, um die vorderen und die hinteren Gangwechsler zu bedienen. Diese Systeme weisen einen Hochschaltknopf für den vorderen Gangwechsler, einen Herunterschaltknopf für den vorderen Gangwechsler, einen Hochschaltknopf für den hinteren Gangwechsler und einen Herunterschaltknopf für den hinteren Gangwechsler auf. Diese Anordnung macht es erforderlich, mit jeder Hand zwei Knöpfe zu bedienen, dabei werden die Knöpfe für den hinteren Gangwechsler üblicherweise mit der rechten Hand und die Knöpfe für den vorderen Gangwechsler üblicherweise mit der linken Hand betätigt. Ein derartiges System hat den Nachteil, dass der Fahrer, während er sich auf die vor ihm liegende Strecke konzentriert, leicht aus Versehen auf den falschen Knopf drückt.
Daher gibt es einen Bedarf, Fahrräder mit einem Schaltungssystem zur Verfügung zu stellen, welches effizient ist und unbeabsichtigte und/oder Fehl-Schaltungen reduziert oder vermeidet. Die Erfindung bedient diesen Bedarf.
Abriss der Erfindung
Die Erfindung ist auf elektronische Schaltungssysteme, -mechanismen und Verfahren gerichtet, solche Systeme zu verwenden, welche es erlauben, sowohl vordere als auch hintere Gangwechselmechanismen mit nur zwei Schaltern zu steuern. Die Schalter können so angeordnet sein, dass jede Hand nur einen Schalter betätigen muss, um das Fahrrad zu schalten. Dies verhindert das Risiko, versehentlich den falschen Schalter zu betätigen, und vereinfacht das Schalten. Im Rahmen dieser Erfindung, und soweit nicht anderweitig spezifiziert, bezieht sich die Bedeutung der Begriffe ”Schalter” oder ”Schaltermechanismus” auf eine einzige Vorrichtung, beispielsweise einen Knopf mit einer dazugehörigen Mehrzahl an Kontakten oder einen Umschalter mit einer dazugehörigen Mehrzahl an Kontakten, für welche gilt, dass ihre Betätigung (öffnend oder schließend) zu einer bleibenden oder vorübergehenden Zustandsänderung, vorzugsweise in einer elektrischen Schaltung führt, und bezieht sich nicht auf ein Gehäuse oder ähnliches, welches eine Mehrzahl solcher Vorrichtungen aufweist. Betätigung bzw. Betätigen bezieht sich auf das Auslösen einer Zustandsänderung des Schalters, und dadurch des Systems, so dass ein Signal erzeugt wird.
Im Allgemeinen umfasst die Erfindung ein Paar von an der Lenkstange angebrachten Schaltern, welche dazu verwendet werden, ein elektronisches Schaltungssystem eines Fahrrads zu steuern. In einer ersten Ausführungsform kann ein erster Schalter dazu eingerichtet sein, einen hinteren Gangwechsler in einer Hochschaltrichtung zu schalten, und ein zweiter Schalter kann dazu eingerichtet sein, den hinteren Gangwechsler in einer Herunterschaltrichtung zu schalten. Es werden nicht mehr als zwei Schalter dazu benötigt, um alle notwendigen Signale und Aktionen für das System zu erzeugen, um ein Fahrrad mit vorderen und hinteren Gangwechslern zu steuern. Im Rahmen dieser Anmeldung bezeichnet Herunterschalten den Vorgang, auf ein Kettenrad zu wechseln und eine geringere Gangübersetzung zu erzeugen, oder, ausgedrückt unter Verwendung eines Szenarios für die hintere Gangschaltung, von einem ersten Kettenrad auf ein zweites Kettenrad zu schalten, wobei das zweite Kettenrad einen größeren Durchmesser aufweist als das erste Kettenrad.
Sollten beide Schalter gleichzeitig oder miteinander (der Dauer nach überlappend) bedient werden, so wird ein vorderer Gangwechsler von einem verwendeten Kettenrad auf das andere Kettenrad eines beispielhaften Zweikettenradsystems geschaltet. Mit anderen Worten, falls sich die Schalter für gewöhnlich in einem geöffneten Zustand befinden und falls beide Schalter miteinander in einen geschlossenen oder einen betätigten Zustand gebracht werden, wird der vordere Gangwechsler dazu gebracht, einen Schaltungsvorgang durchzuführen.
Die Schalter können an entgegengesetzten Seiten der Lenkstange angebracht sein, so dass ein Schalter mit der linken Hand und der andere mit der rechten Hand bedient werden kann. Zum Beispiel können die Schalter an den Stangenenden eines Fahrrads für das Zeitfahren angebracht sein, an der Innenseite der Handgriffe eines Fahrrads mit flacher Lenkstange, oder in einer Bremsaufnahmestruktur, wie sie üblicherweise an Rennlenker-Straßenfahrrädern Verwendung findet.
Die Erfindung sieht weitere geeignete Orte vor, welche die Möglichkeit umfassen, zwei Schalter an demselben Teil oder an gegenüberliegenden Teilen der Fahrradstruktur anzubringen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Möglichkeit eines versehentlichen Schaltens des vorderen Gangwechslers, also ein großer Gangwechsel, welcher einen Unfall verursachen könnte, sollte er unerwartet auftreten, stark vermindert wird, da zwei Schalter miteinander betätigt werden müssen.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein elektronisches Schaltungssystem für ein Fahrrad, welches einen ersten Schaltermechanismus und einen zweiten Schaltermechanismus aufweist. Eine Steuereinheit kommuniziert mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus und spricht auf Signale von beiden an. Ein vorderer Gangschaltungsmechanismus kommuniziert mit der Steuereinheit und spricht auf Anweisungssignale von dieser an, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob der erste Schaltermechanismus und der zweite Schaltermechanismus miteinander betätigt werden, und sendet in Antwort darauf ein vorderes Schaltanweisungssignal an die vordere Gangschaltungseinrichtung, um einen vorderen Gangschaltungsvorgang durchzuführen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein elektronisches Gangschaltungssystem für ein Fahrrad, welches einen ersten Schaltermechanismus und einen zweiten Schaltermechanismus aufweist. Eine Steuereinheit kommuniziert mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus und spricht auf Signale von beiden an. Ein hinterer Gangschaltungsmechanismus kommuniziert mit der Steuereinheit und spricht auf Anweisungssignale von dieser an. Eine Betätigung des ersten Schaltermechanismus sendet ein erstes Signal an die Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, in Erwiderung auf das erste Signal ein erstes Anweisungssignal an den hinteren Gangschaltungsmechanismus zu senden, um ein Hochschalten durchzuführen. Eine Betätigung des zweiten Schaltermechanismus sendet ein zweites Signal an die Steuereinheit, welche dazu eingerichtet ist, in Erwiderung auf das zweite Signal ein zweites Anweisungssignal an den hinteren Gangschaltungsmechanismus zu senden, um ein Herunterschalten durchzuführen. Ein vorderer Gangschaltungsmechanismus kommuniziert mit der Steuereinheit und spricht auf die Anweisungssignale von dieser an, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob sowohl der erste Schaltermechanismus wie auch der zweite Schaltermechanismus miteinander betätigt werden und sendet erwidernd ein vorderes Schaltungsanweisungssignal an den vorderen Gangschaltungsmechanismus, um einen vorderen Schaltungsvorgang durchzuführen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines Fahrrads mit einem elektronischen Gangschaltungssystem, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus, einen zweiten Schaltermechanismus, eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus kommuniziert und auf Signale von beiden anspricht, sowie einen vorderen Gangschaltungsmechanismus und einen hinteren Gangschaltungsmechanismus aufweist, wobei der vordere und der hintere Gangschaltungsmechanismus mit der Steuereinheit kommunizieren und auf Anweisungssignale von dieser ansprechen, umfassenumfassend die Schritte, den ersten Schaltermechanismus zu betätigen, um mit dem hinteren Schaltungsmechanismus ein Hochschalten durchzuführen, den zweiten Schaltermechanismus zu betätigen, um mit dem hinteren Schaltungsmechanismus ein Herunterschalten durchzuführen, und sowohl den ersten wie auch den zweiten Schaltermechanismus miteinander zu betätigen, um den vorderen Gangschaltungsmechanismus dazu zu veranlassen, einen vorderen Gangschaltungsvorgang durchzuführen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines Fahrrads mit einem elektronischen Gangschaltungssystem, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus, einen zweiten Schaltermechanismus, eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus kommuniziert und auf Signale von beiden anspricht, sowie einen vorderen Gangschaltungsmechanismus aufweist, welcher mit der Steuereinheit kommuniziert und auf Anweisungssignale von dieser anspricht, umfassend die Schritte, mit der Steuereinheit zu bestimmen, ob sowohl der erste als auch der zweite Schaltermechanismus miteinander betätigt sind, und mit dem vorderen Gangschaltungsmechanismus einen vorderen Gangschaltungsvorgang durchzuführen.
Es ist selbstverständlich, dass die verschiedenen Signale, welche von den Schaltern stammen, welche durch die Steuereinheit(en) erzeugt werden, und so weiter, die verschiedensten Formen annehmen können. So können Signale von den Schaltern beispielsweise individuell, diskret oder unter bestimmten Umständen irgendwie modifiziert sein, wie beispielsweise dann, wenn beide Schalter miteinander betätigt werden (beide werden zur gleichen Zeit oder überlappend hinsichtlich ihrer Dauer in einen geänderten Zustand gebracht). Die Signale können die Zustandsänderung einer Schaltung sein, oder ein anderes Anzeichen dafür, dass der Schalter oder die Schaltung oder der Schaltkreis einen geänderten Zustand aufweist, so dass die Steuereinheit den geänderten Zustand erkennen und bestimmen kann, ob und/oder wann eine Reaktion hierauf erzeugt werden kann.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung, zusammengenommen mit den begleitenden Zeichnungen, einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung verdeutlicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es stellen dar:
1 zeigt ein Fahrrad mit einer Renn-Lenkstange, welches eine Ausführungsform der Erfindung aufweist;
2 zeigt einen Schaltungsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 und 4 zeigen die Erfindung angepasst zur Verwendung an einer flachen Lenkstange, wie sie beispielsweise an Mountainbikes Verwendung findet;
5 zeigt als Diagramm vordere und hintere Gangwechsler und vordere und hintere Kettenräder;
6a zeigt eine Ausführungsform einer Gangwechselsteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6b zeigt eine andere Ausführungsform einer Gangwechselsteuereinheit;
7 zeigt einen hinteren Gangwechselmechanismus gemäß einem Aspekt der Erfindung;
8 zeigt einen vorderen Gangwechselmechanismus gemäß einem Aspekt der Erfindung;
9 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Prozesssteuerungsverfahren betreffend die Steuereinheit gemäß einem Aspekt der Erfindung verdeutlicht;
10 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Prozesssteuerungsverfahren betreffend das hintere Herunterschaltverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung verdeutlicht;
11 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Prozesssteuerungsverfahren für das hintere Hochschaltverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung verdeutlicht;
12 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Prozesssteuerungsverfahren betreffend das vordere Schaltverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung verdeutlicht;
13 zeigt ein Flussdiagramm, welches eine weitere Ausführungsform eines Prozesssteuerungsverfahrens verdeutlicht, betreffend die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung, welche einen Zeitkreis verwendet;
14 zeigt ein Flussdiagramm, welches eine hintere Gangschaltungszustandsspeicherungsroutine darstellt;
15 zeigt ein weiteres Diagramm der vorderen und hinteren Gangwechsler und vorderen und hinteren Kettenräder, wobei die vorderen Kettenräder drei Kettenräder umfassen;
16 zeigt ein Flussdiagramm, welches eine Ausführungsform eines vorderen Gangwechselverfahrens verdeutlicht; und
17 zeigt ein weiteres Flussdiagramm, welches eine Ausführungsform eines vorderen Gangwechselverfahrens verdeutlicht.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass die Figuren und die folgende Beschreibung nur zur Veranschaulichung dienen und nicht die in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindung und alle ihre Äquivalente beschränken.
Die Erfindung wird in 1 an ein Fahrrad 20 mit einer Renn-Lenkstange 22 angepasst dargestellt, ähnlich derjenigen eines Straßenfahrrads oder eines Querfeldeinrennen-Fahrrads oder ähnliches. Es ist selbstverständlich, dass jede geeignete Anbringungsanordnung der Systemkomponenten gemäß der Erfindung vorgesehen ist, und die Bedienelemente für jene sind, wie dargestellt, vorzugsweise an der Lenkstange, an einer mit der Lenkstange verbundenen Struktur oder an einer sonstigen Stelle angebracht, an welcher sie für den Bediener erreichbar sind. Das Schaltungssystem 24 kann, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, ein Paar an der Lenkstange 22 angebrachten Schaltungseinheiten 26 umfassen. Eine Steuereinheit 28 wird ebenso als an die Lenkstange 22 angebracht gezeigt. Ein vorderer Gangwechsler oder ein vorderer Gangschaltungsmechanismus 30 kann an dem Sitzrohr 32 neben den vorderen Kettenrädern 34 positioniert sein, um Gangwechsel an den vorderen Kettenrädern oder einer verbundenen Struktur zu bewirken. Ein hinterer Gangwechsler oder ein hinterer Gangschaltungsmechanismus 36 ist an dem Rahmenbestandteil 38 des Fahrrads, wofür ein Befestigungspunkt oder ein hinteres Ausfallende oder eine damit verbundene Struktur bekannt sind, so positioniert befestigt, um Gangwechsel an einem hinteren Kettenrad 40 zu bewirken. Eine Kommunikationsverbindung 42 ist zwischen der Steuereinheit 28 und den Schaltungseinheiten 26, dem vorderen Gangwechsler 30 und dem hinteren Gangwechsler 36 vorgesehen. Das System kann in einigen Ausführungsformen auch für ein Fahrrad verwendet werden, welches lediglich einen vorderen oder lediglich einen hinteren Gangwechsler verwendet.
Die Steuereinheit 28 ist an die Lenkstange 22 befestigt dargestellt, kann sich aber an einer beliebigen Stelle des Fahrrads 20 befinden, oder kann alternativ hierzu über die verschiedenen Bestandteile verteilt sein, welche mit der Kommunikationsverbindung 42 verbunden sind, um die notwendigen Signal- und Leistungspfade zu gewährleisten. Es ist ebenso möglich, dass sich die Steuereinheit 28 an einer anderen Stelle als an dem Fahrrad befindet, beispielsweise an dem Handgelenk des Nutzers oder in einer Trikottasche. Die Kommunikationsverbindung 42 kann Kabel umfassen, kann kabellos sein oder kann eine Kombination davon sein.
Eine der Schaltungseinheiten 26 wird in 2 detaillierter dargestellt. Es ist selbstverständlich, dass ein Fahrrad vorzugsweise mit einem Paar, oder einer Anzahl und wie gewünscht angeordneter, Schaltungseinheiten versehen ist. Zum Beispiel kann ein Fahrrad für das Zeitfahren mit Schaltungseinheiten an den Bremshebelgehäusen versehen sein und ein weiteres Paar modifizierter Schaltungseinheiten kann an die Zeitfahr-Lenkstangeverlängerungen angepasst sein. Die Schaltungseinheit 26 kann eine an die Lenkstange 22 angebrachte Bremsaufnahme 44 und einen an die Bremsaufnahme drehbar angebrachten Bremshebel 46 umfassen. Ein Schaltermechanismus 48 ist an der Schaltungseinheit 26, und vorzugsweise in oder an der Bremsaufnahme 44, befestigt und kann einen drehbar gelagerten Schalthebel 50 aufnehmen. In Folge einer Betätigung des Bremshebels 46 kann es möglich sein, dass sich der Hebel 50 nach innen dreht, ohne den Schaltermechanismus 48 zu betätigen. Der Schaltermechanismus 48 weist vorzugsweise einen normalerweise geöffneten Kontaktschalter (nicht gezeigt) auf, welcher so eingerichtet ist, dass der Schalter dann geschlossen oder betätigt wird, wenn der Schalthebel 50 in eine Richtung nach innen auf die Mittelebene oder Mittellinie (nicht gezeigt) des Fahrrads 20 zu bewegt wird. Alternativ hierzu kann ein Schalterknopf 52 an der Bremsaufnahme 44 oder einer anderen Stelle der Schaltungseinheit 22 dazu verwendet werden, den Schaltermechanismus 48 zu betätigen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Anordnung oder Zusammenstellung des Schaltermechanismus 48 beschränkt; ein Signal kann von dem beispielsweise an der Bremsaufnahme 44, dem Bremshebel 46 oder der Lenkstange 22 angeordneten Knopf 52 erzeugt werden, oder zum Beispiel durch einen mit der Bremsaufnahme 44, dem Bremshebel 46 oder der Lenkstange 22 drehbar gelagert verbundenen Schalthebel. Andere Betätigungsmechanismen können ebenso verwendet werden, um ein Signal für die Steuereinheit 28 zu erzeugen. Der Schaltermechanismus 48 kann zum Beispiel auch dazu eingerichtet sein, durch Drücken des Bremshebels 46 nach innen, auf die Mittelebene des Fahrrads 20 zu, betätigt zu werden.
Während die Erfindung vorsieht, dass die Schalter durch Schließen des Schalters, beispielsweise durch Schließen einer elektrischen Schaltung, betätigt werden, um ein Signal zu erzeugen, kann die Erfindung alternativ auch bedient werden, indem beispielsweise ein Schalter betätigt, bedient oder zur Öffnung veranlasst wird, beispielsweise ein Schaltkreis geöffnet wird, oder der Zustand des Mechanismus und somit des damit verbundenen Schaltkreises, verändert wird. Darüber hinaus können die Schalter zum Beispiel optischen oder anderen Typs sein. Es ist im Allgemeinen die Funktion der Schalter, es dem Nutzer/Bediener zu erlauben, eine Zustandsänderung des Schalters, und somit potentiell des Systems, zu veranlassen und ein Signal zu erzeugen, welches die Steuereinheit dazu verwendet, eine Betätigung durch den Nutzer zu detektieren und zu interpretieren und eine angemessene Reaktion zu erzeugen oder einen angemessenen Folgeschritt, oder eine Mehrzahl an Schritten, einzuleiten.
Zurückkommend auf 1 umfasst die Antriebseinheit 70 eine Kette 72, eine vordere Kettenradanordnung 34, welche koaxial zu einer über Pedale 76 verfügenden Kurbel 74 angebracht ist, des Weiteren einen elektrisch gesteuerten vorderen Gangwechsler oder Gangwechselmechanismus 30, eine hintere Ritzelanordnung 40, welche koaxial zu dem Hinterrad 78 angebracht ist, und einen elektrisch gesteuerten hinteren Gangwechsler oder Gangwechselmechanismus 36.
Die Erfindung ist in 3 an einem Mountainbike oder Komfortfahrrad oder Stadtfahrrad 54 mit ebener Lenkstange 56 dargestellt. Es ist selbstverständlich, dass das System 24 dem voranstehend beschriebenen System ähnelt, mit Anpassungen an die jeweilige Bauform des Fahrrads und seiner Komponenten. Eine Draufsicht auf die Mountainbike-Lenkstange 56 wird in 4 gezeigt. Eine linke Schaltungseinheit 58 und eine rechte Schaltungseinheit 60 sind an die Lenkstange 56 angebracht. Jede Schaltungseinheit 58, 60 weist einen Knopf 62 auf, welcher einen an oder in die jeweilige Schaltungseinheit angebrachten Schalter (nicht gezeigt) betätigt.
Die Schaltungseinheiten 58, 60, die Steuereinheit 28, der vordere Gangwechsler 62 sowie der hintere Gangwechsler 64 sind durch eine Kommunikationsverbindung 68 verbunden. Die Kommunikationsverbindung 68 kann (wie in dem vorliegenden Beispiel) verkabelt, kabellos oder eine Kombination daraus sein. Die Knöpfe 52 können so eingerichtet sein, dass der rechte Knopf 52b durch die rechte Hand betätigt wird, und der linke Knopf 52a durch die linke Hand betätigt wird. Die Schalter eines jeden Knopfs 52a, 52b können so eingerichtet sein, dass sie normalerweise geöffnet oder normalerweise geschlossen sind. Die Schalter sind in diesem Beispiel vorzugsweise so eingerichtet, dass sie normalerweise geöffnet sind, und werden sofort bei Betätigung geschlossen. Es ist selbstverständlich, dass die hier genannten Beispiele dem Zweck dienen, eine Ausführungsform der Erfindung zu offenbaren ohne dass die Absicht besteht, Beschränkungen derart einzuführen, dass sie den Schutzbereich derselben einengen.
Bezugnehmend auf 5 (und unter Verweis auf 1) kann die vordere Kettenradanordnung 34 zwei koaxial angebrachte Kettenringe, Gangräder oder Kettenräder F1–F2 umfassen, und die hintere Ritzelanordnung 40 kann zehn Gangräder, Zahnräder oder Kettenräder R1–R10 umfassen. Die Anzahl an Zähnen auf Kettenrad F1 ist vorzugsweise geringer als die Anzahl an Zähnen auf Kettenrad F2. Die Anzahl an Zähnen auf den Ritzeln R1–R10 nimmt typischerweise schrittweise von dem hinteren Ritzel R1 bis zum Ritzel R10 hin ab. Der vordere Gangwechsler 30 bewegt sich von einer ersten Betriebsposition in eine zweite Betriebsposition, um die Kette 72 zwischen den Kettenrädern F1 und F2 zu bewegen, und der hintere Gangwechsler 36 bewegt sich zwischen zehn Betriebspositionen, um die Kette auf eines der hinteren Ritzel R1–R10 zu wechseln. Vorzugsweise wird ein vorderer Gangpositionssensor 112 verwendet, um die Betriebsposition des vorderen Gangwechslers 30 zu erfassen, und ein hinterer Gangpositionssensor 114 wird verwendet, um die Betriebsposition des hinteren Gangwechslers 36 zu erfassen. Die Gangpositionssensoren 112, 114 können Drehwinkelgeber, Potentiometer oder andere Vorrichtungen umfassen, welche geeignet sind, eine Position eines Gangwechselmechanismus zu erfassen. Vorzugsweise versorgt eine Batterie 84 (1), oder auch mehrere Batterien, oder eine andere Energiequelle sowohl die vorderen und hinteren Gangwechsler 30, 36 als auch andere elektrische Komponenten innerhalb des Systems mit Energie.
Die Steuereinheit 28 umfasst einen Mikroprozessor, welcher dazu programmiert ist, Signale aus dem Schaltungssystem zu empfangen und hierauf ansprechend Signale zu erzeugen, um Gangwechsel zu bewirken. Ein Beispiel einer solchen Steuereinheit 28 ist diagrammartig in 6a dargestellt, welche im Folgenden mit Bezug auf die in 1 und 2 gezeigten Beispiele beschrieben wird und einen Controller aufweist, welcher wiederum einen Gangschaltungs-Controller 100, einen Schalterübersetzer 102, sowie einen Speicher 141 zum Speichern eines Programms (auf einem Computer ausführbarer Code) und von Betriebsvariablen aufweist. Die Hardware, welche das Programm speichert und Berechnungsoperationen basierend auf den Anweisungen in dem Speicher und auf Signalen durchführt, welche durch die verschiedenen elektronischen Komponenten erzeugt werden, wie beispielsweise den Positionssensoren und den Schaltern, weist einen Mikrocontroller oder eine programmierbare logische Schaltung (Engl.: Programmable Logic Device; PLD) oder eine ähnliche Komponente auf, welche geeignet ist, die hier beschriebenen Funktionen durchzuführen.
Der Schalterübersetzer 102 überwacht die Schalter in den rechten und linken Schaltungseinheiten 27a, 27b und sendet eine entsprechende Anweisung an den Gangschaltungs-Controller 100, ansprechend auf die Anfrage oder das Eingangssignal des Schaltermechanismus 48 einer jeden der Einheiten 27a, 27b. Der vordere und hintere Gangwechsler 30, 36 umfasst jeweils einen Motor 104, 106, welcher ein Untersetzungsgetriebe (nicht gezeigt) umfassen kann, eine Motorsteuerung 108, 110 um den Motor zu steuern, sowie einen Positionssensor 112, 114, welcher die Betriebsposition des jeweiligen Gangwechslers erfasst. Der Gangschaltungs-Controller 100 erzeugt daraufhin ein Anweisungssignal, um den entsprechenden Gangwechsler 30, 36 in die angefragte Betriebsposition oder Gang zu bewegen, in Reaktion auf Signale, welche von dem Schalterübersetzer 102 und dem Positionssensor 112, 114 empfangen werden.
In einem anschaulichen Beispiel stellt sich der Betrieb der Erfindung wie folgt dar. Sollte der rechte Schalter 27a gedrückt werden, führt der hintere Gangwechsler 36 einen Hochschaltvorgang durch, und sollte der linke Schalter 27b gedrückt werden, führt der hintere Gangwechsler 36 eine Herunterschaltvorgang durch. Sollten beide, der rechte und der linke Schalter 27a, 27b miteinander (gleichzeitig) gedrückt werden, so wird der vordere Gangwechsler 30 zwischen den beiden vorderen Kettenrädern 34 geschaltet oder umgeschaltet, das heißt von einem der vorderen Kettenräder auf das andere.
Alternativ kann der Gangschaltungs-Controller 100 in 6a durch einen vorderen Schaltungs-Controller 140, welcher sich in dem vorderen Gangwechsler 130 befindet oder mit diesem verbunden ist und einen Mikroprozessor aufweist, und durch einen hinteren Schaltungs-Controller 142 ersetzt werden, welcher sich in dem hinteren Gangwechsler 136 befindet oder mit diesem verbunden ist und einen Mikroprozessor aufweist, vgl. hierzu 6b. In dieser Ausführungsform würde die Schalterübersetzereinheit 102 Gangschaltsignale nach Aufforderung sowohl an den vorderen Schaltungs-Controller 140 als auch an den hinteren Schaltungs-Controller 142 übermitteln. Das in 6b gezeigte Steuerungssystem kann außerdem dieselben Elemente umfassen, wie das in 6a gezeigte.
Wie in 7 gezeigt, aufweist der hintere Gangwechsler 36 vorzugsweise ein an dem Fahrradrahmen 38 befestigtes Basisteil 144, welches Gangschaltungs-Motor und Getriebemechanismus 106 aufnimmt, sowie einen drehbar mit dem Basisteil 144 verbundenen Verbindungsmechanismus 146, und ein bewegliches Teil 148, welches mit dem Verbindungsmechanismus drehbar so verbunden ist, dass sich das bewegliche Teil 148 in Übereinstimmung mit dem Betrieb des in dem Basisteil aufgenommenen Motors relativ zu dem Basisteil quer bewegt. Das bewegliche Teil 148 trägt eine drehbare Kettenführung 150, so dass eine Querbewegung des beweglichen Teils die Kette 72 zwischen den hinteren Ritzeln 40 (R1–R10) wechselt.
Wie in 8 dargestellt, weist der vordere Gangwechsler 30 vorzugsweise ein an das Sitzrohr-Rahmenteil 32 eines Fahrrads angebrachtes Basisteil 152 auf, welches einen vorderen Gangschaltungsmotor 104 aufnimmt, sowie ein mit dem Gangschaltungsmotor verbundenes Ausgangsgetriebe 154, einen Verbindungsmechanismus 156, welcher drehbar gelagert mit dem Basisteil verbunden und mit dem Ausgangsgetriebe verknüpft ist, und ein bewegliches Kettenführungsteil 158, welches drehbar gelagert mit dem Verbindungsmechanismus verbunden ist. Dabei bewegt sich das bewegliche Kettenführungsteil 158 in Übereinstimmung mit dem Betrieb des mit dem Basisteils verbundenen Motors 104 bezogen auf das Basisteil 152 quer, so dass die Querbewegung des beweglichen Kettenführungsteils 158 die Kette 72 zwischen den vorderen Kettenrädern 34 (F1–F2) wechselt.
9 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften ersten Ausführungsform der Prozessteuerung 200 bezogen auf eine Steuereinheit 28 oder 128 gemäß 6a oder 6b. Es ist selbstverständlich, dass an den Stellen, an welchen im Folgenden rechte und linke Schalter erwähnt werden, die Bezugnahme auf rechts oder links Anschauungszwecken dient. „Rechts” und „links” kann ebenso zum Beispiel „erste” und „zweite” Schalter bezeichnen, und es ist daher selbstverständlich, dass die Bezugnahme auf Positionen zum Zwecke der Klarheit verwendet wird. Alternativ hierzu können die Funktionen und/oder Positionen der linken und rechten (ersten und zweiten) Schalter entweder physisch oder elektronisch umgekehrt werden.
In Schritt S1 überprüft die Steuereinheit, ob der rechte Schalter 27a geschlossen ist. Falls ermittelt wird, dass der Schalter 27a geschlossen ist, überprüft die Steuereinheit 28 oder 128 in Schritt S3, ob der linke Schalter 27b geschlossen ist. Falls JA, geht das Verfahren zu Schritt S5 über und der vordere Gangwechsler 30 wird geschaltet. Falls der linke Schalter 27b in Schritt S3 offen ist, geht das Verfahren zu Schritt S4 über, um zu überprüfen, ob der Schalter 27a noch geschlossen ist. Sollte der rechte Schalter 27a geöffnet sein, geht das Verfahren zu Schritt S6 über und der hintere Gangwechsler 36 wird hochgeschaltet. Sobald eine Rechter-Schalter-Ist-Geschlossen-Bedingung in Schritt 1 erkannt wird, wiederholt die Steuereinheit 28 oder 128 so lange die Schritte S3–S4, bis entweder der rechte Schalter 27a gelöst oder der linke Schalter 27b gedrückt wird. Demzufolge geschieht ein Hochschalten am hinteren Gangwechsler nur nach Drücken und Lösen des rechten Schalters 27a.
Sollte das Ergebnis des Schritts S1 NEIN sein, geht das Verfahren zu Schritt S2 über, und die Steuereinheit 28 oder 128 überprüft, ob der linke Schalter 27b geschlossen ist. Das Verfahren gleicht dem oben beschriebenen mit der Ausnahme, dass, sollte der linke Schalter 27b geöffnet (gelöst) sein, ohne dass der rechte Schalter 27a gedrückt ist, das Verfahren zu Schritt S7 übergeht und der hintere Gangwechsler 36 heruntergeschaltet wird.
10 ist ein Flussdiagramm einer hinteren Herunterschaltroutine 300. In Schritt S8 überprüft der Prozessor der Steuereinheit 28 oder 128, ob sich der hintere Gangwechsler 36 in Position 1 befindet (das heißt, ausgerichtet auf das größte Ritzel der hinteren Ritzel 40 ist und ebenso als erste Position oder erste Endposition bezeichnet wird). Sollte das Ergebnis JA lauten, wird die Routine ohne Durchführung eines Herunterschaltvorgangs beendet, da kein weiteres Herunterschalten möglich ist. Sollte das Ergebnis von S8 NEIN lauten, geht das Verfahren zu Schritt S9 über und der hintere Gangwechsler 36 wird dazu veranlasst, herunterzuschalten.
11 ist ein Flussdiagramm einer hinteren Hochschaltroutine 400. In Schritt S10 überprüft der Prozessor, ob sich der hintere Gangwechsler 36 in Position 1 befindet (das heißt, ausgerichtet auf das kleinste der hinteren Ritzel 40 und wird ebenso als letzte Position oder zweite Endposition bezeichnet). Sollte das Ergebnis JA lauten, so wird die Routine ohne Ausführung eines Hochschaltvorgangs beendet, da kein weiteres Hochschalten möglich ist. Sollte das Ergebnis von S10 NEIN lauten, so geht das Verfahren zu Schritt S11 über, und der hintere Gangwechsler 36 wird dazu veranlasst, hochzuschalten.
12 ist ein Flussdiagramm einer vorderen Schaltungsroutine 500. In Schritt S12 überprüft der Prozessor der Steuereinheit 28 oder 128, ob sich der vordere Gangwechsler 30 in Position 2 befindet (das heißt, ausgerichtet auf das größere der beiden Kettenräder). Sollte das Ergebnis JA lauten, so bewegt sich die Verarbeitung zu Schritt S14, und der vordere Gangwechsler 30 schaltet herunter. Sollte das Ergebnis des Schrittes S12 NEIN lauten, so wird der vordere Gangwechsler hochgeschaltet. Demzufolge wird der vordere Gangwechsler jedes Mal dann, wenn eine vordere Schaltungsanweisung von Schritt S5 gesendet wird, zwischen den Positionen F1 und F2 umgeschaltet, die Richtung hängt von seiner Ausgangsposition ab.
13 ist ein Flussdiagramm einer zweiten Ausführungsform 600 der Prozesssteuerung für die Steuereinheit 28 oder 128. Ein Unterschied dieser Ausführungsform, verglichen zu der in 9 gezeigten Ausführungsform, besteht darin, dass, sollte ein einziger Schalter bedient werden, nach Verstreichen einer Dauer ein hinteres Hochschalten oder Herunterschalten ausgeführt wird, ohne dass der Schalter gelöst werden muss.
Wenn ein einzelner Schiebeschalter [engl.: shift switch] (beispielsweise einer von 27a oder 27b) geschlossen und gehalten wird, so wird die Ausführung wie folgt ablaufen: In Schritt S20 werden die Schalter ausgelesen und der Zustand eines jeden (geöffnet oder geschlossen) wird in Speicher 141 gespeichert. In Schritt S21 überprüft das System 28 oder 128, ob sich der Zustand eines der Schalter seit dem letzten Lesevorgang verändert hat. Sollte dies der Fall sein, da ein einziger Schalter gedrückt (geschlossen) wurde, bewegt sich der Prozessor zu Schritt S22 und dann weiter zu Schritt S23, da ein Schalter geschlossen war. Da nicht beide Schalter geschlossen waren, bewegt sich die Verarbeitung zu Schritt S24 und der Variablen RS wird ein hinterer Schaltungswert zugewiesen (vgl. hierzu folgende 14: ”SPEICHERE RS”). Der Anfangswert der Variablen RS zu Programm START ist ”null”.
14 ist ein Flussdiagramm der SPEICHERE RS-Routine. RS kann ein Wert sein, welcher einem von ”Hochschalten”, ”Herunterschalten” oder ”null” entspricht. In Schritt S35 überprüft der Prozessor der Steuereinheit 28 den Speicher 141 daraufhin, ob der rechte Schalter 27a während des Schritts S20 aus dem Flussdiagramm in 13 geschlossen war. Sollte das Ergebnis JA lauten, so geht das Verfahren zu Schritt S36 über und der Variablen RS wird ein ”Hochschalten” entsprechender Wert zugewiesen. Sollte das Ergebnis von S35 NEIN lauten, so geht das Verfahren zu Schritt S37 über, in welchem der Variablen RS ein dem ”Herunterschalten” entsprechender Wert zugewiesen wird. Das Verfahren geht dann zu Schritt S25 aus 13 über, in welchem ein ”zugeordneter Zeitkreis” (Zeitglied) gestartet wird. Das Verfahren springt zurück zu Schritt S20, um die Eingabeschalter auszulesen, dann zu Schritt S21, in welchem das Ergebnis NEIN lauten wird, da sich die Eingänge nicht geändert haben.
Das Verfahren fährt fort, indem die Schritte S26, S20 und S21 schleifenartig durchlaufen werden, bis der zugeordnete Zeitkreis ausläuft. Das Verfahren geht dann zu Schritt S28 über, um zu überprüfen, ob ein hinterer Schaltungswert der Variablen RS zugewiesen wurde. Das Verfahren geht zu Schritt S29 über, in welchem der Wert von RS bestimmt, ob der hintere Gangwechsler hochschalten oder herunterschalten wird. Falls RS = ”Herunterschalten”, geht das Verfahren zu Schritt S7 über, in welchem ein hinteres Herunterschalten ausgeführt wird, andernfalls geht das Verfahren zu Schritt S6 über und ein hinteres Hochschalten wird ausgeführt. Entweder von Schritt S6 oder von Schritt S7 aus geht das Verfahren zu Schritt S30 über, in welchem die Variable RS geleert und zu ”null” gesetzt wird, und das Verfahren fährt wieder bei Schritt S20 fort.
Wenn der Schalter geöffnet (losgelassen) wird, nachdem der hintere Gangwechsler 36 aufgrund einer ”zugeordneter Zeitkreis ist abgelaufen”-Bedingung geschaltet hat, wird die Ausführung wie folgt ablaufen: Schritt S21 stellt die Schalter-geöffnet-Veränderung fest, und das Verfahren fährt mit Schritt S22 fort. Schritt S22 (Schalter geschlossen?) wird NEIN sein, und das Verfahren fährt mit Schritt S27 (Knopf gelöst?) fort, in welchem ein JA das Verfahren zu Schritt S28 (RS = null?) weist. Da der Wert von RS direkt nach einem hinteren Herunterschalten oder Hochschalten in Schritt S30 auf ”null” gesetzt wurde, wird die Antwort JA lauten und das Verfahrenfährt wieder mit Schritt S20 fort, und kein weiterer hinterer Schaltvorgang wird vorgenommen.
Falls allerdings der Schalter nicht geöffnet (gelöst) und ein zweiter Schalter geschlossen (gedrückt) wurde, nachdem der hintere Gangwechsler 36 aufgrund einer ”zugeordneter Zeitkreis ist abgelaufen”-Bedingung geschaltet hat, wird die Ausführung wie folgt ablaufen: Wenn der Prozessor Schritt S21 (hat sich der Schalterzustand seit dem letzten Lesen geändert?) ausführt, wird das Ergebnis JA lauten, und das Verfahren geht zu Schritt S22 über. Das Ergebnis von S22 (Schalter geschlossen?) wird ”JA” lauten und das Verfahren fährt mit Schritt S23 (beide Schalter geschlossen?) fort, in welchem ein JA als Ergebnis das Verfahren zu Schritt S5 (Schalten vorne) weist, und einen vorderen Schaltvorgang ausgeführt wird. Falls daher ein erster Schalter geschlossen und über die Dauer des zugeordneten Zeitkreises hinaus gehalten und dann ein zweiter Schalter geschlossen wird, schaltet das System zuerst den hinteren Gangwechsler 36 und dann den vorderen Gangwechsler 30.
Wenn ein einzelner Schiebeschalter geschlossen und auch wieder geöffnet wird, bevor der zugeordnete Zeitkreis abläuft, so wird die Ausführung wie folgt ablaufen: In Schritt S20 werden die Eingabeknöpfe gelesen und in Speicher 141 gespeichert. In Schritt S21 überprüft das System, ob die Schalter ihren Zustand seit dem letzten Lesevorgang geändert haben. Sollte dies der Fall sein, da ein Schalter gedrückt wurde, wird der Prozessor zu Schritt S22 und dann weiter zu Schritt S23 übergehen. Da nicht beide Schalter geschlossen wurden, geht das Verfahren zu Schritt S24 über, in welchem der Variablen RS ein hinterer Schaltungswert zugewiesen wird. Das Verfahren geht zu Schritt S25 über, in welchem der zugeordnete Zeitkreis gestartet wird. Das Verfahren bewegt sich zurück zu Schritt S20 und dann zu Schritt S21, in welchem das Ergebnis NEIN lauten wird. Das Verfahren fährt fort, indem die Schritte S26, S20 und S21 schleifenartig durchlaufen werden, bis der Schalter geöffnet oder gelöst wird. Die Veränderung wird in Schritt S21 erkannt, in welchem das Ergebnis JA lauten wird, und das Verfahren fährt mit Schritt S22 fort. Das Ergebnis des Schritts S22 (Schalter geschlossen?) wird NEIN lauten, das Verfahren geht zu Schritt S27 über. Das Ergebnis von Schritt S27 (Schalter geöffnet?) wird JA lauten, und das Verfahren geht zu Schritt S28 (HS = null?) über, um zu überprüfen, ob ein hinterer Schaltungswert der Variablen RS zugewiesen wurde. Das Verfahren geht zu Schritt S29 über, in welchem der Wert von RS bestimmt, ob der hintere Gangwechsler hochschalten oder herunterschalten wird. Falls RS = ”Herunterschalten”, geht das Verfahren zu Schritt S7 über, in welchem ein hinteres Herunterschalten ausgeführt wird, andernfalls das Verfahren zu Schritt S6 über und ein hinteres Hochschalten wird ausgeführt. Entweder von Schritt S6 oder von S7 aus geht das Verfahren zu Schritt S30 über, in welchem der Wert RS gelöscht und zu ”null” gesetzt wird, und das Verfahren fährt wieder mit Schritt S20 fort.
Falls ein einzelner Schalter geschlossen ist und ein zweiter Schalter vor Ablauf des zugeordneten Zeitkreises geschlossen wird, so wird die Ausführung wie folgt ablaufen: In Schritt S21 überprüft das System 28, ob sich die Zustände der Schalter 27a, 27b seit dem letzten Lesevorgang verändert haben, in welchem Fall das Verfahren zu Schritt S22 und dann zu Schritt S23 übergehen wird, da ein Schalter gedrückt wurde. Da nicht beide Schalter direkt zuvor geschlossen wurden, geht das Verfahren zu Schritt S24 über, in welchem der Variablen RS ein hinterer Schaltungswert zugewiesen wird, welcher davon abhängt, welcher Schalter geschlossen wurde. Das Verfahren geht dann zu Schritt S25 über, in welchem der zugeordnete Zeitkreis gestartet wird. Das Verfahren springt zurück zu Schritt S20 und dann zu Schritt S21, in welchem das Ergebnis NEIN lauten wird. Das Verfahren fährt fort, indem die Schritte S26, S20 und S21 schleifenartig durchlaufen werden, bis ein zweiter Schalter geschlossen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ergebnis des Schritts S21 JA lauten, und das Verfahren springt zu Schritt S22, in welchem das Ergebnis JA lauten wird und das Verfahren wird mit Schritt S23 (beide Schalter geschlossen?) fortfahren. Das Ergebnis des Schritts S23 wird JA lauten, das Verfahren springt zu Schritt S5 (Schaltung vorne) und ein Schaltvorgang wird vorne ausgeführt werden. Das Verfahren wird mit Schritt S30 fortfahren, in welchem RS zu ”null” gesetzt wird, und das Verfahren fährt wieder mit Schritt S20 fort. Wenn die Schalter losgelassen werden, wird das Verfahren mit den Schritten S21, S22, S27 und S28 fortfahren. In Schritt S28 (RS = null?) wird das Ergebnis JA lauten, und das Verfahren wird wieder mit Schritt S20 fortfahren, und daher wird aufgrund des Schalteröffnens (Schaltfreigabe) kein hinterer Schaltvorgang geschehen.
Der Schalterübersetzer 102 kann ebenso dazu programmiert sein, mehrere hintere Schaltungvorgänge zu erlauben, falls ein einzelner Schalter über eine lange Dauer hinweg gehalten wird. Die vorliegende Erfindung kann wie folgt ebenso dazu eingerichtet sein, drei Kettenräder zu schalten: Wenn eine SCHALTUNG-VORNE-Routine ausgeführt wird, falls der vordere Gangwechsler sich in der Position des großen Kettenrads befindet, so wird heruntergeschaltet. Falls der vordere Gangwechsler sich in der Position des kleinen Kettenrads befindet, so wird hochgeschaltet. Falls das aktuelle Kettenrad das mittlere Kettenrad ist, kann der Schalterübersetzer 104 einen gemessenen Parameter, wie unter anderem beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, Gangposition des hinteren Gangwechslers, mit einem Leistungsmesser gemessenes Drehmoment oder Straßensteigung, verwenden, um zu bestimmen, ob ein Hochschalten oder Herunterschalten benötigt wird. Eine weitere Methode um zu bestimmen, ob ein Hochschalten oder Herunterschalten angefragt ist, wenn von dem mittleren Kettenrad aus geschaltet wird, besteht darin, die Variable RS zu verwenden, welche in die Richtung (Hochschalten oder Herunterschalten) des zuerst gedrückten Schalters gesetzt ist. Wenn beispielsweise ein Hochschalten von dem mittleren Kettenrad aus gewünscht wird, so schließt der Fahrer den rechten Schalter vor dem linken Schalter um den Wunsch nach einem Hochschalten anzuzeigen.
Bezug nehmend auf 15 (und unter Verweis auf 1) kann die vordere Kettenradanordnung 234 drei koaxial angebrachte Kettenräder F1–F2–F3 umfassen, und die hintere Ritzelanordnung 40 kann zehn Ritzel R1–R10 umfassen. Die Anzahl an Zähnen an dem vorderen Kettenrad F1 ist vorzugsweise geringer als die Anzahl an Zähnen an dem Kettenrad F2, und die Anzahl an Zähnen auf F3 ist vorzugsweise größer als die Anzahl an Zähnen an dem Kettenrad F2. Die Anzahl an Zähnen auf den hinteren Ritzeln R1–R10 nimmt typischerweise schrittweise von dem hinteren Ritzel R1 zum Ritzel R10 hin ab. Ein vorderer Gangwechsler 230 bewegt sich von einer ersten Betriebsposition in eine zweite Betriebsposition, um die Kette 72 (1) zwischen den Kettenrädern F1 und F2 zu bewegen und bewegt sich von der zweiten Betriebsposition in eine dritte Betriebsposition, um auf das Kettenrad F3 zu wechseln. Der hintere Gangwechsler 36 bewegt sich beispielsweise zwischen zehn verschiedenen Betriebspositionen, um die Kette auf eines der hinteren Ritzel R1–R10 zu wechseln. Vorzugsweise wird ein vorderer Gangpositionssensor 112 dazu verwendet, die Betriebsposition des vorderen Gangwechslers 230 zu erfassen, und ein hinterer Gangpositionssensor 114 wird dazu verwendet, die Betriebsposition des hinteren Gangwechslers 36 zu erfassen. Die Gangpositionssensoren 112, 114 können Drehwinkelgeber, Potentiometer oder andere Vorrichtungen umfassen, welche dazu in der Lage sind, die Position in einem Gangwechselmechanismus zu erfassen. Vorzugsweise versorgt eine Batterie 84 (1), oder auch mehre Batterien, oder eine andere Energiequelle sowohl die vorderen und hinteren Gangwechsler 230, 36, als auch die anderen elektrischen Komponenten innerhalb des Systems mit Energie.
16 zeigt ein Flussdiagramm einer weiteren vorderen Schaltroutine 800. In Schritt S40 überprüft ein Prozessor der Steuereinheit 28 oder 128, ob sich der vordere Gangwechsler 230 in Position 3 (das heißt, ausgerichtet auf das größte der drei Kettenräder) befindet. Falls das Ergebnis JA lautet, springt das Verfahren zu Schritt S14, und der vordere Gangwechsler 230 schaltet auf F2 herunter. Falls das Ergebnis des Schrittes S40 NEIN lautet, überprüft die Steuereinheit 28 oder 128, ob sich der vordere Gangwechsler in Position 2 (das heißt, ausgerichtet auf das mittlere der drei Kettenräder) befindet. Falls das Ergebnis NEIN lautet, springt das Verfahren zu Schritt S13 und eine Hochschalten wird durchgeführt. Falls das Ergebnis des Schrittes S41 JA lautet, überprüft das Verfahren daraufhin, ob der hintere Gangwechsler auf ein größeres hinteres Ritzel als R5 ausgerichtet ist. Falls das Ergebnis NEIN lautet, so wird in S14 ein Herunterschalten durchgeführt. Falls umgekehrt das Ergebnis JA lautet, so wird in S13 ein Hochschalten durchgeführt.
Das in 16 dargestellte vordere Schaltverfahren verwendet als Kriterium eine Position einer hinteren Gangschaltung, um zu bestimmen, wie der vordere Gangwechselmechanismus schaltet. Dies ist ein Beispiel für ein Kriterium. Andere Kriterien können umfassen: Kurbeldrehzahl (Frequenz des In-die-Pedale-Tretens), Fahrradlaufraddrehzahl; ansteigende Fahrradgeschwindigkeit (Beschleunigung) oder nachlassende Fahrradgeschwindigkeit (Verlangsamung); Drehmoment des In-die-Pedale-Tretens; sowie Steigung des Fahrrads (bergauf oder bergab). Beliebige der vorgenannten Kriterien können ausgewählt werden und mit wohlbekannten Sensoren und Verarbeitungsvorrichtungen in der Erfindung Verwendung finden.
17 zeigt mit 900 eine weitere vordere Schaltroutine. In Schritt S43 überprüft ein Prozessor der Steuereinheit 28 oder 128, ob sich der vordere Gangwechsler 230 in Position 3 (das heißt, ausgerichtet auf das größte der drei Kettenräder) befindet. Sollte das Ergebnis JA lauten, so bewegt sich das Verfahren zu Schritt S14, und der vordere Gangwechsler 230 führt eine Herunterschalten auf F2 durch. Sollte das Ergebnis des Schritts S43 NEIN lauten, so überprüft die Steuereinheit 28 oder 128, ob sich der vordere Gang in Position 2 (das heißt, ausgerichtet auf das mittleren der drei Kettenräder) befindet. Falls das Ergebnis NEIN lautet, springt das Verfahren zu S13, und eine Hochschalten wird durchgeführt. Falls das Ergebnis in S44 JA lautet, überprüft das Verfahren daraufhin in S45, ob RS ”Hochschalten” gleicht (vgl. hierzu 14). Falls RS nicht ”Hochschalten” gleicht, so springt das Verfahren zu Schritt S14, und der vordere Gangwechsler 230 führt ein Herunterschalten (auf F1) durch. Falls RS ”Hochschalten” gleicht, geht das Verfahren zu S13 über, und ein Hochschalten wird durchgeführt.
Während die Erfindung mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben wurde, so sollte es selbstverständlich sein, dass eine Vielzahl an Modifikationen innerhalb des Bereichs des beschriebenen erfinderischen Konzepts vorgenommen werden können. Es ist demzufolge beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass sie den vollen, in den folgenden Ansprüchen formulierten Schutzbereich genießt. Ebenso deckt sie an den Stellen, an welchen die Ansprüche die Abfolge aller oder eines Teils der Schritte nicht explizit feststellen oder gezwungenermaßen implizieren, die in jeder Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführten Schritte ab.

Claims

Elektronisches Schaltungssystem für ein Fahrrad, umfassend: einen ersten Schaltermechanismus; einen zweiten Schaltermechanismus; eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus kommuniziert und auf Signale von diesen anspricht; und einen vorderen Gangschaltungsmechanismus, welcher mit der Steuereinheit kommuniziert und auf Anweisungssignale von dieser anspricht, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, zu bestimmen, ob beide, der erste Schaltermechanismus und der zweite Schaltermechanismus, miteinander betätigt werden und in Antwort hierauf an den vorderen Gangschaltungsmechanismus ein vorderes Schaltungssignal sendet, um einen vorderen Gangschaltungsvorgang durchzuführen.
Elektronisches Schaltungssystem nach Anspruch 1, welches darüber hinaus einen vorderen Gangpositionssensor umfasst, um eine vorliegende Gangposition des vorderen Gangschaltungsmechanismus zu erfassen, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das vordere Schaltanweisungssignal zu senden, um den vorderen Gangschaltungsmechanismus in eine Richtung zu bewegen, um einen vorderen, von der erfassten vorliegenden Gangposition abhängenden Gangschaltungsvorgang durchzuführen.
Elektronisches Schaltungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der vordere Gangschaltungsmechanismus zwei oder drei Gangpositionen aufweist.
Elektronisches Schaltungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches darüber hinaus umfasst: einen hinteren Gangschaltungsmechanismus, welcher mit der Steuereinheit kommuniziert und auf Anweisungssignale von dieser anspricht, wobei ein Betätigen des ersten Schaltermechanismus ein erstes Signal an die Steuereinheit sendet, welche dazu eingerichtet ist, in Antwort auf das erste Signal ein erstes Anweisungssignal an den hinteren Gangschaltungsmechanismus zu senden, um ein Hochschalten durchzuführen, und wobei ein Betätigen des zweiten Schaltermechanismus ein zweites Signal an die Steuereinheit sendet, welche dazu eingerichtet ist, in Antwort auf das zweite Signal ein zweites Anweisungssignal an den hinteren Gangschaltungsmechanismus zu senden, um ein Herunterschalten durchzuführen.
Verfahren um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus, einen zweiten Schaltermechanismus, eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus kommuniziert und auf Signale von diesen anspricht, sowie einen vorderen Gangschaltungsmechanismus und einen hinteren Gangschaltungsmechanismus, wobei der vordere und der hintere Gangschaltungsmechanismus mit der Steuereinheit kommunizieren und auf Anweisungssignale von diesen ansprechen, aufweist und die Schritte umfasst: Betätigung des ersten Schaltermechanismus, um mit dem hinteren Gangschaltungsmechanismus ein Hochschalten durchzuführen; Betätigung des zweiten Schaltermechanismus, um mit dem hinteren Gangschaltungsmechanismus ein Herunterschalten durchzuführen; und Betätigung beider, des ersten und des zweiten Schaltermechanismus, miteinander, um den vorderen Gangschaltungsmechanismus dazu zu veranlassen, einen vorderen Gangschaltungsvorgang durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 5, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei der vordere Gangschaltungsmechanismus den vorderen Gangschaltungsvorgang zwischen zwei oder drei Gangpositionen durchführt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei die Betätigung des zweiten Schaltermechanismus, um einen Herunterschaltschritt durchzuführen, durch die Steuereinheit zugelassen wird, falls sich der hintere Gangschaltungsmechanismus nicht in einer ersten Endposition befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei die Betätigung des ersten Schaltermechanismus, um einen Hochschaltschritt durchzuführen, durch die Steuereinheit zugelassen wird, falls sich der hintere Gangschaltungsmechanismus nicht in einer zweiten Endposition befindet.
Verfahren, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus, einen zweiten Schaltermechanismus, eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus kommuniziert und auf Signale von diesen anspricht, sowie einen vorderen Gangschaltungsmechanismus, welcher mit der Steuereinheit kommuniziert und auf Anweisungssignale von dieser anspricht, aufweist und die Schritte umfasst: Bestimmen mit der Steuereinheit, ob beide, der erste und der zweite Schaltermechanismus, miteinander betätigt werden, und Durchführen eines vorderen Gangschaltungsvorgangs mit dem vorderen Gangschaltungsmechanismus.
Verfahren nach Anspruch 9, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei der vordere Gangschaltungsmechanismus den vorderen Gangschaltungsvorgang zwischen zwei oder drei Gangpositionen durchführt.
Verfahren, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus, einen zweiten Schaltermechanismus, eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus kommuniziert und auf Signale von diesen anspricht, sowie einen vorderen Gangschaltungsmechanismus, welcher mit der Steuereinheit betriebsmäßig verbunden ist und auf Anweisungssignale von dieser anspricht, aufweist und umfasst: Überwachen mit der Steuereinheit, ob einer von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betätigt wird; Erfassen, wann einer von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betätigt wird; Bestimmen, ob der andere von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betätigt wird, falls der eine von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betätigt wird; Erzeugen eines vorderen Schaltungsanweisungssignals mit der Steuereinheit, falls erkannt wird, dass der erste und der zweite Schalter miteinander betätigt werden; und Durchführen eines auf das vordere Schaltungsanweisungssignal ansprechenden, vorderen Gangschaltungsvorgangs mit dem vorderen Gangschaltungsmechanismus.
Verfahren nach Anspruch 11, um ein Fahrrad zu schalten, wobei das elektronische Gangschaltungssystem darüber hinaus einen hinteren Gangschaltungsmechanismus, welcher mit der Steuereinheit betriebsmäßig verbunden ist und auf Anweisungssignale von dieser anspricht, aufweist und darüber hinaus aufweist: Bestimmen, welcher von dem ersten und dem zweiten Schalter betätigt ist, falls bestimmt wird, dass nur einer von dem ersten und dem zweiten Schalter betätigt wird; Erzeugen eines hinteren Schaltungsanweisungssignals mit der Steuereinheit, welches anzeigt, welcher von dem ersten und dem zweiten Schalter als betätigt bestimmt ist; und Durchführen eines, dem hinteren Schaltungsanweisungssignal entsprechenden, hinteren Hochschaltvorgangs oder hinteren Herunterschaltvorgangs mit dem hinteren Gangschaltungsmechanismus.
Verfahren nach Anspruch 12, um ein Fahrrad zu schalten, welches einen hinteren Hochschaltvorgang vorsieht, falls der erste Schalter betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, um ein Fahrrad zu schalten, umfassend: Bestimmen, ob sich der hintere Gangschaltungsmechanismus dann in einer Endposition befindet, wenn der erste Schalter betätigt wird; und Unterdrücken eines hinteren Schaltungsanweisungssignals, falls sich der hintere Gangschaltungsmechanismus in der Endposition befindet, oder Erzeugen eines hinteren Schaltungsanweisungssignals und Durchführen des hinteren Hochschaltvorgangs mit dem hinteren Gangschaltungsmechanismus, falls sich der hintere Gangschaltungsmechanismus nicht in der Endposition befindet.
Verfahren nach Anspruch 14, um ein Fahrrad zu schalten, welches einen hinteren Herunterschaltvorgang vorsieht, falls der zweite Schalter betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, um ein Fahrrad zu schalten, umfassend: Erkennen, ob sich der hintere Gangschaltungsmechanismus dann in einer ersten Position befindet, wenn der zweite Schalter betätigt wird; und Unterdrücken eines hinteren Schaltungsanweisungssignals, falls sich der hintere Gangschaltungsmechanismus in der ersten Position befindet, oder Erzeugen eines hinteren Schaltungsanweisungssignals und Durchführung des Herunterschaltvorgangs mit dem hinteren Gangschaltungsmechanismus, falls sich der hintere Gangschaltungsmechanismus nicht in der ersten Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 16, um ein Fahrrad zu schalten, welches die Erzeugung des hinteren Schaltungsanweisungssignals vorsieht: – nachdem der eine von dem ersten und dem zweiten Schalter betätigt wurde und dann nicht mehr betätigt wird; oder – nachdem eine festgelegte Zeitperiode verstrichen ist.
Verfahren, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus und einen zweiten Schaltermechanismus, eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betriebsmäßig verbunden ist und auf diese anspricht, sowie einen vorderen Gangschaltungsmechanismus und einen hinteren Gangschaltungsmechanismus, welche mit der Steuereinheit betriebsmäßig verbunden sind und auf Anweisungssignale von dieser ansprechen, aufweist und umfasst: Bestimmen mit der Steuereinheit, ob nur ein einzelner von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betätigt wird; Bestimmen, welche einzelnen von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betätigt wird; Durchführen eines hinteren Herunterschaltvorgangs oder eines hinteren Hochschaltvorgangs mit dem hinteren Gangschaltungsmechanismus, in Abhängigkeit davon, welcher von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus als betätigt erkannt wird; und Durchführen eines vorderen Schaltungsvorgangs, falls der andere von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus miteinander mit dem einen von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus vor Verstreichen einer vorher festgelegten Zeitperiode betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, um ein Fahrrad zu schalten, umfassend: – Durchführen des hinteren Herunterschaltvorgangs oder des hinteren Hochschaltvorgangs nach Verstreichen einer vorher festgelegten Zeitperiode; oder – falls sich der Zustand des ersten und des zweiten Schaltermechanismus nach Verstreichen der vorher festgelegten Zeitperiode nicht geändert hat; oder – vor Verstreichen einer vorher festgelegte Dauer, falls der eine von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betätigt wurde und dann vor Verstreichen der vorher festgelegten Dauer nicht-betätigt wird.
Verfahren, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus und einen zweiten Schaltermechanismus, eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betriebsmäßig kommuniziert und auf diese anspricht, sowie einen vorderen Gangschaltungsmechanismus und einen hinteren Gangschaltungsmechanismus, welche mit der Steuereinheit betriebsmäßig kommunizieren und auf Anweisungssignale dieser ansprechen, aufweist und umfasst: Auslesen eines Zustands von jedem von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus mit der Steuereinheit; Erkennen, ob sich einer von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus seit dem Lese-Schritt von einem nicht-betätigten Zustand aus geändert hat; Durchführen eines vorderen Schaltungsvorgangs, falls sich beide, der erste und der zweite Schaltermechanismus, in einen betätigten Zustand hin geändert haben; Speichern eines den Zustand des ersten und zweiten Schaltermechanismus wiedergebenden, hinteren Schaltungswerts in der Steuereinheit, falls sich nur einer von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus in einen betätigten Zustand hin geändert hat; Wiederauslesen des Zustands eines jeden von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus mit der Steuereinheit; Erzeugen einer auf dem hinteren Schaltungswert basierenden Schaltungsanweisung nach Verstreichen einer vorher festgelegten Zeitperiode, falls sich seit dem Speichern des hinteren Schaltungswerts der Zustand des ersten und zweiten Schaltermechanismus nicht geändert hat; Durchführen eines auf der hinteren Schaltungsanweisung beruhenden Schaltungsvorgangs.
Verfahren nach Anspruch 35, um ein Fahrrad zu schalten, welches aufweist, den Zustand von beiden, dem ersten und zweiten Schaltermechanismus, nach jedem Lese-Schritt zu speichern, wobei das Speichern vorzugsweise die Zuweisung eines Schaltungswerts von Hochschalten, Herunterschalten, oder null aufweist.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, um ein Fahrrad zu schalten, welches ein Zurücksetzen des Schaltungswerts zu null aufweist: – falls nach der Durchführung des vorderen Schaltungsvorgangs der erste und der zweite Schaltermechanismus als nicht betätigt erkannt werden; oder – falls nach der Durchführung des hinteren Schaltungsvorgangs der erste und der zweite Schaltermechanismus als nicht betätigt erkannt werden; oder – falls der Wiederauslesen-Schritt erkennt, dass der erste und zweite Schaltermechanismus nicht betätigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, um ein Fahrrad zu schalten, wobei dann, wenn nach Durchführung des hinteren Schaltungsvorgangs der eine von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus weiterhin betätigt wird, der Zustand von beiden von dem ersten und zweiten Schalter wiederausgelesen wird und ein vorderer Schaltungsvorgang durchgeführt wird, falls beide Schalter als betätigt erkannt werden.
Verfahren, um ein Fahrrad mit einem elektronischen Gangschaltungssystem zu schalten, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus und einen zweiten Schaltermechanismus, eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und zweiten Schaltermechanismus betriebsmäßig kommuniziert und auf diese anspricht, sowie einen vorderer Gangschaltungsmechanismus und einen hinterer Gangschaltungsmechanismus, welche mit der Steuereinheit betriebsmäßig kommuniziert und auf Anweisungssignale von dieser ansprechen, aufweist und umfasst: Auslesen und Speichern eines Zustands von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus mit der Steuereinheit; Bestimmen, ob sich der Zustand von einem von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus seit einem vorherigen Lese-Schritt von einem nicht-betätigten Zustand aus geändert hat; Durchführen eines vorderen Schaltungsvorgangs und Setzen des Schaltungswerts zu null, falls sich beide, der erste und zweite Schaltermechanismus, seit einem vorherigen Lese-Schritt in einen betätigten Zustand geändert haben; falls nur einer von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus betätigt wird und vor Versteichen einer vorher festgelegte Zeitperiode, Speichern des Zustands des ersten und zweiten Schaltermechanismus als Schaltungswert, welcher wiedergibt, welcher von dem ersten und dem zweiten Schaltermechanismus betätigt wird, und Wiederauslesen bis entweder: a) beide Schaltermechanismen betätigt werden, in welchem Fall ein vorderer Schaltungsvorgang durchgeführt wird, b) der eine von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus seit einem vorherigen Lese-Schritt und vor Verstreichen einer vorher festgelegten Dauer von einem betätigten Zustand in einen nicht-betätigten Zustand geändert wird, in welchem Fall mit der Steuereinheit der gespeicherte Schaltungswert geprüft wird und ein dem gespeicherten Schaltungswert entsprechender hinterer Schaltungsvorgang durchgeführt wird, oder c) die vorher festgelegte Zeitperiode verstrichen ist, in welchem Fall mit der Steuereinheit der gespeicherte Schaltungswert geprüft wird und ein dem gespeicherten Schaltungswert entsprechender hinterer Schaltungsvorgang durchgeführt wird; und Setzen des Schaltungswerts zu null nach Abschluss des vorderen Schaltungsvorgangs oder des hinteren Schaltungsvorgangs.
Verfahren zum Schalten eines hinteren Umwerfers eines Fahrrads mit einem elektronischen Gangschaltungssystem, wobei das elektronische Gangschaltungssystem einen ersten Schaltermechanismus, einen zweiten Schaltermechanismus sowie eine Steuereinheit, welche mit dem ersten und zweiten Schaltermechanismus betriebsmäßig kommuniziert und auf Signale von diesen anspricht, wobei der hintere Gangschaltungsmechanismus betriebsmäßig mit der Steuereinheit kommuniziert und auf Anweisungssignale von dieser anspricht, aufweist und umfasst: Überwachen mit der Steuereinheit, ob einer von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus betätigt wird; Erfassen, wann einer von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus betätigt wird; Bestimmen, ob der andere von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus betätigt wird, falls der eine von dem ersten und zweiten Schaltermechanismus betätigt wird; Nichtbeachten der Steuereinheit, falls der erste und zweite Schalter miteinander betätigt werden; Bestimmen, welcher von den ersten und zweiten Schaltern betätigt wird, falls nur einer von den ersten und zweiten Schaltermechanismen betätigt wird; Erzeugen eines hinteren Schaltungsanweisungssignals mit der Steuereinheit, welches die Bestimmung wiedergibt, welcher von dem ersten und zweiten Schalter betätigt wird; Durchführen eines dem hinteren Schaltungsanweisungssignal gemäßen hinteren Gangschaltungsvorgangs mit dem hinteren Gangschaltungsmechanismus.
Verfahren zum Schalten eines hinteren Umwerfers eines Fahrrads nach einem der Ansprüche 5 bis 25, wobei die Steuereinheit auf die Komponenten des elektronischen Gangschaltungssystems verteilt ist.