DE102016007043A1

DE102016007043A1 - Fahrradschaltwerkvorrichtung

Info

Publication number: DE102016007043A1
Application number: DE102016007043.9A
Authority: DE
Inventors: Akinori Hashimoto; Masako ITSUKASHI
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2016-12-29
Also published as: JP6499028B2; CN106275233B; CN106275233A; US10279866B2; US20160375957A1; JP2017007610A

Abstract

Aufgabe ist ein Bereitstellen einer Fahrradschaltwerksvorrichtung, eines Fahrradschaltwerksteuerapparats zum Steuern einer Schaltwerksvorrichtung und eines Fahrradschaltwerksteuersystems, ausgestattet mit einem Schaltwerk, fähig eines Verbesserns der Detektionsgenauigkeit des Neigungswinkels der Straßenfläche. Die Fahrradschaltwerkvorrichtung umfasst ein Schaltwerk zum Wechseln des Gangverhältnisses des Fahrrades, und einen Neigungssensor, angeordnet am Schaltwerk, und welcher ein Signal ausgibt, welches die Neigung des Schaltwerks wiedergibt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrradschaltwerkvorrichtung, ein Fahrradschaltwerksteuerapparat zum Steuern einer Schaltwerksvorrichtung sowie ein Fahrradschaltwerksteuersystem, ausgestattet mit einem Schaltwerk.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-127963 , welche am 25. Juni 2015 eingereicht worden ist. Der gesamte Offenbarungsgehalt der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-127963 wird hiermit eingeschlossen durch Bezugnahme.
Herkömmlicherweise ist ein Fahrradschaltwerksteuerapparat bekannt, welches verschiedene Steuerungen des Schaltwerks durchführt zwischen einer geneigten und einer flachen Straße. Entsprechend leitet der Fahrradschaltwerksteuerapparat aus der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2001-280464 den Neigungswinkel einer Straßenfläche her basierend auf einer an einer Kurbel angewendeten Muskelantriebskraft und der Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrrades.
Es ist herausgefunden worden, dass die an der Kurbel angewendete Muskelantriebskraft und die Fahrradfahrzeuggeschwindigkeit beeinflusst sind/werden durch andere Faktoren als den Neigungswinkel der Straßenfläche. Folglich besteht im Falle des oben beschriebenen Fahrradschaltwerksteuerapparats das Risiko, dass der Neigungswinkel der Straßenfläche abweichen wird vom eigentlichen Neigungswinkel der Straßenfläche.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Bereitstellen einer Fahrradschaltwerksvorrichtung, ein Fahrradschaltwerksteuerapparat zum Steuern einer Schaltwerksvorrichtung sowie ein Fahrradschaltwerksteuersystem, ausgestattet mit einem Schaltwerk, fähig eines Verbesserns der Detektionsgenauigkeit des Neigungswinkels der Straßenfläche.
Die Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schaltwerk, ausgestaltet zum Wechseln eines Gangverhältnisses eines Fahrrades, und einen Neigungssensor, angeordnet am Schaltwerk, und welcher ein Signal ausgibt, welches die Neigung des Schaltwerks wiedergibt.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung schließt das Schaltwerk einen Umwerfer ein, und umfasst der Umwerfer ein Basisglied, welches ausgestaltet ist/wird um befestigt zu sein/werden an einen Rahmen des Fahrrads, ein bewegliches Glied, welches ausgestaltet ist/wird zum Bewegen in Bezug auf das Basisglied, und ein Koppelglied, welches das Basisglied und das bewegliche Glied koppelt.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist/wird der Neigungssensor angeordnet am Basisglied. Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung weist der Neigungssensor eine Abtastfrequenz auf, welche kleiner oder gleich 20 Hertz ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist die Abtastfrequenz des Neigungssensors kleiner oder gleich 10 Hertz. Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist die Abtastfrequenz des Neigungssensors verschieden von der Oszillationsfrequenz des Schaltwerks, wenn das Schaltwerk in Betrieb ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist die Abtastfrequenz des Neigungssensors kleiner als die Oszillationsfrequenz des Schaltwerks, wenn das Schaltwerk in Betrieb ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist/wird der Neigungssensor ausgeformt als zumindest eines von einem Kreiselsensor oder einem Beschleunigungssensor umfassend.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung schließt das Schaltwerk weiter einen Aktuator ein zum Wechseln des Gangverhältnisses durch Betätigen des Schaltwerks.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung umfasst das Schaltwerk weiter einen Fahrradschaltwerksteuerapparat, einschließend einen Steuerer, welcher ausgestaltet ist/wird zum Steuern des Aktuators basierend auf einer Ausgabe des Neigungssensors.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist/wird der Steuerer ausgestaltet zum Steuern des Aktuators basierend auf Ausgaben des Neigungssensors und eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, welcher ein Signal ausgibt, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrrades wiedergibt.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung schließt die Ausgabe des Neigungssensors eine Beschleunigungsinformation ein, und ist/wird der Steuerer ausgestaltet zum Verändern der Steuerung des Aktuators basierend auf dem Neigungssensor zwischen einem ersten Zustand, in welchem eine Beschleunigung größer ist als ein erster vorbestimmter Wert, in welchem die Beschleunigung kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist/wird der Steuerer ausgestaltet zu einem Nicht-Durchführen eines Wechsels des Gangverhältnisses basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors im ersten Zustand. Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist/wird der Steuerer ausgestaltet zum Berechnen des Neigungswinkels des Fahrrades basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist/wird der Steuerer ausgestaltet zum Berechnen des Neigungswinkels des Fahrrades basierend auf den Ausgaben des Neigungssensors und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerksteuerapparats ist/wird der Steuerer ausgestaltet zum Korrigieren des Neigungswinkels gemäß der Gangschaltstufe des Schaltwerks.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung umfasst der Steuerer einen Speichereinheit, welche einen Korrekturwert speichert für jede von den Gangschaltstufen das Schaltwerks, und den Neigungswinkel korrigiert basierend auf dem Korrekturwert.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerkvorrichtung ist/wird der Steuerer angeordnet am Schaltwerk.
Das Fahrradschaltwerksteuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schaltwerkvorrichtung, ausgestattet mit einem Schaltwerk, und einen Aktuator, ausgestaltet zum Wechseln des Gangverhältnisses des Fahrrades durch Betätigen des Schaltwerks, einen Neigungssensor, angeordnet am Fahrrad, und welcher ein Signal ausgibt, welches die Neigung des Fahrrads wiedergibt, und einen Steuerer, ausgestaltet zum Steuern des Aktuators basierend auf einer Ausgabe des Neigungssensors, wobei eine Abtastfrequenz des Neigungssensors kleiner oder gleich 20 Hertz ist.
Das Fahrradschaltwerksteuersystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schaltwerkvorrichtung, ausgestattet mit einem Schaltwerk, und einen Aktuator, welcher ausgestaltet ist/wird zum Wechseln eines Gangverhältnisses eines Fahrrades durch Betätigen des Schaltwerks, einen Neigungssensor, angeordnet am Fahrrad, und welcher ein Signal ausgibt, welches die Neigung des Fahrrads wiedergibt, und einen Steuerer zum Steuern des Aktuators basierend auf einer Ausgabe des Neigungssensors, wobei die Ausgabe des Neigungssensors Beschleunigungsinformation einschließt, und der Steuerer ausgestaltet ist/wird zum Verändern der Steuerung des Aktuators basierend auf dem Neigungssensor zwischen einem ersten Zustand, in welchem die Beschleunigung größer ist als ein erster vorbestimmter Wert, und einem zweiten Zustand, in welchem die Beschleunigung kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Fahrradschaltwerksteuersystems ist/wird der Steuerer ausgestaltet zu einem Nicht-Durchführen eines Wechsels des Gangverhältnisses basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors im ersten Zustand.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenaufrissansicht eines Fahrrades, welches ausgestattet ist mit einem Fahrradschaltwerksteuerapparat gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Seitenaufrissansicht eines Hinterabschnitts des Fahrrads, dargestellt in 1, welches das Schaltwerksteuersystem einschließt, welches montiert ist/wird an einer Fahrradschaltwerkvorrichtung.
3 ist ein Blockdiagramm des Schaltwerksteuersystems für die Fahrradschaltwerkvorrichtung, dargestellt in 1.
4 ist ein Flussdiagramm des Rechenvorgangs des Neigungswinkels, ausgeführt durch den Steuerer der 3.
5 ist ein Flussdiagramm eines Einstellvorgangs unter Verwendung von Beschleunigung, ausgeführt durch den Steuerer der 3.
6 ist ein Flussdiagramm eines Schaltvorgangs, ausgeführt durch den Steuerer der 3.
7 ist ein Blockdiagramm eines Schaltwerksteuersystems eines modifizierten Beispiels der Ausführungsform.
8 ist ein Blockdiagramm eines Schaltwerksteuersystems eines modifizierten Beispiels der Ausführungsform.
9 ist ein Flussdiagramm eines Schaltvorgangs ausgeführt durch den Steuerer eines modifizierten Beispiels der Ausführungsform.
10 ist ein Blockdiagramm eines Schaltwerksteuersystems eines modifizierten Beispiels der Ausführungsform.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Gewählte Ausführungsformen werden beschrieben werden unter Bezugnahme auf die Figuren. Es wird deutlich werden den Fachleuten auf dem Gebiet der Fahrräder von dieser Offenbarung, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen vorgesehen sind zur Darstellung allein und nicht zum Zwecke einer Beschränkung der Erfindung, wie definiert durch die angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente.
Anfänglich verweisend auf 1, wird ein Fahrrad 10 dargestellt, welches ausgestattet ist/wird mit einem Fahrradschaltwerksteuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform.
Das Fahrrad 10 umfasst ein Vorderrad 12, ein Hinterrad 14, einen Fahrzeugkörper 16, einen Antriebsmechanismus 18, eine Betätigungsvorrichtung 20 und ein Schaltwerksteuersystem 50.
Der Fahrzeugkörper 16 umfasst einen Rahmen 24, eine Lenkstange 26, eine Sitzstange 28 und eine Vordergabel 30. Die Lenkstange 26 ist/wird verbunden am Rahmen 24. Die Sitzstange 28 ist/wird verbunden am Rahmen 24. Die Vordergabel 30 ist/wird verbunden am Rahmen 24.
Der Rahmen 24 umfasst ein Tretlagergehäuse 32 zum Stützen einer Kurbelwelle 44 des Antriebsmechanismus 18. Der Rahmen 24 umfasst ein Unterrohr 24A, eine Kettenstrebe 24B und eine Sitzstange 24C. Das Unterrohr 24A erstreckt sich vorwärts vom Tretlagergehäuse 32. Die Kettenstrebe 24B erstreckt sich rückwärts vom Tretlagergehäuse 32. Das Sitzrohr 24C erstreckt sich aufwärts vom Tretlagergehäuse 32. Weiter umfasst der Rahmen 24 eine Sitzstrebe 24D, ein Oberrohr 24E und ein Kopfrohr 24F. Die Sitzstrebe 24D verbindet das Hinterende der Kettenstrebe 24B und das Oberende des Sitzrohrs 24C. Das Oberrohr 24E erstreckt sich vorwärts ausgehend vom Oberende des Sitzrohrs 24C. Das Kopfrohr 24F verbindet das Vorderende des Unterrohrs 24A und das Vorderende des Oberrohrs 24E. Eine Umwerferaufhängung 24G ist/wird angeordnet am Hinterende der Kettenstrebe 24B.
Die Lenkstange 26 ist/wird lösbar verbunden an der Vordergabel 30 mittels eines Stamms 26A. Die Sitzstange 28 ist/wird lösbar verbunden am Sitzrohr 24C. Die Vordergabel 30 ist/wird gestützt am Kopfrohr 24F und verbunden an einer Welle 12A des Vorderrades 12.
Der Antriebsmechanismus 18 umfasst eine Nabenanordnung 34, eine linke und eine rechte Pedale 36, eine Pedalwelle 38, eine Vielzahl von Hinterzahnkränzen 40 sowie eine Kette 42. Die Kurbelanordnung 34 umfasst eine Kurbelwelle 44, einen linken und einen rechten Kurbelarm 46 sowie einen Vorderzahnkranz 48. Die Kurbelwelle 44 ist/wird drehbar gestützt am Tretlagergehäuse 32. Der Vorderzahnkranz 48 ist/wird verbunden an der Kurbelwelle 44. Die linken und rechten Kurbelarme 46 sind/werden befestigt an der Kurbelwelle 44. Die linken und rechten Pedale 36 sind/werden befestigt am Kurbelarm 46, um drehbar zu sein um die Pedalwelle 38 herum.
Die Hinterzahnkränze 40 sind/werden drehbar befestigt an das Hinterrad 14 um die Welle 14A des Hinterrades 14 herum. Die Hinterzahnkränze 40 sind/werden gekoppelt an das Hinterrad 14 mittels einer Einwegkupplung. Die Kette 42 ist/wird gewickelt am Vorderzahnkranz 48 und dem Hinterzahnkranz 40. Wenn die Kurbelwelle 44 gedreht ist/wird durch die Muskelantriebskraft, welche ausgeübt ist/wird an der Pedale 36, ist/wird das Hinterrad 14 gedreht durch den Vorderzahnkranz 48, die Kette 42 und einen von den Hinterzahnkränzen 40.
Der Hinterzahnkranz 40 ist/wird drehbar befestigt an das Hinterrad 14 um die Welle 14A des Hinterrades 14 herum. Der Hinterzahnkranz 40 ist/wird gekoppelt an das Hinterrad 14 mittels einer Einwegkupplung. Die Kette 42 ist/wird gewickelt am Vorderzahnkranz 48 und dem Hinterzahnkranz 40. Wenn die Kurbelwelle 44 gedreht ist/wird durch die Muskelantriebskraft, welche ausgeübt ist/wird an der Pedale 36, ist/wird das Hinterrad 14 gedreht durch den Vorderzahnkranz 48, die Kette 42 und den Hinterzahnkranz 40.
Die Betätigungsvorrichtung 20 ist/wird befestigt an der Lenkstange 26. Die Betätigungsvorrichtung 20 ist/wird elektrisch verbunden an einen Steuerer 54 (s. 3) des Schaltwerksteuersystems 50 durch ein nicht dargestelltes Kabel. Wenn die Betätigungsvorrichtung 20 betätigt ist/wird durch einen Betreiber, überträgt die Betätigungsvorrichtung 20 ein Hochschaltsignal oder ein Runterschaltsignal an den Steuerer 54 (s. 3). Ein Hochschalten ist ein Schalten in der Richtung, in welcher das Gangverhältnis γ zunimmt, und ein Runterschalten ist ein Schalten in der Richtung, in welcher das Gangverhältnis γ abnimmt. Es ist auch möglich die Betätigungsvorrichtung 20 und den Steuerer 54 zu verbinden (s. 3), um mittels Drahtloskommunikation zu kommunizieren.
Das Schaltwerksteuersystem 50 umfasst eine Schaltwerkvorrichtung 52, einen Steuerer 54 (s. 3) und eine Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56. Der Steuerer 54 (s. 3) formt den Schaltwerksteuerapparat des Fahrrades 10 aus, welcher mit der Schaltwerkvorrichtung 52 verwendet wird.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Schaltvorrichtung 52 ein Schaltwerk 58 und einen Neigungssensor 60. Das Schaltwerk 58 ist/wird ausgestaltet zum Wechseln des Gangverhältnisses γ des Fahrrades 10. Der Neigungssensor 60 ist/wird angeordnet am Schaltwerk 58. Der Neigungssensor 60 ist/wird ausgestaltet zum Ausgeben eines Signals, welches die Neigung des Schaltwerks 58 wiedergibt in Bezug auf die Horizontale (d.h. den ebenen Grund).
Wie in 2 gezeigt, ist das Schaltwerk 58 ein Fahrradhinterumwerfer. Das Schaltwerk 58 bewegt die Kette 42 zwischen den Hinterzahnkränzen 40, welche fähig sind zum Herstellen verschiedener Gangverhältnisse γ. Die Gangschaltstufen des Schaltwerks 58 entsprechen einem jeden von den Hinterzahnkränzen 40. Das Schaltwerk 58 ist/wird befestigt an der Umwerferaufhängung 24G des Rahmens 24 in der Nähe der Welle 14A des Hinterrades 14. Das Schaltwerk 58 umfasst ein Basisglied 62, ein bewegliches Glied 64, ein Koppelglied 66 und einen Aktuator 68. Das Basisglied 62 ist/wird befestigt am Rahmen 24 des Fahrrades 10. Das bewegliche Glied 64 ist beweglich in Bezug auf das Basisglied 62. Das Koppelglied 66 koppelt das Basisglied 62 und das bewegliche Glied 64. Der Aktuator 68 ist/wird wirkgekoppelt an das Koppelglied 66 zum Bewegen des beweglichen Glieds 64 in Bezug auf das Basisglied 62. Der Aktuator 68 ist z. B. ein Elektromotor. Der Aktuator 68, der Steuerer 54 und der Neigungssensor 60 sind/werden elektrisch verbunden an einer nicht dargestellten Batterie, und sind/werden versorgt mit Leistung ausgehend von der Batterie. Die Batterie kann angeordnet sein/werden am Schaltwerk 58. Alternativ kann zum Beispiel die Batterie bereitgestellt sein/werden außerhalb des Schaltwerks 58, wie z.B. am Rahmen 24.
Das Basisglied 62 ist/wird ausgestaltet, um befestigt zu sein/werden am Rahmen 24 mittels einer Halterung 62A und einem Bolzen oder Ähnlichem. Die Halterung 62A ist/wird fixiert an der Umwerferaufhängung 24G. Das Koppelglied 66 verbindet das Basisglied 62 und das bewegliche Glied 64, so dass das bewegliche Glied 64 beweglich ist in Bezug auf das Basisglied 62. Das bewegliche Glied 64 stützt eine Kettenführung 65. Die Kettenführung 65 umfasst ein Paar von Rollen 64A. Die Kette 42 ist/wird gewickelt an den Rollen 64A.
Der Aktuator 68 wechselt das Gangverhältnis γ durch Betätigen des Schaltwerks 58. Insbesondere bewegt der Aktuator 68 das Koppelglied 66 und das bewegliche Glied 64 in Bezug auf das Basisglied 62. Das Schaltwerk 58 schaltet die Kette 42 zwischen den Hinterzahnkränzen 40 durch Antreiben des Aktuators 68 zum Wechseln des Gangverhältnisses γ.
Wie in 3 gezeigt, umfasst der Neigungssensor 60 eine Sensoreinheit 70. Der Neigungssensor 60 ist/wird angeordnet am Basisglied 62 (s. 2). Der Neigungssensor 60 kann vorgesehen sein/werden innerhalb des Basisglieds 62 (s. 2), oder befestigt an der Außenfläche des Basisglieds 62 (s. 2). Der Neigungssensor 60 ist/wird elektrisch verbunden an den Steuerer 54 durch ein elektrisches Kabel.
Die Sensoreinheit 70 umfasst einen dreiachsigen Kreiselsensor 72 und einen dreiachsigen Beschleunigungssensor 74. Daher umfasst der Neigungssensor 60 den Kreiselsensor 72 und den Beschleunigungssensor 74. Die Ausgabe des Neigungssensors 60 schließt den Neigungswinkel von einer jeden der drei Achsen sowie die Beschleunigungsinformation einer jeden der drei Achsen ein. Die Neigungswinkel der drei Achsen sind ein Steigungswinkel θA, ein Rollwinkel θB sowie ein Gierwinkel θC. Die drei Achsen des Kreiselsensors 72 entsprechen vorzugsweise den drei Achsen des Beschleunigungssensors 74. Die Sensoreinheit 70 ist/wird vorzugsweise befestigt am Schaltwerk 58, so dass die Seitenrichtung des Fahrzeugkörpers 16 (s. 1) sowie die Richtung, in welcher die Achse des Steigungswinkels θA sich erstreckt, im Wesentlichen zusammenfallen.
Die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 ist kleiner oder gleich 20 Hertz, und vorzugsweise kleiner oder gleich 10 Hertz. Die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 ist vorzugsweise verschieden von der Oszillationsfrequenz des Schaltwerks 58, wenn das Schaltwerk 58 in Betrieb ist. Weiterhin ist die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 vorzugsweise kleiner als die Oszillationsfrequenz des Schaltwerks 58, wenn das Schaltwerk 58 in Betrieb ist. Ein Beispiel einer Oszillationsfrequenz des Schaltwerks 58, wenn das Schaltwerk 58 in Betrieb ist, sind 90–110 Hertz.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56, in 1 gezeigt, detektiert die Drehung des Vorderrads 12. Die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56 umfasst einen Magneten 76 und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 78. Der Magnet 76 ist/wird befestigt an den Speichen 12B des Vorderrads 12. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 78 ist/wird befestigt an der Vordergabel 30. Der Magnet 76 kann ebenfalls befestigt sein/werden an den Speichen 14B des Hinterrades 14. In diesem Fall ist/wird die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56 befestigt an der Kettenstrebe 24B. Die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56 ist/wird fixiert am Fahrzeugkörper 16 mittels von Bolzen und Muttern, einem Band oder Ähnlichem. In der folgenden Beschreibung ist/wird die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56 ausgestaltet zum Detektieren der Drehung des Vorderrads 12, aber ein Fall, in welchem die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56 die Drehung des Hinterrads 14 detektiert, ersetzt einfach das Vorderrad 12 mit dem Hinterrad 14, so dass dessen Beschreibung weggelassen wird.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 78 ist/wird elektrisch verbunden an den Steuerer 54 (s. 3) durch ein Kabel. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 78 umfasst ein Element (nicht gezeigt), welches einen Wert ausgibt, entsprechend Wechseln in der Relativposition mit dem Magneten 76. Das Element ist/wird realisiert mittels einem Magnetreed bzw. Magnetröhrchen, welches einen Reed-Schalter ausgestaltet, einem Hall-Effekt-Element oder Ähnlichem. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 78 gibt die Ausgabe aus des Elements (nicht gezeigt) an den Steuerer 54, in 3 gezeigt. Der Steuerer 54 berechnet die Reiseentfernung pro Zeiteinheit (im Folgenden bezeichnet als "Fahrzeuggeschwindigkeit V") basierend auf der Umfangslänge des Vorderrads 12 (s. 1), welche gespeichert ist/wird im Vorhinein. Das heißt, der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 78 gibt ein Signal aus, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergibt des Fahrrades 10.
Das Schaltwerksteuersystem 50 umfasst weiter eine Kurbeldrehungsdetektionsvorrichtung 84. Die Kurbeldrehungsdetektionsvorrichtung 84 umfasst einen Kurbelarm 46, in 1 gezeigt, einen Magneten (nicht gezeigt), befestigt am Vorderzahnkranz 48 oder der Kurbelwelle 44 sowie einen Drehdetektionssensor 86 (s. 3), welcher befestigt ist/wird am Rahmen 24. Der Drehdetektionssensor 86, in 3 gezeigt, ist/wird elektrisch verbunden an den Steuerer 54 durch ein Kabel. Der Drehdetektionssensor 86 umfasst ein Element (nicht gezeigt), welches einen Wert ausgibt, entsprechend Wechseln in der Relativposition mit dem Kurbelarm 46. Das Element ist/wird realisiert mittels einem Magnetreed bzw. Magnetröhrchen, welches einen Reed-Schalter ausgestaltet, einem Hall-Effekt-Element oder Ähnlichem.
Der Steuerer 54, in 3 gezeigt, ist/wird angeordnet am Schaltwerk 58. Der Steuerer 54 ist/wird vorzugsweise angeordnet am Basisglied 62 (s. 2).
Der Steuerer 54 kann vorgesehen sein/werden innerhalb des Basisglieds 62 (s. 2), oder befestigt an der Außenfläche des Basisglieds 62 (s. 2). Der Steuerer 54 umfasst eine Speichereinheit 82 und eine Recheneinheit 80 zum Durchführen verschiedener Berechnungen. Der Steuerer 54 schließt ebenfalls vorzugsweise weitere herkömmliche Komponenten ein wie z. B. einen Eingabeschnittstellenschaltkreis, einen Ausgabeschnittstellenschaltkreis. Der Steuerer 54 ist vorzugsweise ein Mikrocomputer, in welchem die Recheneinheit 80 einen oder mehrere Prozessoren einschließt. Die Speichereinheit 82 ist vorzugsweise eine beliebige Speichervorrichtung (d.h. ein nicht-transientes computerlesbares Medium wie z. B. eine ROM-(Festwertspeicher-)Vorrichtung, eine RAM-(Direktzugriff-)Vorrichtung, Festplatte, etc.). Die Speichereinheit 82 ist/wird ausgestaltet zum Speichern von Programmieren, Daten, Berechnungen und/oder Ergebnissen. In der dargestellten Ausführungsform weist der Speicher 82 ein automatisches Schaltprogramm auf, welches darin vorgespeichert ist/wird zum Schalten des Schaltwerks 58.
Der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet (programmiert) zum Berechnen des Neigungswinkels θ des Fahrrades 10 basierend auf den Ausgaben des Neigungssensors 60 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 78. Der Neigungswinkel θ ist ein Drehwinkel um eine Achse herum, welche sich erstreckt in der Seitenrichtung des Fahrzeugkörpers 16 (s. 1). Der Neigungswinkel θ ist/wird eingestellt, um "0 Grad" zu sein, wenn der Fahrzeugkörper 16 platziert ist/wird in einem flachen Ort (d.h. einer horizontalen Fläche). Entsprechend korreliert der Neigungswinkel θ mit dem Gradienten der Reisestraßenfläche des Fahrrades 10.
Die Berechnungsschritte des Neigungswinkels θ werden beschrieben werden. unter Bezugnahme auf 4.
Der Steuerer 54 berechnet in Schritt S11 einen Steigungswinkel θA, einen Rollwinkel θB sowie einen Gierwinkel θC von der Ausgabe des Kreiselsensors 72. Der Steuerer 54 berechnet in Schritt S12 einen ersten Beschleunigungsvektor in der Längsrichtung des Fahrzeugkörpers 16 (s. 1) vom Beschleunigungssensor 74. Der Steuerer 54 berechnet in Schritt S13 einen zweiten Beschleunigungsvektor von der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 78.
Der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet (programmiert) zum Korrigieren des Steigungswinkels θA, des Rollwinkels θB sowie des Gierwinkels θC in Schritt S14 basierend auf dem ersten Beschleunigungsvektor, dem zweiten Beschleunigungsvektor und der Gangschaltstufe zum Reduzieren von Fehlern, welche eingeschlossen sind/werden im Steigungswinkel θA, dem Rollwinkel θB sowie dem Gierwinkel θC. Insbesondere berechnet der Steuerer 54 den Korrekturwinkel für jeden vom Steigungswinkel θA, dem Rollwinkel θB sowie dem Gierwinkel θC, basierend auf der Differenz zwischen dem ersten Beschleunigungsvektor und dem zweiten Beschleunigungsvektor. Der Steuerer 54 multipliziert den Korrekturkoeffizienten K zum Korrekturwinkel und addiert den Korrekturwinkel nach der Multiplikation zum Steigungswinkel θA, dem Rollwinkel θB sowie dem Gierwinkel θC. Der Korrekturkoeffizient K ist/wird eingestellt gemäß dem Ausmass des ersten Beschleunigungsvektors (im Folgenden bezeichnet als "erste Beschleunigung"). Der Korrekturkoeffizient K ist/wird eingestellt, um kleiner zu sein, wenn die erste Beschleunigung zunimmt. Weiter ist/wird der Korrekturkoeffizient K während einer vorbestimmten Dauer, nach einen Hochschaltsignal oder einem Runterschaltsignal ausgegeben, am Schaltwerk 58 eingestellt, um kleiner zu sein als der Korrekturkoeffizient K nach Ablauf der vorbestimmten Dauer.
Der Neigungssensor 60 wechselt eine Neigung in Bezug auf den Rahmen 24 gemäß der Gangschaltstufe des Schaltwerks 58. Entsprechend ist/wird eine Korrekturtabelle gespeichert in der Speichereinheit 82 mit den Korrekturwerten ΔθA, ΔθB, ΔθC für jede Gangschaltstufe des Schaltwerks 58. Tabelle 1 zeigt ein Beispiel der Korrekturtabelle. Die Beträge der Korrekturwerte ΔθA und der Korrekturwerte ΔθB nehmen zu, wenn die Gangschaltstufe zunimmt, wobei die erste Stufe als Bezugspunkt dient. Der Steuerer 54 korrigiert den Steigungswinkel θA, den Rollwinkel θB sowie den Gierwinkel θC basierend auf den Korrekturwerten ΔθA, ΔθB und ΔθC. Das heißt, der Steuerer 54 korrigiert den Neigungswinkel θ gemäß der Gangschaltstufe des Schaltwerks 58. TABELLE 1
Der Steuerer 54 berechnet In Schritt S15 den Neigungswinkel θ basierend auf dem Steigungswinkel θA, dem Rollwinkel θB sowie dem Gierwinkel θC, welche in Schritt S14 korrigiert sind/werden, den Anfangswert des Neigungswinkels des Schaltwerks 58 sowie die Gangschaltstufe. Der Anfangswert des Neigungswinkels des Schaltwerks 58 ist der Neigungswinkel bei einem Einstellen der Gangschaltstufe des Schaltwerks 58 hin zur ersten Stufe bei einem Platzieren des Fahrrades 10 auf flachen Grund. Der Neigungswinkel θ kann berechnet sein/werden basierend auf dem Steigungswinkel θA, dem Rollwinkel θB sowie den Korrekturwerten ΔθA, ΔθB und ΔθC, wenn die Sensoreinheit 70 befestigt ist/wird am Schaltwerk 58, so dass die Seitenrichtung des Fahrzeugkörpers 16 (s. 1) sowie die Richtung, in welcher die Achse des Steigungswinkels θA sich erstreckt, im Wesentlichen zusammenfallen. Weiter kann der Neigungswinkel θ berechnet sein/werden basierend auf dem Steigungswinkel θA und den Korrekturwerten ΔθA, ΔθB und ΔθC, wenn die Sensoreinheit 70 befestigt ist/wird am Schaltwerk 58, so dass die Seitenrichtung des Fahrzeugkörpers 16 (s. 1) sowie die Richtung, in welcher die Achse des Steigungswinkels θA sich erstreckt, im Wesentlichen zusammenfallen, und die Längsrichtung des Fahrzeugkörpers 16 (s. 1) sowie die Richtung, in welcher die Achse des Rollwinkels θB sich erstreckt, im Wesentlichen zusammenfallen.
Der Einstellvorgang unter Verwendung von Beschleunigung wird eingestellt sein/werden unter Bezugnahme auf 5. Der Steuerer 54 bestimmt in Schritt S21, ob oder nicht die erste Beschleunigung, welche berechnet ist/wird basierend auf der Ausgabe des Beschleunigungssensors 74, größer ist als ein erster vorbestimmter Wert. Wenn die erste Beschleunigung größer ist als der erste vorbestimmte Wert, dann ist/wird eine Schaltverhinderungsfahne eingestellt hin zu EIN in Schritt S22 und ist/wird der vorliegende Schritt beendet. Das heißt, der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet zum Verändern der Steuerung des Aktuators 68 basierend auf dem Neigungssensor 60 zwischen einem ersten Zustand, in welchem eine Beschleunigung größer ist als ein erster vorbestimmter Wert, und einem zweiten Zustand, in welchem die Beschleunigung kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist. Der Steuerer 54 führt im ersten Zustand nicht einen Wechsel des Gangverhältnisses γ durch basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors 60.
Wenn andererseits in Schritt S21 die erste Beschleunigung gleich oder kleiner als ein erste vorbestimmter Wert ist, schreitet der Steuer 54 zu Schritt S23 und bestimmt, ob oder nicht der Zustand, in welchem die erste Beschleunigung größer ist als der zweite vorbestimmte Wert, fortdauert. Wenn z. B. der Zustand, in welchem die erste Beschleunigung größer ist als der zweite vorbestimmte Wert, während einer vorbestimmten Dauer angedauert hat, oder wenn im allerjüngsten Detektionszyklus die Anzahl, dass der Zustand, in welchem die erste Beschleunigung größer ist als der zweite vorbestimmte Wert, detektiert ist/wird, ein vorbestimmtes Verhältnis oder größer ist, ist/wird eine Schaltverhinderungsfahne eingestellt hin zu EIN in Schritt S22, und ist/wird der vorliegende Schritt beendet.
Wenn der Zustand, in welchem die Beschleunigung kleiner oder gleich dem zweiten vorbestimmten Wert ist, nicht angedauert hat, dann stellt der Steuerer 54 die Schaltverhinderungsfahne ein hin zu AUS in Schritt S24. Das heißt, dass der Steuerer 54 einen Wechsel erlaubt im Gangverhältnis γ basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors 60. Daraufhin stellt der Steuerer 54 einen Korrekturkoeffizienten K ein gemäß der ersten Beschleunigung in Schritt S25, und beendet den vorliegenden Schritt.
Der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet zum Berechnen der Drehfrequenz der Kurbelwelle 4 pro Zeiteinheit (im Folgenden bezeichnet als "Kurbeldrehfrequenz N") basierend auf der Ausgabe des Drehdetektionssensors 86. Die Kurbeldrehfrequenz N ist ein Parameter, darstellend den Fahrzustand des Fahrrades 10. Indes kann der Steuerer 54 ausgestaltet sein/werden zum Berechnen der Kurbeldrehfrequenz N basierend auf der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 78. In diesem Fall kann der Steuerer 54 die Kurbeldrehfrequenz N berechnen ausgehend von der Fahrzeuggeschwindigkeit V und dem Gangverhältnis γ. Wenn ein Stufenanzahldetektionssensor zum Detektieren der Gangschaltstufe angeordnet ist/wird am Schaltwerk 58, und das Gangverhältnis γ gemäß der Gangschaltstufe gespeichert ist/wird in der ersten Speichereinheit 82 des Steuerers 54, kann der Steuerer 54 die Kurbeldrehfrequenz N berechnen vom Detektionsergebnis des Stufenanzahldetektionssensors. Weiter kann der Steuerer 54 die Kurbeldrehfrequenz N berechnen basierend auf der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 78 und kann Kurbeldrehfrequenz N berechnen basierend auf der Ausgabe des Drehdetektionssensors 86. Insbesondere bei einem Leerlaufen ist die Fahrzeuggeschwindigkeit größer als "0", aber wird die durch den Drehdetektionssensor detektierte Kurbeldrehfrequenz N "0" sein so dass vorzuziehen ist, die Kurbeldrehfrequenz N zu berechnen basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V. Daher kann der Steuerer 54 die Kurbeldrehfrequenz N verwenden, berechnet basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V, nur wenn die eigentliche Kurbeldrehfrequenz N, welche detektiert ist/wird durch den Drehdetektionssensor 86, kleiner ist als die Kurbeldrehfrequenz N, welche berechnet ist/wird basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V.
Der Steuerer 54 vergleicht die Kurbeldrehfrequenz N mit einem Oberschrankenwert NA und einem Unterschrankenwert NB, und steuert daraufhin das Schaltwerk 58, so dass die Kurbeldrehfrequenz N innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zum Liegen kommt. Der Oberschrankenwert NA und der Unterschrankenwert NB sind/werden eingestellt gemäß dem Neigungswinkel θ. Das heißt, dass der Steuerer 54 den Aktuator 68 steuert basierend auf den Ausgaben des Neigungssensors 60 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 78. Z. B. sind/werden der Oberschrankenwert NA und der Unterschrankenwert NB eingestellt, um kleiner zu sein, wenn der Neigungswinkel θ zunimmt. In diesem Fall ist/wird das Schaltwerk 58 gesteuert, so dass die Kurbeldrehfrequenz N gehalten ist/wird bei einem vergleichsweise kleinen Wert, wenn der Neigungswinkel θ zunimmt, das heißt, wenn der Gradient einer ansteigenden Straßenfläche groß ist. Andererseits ist/wird das Schaltwerk 58 gesteuert, so dass die Kurbeldrehfrequenz N gehalten ist/wird bei einem vergleichsweise großen Wert, wenn der Neigungswinkel θ klein ist, das heißt, bei einem Fahren auf einer flachen Straße oder bergab.
Der Schaltvorgang, welcher ausgeführt ist/wird durch den Steuerer 54, wird beschrieben unter Bezugnahme auf 6. Der Steuerer 54 steuert das Schaltwerk 58 basierend auf dem Neigungswinkel θ und der Kurbeldrehfrequenz N. Das heißt, die Schaltwerkvorrichtung 52 führt ein Schalten automatisch durch.
Der Steuerer 54 bestimmt, ob oder nicht die Schaltverhinderungsfahne AUS ist in Schritt S31. Wenn die Schaltverhinderungsfahne eingestellt ist/wird zu AUS, schreitet der Steuer 54 zu Schritt S32. Wenn andererseits die Schaltverhinderungsfahne eingestellt ist/wird hin zu EIN, beendet der Steuerer 54 den vorliegenden Schritt.
Der Steuerer 54 bestimmt, ob oder nicht der Neigungswinkel θ kleiner ist als ein vorbestimmter Winkel θX in Schritt S32. Wenn der Neigungswinkel θ kleiner als der vorbestimmte Winkel θX ist, schreitet der Steuer 54 zu Schritt S33. Der vorbestimmte Winkel θX ist/wird z. B. gewählt, ein Winkel zu sein, welcher dem Neigungswinkel der Straßenfläche entspricht, welcher sich in einem Bereich von 2%–10% befindet. Der vorbestimmte Winkel θX ist/wird gespeichert in der ersten Speichereinheit 82 des Steuerers 54. Z. B. kann eine Eingabeeinrichtung wie z. B. ein Fahrradcomputer oder eine externe Einrichtung wie z. B. ein Personal Computer verbunden sein/werden an einer Eingabeschnittstelle des Steuerers 54, und kann der vorbestimmte Winkel θX eingestellt oder gewechselt sein/werden durch diese Einrichtungen.
Der Steuerer 54 bestimmt in Schritt S33, ob oder nicht Kurbeldrehfrequenz N gleich oder größer als der Oberschrankenwert NA ist. Wenn Kurbeldrehfrequenz N größer oder gleich dem Oberschrankenwert NA ist, gibt der Steuerer 54 ein Hochschaltsignal in Schritt S34 aus und beendet den vorliegenden Schritt.
Wenn in Schritt S33 die Kurbeldrehfrequenz N kleiner ist als der Oberschrankenwert NA, dann bestimmt der Steuerer 54 in Schritt S35, ob oder nicht die Kurbeldrehfrequenz N kleiner oder gleich dem Unterschrankenwert NB ist. Wenn die Kurbeldrehfrequenz N kleiner oder gleich dem Unterschrankenwert NB ist, gibt der Steuerer 54 ein Runterschaltsignal in Schritt S36 aus und beendet den vorliegenden Schritt.
Wenn die Kurbeldrehfrequenz N größer als der Unterschrankenwert NB ist in Schritt S35, das heißt, wenn die Kurbeldrehfrequenz N innerhalb des Bereichs zum Liegen kommt ausgehend vom Unterschrankenwert NB hin zum Oberschrankenwert NA, gibt der Steuerer 54 nicht ein Hochschaltsignal oder ein Runterschaltsignal aus und beendet den vorliegenden Schritt.
Wenn der Neigungswinkel θ größer oder gleich dem vorbestimmten Winkel θX ist in Schritt S32, dann schreitet der Steuer 54 zu Schritt S37. Der Steuerer 54 bestimmt in Schritt S37, ob oder nicht die Kurbeldrehfrequenz N größer oder gleich einem Oberschrankenwert NC ist. Der Oberschrankenwert NC ist/wird gewählt, ein Wert zu sein, welcher den Oberschrankenwert NA überschreitet. Der Oberschrankenwert NC ist/wird gewählt, ein Wert zu sein welcher z. B. größer ist als der Oberschrankenwert NA um 20 rpm. Wenn Kurbeldrehfrequenz N größer oder gleich dem Oberschrankenwert NC ist, gibt der Steuerer 54 ein Hochschaltsignal in Schritt S38 aus, und beendet den vorliegenden Schritt.
Wenn die Kurbeldrehfrequenz N kleiner als der Oberschrankenwert NC ist in Schritt S37, dann bestimmt der Steuerer 54 in Schritt 39, ob oder nicht die Kurbeldrehfrequenz N kleiner oder gleich einem Unterschrankenwert ND ist. Der Unterschrankenwert ND ist/wird gewählt, ein Wert zu sein, welcher kleiner ist als der Unterschrankenwert NB. Der Unterschrankenwert ND ist/wird gewählt, ein Wert zu sein welcher z. B. kleiner ist als der Unterschrankenwert NB um 3 rpm. Wenn die Kurbeldrehfrequenz N kleiner oder gleich dem Unterschrankenwert ND ist, gibt der Steuerer 54 ein Runterschaltsignal in Schritt S40 aus, und beendet den vorliegenden Schritt.
Wenn die Kurbeldrehfrequenz N größer als der Unterschrankenwert ND ist in Schritt S39, das heißt, wenn die Kurbeldrehfrequenz N innerhalb des Bereichs zum Liegen kommt ausgehend vom Unterschrankenwert ND hin zum Oberschrankenwert NC, gibt der Steuerer 54 nicht ein Hochschaltsignal oder ein Runterschaltsignal aus, und beendet den vorliegenden Schritt.
Durch Steuern des Schaltwerks 58 basierend auf dem Neigungswinkel θ und der Kurbeldrehfrequenz N, ist der Steuerer 54 fähig, eine optimale Schaltsteuerung durchzuführen gemäß dem Neigungswinkel der Straßenfläche. Wenn an dieser Stelle der Neigungswinkel der Straßenfläche zunimmt, wird ein Runterschalten einfacher, wenn die Kurbeldrehfrequenz N abnimmt; der Steuerer 54 ist daher fähig, in einer Richtung zu schalten, in welcher das Gangverhältnis γ abnimmt, bevor die Fahrzeuggeschwindigkeit V vollständig reduziert ist/wird, und es wird einfacher für das Fahrrad 10, bergauf zu fahren.
Die Betätigung und Wirkungen des Steuerers 54 werden beschrieben werden. Wie oben erwähnt, umfasst das Fahrrad 10 den Neigungssensor 60, welcher ein Signal ausgibt, welches die Neigung wiedergibt des Fahrrades 10. Wenn das Fahrrad 10 ein normales Fahren ausführt, weichen der Neigungswinkel θ und der Neigungswinkel der Straßenfläche nicht einfach ab. Entsprechend gibt der Steigungswinkel θA, welcher berechnet ist/wird von der Ausgabe des Neigungssensors 60, gut den Neigungswinkel der Straßenfläche wieder. Entsprechend kann der Neigungswinkel der Straßenfläche genau detektiert sein/werden.
Die Gestalt des Rahmens 24 ist verschieden abhängig vom Fahrrad 10. Konsequenterweise besteht in einer Ausgestaltung, in welcher ein Neigungssensor, welcher separat vom Rahmen 24 ist, ist/wird befestigt am Rahmen 24, ein Risiko, dass ein Befestigungsraum nicht gesichert sein/werden kann, oder dass ein Befestigen schwierig wird, was Nutzbarkeit verringert.
Da entsprechend dem Fahrrad 10 der Neigungssensor 60 angeordnet ist/wird am Schaltwerk 58, kann die Neigung des Fahrrades detektiert sein/werden durch einfaches Befestigen des Schaltwerks 58 am Rahmen 24, was Nutzbarkeit verbessert.
Der Neigungssensor 60 ist/wird angeordnet am Basisglied 62. Verglichen zum beweglichen Glied 64 und dem Koppelglied 66, ändert sich die Position des Basisgliedes 62 in Bezug auf den Rahmen 24 nicht, oder ist nicht einfach zu wechseln für jede Gangschaltstufe. Entsprechend wird die Berechnungsgenauigkeit des Neigungswinkels θ verbessert.
Die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 ist kleiner oder gleich 20 Hertz, und vorzugsweise kleiner oder gleich 10 Hertz. Das heißt, die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 ist verschieden von der allgemeinen Oszillationsfrequenz des Schaltwerks 58, wenn das Fahrrad fährt. Entsprechend ist es nicht wahrscheinlich, das Rauschen eingeschlossen ist/wird in die Ausgabe des Neigungssensors 60, und wird die Berechnungsgenauigkeit des Neigungswinkels θ verbessert. Weiterhin ist die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 kleiner als der Bereich der allgemeinen Oszillationsfrequenz des Schaltwerks 58, wenn das Fahrrad 10 fährt. Entsprechend ist es noch weniger wahrscheinlich, dass Rauschen eingeschlossen ist/wird in die Ausgabe des Neigungssensors 60. Das heißt, dass das Schaltwerksteuersystem 50 den Einfluss von Störung reduzieren kann, welche auf den Neigungssensor 60 wirkt.
Die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 ist vorzugsweise verschieden von der Oszillationsfrequenz des Schaltwerks 58, wenn das Schaltwerk 58 in Betrieb ist. Entsprechend ist es nicht wahrscheinlich, das Rauschen eingeschlossen ist/wird in die Ausgabe des Neigungssensors 60, und wird die Berechnungsgenauigkeit des Neigungswinkels θ verbessert.
Die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 ist vorzugsweise kleiner als die Oszillationsfrequenz des Schaltwerks 58, wenn das Schaltwerk 58 in Betrieb ist. Entsprechend ist es noch weniger wahrscheinlich, das Rauschen eingeschlossen ist/wird in die Ausgabe des Neigungssensors 60.
Der Neigungssensor 60 ist/wird ausgeformt umfassend Kreiselsensor 72 und den Beschleunigungssensor 74. Entsprechend wird die Berechnungsgenauigkeit des Neigungswinkels θ verbessert, verglichen zum einem Nicht-Umfassen des Beschleunigungssensors 74.
Der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet (programmiert) zum Steuern des Aktuators 68 basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors 60. Entsprechend kann das Schaltwerk 58 betätigt sein/werden, so dass das Gangverhältnisses γ dem Gradienten entspricht der Straßenfläche, welche befahren wird.
Der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet (programmiert) zum Steuern des Aktuators 68 basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors 60 und des Neigungssensors 78. Entsprechend kann das Schaltwerk 58 betätigt sein/werden, so dass die Kurbeldrehfrequenz N dem Gradienten entspricht der Straßenfläche, welche befahren wird.
In einer Situation, in welcher die Beschleunigung zunimmt, wie z.B. bei einem Fahren über Bodenwellen oder unebene Bereiche in der Straßenfläche, besteht das Risiko, dass die Ausgabe des Neigungssensors 60 sich stark ändert. Der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet (programmiert) zum Nicht-Durchführen eines Wechsels des Gangverhältnisses γ basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors 60 in einem ersten Zustand, in welchem die Beschleunigung größer ist als ein erster vorbestimmter Wert. Wenn entsprechend die Ausgabe des Neigungssensors 60 sich stark ändert aufgrund eines Fahrens über Bodenwellen, Schlaglöcher oder unebene Bereiche, etc., ist/wird das Schaltwerk 58 ist/wird nicht betätigt, auch wenn Kurbeldrehfrequenz N größer oder gleich dem Oberschrankenwert NA oder kleiner oder gleich dem Unterschrankenwert NB wird.
Der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet (programmiert) zum Berechnen des Neigungswinkels θ basierend auf den Ausgaben des Neigungssensors 60 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 78. Das heißt, weil ein Fehler des Beschleunigungssensors 74 hergeleitet werden kann basierend auf der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 78, ist/wird die Berechnungsgenauigkeit des Neigungswinkels θ verbessert.
Der Steuerer 54 ist/wird angeordnet am Schaltwerk 58. Entsprechend kann das Schaltwerksteuersystem 50 kompakt hergestellt werden, verglichen zum Fall eines Befestigens des Steuerers 54 am Rahmen 24 oder Ähnlichem.
Die genaue Form, welche das vorliegende Schaltwerksteuersystem annehmen kann, ist nicht beschränkt auf die Formen, dargestellt in der oben beschriebenen Ausführungsform. Das vorliegende Fahrradschaltwerksteuersystem kann verschiedene Formen annehmen, welche verschieden sind von der oben beschriebenen Ausführungsform. Das modifizierte Beispiel der oben beschriebenen Ausführungsform, wie im Folgenden gezeigt, ist ein Beispiel von verschiedenen Formen, welche das vorliegende Schaltwerksteuersystem annehmen kann.
Wie in 7 gezeigt, kann die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56 ebenfalls angeordnet sein/werden am Schaltwerk 58. In diesem Fall ist/wird z. B. der Magnet 76 angeordnet an einer der Rollen 64A, und ist/wird der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 78 angeordnet an der Kettenführung 65 oder dem Koppelglied 66. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 78 gibt ein Signal aus entsprechend der Drehzahl der Rolle 64A, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergibt. Der Steuerer 54 ist/wird ausgestaltet (programmiert) zum Berechnen der Fahrzeuggeschwindigkeit V basierend auf der Ausgabe des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 78, der Umfangslänge der Rolle 64A und dem Gangverhältnis γ. Die Rolle 64A kann ausgestaltet sein/werden als ein Dynamo, und der Drehpuls des Dynamos, welcher ein Signal ist, welches die Fahrzeuggeschwindigkeit V wiedergibt, kann ausgegeben sein/werden ebenfalls an den Steuerer 54. In diesem Fall kann durch ein Nicht-Bereitstellen einer Einwegkupplung zwischen den Hinterzahnkränzen 40 und der Kette 42, sondern stattdessen ein Bereitstellen einer Einwegkupplung zwischen der Kurbelwelle 44 und dem Vorderzahnkranz 48, die Rolle 64A gedreht sein/werden, auch wenn das Fahrrad 10 fährt und die Drehung der Kurbelwelle 44 gestoppt ist/wird. Entsprechend kann die Fahrzeuggeschwindigkeit V detektiert sein/werden durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56, auch wenn die Drehung der Kurbelwelle 44 gestoppt ist/wird.
Die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56 kann auch ausgestaltet sein/werden als ein GPS-Empfänger (Global Positioning System). In diesem Fall ist/wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet basierend auf Positionsinformation und Reisezeit. Die Fahrzeuggeschwindigkeitsdetektionsvorrichtung 56 kann ausgestaltet sein/werden durch eine Kurbeldrehungsdetektionsvorrichtung 84. In diesem Fall ist/wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet basierend auf der Kurbeldrehfrequenz N, dem Gangverhältnis γ und der Umfangslänge des Hinterrads 14.
Die Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 kann ebenfalls größer als 30 Hertz sein. In diesem Fall kann Rauschen, eingeschlossen in der Ausgabe zum Zeitpunkt eines Schaltvorgangs des Schaltwerks 58, unterdrückt sein/werden, durch Verändern der Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 und der Schwingungsfrequenz des Schaltwerks 58 zum Zeitpunkt des Schaltvorgangs. Weiter kann Rauschen, eingeschlossen in der Ausgabe, unterdrückt sein/werden durch Verändern der Abtastfrequenz des Neigungssensors 60 und der allgemeinen Schwingungsfrequenz des Schaltwerks 58, wenn das Fahrrad 10 fährt.
Der Beschleunigungssensor 74 kann ebenfalls weggelassen werden vom Neigungssensor 60. In diesem Fall, wie in 8 gezeigt, kann der Beschleunigungssensor 74 bereitgestellt sein/werden außerhalb des Schaltwerks 58.
Das Schaltwerk 58 kann ebenfalls ein Vorderumwerfer sein. In diesem Fall ist/wird der Neigungssensor 60 angeordnet am Vorderumwerfer. Der Vorderumwerfer ist/wird befestigt am Rahmen 24, vorzugsweise am Sitzrohr 24C, in der Nähe der Kurbelwelle 44. Der Vorderumwerfer schaltet die Kette 42 zwischen einer Vielzahl von Vorderzahnkränzen durch einen Antrieb eines Aktuators (nicht gezeigt), angeordnet am Vorderumwerfer, zum Wechseln des Gangverhältnisses γ des Fahrrades 10.
Das Schaltwerk 58 kann einen Vorderumwerfer und einen Hinterumwerfer einschließen. In diesem Fall ist/wird der Neigungssensor 60 angeordnet an einem vom Vorderumwerfer und dem Hinterumwerfer. Im Falle, dass der Vorderumwerfer und der Hinterumwerfer automatisch gesteuert sind/werden, steuert der Steuerer 54 zumindest einen vom Vorderumwerfer und dem Hinterumwerfer zum Durchführen eines Schaltens gemäß einer Ordnung des Gangverhältnisses γ, welche eingestellt ist/wird im Vorhinein.
Der Steuerer 54 kann angeordnet sein/werden am Fahrzeugkörper 16, wie z.B. dem Rahmen 24, der Lenkstange 26 oder dem Stamm 26A. Das Schaltwerk 58 kann gewechselt sein/werden, um ein Nabenschaltwerk zu sein. Z. B. kann ein Schaltwerk, welches befestigt ist/wird um eine Welle 14A des Hinterrads 14 herum und verbaut in ein Nabengehäuse hinein, verwendet sein/werden. In diesem Fall kann der Neigungssensor 60 bereitgestellt sein/werden innerhalb des Nabengehäuses oder außerhalb des Nabengehäuses.
Der Neigungssensor 60 kann ebenfalls angeordnet sein/werden an der Kurbelanordnung 34. Insbesondere ist/wird der Neigungssensor 60 angeordnet an der Kurbelwelle 44, dem Kurbelarm 46 oder dem Vorderzahnkranz 48. In diesem Fall kann der Steuerer 54 den Neigungswinkel θ detektieren unter Berücksichtigung des Detektionsergebnisses des Drehdetektionssensors 86.
Der Neigungssensor 60 kann ebenfalls angeordnet sein/werden an der Betätigungsvorrichtung 20. Weiter kann im Falle eines Fahrrades 10, bei welchem die Betätigungsvorrichtung 20 und eine Betätigungsvorrichtung, welche die Bremse des Fahrrads 10 betätigt, separat bereitgestellt sind/werden, der der Neigungssensor angeordnet sein/werden an der Betätigungsvorrichtung, welche die Bremse betätigt.
Wie in 9 gezeigt, kann im Einstellvorgang Schritt S23 weggelassen werden, und wenn die erste Beschleunigung größer ist als der erste vorbestimmte Wert, kann die Schaltverhinderungsfahne eingestellt sein/werden hin zu AUS in Schritt S24.
Die Schritte S37 bis S40 können weggelassen werden vom Schaltvorgang, in 6 gezeigt. Wenn in diesem Fall der Neigungswinkel θ kleiner ist als der vorbestimmte Winkel θX, beendet der Steuerer 54 den Schaltvorgang und führt den Vorgang von Schritt S31 erneut aus nach einer vorbestimmten Dauer. Weiter kann eine Schaltsteuerung, welche geeignet für bergauf Fahren ist, ausgeführt sein/werden, anstelle des Vorgangs von Schritten S37 bis S40.
Wie in 10 gezeigt, kann ebenso ein Schalter 88 angeordnet sein/werden an der Schaltwerkvorrichtung 52 für ein Einstellen des Anfangswerts des Neigungswinkels θ. In diesem Fall platziert der Betreiber das Fahrrad 10 in einem flachen Ort in einem gestoppten Zustand. Der Betreiber stellt die Gangschaltstufe ein hin zu einer Referenzstufe (z.B. ersten Stufe) und drückt den Schalter 88. Der Steuerer 54 speichert den Neigungswinkel θ, wenn der Schalter 88 gedrückt ist/wird, als den Anfangswert in der ersten Speichereinheit 82. Der Steuerer 54 berechnet den Neigungswinkel θ basierend auf dem gespeicherten Anfangswert in Schritt S15, welcher ein Berechnungsvorgang für den Neigungswinkel θ ist. Der Anfangswert des Neigungswinkels θ kann eingestellt sein/werden unter Verwendung eines Computers, welcher mittels Verdrahtung oder drahtlos verbunden sein/werden kann an den Steuerer 54 anstelle des Schalters 88.
Ein Luftdrucksensor kann ebenfalls montiert sein/werden am Fahrrad 10. In diesem Fall kann der Luftdrucksensor angeordnet sein/werden am Schaltwerk 58, der Kurbelanordnung 34, der Betätigungsvorrichtung 20 oder einer Betätigungsvorrichtung, welche die Bremse betätigt. Indes kann der Luftdrucksensor ebenfalls angeordnet sein/werden am Vorderumwerfer oder einem Nabenschaltwerk anstelle des Schaltwerks 58.
Ein Temperatursensor kann ebenfalls montiert sein/werden am Fahrrad 10. In diesem Fall kann der Temperatursensor angeordnet sein/werden am Schaltwerk 58, der Kurbelanordnung 34, der Betätigungsvorrichtung 20 oder einer Betätigungsvorrichtung, welche die Bremse betätigt. Indes kann der Temperatursensor ebenfalls angeordnet sein/werden am Vorderumwerfer oder einem Nabenschaltwerk anstelle des Schaltwerks 58.
Ein Windkraftsensor kann ebenfalls montiert sein/werden am Fahrrad 10. In diesem Fall kann der Windkraftsensor angeordnet sein/werden am Schaltwerk 58, der Kurbelanordnung 34, der Betätigungsvorrichtung 20 oder einer Betätigungsvorrichtung, welche die Bremse betätigt. Indes kann der Temperatursensor ebenfalls angeordnet sein/werden am Vorderumwerfer oder einem Nabenschaltwerk anstelle des Schaltwerks 58.
Bezugszeichenliste

10: Fahrrad
50: Schaltwerksteuersystem
52: Schaltwerkvorrichtung
58: Schaltwerk
62: Basisglied
64: bewegliches Glied
66: Koppelglied
68: Aktuator
60: Neigungssensor
72: Kreiselsensor
74: Beschleunigungssensor
54: Steuerer
82: Speichereinheit
78: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2015-127963 [0002, 0002]
JP 2001-280464 [0003]

Claims

Fahrradschaltwerkvorrichtung, umfassend: ein Schaltwerk, ausgestaltet zum Wechseln eines Gangverhältnisses eines Fahrrades; und einen Neigungssensor, angeordnet am Schaltwerk, und welcher ein Signal ausgibt, welches eine Neigung des Schaltwerks wiedergibt.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Schaltwerk einen Umwerfer einschließt, und der Umwerfer ein Basisglied umfasst, welches ausgestaltet ist/wird um befestigt zu sein/werden an einen Rahmen des Fahrrads, ein bewegliches Glied, welches ausgestaltet ist/wird zum Bewegen in Bezug auf das Basisglied, sowie ein Koppelglied, welches das Basisglied und das bewegliche Glied koppelt.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Neigungssensor angeordnet ist/wird am Basisglied.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Neigungssensor eine Abtastfrequenz aufweist, welche kleiner oder gleich 20 Hertz ist, und insbesondere kleiner oder gleich 10 Hertz ist.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abtastfrequenz des Neigungssensors verschieden von einer Schwingungsfrequenz des Schaltwerks ist, wenn das Schaltwerk in Betrieb ist, wobei insbesondere die Abtastfrequenz des Neigungssensors kleiner als die Schwingungsfrequenz des Schaltwerks ist, wenn das Schaltwerk in Betrieb ist.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Neigungssensor ausgeformt ist/wird als zumindest eines von einem Kreiselsensor oder einem Beschleunigungssensor umfassend.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Schaltwerk weiter einen Aktuator umfasst, welcher das Gangverhältnis wechselt durch Betätigen des Schaltwerks.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß Anspruch 7, weiter umfassend einen Fahrradschaltwerksteuerapparat, einschließend einen Steuerer, welcher ausgestaltet ist/wird zum Steuern des Aktuators basierend auf einer Ausgabe des Neigungssensors.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Steuerer ausgestaltet ist/wird zum Steuern des Aktuators basierend auf Ausgaben des Neigungssensors und eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, welcher ein Signal ausgibt, welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrrades wiedergibt.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Ausgabe des Neigungssensors Beschleunigungsinformation einschließt, und der Steuerer ausgestaltet ist/wird zum Verändern der Steuerung des Aktuators basierend auf dem Neigungssensor zwischen einem ersten Zustand, in welchem eine Beschleunigung größer ist als ein erster vorbestimmter Wert, und einem zweiten Zustand, in welchem die Beschleunigung kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der Steuerer ausgestaltet ist/wird zu einem Nicht-Durchführen eines Wechsels des Gangverhältnisses basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors im ersten Zustand.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Steuerer ausgestaltet ist/wird zum Berechnen eines Neigungswinkels des Fahrrades basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors, und insbesondere basierend auf den Ausgaben des Neigungssensors und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei der Steuerer ausgestaltet ist/wird zum Korrigieren des Neigungswinkels gemäß einer Gangschaltstufe des Schaltwerks.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der Steuerer eine Speichereinheit umfasst, welche einen Korrekturwert speichert für jede von den Gangschaltstufen des Schaltwerks, und den Neigungswinkel korrigiert basierend auf dem Korrekturwert.
Fahrradschaltwerkvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der Steuerer angeordnet ist/wird am Schaltwerk.
Fahrradschaltwerksteuersystem, umfassend: eine Schaltwerkvorrichtung, ausgestattet mit einem Schaltwerk, und einen Aktuator, welcher ausgestaltet ist/wird zum Wechseln eines Gangverhältnisses eines Fahrrades durch Betätigen des Schaltwerks; einen Neigungssensor, angeordnet am Fahrrad, und welcher ein Signal ausgibt, welches eine Neigung des Fahrrads wiedergibt; und einen Steuerer, ausgestaltet zum Steuern des Aktuators basierend auf einer Ausgabe des Neigungssensors, wobei eine Abtastfrequenz des Neigungssensors kleiner oder gleich 20 Hertz ist.
Fahrradschaltwerksteuersystem, umfassend: eine Schaltwerkvorrichtung, ausgestattet mit einem Schaltwerk, und einen Aktuator, welcher ausgestaltet ist/wird zum Wechseln eines Gangverhältnisses eines Fahrrades durch Betätigen des Schaltwerks; einen Neigungssensor, angeordnet am Fahrrad, und welcher ein Signal ausgibt, welches eine Neigung des Fahrrads wiedergibt; und einen Steuerer, ausgestaltet zum Steuern des Aktuators basierend auf einer Ausgabe des Neigungssensors, wobei die Ausgabe des Neigungssensors Beschleunigungsinformation einschließt, und der Steuerer ausgestaltet ist/wird zum Verändern der Steuerung des Aktuators basierend auf dem Neigungssensor zwischen einem ersten Zustand, in welchem die Beschleunigung größer ist als ein erster vorbestimmter Wert, und einem zweiten Zustand, in welchem die Beschleunigung kleiner oder gleich dem ersten vorbestimmten Wert ist.
Fahrradschaltwerksteuersystem gemäß Anspruch 17, wobei der Steuerer ausgestaltet ist/wird zu einem Nicht-Durchführen eines Wechsels des Gangverhältnisses basierend auf der Ausgabe des Neigungssensors im ersten Zustand.