TW201500259A - 自行車自動變速系統 - Google Patents

Abstract

本發明係一種自行車自動變速系統，其包含速度感測器用以感測車輪轉動速度並傳送車輪轉動訊號；鏈條感測器用以感測連條轉動速度並傳送鏈條轉動訊號；坡度感測器用以感測自行車之傾斜角度並傳送傾斜訊號；扭力感測器用以感測自行車踏板之曲柄扭力值並傳送扭力訊號；轉速感測器用以感測自行車之踏板之轉動速度以傳送腳踏轉速訊號；控制單元接收車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號並傳送至手持裝置，手持裝置經演算法計算後產生並傳送檔位訊號；控制單元接收檔位訊號並傳送控制訊號至變速裝置進而調整變速器之檔位。

Description

自行車自動變速系統

本發明係一種自動變速系統，特別係有關於一種利用控制單元傳送控制訊號進而調整自行車之變速器之檔位。

近年來，騎乘自行車為國人最喜愛之休閒活動之一，騎乘自行車不僅可以達到運動之效果，更能取代機車或汽車作為上班或上學之代步工具，且自行車之使用並不會污染環境，使得一般家庭中大多購有數台自行車在使用。惟，因應地形或速度的變化，一般變速自行車僅提供手動變檔速裝置，但如果騎乘者為初學者或是不熟悉路況之騎乘者，不容易將手動變檔速裝置調整為最佳之檔位，容易造成騎乘上之不便。

本發明之其中一目的就是在提供自行車自動變速系統，主要係藉由手持裝置接收車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號，並藉由演算法計算後，產生並傳送檔位訊號至控制單元，控制單元再傳送控制訊號至變速裝置進而調整自行車之變速器之檔位。

為達成本發明之前述目的，提出一種自行車自動變速系統，包含：速度感測器、鏈條感測器、坡度感測器、扭力感測器、轉速感測器、手持裝置、控制單元及變速裝置。其中，速 度感測器係設置於自行車之車輪之一側，用以感測自行車之車輪之車輪轉動速度以傳送車輪轉動訊號；鏈條感測器係設置於自行車之鏈條之一側，用以感測自行車之鏈條之鏈條轉動速度以傳送鏈條轉動訊號；坡度感測器設置於自行車上，用以感測自行車之傾斜角度以傳送傾斜訊號；扭力感測器設置於自行車之踏板上，用以感測自行車之踏板之曲柄扭力值以傳送扭力訊號。轉速感測器設置於自行車之踏板之中軸上，用以感測自行車之踏板之轉動速度以傳送腳踏轉速訊號。控制單元設置於自行車上，用以接收及傳送該車輪轉動訊號、該鏈條轉動訊號、該傾斜訊號、該扭力訊號及該腳踏轉速訊號。手持裝置設置於自行車之控制握桿上，用以接收控制單元所傳送之車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號，並藉由演算法計算後，產生並傳送檔位訊號至控制單元，控制單元接收手持裝置所傳送之檔位訊號，並藉以傳送控制訊號。變速裝置設置於自行車之變速器之一側並連接控制單元，用以接收控制單元所傳送之控制訊號，藉由控制訊號進而調整自行車之變速器之檔位。

較佳者，本發明之自行車自動變速系統更包含供電單元，此供電單元設置於自行車上且分別電性連接速度感測器、鏈條感測器、坡度感測器、扭力感測器、轉速感測器、手持裝置、控制單元及變速裝置。

較佳者，本發明之自行車自動變速系統之供電單元可例如為電池。

較佳者，本發明之自行車自動變速系統之速度感測器可例如為霍爾感測器。

較佳者，本發明之自行車自動變速系統之坡度感測器可例如為陀螺儀。

較佳者，本發明之自行車自動變速系統之手持裝置可例如藉由藍芽傳輸技術接收車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號及傳送控制訊號。

較佳者，本發明之自行車自動變速系統之控制單元可例如藉由藍芽傳輸技術接收車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號、腳踏轉速訊號及檔位訊號及傳送控制訊號。

本發明另外一提出一種自行車自動變速系統，包含：速度感測器、鏈條感測器、坡度感測器、扭力感測器、轉速感測器、控制單元及變速裝置。其中，速度感測器係設置於自行車之車輪之一側，用以感測自行車之車輪之車輪轉動速度以傳送車輪轉動訊號；鏈條感測器係設置於自行車之鏈條之一側，用以感測自行車之鏈條之鏈條轉動速度以傳送鏈條轉動訊號；坡度感測器設置於自行車上，用以感測自行車之傾斜角度以傳送傾斜訊號；扭力感測器設置於自行車之踏板上，用以感測自行車之踏板之曲柄扭力值以傳送扭力訊號。轉速感測器設置於自行車之踏板之中軸上，用以感測自行車之踏板之轉動速度以傳送腳踏轉速訊號。控制單元設置於自行車上，用以接收及傳送該車輪轉動訊號、該鏈條轉動訊號、該傾斜訊號、該扭力訊號及該腳踏轉速訊號。控制單元設置於自行車，用以接收及傳送車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號，並藉由演算法計算後，以產生檔位訊號，並藉由檔位訊號以傳送控制訊號至變速裝置，變速裝置藉由控制訊號進而調整自行車之變速器之檔位。

較佳者，本發明之自行車自動變速系統更可包含供電單元，設置於自行車且分別電性連接車輪速度感測器、鏈條感測器、坡度感測器、扭力感測器、轉速感測器、控制單元及變速裝置。

較佳者，本發明之自行車自動變速系統之控制單元係藉由藍芽傳輸技術接收車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號、腳踏轉速訊號及傳送控制訊號。

承上所述，本發明之自行車自動變速系統具有下列優點：

(1)利用手持裝置接收控制單元所傳送之車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號，並經過演算計算後，產生檔位訊號，並傳送檔位訊號至控制單元，令控制單元將控制訊號傳至變速裝置，進而調整變速裝置之檔位。

(2)控制單元接收手持裝置所傳送之檔位訊號，並傳送控制訊號至變速裝置，此變速裝置接收控制訊號後，會依據此控制訊號調整自行車之變速器之檔位，令不熟悉路況或是初學者也可以調整到最適合此路況之檔位以進行騎乘之動作。

1‧‧‧感測系統

9‧‧‧車架

10‧‧‧自行車

11‧‧‧速度感測器

12‧‧‧鏈條感測器

13‧‧‧坡度感測器

14‧‧‧扭力感測器

15‧‧‧控制單元

16‧‧‧變速裝置

17‧‧‧供電單元

18‧‧‧轉速感測器

20‧‧‧車輪

30‧‧‧鏈條

40‧‧‧踏板

50‧‧‧控制握桿

60‧‧‧變速器

70‧‧‧中軸

100‧‧‧手持裝置

第1圖係為本發明之自行車自動變速系統之第一較佳實施例之系統方塊圖。

第2圖係為本發明之自行車自動變速系統之第二較佳實施例之系統方塊圖。

第3圖係為本發明之自行車自動變速系統之結構示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之自行車自動變速系統之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請一同參閱第1圖及第3圖，其係為本發明之自行車自動變速系統之第一較佳實施例之系統方塊圖與結構示意圖。本發明之自行車自動變速系統包含速度感測器11、鏈條感測器12、坡度感測器13、扭力感測器14、轉速感測器18、手持裝置100、控制單元15及變速裝置16。其中，速度感測器11可例如設置於自行車10之車輪20之一側，且速度感測器11可例如為霍爾感測器，用以感測自行車10的車輪轉動速度以傳送車輪轉動訊號，此速度感測器11可例如設置於自行車10後方車輪20，主要係感測自行車10之行進速度。鏈條感測器12設置於自行車10之鏈條30之一側，用以感測自行車10的鏈條30轉動速度以傳送鏈條轉動訊號。坡度感測器13可例如設置於自行車10之車架9上，且此坡度感測器13可例如為陀螺儀，用以感測自行車10車體之傾斜角度，以利得知目前道路之傾斜度。

續言之，本發明之扭力感測器14可例如設置於自行車10之踏板40之曲柄上，並感測自行車10之踏板40之曲柄的曲柄扭力值，進而得知騎乘者所施加之踩踏力道，以傳送扭力訊號。而轉速感測器18可例如設置於自行車10之踏板40之中軸70上，用以感測自行車之踏板之轉動速度，以傳送腳踏轉速訊號。承上述，本發明之控制單元15例如設置於自行車10上，主 要係接收車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號。本發明更藉由例如設置於自行車10之控制握桿50上的手持裝置100接收控制單元15所傳送之車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號，並藉由演算法計算後，以產生並傳送檔位訊號。其中，前述之演算法可採用傳統演算法，且熟習此技藝者經由本發明之揭示應可明瞭選用何種演算法可達成本發明之目的，故其細節不再贅述。而騎乘者更可藉由手持裝置100上顯示之車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號及扭力訊號了解目前之行徑狀況。上述之手持裝置100可例如為手機，於此並不設限，可依實際需求而有所改變。而上述之手持裝置100接收及傳送之傳輸方式可例如為藍芽傳輸技術或紅外線傳輸技術，於本發明並不拘限。

而後，控制單元15接收手持裝置100所傳送之檔位訊號，並藉以傳送此控制訊號，此控制單元15同樣可例如藉由藍芽傳輸技術或紅外線傳輸技術接收檔位訊號及傳送控制訊號，於此並不設限。此外，本發明之變速裝置16可例如設置自行車10之變速器60之一側，並以有線方式或無線方式連接控制單元15，此變速裝置16係用以接收控制單元15所傳送之控制訊號，並藉由此控制訊號進而調整自行車10之變速器60之檔位，令騎乘者在騎乘自行車時可以自動調整至最適合此路況之檔位進行騎乘，避免因路況之地形起伏變化而未調整變速器60之檔位，造成騎乘之不便。本發明更可選擇性設有供電單元17，此供電單元係設置於自行車10上，並分別電性連接感測系統1中的速度感測器11、鏈條感測器12、坡度感測器13、扭力感測器14、轉速感測器18、手持裝置100、控制單元15及變速裝置16，上 述之供電單元17可例如為電池，於此並不設限。此外，上述之手持裝置100亦可不與供電單元17電性連接，可藉由手持裝置100上所裝設之鋰電池進行供電。

請參閱第1圖及第3圖，舉例來說，當騎乘者踩動自行車10後，速度感測器11、鏈條感測器12、坡度感測器13、扭力感測器14及轉速感測器18會一直持續保持感測狀態，以感測騎乘者之車輪轉動速度、鏈條轉動速度或鏈條轉動之方向、自行車車體之傾斜角度、踏板之曲柄扭力及自行車之踏板之轉動速度，讓騎乘者於不同路況上騎乘時，可藉由控制單元15接收車輪轉動訊號、鏈條轉動訊號、傾斜訊號、扭力訊號及腳踏轉速訊號，並傳送至手持裝置100經由演算法計算後，以產生並傳送檔位訊號至控制單元15，再由控制單元15接收檔位訊號後傳送控制訊號給變速裝置16，令變速裝置16自動調整自行車10上之變速器60。除此之外，亦可當騎乘者即時得知感測結果後，直接進一步手動調整變速器之檔位。

請參閱第2圖及第3圖，舉例來說，若自行車10上未裝設手持裝置100時，同樣地當騎乘者踩動自行車10後，速度感測器11、鏈條感測器12、坡度感測器13、扭力感測器14、轉速感測器18會一直持續保持感測狀態，以感測自行車之車輪轉動速度、鏈條轉動速度或鏈條轉動之方向、自行車車體之傾斜角度、踏板之曲柄扭力及自行車之踏板之轉動速度，並將感測結果傳送至控制單元15，控制單元15經過演算法計算後，產生檔位訊號，再藉由此檔位訊號產生控制訊號，並傳送此控制訊號至變速裝置16，進而令變速裝置16自動調整自行車10之變速器之檔位。上述之檔位變化方式可例如為當騎乘者騎行上坡路段時， 可將變速器調整為小齒盤對大飛輪，而騎行下坡路段時，可將變速器調整為大齒盤對小飛輪。藉由上述之方式可以達到一種自動變速之自行車，且本發明更與手機相互結合，以符合目前時下科技與健康之結合。

總言之，本發明之自行車自動變速系統於設計上之巧思，讓自行車之騎乘者可以無需手動變換檔位，變速裝置會依據控制訊號調整自行車之變速器之檔位，或是騎乘者根據感測結果進行手動調整變速器之檔位，令不熟悉路況或是初學者也可以調整到最適合此路況之檔位以進行騎乘之動作，著實便利。

9‧‧‧車架

10‧‧‧自行車

11‧‧‧速度感測器

12‧‧‧鏈條感測器

13‧‧‧坡度感測器

14‧‧‧扭力感測器

15‧‧‧控制單元

16‧‧‧變速裝置

17‧‧‧供電單元

18‧‧‧轉速感測器

20‧‧‧車輪

30‧‧‧鏈條

40‧‧‧踏板

50‧‧‧控制握桿

60‧‧‧變速器

70‧‧‧中軸

100‧‧‧手持裝置

Claims (10)

1. 一種自行車自動變速系統，包含：一速度感測器，該速度感測器設置於一自行車之一車輪之一側，用以感測該自行車之該車輪之一車輪轉動速度以傳送一車輪轉動訊號；一鏈條感測器，該鏈條感測器設置於該自行車之一鏈條之一側，用以感測該自行車之該鏈條之一鏈條轉動速度以傳送一鏈條轉動訊號；一坡度感測器，該坡度感測器設置於該自行車，用以感測該自行車之一傾斜角度以傳送一傾斜訊號；一扭力感測器，該扭力感測器設置於該自行車之一踏板上，用以感測該自行車之該踏板之一曲柄扭力值以傳送一扭力訊號；一轉速感測器，該轉速感測器設置於該自行車之該踏板之一中軸上，用以感測該自行車之該踏板之一轉動速度以傳送一腳踏轉速訊號；一控制單元，該控制單元設置於該自行車，用以接收及傳送該車輪轉動訊號、該鏈條轉動訊號、該傾斜訊號、該扭力訊號及該腳踏轉速訊號；一手持裝置，該手持裝置設置於該自行車之一控制握桿上，用以接收該控制單元所傳送之該車輪轉動訊號、該鏈條轉動訊號、該傾斜訊號、該扭力訊號及該腳踏轉速訊號，並藉由一演算法計算後，以產生並傳送一檔位訊號至該控制 單元，該控制單元接收該手持裝置所傳送之該檔位訊號，並藉以傳送一控制訊號；以及一變速裝置，設置於該自行車之一變速器之一側並連接該控制單元，用以接收該控制單元所傳送之該控制訊號，藉由該控制訊號進而調整該自行車之該變速器之檔位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自行車自動變速系統，更包含一供電單元，設置於該自行車且分別電性連接該車輪速度感測器、該鏈條感測器、該坡度感測器、該扭力感測器、該轉速感測器、該手持裝置、該控制單元及該變速裝置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自行車自動變速系統，其中該供電單元為電池。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自行車自動變速系統，其中該速度感測器為霍爾感測器。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自行車自動變速系統，其中該坡度感測器為陀螺儀。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自行車自動變速系統，其中該手持裝置係藉由藍芽傳輸技術接收該車輪轉動訊號、該鏈條轉動訊號、該傾斜訊號、該扭力訊號及該腳踏轉速訊號及傳送該控制訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自行車自動變速系統，其中該控制單元係藉由藍芽傳輸技術接收該車輪轉動訊號、該鏈條轉動訊號、該傾斜訊號、該扭力訊號、該腳踏轉速訊號及該檔位訊號及傳送該控制訊號。
8. 一種自行車自動變速系統，包含：一速度感測器，該速度感測器設置於一自行車之一車輪之一側，用以感測該自行車之該車輪之一車輪轉動速度以傳送一車輪轉動訊號；一鏈條感測器，該鏈條感測器設置於該自行車之一鏈條之一側，用以感測該自行車之該鏈條之一鏈條轉動速度以傳送一鏈條轉動訊號；一坡度感測器，該坡度感測器設置於該自行車，用以感測該自行車之一傾斜角度以傳送一傾斜訊號；一扭力感測器，該扭力感測器設置於該自行車之一踏板上，用以感測該自行車之該踏板之一曲柄扭力值以傳送一扭力訊號；一轉速感測器，該轉速感測器設置於該自行車之該踏板之一中軸上，用以感測該自行車之該踏板之一轉動速度以傳送一腳踏轉速訊號；一控制單元，該控制單元設置於該自行車，用以接收及傳送該車輪轉動訊號、該鏈條轉動訊號、該傾斜訊號、該扭力訊號及該腳踏轉速訊號，並藉由一演算法計算後，以產生一檔位訊號，並藉由該檔位訊號以傳送一控制訊號；以及一變速裝置，設置於該自行車之一變速器之一側並連接該控制單元，用以接收該控制單元所傳送之該控制訊號，藉由該控制訊號進而調整該自行車之該變速器之檔位。
9. 如申請專利範圍第8項所述之自行車自動變速系統，更包含 一供電單元，設置於該自行車且分別電性連接該車輪速度感測器、該鏈條感測器、該坡度感測器、該扭力感測器、該轉速感測器、該控制單元及該變速裝置。
10. 如申請專利範圍第8項所述之自行車自動變速系統，其中該控制單元係藉由藍芽傳輸技術接收該車輪轉動訊號、該鏈條轉動訊號、該傾斜訊號、該扭力訊號、該腳踏轉速訊號及傳送該控制訊號。