TWI448634B - 自動變速器及其方法 - Google Patents

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TWI448634B TW097149527A TW97149527A TWI448634B TW I448634 B TWI448634 B TW I448634B TW 097149527 A TW097149527 A TW 097149527A TW 97149527 A TW97149527 A TW 97149527A TW I448634 B TWI448634 B TW I448634B
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Fallbrook Ip Co Llc
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Description

自動變速器及其方法
本發明一般是關於一種機械變速器，且特別是關於一種自動變速器及控制此變速器的方法。
自動變速器應用於各種機器中。然而，在某些領域，手動操作變速器仍然普遍存在。例如，在自行車工業中，大多數自行車配置成手動操作變速器，其通常包括手動促動杆(manually actuating lever)、纜繩(cable)以及鏈接機構(linkage)來使鏈條(chain)從一個後鏈輪(sprocket)移動到另一個上。然而，仍不斷需求用來自動控制自行車變速器的系統和相應方法。
本案揭露的創造性實施例，藉由提供自動控制變速器的系統以及方法解決了這些需求，這些系統和方法在某些情況下特別適於諸如自行車的人力車。
本案描述的系統和方法具有若干特徵，其中單個特徵無法實現全部期望特性。在不限定後附申請專利範圍所表達之範圍的情況下，對本發明某些實施例的顯著特徵作簡略討論。在考慮這些討論後，且特別是在閱讀了標題為“實施方式”的部份後，讀者將理解此系統和方法的特徵如何會產生優於相關傳統系統和方法的若干優點。
本發明的一方面致力於一種自動控制自行車的球行星變速器(ball-planetary transmission)的方法。此方法包括：接收與目標用戶踩踏速度(pedaling speed)相關的輸入；確定自行車的速度；以及基於至少部份目標用戶踩踏速度和確定之自行車速度來確定目標傳動比(transmission ratio)。此方法還可包括將變速器的傳動比調整到實質上等於目標傳動比。
另一方面，本發明針對一種自動控制自行車的球行星變速器的方法。此方法包括：接收與目標用戶踩踏速度相關的輸入；確定自行車的速度；以及基於目標用戶踩踏速度和確定之自行車速度，來調整自行車的速度比以將用戶踩踏速度保持於目標用戶踩踏速度的一區段(band)內。
本發明另一方面仍是關於一種自動控制自行車的球行星變速器的方法。此方法包括：提供與目標用戶踩踏速度相關的輸入；確定自行車的速度；以及識別與自行車速度相關的目標編碼器位置。此方法更包括促動伺服系統來獲得目標編碼器位置。
在一實例中，本發明是關於一種用以對球行星自行車變速器進行自動換檔的系統。此系統包括：速度感測器，配置成檢測自行車速度；處理器，配置成接收來自速度感測器的輸入；以及資料輸入介面，配置成提供節奏資料至處理器，此節奏資料指示期望的恒定輸入踩踏速度。此系統還具有與處理器通訊的記憶體，記憶體內儲存有將自行車速度與速度比相關聯的一或多個映像。在一實施例中，此系統包括與處理器通訊的邏輯模組，邏輯模組配置成與處理器協作，以基於自行車速度和期望的恒定輸入踩踏速度來從映像中確定目標速度比。在一些實施例中，此系統具有與處理器通訊的致動器(actuator)，致動器配置成將變速器的速度比調整到實質上等於確定的目標速度比。
本發明另一方面致力於一種具有球行星變速器的自行車，和用以對球行星變速器進行自動換檔的系統。在一實施例中，此系統具有速度感測器，其配置成檢測自行車速度。此系統具有處理器，其配置成接收來自速度感測器的輸入。在一些實施例中，此系統包括資料輸入介面，其配置成提供節奏資料至處理器。節奏資料指示期望的恒定輸入踩踏速度。此系統可包括與處理器通訊的記憶體。在一實施例中，記憶體內儲存有將自行車速度與速度比相關聯的一或多個映像。此系統包括與處理器通訊的邏輯模組。邏輯模組配置成與處理器協作，以基於自行車速度和期望的恒定的輸入踩踏速度從映像中確定目標速度比。此系統還可包括與處理器通訊的致動器。致動器配置成將變速器的速度比調整到實質上等於確定的目標速度比。
本發明另一方面仍是關於一種具有帶換檔杆之球行星變速器的自動換檔自行車系統。在一實施例中，此系統具有可操作地耦接於換檔杆的致動器。此系統包括與致動器通訊的處理器。此系統還包括與處理器通訊的記憶體。在一些實施例中，記憶體具有將致動器位置與傳動比相關聯的列表。
本領域熟知此項技藝者通過閱讀後續之詳細描述和觀察附圖將顯易見上述以及其他改進。
為讓本發明之上述和其他目的，特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式詳細說明如下。
現在將參照附圖來描述本發明的較佳實施例，其中相似數字始終表示相似元件。此處描述的創造性系統和方法一般可用於美國專利第6,241,636號、第6,419,608號、第6,689,012號和第7,011,600號所揭露的變速器和變化器。同樣，此處揭露的創造性系統和方法是關於美國專利申請案第11/243,484號、第11/543,311號、第60/887,767號、第60/895,713號以及第60/914,633號中描述的變速器、控制器、用戶介面以及車輛或技術應用。每一專利和專利申請的全部揭露內容並入本案以供參考。
參照圖1，現描述用於保持速度輸入恒定的變速器控制系統100。在一實施例中，系統100包括耦接於變速器106的輸入軸102和輸出軸104，變速器106耦接於變速器控制器108。輸入軸102具有輸入速度wi ，而輸出軸106具有輸出速度wo 。變速器速度比(speed ratio，SR)定義為輸出速度wo 除以輸入速度wi (或等同於wi =wo /SR)。在控制系統100的操作期間，在某些實施例中，隨着輸出速度wo 變化，變速器控制器108調整SR以使輸入速度wi 保持於實質上恒定的值，或處於輸入速度wi 的預定區段內。因此，在一實施例中，設定一期望的恒定輸入速度wi 以及在操作期間檢測的輸出速度wo ，控制器108調整變速器104以與檢測的輸出速度wo 相關的預定SR進行操作。
變速器106可為習知的副變速器(range box)、齒輪箱(gear box)、基行星齒輪變速器(planetary-gear-based transmission)、基牽引變速器(traction-based transmission)(諸如環形變速器，球行星變速器或任意其他無段變速器(continuously variable transmission)或無級變速器(infinitely variable transmission))或其任意組合。變速器控制器108可包括各種積體電路、電腦處理器、邏輯模組、輸入和輸出介面、資料結構、數位記憶體、電源、致動器、感測器、編碼器、伺服機構等。較佳地，在一實施例中，變速器控制器108包括資料結構，其關聯車輛輸出速度wo 與變速器106的SR的相關資料。
參照圖2，自動變速器控制系統200包括耦接於數位處理器204的速度感測器202。數位記憶體206設置成與數位處理器204通訊。數位記憶體206內儲存有輸出速度wo 與SR相關聯的一或多個矩陣、列表或映像(下文中稱為“列表208”)。在一些實例中，邏輯模組209設置成與數位處理器204通訊；邏輯模組209設有適當的程式和/或演算法以協同數位處理器204來處理輸入並提供輸出，諸如基於感測的輸出速度wo 和與期望的恒定輸入速度wi 相關的資料輸入來確定SR。在一實施例中，系統200包括耦接於數位處理器204的輸入裝置210，以提供與期望的恒定輸入速度目標wc 相關的資料輸入給數位處理器204。在系統200的一些實施例中，致動器212(或比率調整器機構)耦接於數位處理器204，藉此數位處理器204能够控制致動器212來調整變速器107的SR，在一實例中，變速器107可為無段變速器(continuously variable transmission，CVT)。
在操作期間，速度感測器202提供輸出速度w0 的指示給數位處理器204。輸入裝置210提供目標輸入速度wc 給數位處理器204。數位處理器204協同邏輯模組209和/或列表208，來確定與指示之輸出速度wo 和目標輸入速度wc 相關的SR。然後，數位處理器204命令致動器212，將變速器107的操作速度比調整到確定之SR。在一些實施例中，目標輸入速度wc 可在輸出速度wo 的一定範圍上保持實質上恒定，使得騎手以實質上恒定的節奏進行踩踏。在一實施例中，輸入裝置210提供與輸出速度wo 值相關的預定輸入速度wc 值的映像或此種映像的選擇指示。
參照圖3，自動換檔自行車系統300配置成將騎手節奏保持於騎手選定的節奏級別的較窄區段內。如此處所使用的，術語“節奏”是指騎手的踩踏速度(其等於自行車曲軸的轉動速度)。在一實施例中，自行車系統300包括與速度感測器304、編碼器位置感測器306、用戶介面308、電源310以及可逆馬達(reversible motor)312進行通訊的控制單元302。在一些實例中，減速齒輪組(gear reduction set)314耦接於可逆馬達312與變速器316之間。自行車輪318和輸入驅動器320操作性地耦接於變速器316。在一些實施例中，編碼器位置感測器306耦接於減速齒輪組314，而速度感測器304操作性地耦接於自行車輪318或耦接於與之相關聯的任意旋轉部件。輸入驅動器320可為後輪鏈輪、鏈條、前鏈輪、單向離合器(one-way clutch)、自由飛輪(freewheel)等或者輸入驅動器320操作性耦接於上述部件上。電源310可耦接或積集於控制單元302、用戶介面308以及馬達312中之任意一者上。例如，電源310可為電池組、發電機或任何其他適當的動力產生或能量儲存裝置。
在一些實施例中，控制單元302包括與記憶體324和邏輯模組326通訊的數位處理器322。控制單元302還可包括與數位處理器322通訊的馬達控制器328。應當指出的是數位處理器322、記憶體324、邏輯模組326以及馬達控制器328不必全部積集在一個裝置內或放置在同一外罩內。也就是說，在一些實施例中，數位處理器322、記憶體324、邏輯模組326以及馬達控制器328中之任意一者可彼此遠離放置；其間的通訊可為有線或無線通訊。記憶體324較佳地設有一或多個列表330，其具有將輸出速度wo 的值和SR的值相關聯的資料。在一實施例中，如圖3所示，SR的值由與編碼器位置相關的值表示；即，編碼器位置代表變速器316的至少一個SR狀態。如此處所使用的，術語“編碼器位置”是指檢測器和/或感測器的狀態，其代表變速器316的部件的位置或耦接於變速器316的部件之內部或外部部件的位置。例如，在一種情況下，編碼器位置指示耦接於變速器316之換檔杆的齒輪的角度位置，使得編碼器位置指示換檔杆的角度或軸向位置。
在一實施例中，用戶介面308包括顯示器332和一或多個操作按鈕開關334。顯示器332可為任何適當的螢幕或類似物，用以呈現各種圖形和/或文數(alphanumerical)資訊。例如，操作開關334可包括一或多個按鈕或操縱器，其配置成允許操作者輸入資料、進行選擇或改變數值等。在一些實施例中，操作開關334允許騎手在操作模式(例如，自動連續比率調整、自動步進比率調整、手動等)中進行選擇。操作開關334可配置成允許騎手在自動模式時指定不同的節奏級別或在手動模式時要求SR調整。
仍參照圖3，在自動換檔自行車系統300的操作期間，當以正常騎行方式操作自行車時，用戶可使用用戶介面308來調整期望的節奏級別。控制單元302接收節奏輸入，查詢記憶體324，並協同邏輯模組326選擇與節奏輸入相關的相應列表330。因此，在自行車的正常操作期間，用戶可藉由指示期望的節奏值從預定的節奏級別映像(即，列表330)中進行選擇。速度感測器304檢測自行車輪318的速度，在一些實例中，包括檢測以指示自行車輪318的轉動速度之速度進行轉動的某些其他旋轉部件(諸如自行車輪318的幅條)。基於指示之節奏值和檢測之自行車輪318的速度，控制單元302從列表330中識別與自行車輪318的感測速度相關的SR或編碼器位置。控制單元302協同馬達控制器328來促動可逆馬達312以調整變速器316，來實現與從列表330識別之SR實質上匹配的速度比。隨着控制單元302響應於自行車輪318的速度改變來調整SR，騎手的節奏得以控制以保持在骑手的期望節奏級別的一定區段內。例如，在一些實例中，在穩態操作期間，騎手的實際節奏級別，能夠保持在期望的節奏級別加或減10轉/分(revolutions-per-minute，rpm)、＋/-5rpm或低於＋/-2rpm。在一些實施例中，自動換檔自行車系統300能夠配置成具有多個自動模式。可預先確定模式來以任意期望的方式在一定的輸出速度範圍內控制騎手的節奏。例如，在這樣一種模式中，列表330可設有節奏值、輸出速度值以及相關的SR值，使得在第一輸出速度範圍內，節奏得控制在某一節奏值或特定的節奏值範圍，而在第二輸出速度範圍內，節奏得控制在另一節奏值或另一特定節奏值範圍。
參照圖4，描述了產生可用於列表330之資料結構的過程400。在一實施例中，範例性變速器316是球行星牽引CVT類型的複合可變行星(compound variable planetary，CVP)。這種裝置的例子有NuVinciTM 變速器。在這樣的變速器316中，輸入牽引環的速度和輸出牽引環的速度之間的速度比至少部份由換檔杆的位置來確定。因此，伺服機構的編碼器位置可與換檔杆位置相關聯，這實際上意味着編碼器的位置與變速器316的速度比相關聯。過程400在伺服機構具有已耦接於變速器316的編碼器之後開始於狀態402。在狀態404，記錄編碼器位置(且較佳地儲存於例如作為列表330一部份的資料結構內)。移至狀態406，記錄變速器316的輸入速度，且在狀態408，記錄變速器316的輸出速度。轉到狀態410，藉由用輸出速度wo 除以輸入速度wi 來計算SR。在狀態412，記錄SR(且較佳地儲存於作為列表330一部份的資料結構內)。
然後，過程400移至判斷狀態414，其中確定是否已達到變速器316的範圍終點。為此，假設編碼器的位置範圍能夠與變速器316的速度比範圍是同範圍的(coextensive)。當變速器316為無段變速器時，在給定的範圍內存在無數個變速器速度比；然而，實際問題是編碼器位置和變速器316的速度比都是有限集(finite set)。若已達到變速器316的範圍終點，則過程400繼續到狀態416，其中編碼器移動至下一編碼器位置。然後，過程400返回到狀態404並記錄新編碼器位置。然後，重複過程400直到在判斷狀態414確定已達到變速器316的範圍終點為止，在此情況下過程400終止於狀態418。
因此，過程400的結果是將編碼器位置與經驗性確定之變速器316的速度比相關聯的資料結構。對於某些類別的無段變速器，速度比和編碼器位置資料可擬合成通常由公式SR=A＊exp(B＊p)描述的曲線，其中A和B是常數或個別裝置的特性參數，而p是編碼器位置。例如，對於範例性CVP，A=0.4844，而B=0.0026。資料列表330可結合藉由過程400產生的編碼器位置和速度比資料。
轉到圖5A，其顯示了範例性列表330，並且現在將對其進行討論。列表330可包括具有車輛速度相關資料的車輛速度資料結構502。列表330還可包括具有編碼器位置相關資料的編碼器位置資料結構504。車輛速度資料結構502和編碼器位置資料結構504以形成列表330行和列的形式彼此對應。給定一目標恒定輸入速度，可確定相應的SR並列表成請求之SR資料結構506。然而，在一些情況下，請求之SR是不可用的，例如，因為這種SR低於變速器316能夠提供的最低SR。在這種情況下，請求之SR資料結構506用於產生可能SR資料結構508。在圖5所示的例子中，可從變速器316獲得之最低可能SR是0.5，因而請求之SR資料結構506的所有低於0.5的值在可能SR資料結構508內表示成0.5。由此得出對應的最低編碼器位置與列表330內的最低可能SR比率值相關聯。類似地，在一些情況下，請求之SR高於變速器316的最高可能SR；因此，請求之SR資料結構506中高於變速器316的最高可能SR的條目由變速器316的最高SR(在示意性例子中是1.615)表示。
當然，請求之SR資料結構506中落入變速器316的速度比的可能範圍內的那些值與對應於可能SR資料結構508中的速度比相同。應當注意的是，在列表330中，除了低於和高於變速器316的可能範圍的值，編碼器位置資料結構504中的唯一編碼器位置值對應於可能SR資料結構508中的唯一SR值。然而，一速度範圍(而不是唯一速度)對應於一給定編碼器位置。因此，對於車輛速度資料結構502中58-rpm和低於60-rpm的車輪速度，僅對應一個編碼器位置值(即，24)和一個可能速度比值(即，0.52)。示意性列表330包括節奏資料結構510，其具有與計算之節奏(使用表達式wi =wo /SR)相關的資料。節奏結構510不必作為列表330的一部份；然而，在示意性列表330中包括節奏結構510可便於示範如何在變速器316的速度比的可能範圍內使節奏保持恒定(如節奏資料結構510中的恒定值50所示)。
圖5B繪示了產生預定的騎手節奏之輸出速度與SR的映像或列表331的另一示例。在一實施例中，列表331包括具有輸出速度或車輛速度相關資料的車輛速度資料結構503。列表331還可包括具有編碼器位置相關資料的編碼器位置資料結構505。車輛速度資料結構503和編碼器位置資料結構505以形成列表331行和例的形式彼此對應。給定目標輸入速度的期望的預定映像，會產生可能的SR資料結構509。不必作為列表331一部份的節奏資料結構511繪示了如何在與車輛速度資料結構503相關的車輛速度範圍內控制節奏。從圖5B中可看出，隨着輸出速度從0變化到100-rpm，允許節奏上升到第一級別(即，74.7-rpm)，SR從0.6調整到0.9。在153-rpm的輸出速度之前，節奏下降到51.1-rpm，且允許再次上升到74.7-rpm，SR從0.9調整到1.4，此時節奏下降到48.8。隨着輸出速度增加到200-rpm，節奏上升到64-rpm，而SR保持恒定於1.4。這是對三速度比換檔架構來控制節奏的自動控制變速器的示例。當然，相似的映像可提供給其他的自動模式，例如有4速、5速、6速、8速或9速。另外，例如對於給定的車輛速度或車輛速度範圍，可透過映像移動換檔事件來調整節奏範圍，諸如用65-rpm至90-rpm的範圍替代50-rpm至75-rpm的範圍。在一些實施例中，映像可具有輸出速度和節奏之間任意期望的關係(例如，線性、指數、反比等)。
參照圖6，現在將描述用以控制變速器316的過程600，使得將騎手節奏控制在騎手選定節奏級別的一定區段內。例如，過程600在自行車自動換檔系統300已打開並初始化之後開始於狀態602。過程600繼續至狀態604並接收目標恒定節奏級別的指示。在一實施例中，騎手使用用戶介面308來提供目標恒定節奏級別。過程600接著移至狀態606，其中對自行車的速度進行確定。在一實施例中，速度感測器304檢測自行車輪318的速度。然而，在其他實施例中，可藉由量測和/或感測自行車的其他特徵或部件來確定自行車的速度，諸如檢測耦接於自行車輪318上的發電機(未圖示)的電壓、電阻或電流位準。然後，過程600繼續到狀態608，在此確定或識別與自行車速度和目標節奏相關的編碼器位置。在一實施例中，數位處理器322協同記憶體324和邏輯模組326來查詢列表330，並藉此選擇與自行車速度和目標節奏相關聯的編碼器位置。在過程600的狀態610中，命令致動器移動至與狀態608的選定之編碼器位置相關的位置。在一些實施例中，在過程600的判斷狀態612，確定過程600是否應退出並終止於狀態614，或回到狀態604以接收目標節奏輸入。在狀態604，過程600可查詢騎手是否已指定新的節奏級別；若沒有，則過程600繼續使用初始輸入的節奏級別。在一實施例中，騎手初始末設定節奏級別，而是將控制單元302配置成使用默認節奏級別，例如70-rpm。在其他實施例中，在狀態604提供節奏與輸出速度的映像(而不是特定節奏值)至過程。如前面所討論，這樣的映像可包括與節奏、輸出速度以及對應SR相關的各種映射。在過程600的狀態614，可基於斷電狀況、模式改變命令或類似方式來判斷退出。例如，若騎手從自動模式改為手動模式，過程600檢測新的狀況並在狀態614退出。
本領域熟知此項技藝者將認識到結合本案揭露之實施例，包括參照自動換檔自行車系統300描述的各種示意性邏輯塊、模組、電路以及演算法步驟可實現為電子硬體、儲存於電腦易讀媒體上且藉由處理器運行的軟體或兩者的組合。為了清楚解釋這些硬體和軟體的可交換性，各種示意性部件、區塊、模組、電路和步驟在上文中大體上以其功能性進行描述。這些功能實現為硬體還是軟體，取決於具體應用以及整個系統的設計約束。對於每一具體應用，本領域熟知此項技藝者可以不同方式實施所描述的功能，但這些實施結果不應解釋為背離本發明範圍。例如，結合本案揭露之實施例描述的各種示意性的邏輯塊、模組以及電路可利用設計成執行本案描述之功能的通用處理器(general purpose processor)、數位訊號處理器(digital signal processor，DSP)、專用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)、現場可程式化閘陣列(field programmable gate array，FPGA)或其他的可程式化的邏輯裝置、分離閘或電晶體羅輯、分離硬體部件或其任意組合來實現或執行。通用處理器可為微處理器，或者處理器可為任意習知的處理器、控制器、微控制器或狀態機。處理器還可實現為計算裝置的組合，例如，DSP和微處理器的組合、多個微處理器的組合、一或多個微處理器與DSP核的組合或任意其他這樣的構造。與這種模組相關的軟體可儲存於RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、可移除硬碟、CD-ROM或任意其他本領域習知的適當形式的儲存媒體內。範例性儲存媒體耦接於處理器，使得處理器能够從儲存媒體中讀取資訊並向儲存媒體寫入資訊。或者，儲存媒體可積集在處理器內。處理器和儲存媒體可存在於ASIC內。例如，在一實施例中，控制單元302包括處理器(未圖示)。控制單元302的處理器，還可配置成參照馬達控制器328和用戶介面308中之一者或兩者，來執行本案描述的功能。
以上描述細化了本發明的較佳實施例，並描述了設想的最佳模式。然而，應當意識到無論文字上描述有多詳細，本發明可以由多種方式實現。因此本發明的範圍應僅根據所附申請專利範圍及其等同物進行解釋。
100．．．變速器控制系統
102．．．輸入軸
104．．．輸出軸
106．．．變速器
107．．．無段變速器
108．．．變速器控制器
200．．．自動變速器控制系統
202．．．輸出速度感測器
204．．．數位處理器
206．．．數位記憶體
208．．．列表
209．．．邏輯模組
210．．．輸入裝置
212．．．致動器
300．．．自動換檔自行車系統
302．．．控制單元
304．．．速度感測器
306．．．編碼器位置感測器
308．．．用戶介面
310．．．電源
312．．．可逆馬達
314．．．減速齒輪組
316．．．變速器
318．．．自行車輪
320．．．輸入驅動器
322．．．數位處理器
324．．．記憶體
326．．．邏輯模組
328．．．馬達控制器
330．．．列表
331．．．列表
332．．．顯示器
334．．．操作按鈕開關
400．．．過程
404、406、408、410、412、414、416、418‧‧‧狀態
502‧‧‧車輛速度資料結構
503‧‧‧車輛速度資料結構
504‧‧‧編碼器位置資料結構
505‧‧‧編碼器位置資料結構
506‧‧‧請求之SR資料結構
508‧‧‧可能SR資料結構
509‧‧‧可能SR資料結構
510‧‧‧節奏資料結構
511‧‧‧節奏資料結構
600‧‧‧過程
602、604、606、608、610、612、614‧‧‧狀態
wi ‧‧‧輸入速度
wo ‧‧‧輸出速度
圖1是採用本案描述之創造性實施例的變速器控制系統的方塊圖。
圖2是結合本案描述之創造性實施例的另一變速器控制系統的方塊圖。
圖3是根據本案描述之創造性實施例的自動自行車變速器換檔系統的方塊圖。
圖4是產生用於本案描述之變速器控制方法和系統的創造性實施例的資料結構的流程圖。
圖5A是可用於本案描述之變速器控制方法和系統的創造性實施例的範例性資料結構。
圖5B是可用於本案描述之變速器控制方法和系統的創造性實施例的另一範例性資料結構。
圖6是根據本案描述之創造性實施例的自動變速器控制方法的流程圖。
300．．．自動換檔自行車系統
302．．．控制單元
304．．．速度感測器
306．．．編碼器位置感測器
308．．．用戶介面
310．．．電源
312．．．可逆馬達
314．．．減速齒輪組
316．．．變速器
318．．．自行車輪
320．．．輸入驅動器
322．．．數位處理器
324．．．記憶體
326．．．邏輯模組
328．．．馬達控制器
330．．．列表
332．．．顯示器
334．．．操作按鈕開關

Claims (47)

  1. 一種自動控制自行車無段變速器的方法，所述方法包括以下步驟：接收與目標用戶踩踏速度相關的輸入；接收與所述自行車的速度相關的輸入；確定所述自行車的所述速度；基於至少部份所述目標用戶踩踏速度和所述自行車的所述確定速度來確定目標傳動比；以及將所述無段變速器的傳動比調整成實質上等於所述目標傳動比。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中調整所述無段變速器的傳動比，包括調整所述無段變速器的換檔杆之步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，更包括確定與所述目標用戶踩踏速度相關的編碼器位置之步驟。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中調整傳動比，包括命令致動器移動到所述確定之編碼器位置。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中調整所述換檔杆，包括繞所述無段變速器的縱軸旋轉所述換檔杆之步驟。
  6. 一種自動控制自行車無段變速器的方法，所述方法包括以下步驟： 接收與目標用戶踩踏速度相關的輸入；接收與所述自行車的速度相關的輸入；確定所述自行車的所述速度；以及基於所述目標用戶踩踏速度和所述自行車的所述確定速度，調整所述無段變速器的速度比以將用戶踩踏速度保持於所述目標用戶踩踏速度的區段內。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中所述區段包括所述目標用戶踩踏速度加或者減10轉/分(rpm)。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中所述區段包括處於所述目標用戶踩踏速度+/-2rpm至約+/-5rpm的範圍內。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中調整所述無段變速器的所述速度比，包括確定與所述目標用戶踩踏速度和所述自行車的所述確定速度相關的編碼器位置之步驟。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中調整所述無段變速器的所述速度比，包括命令致動器移動至所述確定之編碼器位置之步驟。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中調整所述無段變速器的所述速度比，包括調整所述無段變速器的換檔杆之步驟。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之自動控制自行車無段變速器的方法，其中調整所述換檔杆，包括繞所述無段 變速器的縱軸旋轉所述換檔杆之步驟。
  13. 一種自動控制自行車的球行星無段變速器的方法，所述方法包括以下步驟：接收與目標用戶踩踏速度相關的輸入；接收與所述自行車的速度相關的輸入；確定所述自行車的所述速度；識別與所述自行車的所述速度相關的目標編碼器位置；以及促動伺服系統來獲得所述目標編碼器位置。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之自動控制自行車的球行星無段變速器的方法，其中促動伺服系統，包括調整所述無段變速器的換檔杆的步驟。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之自動控制自行車的球行星無段變速器的方法，其中識別所述目標編碼器位置，包括產生資料結構。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之自動控制自行車的球行星無段變速器的方法，其中產生資料結構，包括記錄編碼器位置之步驟。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之自動控制自行車的球行星無段變速器的方法，其中產生資料結構，包括記錄輸入速度和記錄輸出速度之步驟。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之自動控制自行車的球行星無段變速器的方法，更包括基於至少部份所述輸入速度和所述輸出速度來確定速度比之步驟。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之自動控制自行車的球行星無段變速器的方法，更包括記錄所述速度比之步驟。
  20. 一種用以自動換檔自行車無段變速器的系統，所述系統包括：速度感測器，配置成檢測所述自行車的速度；控制單元，配置成接收來自所述速度感測器的輸入；資料輸入介面，配置成提供節奏資料至所述控制單元，所述節奏資料指示期望的恒定輸入踩踏速度；記憶體，與所述控制單元進行通訊，所述記憶體內儲存有自行車速度與所述無段變速器的速度比相關聯的一或多個資料結構；其中所述控制單元，配置成基於所述自行車的所述速度和所述節奏資料，從所述資料結構中為所述無段變速器確定目標速度比，以及致動器，配置成選擇性地傾斜所述無段變速器的動力傳送球，並且所述致動器與所述控制單元通訊，所述致動器配置成將所述無段變速器的速度比調整到實質上等於所述確定之目標速度比。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之自動換檔自行車無段變速器的系統，其中所述控制單元包括處理器、專用積體電路或可程式化邏輯陣列中之至少一者。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之自動換檔自行車無段變速器的系統，其中所述致動器可操作性地耦接於所述無段變速器的換檔杆，所述換檔杆配置成致動伺服系統來 調整所述變速器的所述無段速度比。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之自動換檔自行車無段變速器的系統，其中所述資料輸入介面包括顯示器和至少一按鈕。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之自動換檔自行車無段變速器的系統，更包括位置感測器，配置成提供所述致動器的位置指示。
  25. 如申請專利範圍第20項所述之自動換檔自行車無段變速器的系統，其中所述資料結構包括速度比資料結構和自行車速度資料結構。
  26. 如申請專利範圍第20項所述之自動換檔自行車無段變速器的系統，更包括電源，配置成供應動力至所述致動器。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之自動換檔自行車無段變速器的系統，其中所述電源是發電機。
  28. 如申請專利範圍第20項所述之自動換檔自行車無段變速器的系統，其中所述致動器可操作性地耦接於耦接至所述無段變速器的伺服系統的一換檔杆。
  29. 一種自行車，包括：無段變速器；系統，用以自動換檔所述無段變速器，所述系統包括：速度感測器，配置成檢測所述自行車的速度；控制單元，配置成接收來自所述速度感測器的輸入；資料輸入介面，配置成提供節奏資料至所述控制單 元，所述節奏資料指示期望的恒定輸入踩踏速度；記憶體，與所述控制單元通訊，所述記憶體內儲存有自行車速度與所述無段變速器的速度比相關聯的一或多個資料結構；其中所述控制單元配置成基於所述自行車的所述速度和所述節奏資料，從所述資料結構中確定目標速度比，以及致動器，配置成選擇性地傾斜所述無段變速器的動力傳送球，並且所述致動器與所述控制單元通訊，所述致動器配置成將所述無段變速器的速度比調整到實質上等於所述確定的目標速度比。
  30. 如申請專利範圍第29項所述之自行車，其中所述資料輸入介面包括顯示器和至少一個按鈕。
  31. 如申請專利範圍第30項所述之自行車，其中所述資料輸入介面安裝於所述自行車的把手上。
  32. 如申請專利範圍第29項所述之自行車，更包括位置感測器，配置成提供所述致動器的位置指示。
  33. 如申請專利範圍第29項所述之自行車，其中所述資料結構具有速度比資料結構和自行車速度資料結構。
  34. 如申請專利範圍第29項所述之自行車，其中所述無段變速器包括換檔杆，所述換檔杆可操作地耦接於所述致動器。
  35. 一種自動換檔自行車系統，包括：無段變速器，具有換檔杆； 致動器，可操作地耦接於所述換檔杆；控制單元，與所述致動器通訊；記憶體，與所述控制單元通訊，所述記憶體儲存所述致動器的位置與所述無段變速器的所述傳動比相關聯的至少一列表；以及其中所述控制單元基於至少部份所述列表，來將期望的傳動比率傳送至所述致動器。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之自動換檔自行車系統，其中所述處理器，配置成為所述無段變速器確定目標速度比。
  37. 如申請專利範圍第35項所述之自動換檔自行車系統，更包括速度感測器，配置成檢測所述無段變速器的速度，所述速度感測器與所述處理器通訊。
  38. 如申請專利範圍第35項所述之自動換檔自行車系統，其中所述致動器適於基於至少部份所述目標傳動比來調整所述傳動比。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之自動換檔自行車系統，其中所述致動器配置成旋轉所述換檔杆來調整所述傳動比。
  40. 如申請專利範圍第35項所述之自動換檔自行車系統，更包括與所述處理器通訊的用戶介面。
  41. 如申請專利範圍第40項所述之自動換檔自行車系統，其中所述用戶介面配置成從操作員接收命令，所述命令指示期望的操作條件。
  42. 如申請專利範圍第41項所述之自動換檔自行車系統，其中所述用戶介面包括至少一個按鈕。
  43. 如申請專利範圍第42項所述之自動換檔自行車系統，其中所述用戶介面包括顯示器。
  44. 如申請專利範圍第41項所述之自動換檔自行車系統，其中所述期望的操作條件是期望的節奏級別。
  45. 如申請專利範圍第35項所述之自動換檔自行車系統，更包括與所述處理器通訊的編碼器，所述編碼器配置成指示所述換檔杆的位置。
  46. 如申請專利範圍第45項所述之自動換檔自行車系統，其中所述列表包含將所述換檔杆的位置與傳動比相關聯的資料。
  47. 如申請專利範圍第46項所述之自動換檔自行車系統，其中所述列表包含將所述換檔杆的位置與節奏級別相關聯的資料。
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