TWI558611B - 自行車齒輪變速設備 - Google Patents

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TWI558611B
TWI558611B TW104130835A TW104130835A TWI558611B TW I558611 B TWI558611 B TW I558611B TW 104130835 A TW104130835 A TW 104130835A TW 104130835 A TW104130835 A TW 104130835A TW I558611 B TWI558611 B TW I558611B
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shifting
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黑田真央
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島野股份有限公司
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Description

自行車齒輪變速設備
本發明大體上係關於一種自行車齒輪變速設備。更具體而言，本發明係關於一種根據一指定換檔程序而控制一第一齒輪變速裝置及一第二齒輪變速裝置之至少一者之自行車齒輪變速設備。
當前，由連接於一手動傳動裝置與一手動操作換檔操作裝置(其安裝於手把上)之間之一換檔操作線手動操作大部分自行車傳動裝置。騎乘者操作換檔操作裝置以選擇性牽拉或釋放換檔操作線，該換檔操作線接著依所要方式操作傳動裝置之一變速器。最近，自行車已具有用於使換檔更順利更容易之一電動傳動系。可手動或自動地操作電動傳動系。通常，在手動操作之電動傳動系中，安裝至自行車手把之一換檔控制裝置上之一按鈕或操作桿經操縱使得一齒輪換檔命令被輸出以操作馬達以相應地使自行車傳動裝置升檔或降檔。在自動操作之電動傳動系中，基於自行車之各種運轉狀況而自動產生齒輪換檔命令。
一般而言，本發明係針對根據一指定換檔程序而控制一第一齒輪變速裝置及一第二齒輪變速裝置之至少一者的一自行車齒輪變速設備之各種特徵。
鑒於已知最先進技術及根據本發明之一態樣，提供一種基本上 包括一控制器之自行車齒輪變速設備。該控制器經組態以可操作地耦合至一第一輸入件以接收第一換檔信號。該控制器經組態以可操作地耦合至一第二輸入件以接收第二第二換檔信號。該控制器輸出控制信號以回應於接收到該等第一換檔信號而根據一第一指定換檔程序控制一第一齒輪變速裝置及一第二齒輪變速裝置之至少一者。該控制器輸出控制信號以回應於接收到該等第二換檔信號而根據不同於該第一指定換檔程序之一第二指定換檔程序控制該第一齒輪變速裝置及該第二齒輪變速裝置之至少一者。
根據本發明之一第二態樣，根據第一態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器輸出控制信號以回應於接收到第二換檔信號而選擇性控制第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置。
根據本發明之一第三態樣，根據第一態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器經進一步組態以可操作地耦合至一第三輸入件以接收第三換檔信號及經組態以可操作地耦合至一第四輸入件以接收第四換檔信號。控制器輸出控制信號以回應於接收該等第三換檔信號而根據一第三指定換檔程序控制第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置之至少一者。控制器輸出控制信號以回應於接收到該等第四換檔信號而根據不同於該第三指定換檔程序之一第四指定換檔程序控制第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置之至少一者。
根據本發明之一第四態樣，根據第三態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器輸出控制信號以回應於接收到第四換檔信號而選擇性控制第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置。
根據本發明之一第五態樣，根據第三態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器經組態以至少設定一同步換檔模式及一非同步換檔模式。此外，當控制器被設定為該非同步換檔模式時，控制器回應於接收到第一信號及第三信號而僅控制第一齒輪變速裝置及第二齒輪 變速裝置之一者及回應於接收到第二信號及第四信號而僅控制第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置之另一者。
根據本發明之一第六態樣，根據第一態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器經組態以設定一同步換檔模式，在該同步換檔模式中，控制器回應於接收到第一換檔信號而根據第一指定換檔程序在一同步換檔點處操作第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置兩者。
根據本發明之一第七態樣，根據第一態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器經進一步組態以可操作地耦合至一第三輸入件以接收第三換檔信號。控制器輸出控制信號以回應於接收到該等第三換檔信號而根據一第三指定換檔程序控制第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置之至少一者。
根據本發明之一第八態樣，根據第七態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器經組態以設定一同步換檔模式，在該同步換檔模式中，控制器回應於接收到一單一第三信號而根據第一指定換檔程序在一同步換檔點處操作第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置兩者。
根據本發明之一第九態樣，根據第三態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器設定第一指定換檔程序及第三指定換檔程序之一者之一同步降檔點及第一指定換檔程序及第三指定換檔程序之另一者之一同步升檔點以提供兩個不同的同步換檔程序。
根據本發明之一第十態樣，根據第八態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器設定第一指定換檔程序及第三指定換檔程序之一者之一同步降檔點及第一指定換檔程序及第三指定換檔程序之另一者之一同步升檔點以提供一單一同步換檔程序。
根據本發明之一第十一態樣，根據第一態樣之自行車齒輪變速設備進一步包括對應於第一齒輪變速裝置之一後變速器及對應於第二齒輪變速裝置之一前變速器。
根據本發明之一第十二態樣，根據第十一態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器輸出控制信號以回應於接收到第二換檔信號而僅控制前變速器。
根據本發明之一第十三態樣，根據第一態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器輸出控制信號以控制由第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置確定之一齒輪比，使得該齒輪比在一升檔操作期間依一遞增次序改變及在一降檔操作期間依一遞減次序改變。
根據本發明之一第十四態樣，根據第一態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器輸出控制信號以控制由第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置確定之一齒輪比，使得該齒輪比在一升檔操作期間依一遞增次序改變。
根據本發明之一第十五態樣，根據第一態樣之自行車齒輪變速設備經組態使得控制器輸出控制信號以控制由第一齒輪變速裝置及第二齒輪變速裝置確定之一齒輪比，使得該齒輪比在一降檔操作期間依一遞減次序改變。
熟習技術者將自結合附圖而揭示自行車齒輪變速設備之較佳實施例的【實施方式】明白所揭示自行車齒輪變速設備之其他目的、特徵、態樣及優點。
10‧‧‧自行車
12‧‧‧自行車齒輪變速設備
16‧‧‧第一換檔操作裝置/換檔器
18‧‧‧第二換檔操作裝置/換檔器
20‧‧‧信號控制器
20a‧‧‧模式按鈕
20b‧‧‧通信埠
21‧‧‧微電腦
21a‧‧‧處理器
21b‧‧‧記憶體
22‧‧‧第一齒輪變速裝置/後換檔裝置/第二換檔器
22a‧‧‧後控制單元
22b‧‧‧馬達驅動單元
22e‧‧‧馬達
23‧‧‧第二齒輪變速裝置/前換檔裝置
23a‧‧‧前控制單元
23b‧‧‧馬達驅動單元
23e‧‧‧馬達
24‧‧‧自行車電腦
26‧‧‧鏈條
27‧‧‧自行車架
28‧‧‧曲柄轉速感測器
29‧‧‧車輪轉速感測器
30‧‧‧後煞車
31‧‧‧前煞車
32‧‧‧第一電纜
33‧‧‧第二電纜
34‧‧‧電源供應器/電池
35‧‧‧電線束
40‧‧‧基底構件
43‧‧‧煞車桿
44‧‧‧換檔操作構件
45‧‧‧換檔操作構件
46‧‧‧後鏈輪
47‧‧‧前鏈輪
48‧‧‧電纜
49‧‧‧顯示器
50‧‧‧輸入埠
現參考構成本發明之一部分之附圖：圖1係配備根據一實施例之一自行車齒輪變速設備的一自行車之一側視圖；圖2係展示一公路自行車控制(煞車/換檔)裝置及一自行車電腦(其耦合至圖1中所繪示之自行車之一下彎式(drop type)手把)的自行車之一手把區域之一側視圖；圖3係展示包含根據圖1及圖2中所繪示之實施例之自行車齒輪變 速設備之一電動自行車換檔系統之一總體組態的一示意方塊圖；圖4係具有三個前鏈輪及十個後鏈輪之一自行車換檔系統之一第一同步換檔齒輪換檔表；圖5係具有三個前鏈輪及十個後鏈輪之一自行車換檔系統之一第二同步換檔齒輪換檔表；及圖6係具有兩個前鏈輪及十個後鏈輪之一自行車換檔系統之一第三同步換檔齒輪換檔表。
現將參考圖式而闡釋所選實施例。熟習技術者將自本發明明白，該等實施例之以下描述僅供說明且並非為了限制如由隨附申請專利範圍及其等效物所界定之本發明。
首先參考圖1，圖中繪示配備根據一第一實施例之一自行車齒輪變速設備12之一自行車10。雖然自行車10被繪示為一公路自行車，但自行車齒輪變速設備12不受限於與一公路自行車一起使用。例如，本發明亦可應用於山地自行車及任何類型之自行車。如圖1至圖3中所見，自行車齒輪變速設備12係一電動自行車換檔系統之一部件。自行車齒輪變速設備12包含一第一換檔操作裝置或換檔器16及一第二換檔操作裝置或換檔器18。如下文所闡釋，第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18係自行車齒輪變速設備12之一升檔輸入件及/或一降檔輸入件之實例。自行車齒輪變速設備12亦包含一信號控制器20，其回應於第一換檔操作裝置或換檔器16及第二換檔操作裝置或換檔器18之操作而使自行車10之齒輪變速。信號控制器20包含一微電腦21。自行車齒輪變速設備12進一步包含一第一齒輪變速裝置22、一第二齒輪變速裝置23及一自行車電腦24。一電動(機動化)後變速器對應於一第一齒輪變速裝置22，而一電動(機動化)前變速器對應於第二齒輪變速裝置23。
微電腦21具有用於處理來自自行車齒輪變速設備12之各種感測器及組件之各種信號的一處理器21a及一記憶體21b。信號控制器20亦包含控制可移動構件18之移動(如下文所論述)之一換檔控制程式。該換檔控制程式可儲存於包含一ROM(唯讀記憶體)裝置及一RAM(隨機存取記憶體)裝置之記憶體21b中。雖然信號控制器20電連接至自行車齒輪變速設備12之其他部件(如圖3中示意性所繪示)，但將自本發明明白，無線通信可用於將信號控制器20可操作地耦合至自行車齒輪變速設備12之其他部件以接收資料。信號控制器20解譯及執行各種程式及硬體之指令(資料、信號及命令)以指導自行車齒輪變速設備12之操作。雖然信號控制器20被繪示為一單一分離單元，但信號控制器20可為另一組件之部件或可為若干組件之一部件(例如位於不同部件中之多個控制器)。
在所繪示實施例中，信號控制器20具有一模式按鈕20a以使騎乘者或其他使用者選擇手動換檔模式(其包含一同步換檔模式及一非同步換檔模式兩者)或自動換檔模式(其包含一同步換檔模式及一非同步換檔模式兩者)。替代地，可依其他方式(諸如藉由使用自行車電腦24及/或操作第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18之一者上之按鈕)選擇自行車齒輪變速設備12之操作模式。較佳地，可由使用者自一預設設定改變自行車齒輪變速設備12之各種參數以提供一客製化換檔程序。亦可藉由經由一通信埠20b將一個人電腦附接至自行車齒輪變速設備12而客製化自行車齒輪變速設備12之各種特徵。
基本上，為在手動換檔模式中使齒輪換檔，由騎乘者選擇及操作第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18以輸出控制信號至信號控制器20，信號控制器20接著輸出換檔信號以操作第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23以相對於一自行車架27而橫向地移動一鏈條26。在自動換檔模式中，信號控制器20基於來自一或多個運轉狀況感 測器之一或多個控制信號而控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23。
較佳地，信號控制器20經組態以輸出用於在手動換檔模式及自動換檔模式兩者期間執行一同步換檔之控制(換檔)信號。當然，亦可設定手動換檔模式及自動換檔模式使其不包含同步換檔特徵。如本文中所使用，術語「同步換檔」係指一換檔，其中使前齒輪換檔裝置及後齒輪換檔裝置兩者(例如第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23)幾乎同時地換檔以回應於一單一換檔操作構件(例如第一換檔操作裝置16或第二換檔操作裝置18)之操作或一預定運轉狀況發生而獲得一目標齒輪比。
如本文中所使用，術語「單一換檔操作構件」係指包含一升檔開關及一降檔開關之一換檔操作構件。然而，如本文中所使用，術語「單一換檔操作構件」不受限於如圖1及圖2中所繪示之一單一換檔器單元。例如，第一換檔操作裝置16之電開關SW1及SW2可經安置使得電開關SW1與SW2彼此分離(例如，可將電開關SW1安置於手把之右側上，而將電開關SW2安置於手把之左側上)。類似地，第二換檔操作裝置18之電開關SW3及SW4可經安置使得電開關SW3與SW4彼此分離(例如，可將電開關SW3安置於手把之右側上，可將電開關SW4安置於手把之左側上)。
在手動同步換檔模式中，第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18之僅一者可用於執行同步換檔，且第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18之僅另一者可用於執行類似於手動非同步換檔模式之個別換檔。因此，執行同步換檔之第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18之該一者被稱為一同步換檔操作裝置。另一方面，執行非同步換檔之第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18之該另一者被稱為一非同步換檔操作裝置。
在手動非同步換檔模式中，騎乘者操作第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18以輸出控制信號至信號控制器20，信號控制器20接著輸出換檔信號以個別地操作第一齒輪變速裝置22或第二齒輪變速裝置23。
在所繪示實施例中，如圖3中所繪示，提供一曲柄轉速感測器28及一車輪轉速感測器29以將資料提供至用於自動控制變速器22及23之換檔的信號控制器20。例如，基於來自曲柄轉速感測器28及車輪轉速感測器29之偵測信號，信號控制器20輸出控制信號以使變速器22及23換檔以獲得一目標齒輪比，使得踏頻(cadence)維持在約60RPM至約70RPM，其對於騎乘一自行車之普通人而言係一舒適值。可由信號控制器20執行此類型之自動換檔以及其他類型之自動換檔。由於可使用習知自動換檔，所以本文中將不再進一步詳細論述自動換檔模式之細節。
如圖1及圖2中所繪示，第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18係煞車操作裝置及換檔操作裝置，其中第一換檔操作裝置16固定地安裝於手把之右手邊上且第二換檔器22固定地安裝於手把之左手邊上。特定而言，第一換檔操作裝置16可操作地連接至第一齒輪變速裝置22及一後煞車30，而第二換檔操作裝置18可操作地連接至第二齒輪變速裝置23及一前煞車31。在所繪示實施例中，分別使用習知Bowden型煞車纜線來將第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18機械地連接至後煞車30及前煞車31。在所繪示實施例中，藉由第一電纜32及第二電纜33而將第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18電連接至信號控制器20。替代地，第二齒輪變速裝置23及前煞車31可連接至第一換檔操作裝置16，及第一齒輪變速裝置22及後煞車30可連接至第二換檔器22。
如圖2及圖3中所繪示，第一電纜32及第二電纜33分別輸出換檔 信號或命令至用於控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之信號控制器20。第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18亦自一電源供應器或電池34(參閱圖3)接收電功率。特定而言，一電線束35設置於信號控制器20與電源供應器34之間，使得電功率被供應至信號控制器20，信號控制器20接著經由第一電纜32及第二電纜33而將電功率分別供應至第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18。電線束35使換檔信號(FSS、RSS)及換檔裝置之位置信號(DATA)在信號控制器20與第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之間傳輸。可由僅包含兩個導體電纜之一電纜替換電纜32及33與電線束35。在此情況中，PLC(電力線通信)電路板可包含於信號控制器20與第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23中。
如圖2中所繪示，第一換檔操作裝置16附接至手把之彎曲部分，該手把在所繪示實施例中係一下彎式手把。第二換檔器22係第一換檔操作裝置16之一鏡像且包含本文中所論述之第一換檔操作裝置16之全部特徵。因此，本文將不再詳細論述第二換檔器22。當然，將自本發明明白，可根據需要及/或期望使用其他類型之電換檔器來取代本文中所繪示之類型。
第一換檔操作裝置16基本上包含依一習知方式固定地安裝於手把之右手邊上之一基底構件40，諸如所繪示之一帶夾(band clamp)。一煞車桿43可樞轉地安裝至基底構件40以依一習知方式操作後煞車30。煞車桿43具有一對可樞轉地安裝之換檔操作構件44及45。朝向自行車之一中線面推動換檔操作構件44及45以分別下壓電開關SW1及SW2。可在美國專利第7,854,180號(讓與Shimano公司)中找到換檔操作構件44及45與電開關SW1及SW2之一更詳細論述。換檔操作構件44及45係自行車齒輪變速設備12之升檔輸入件及/降檔輸入件之實例。第二換檔操作裝置18係第一換檔操作裝置16之一鏡像，且因此具有操 作開關SW3及SW4之一對可樞轉地安裝之換檔操作構件。
雖然所繪示實施例之換檔操作構件44及45與電開關SW1及SW2係如美國專利第7,854,180號中所展示般地建構，但第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18不受限於該特定建構。實際上，可用諸如美國專利第5,970,816號中所揭示之機械換檔器(其具有一手動同步換檔系統)替換第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18。
如上文所提及，控制器20經組態以至少設定一同步換檔模式及一非同步換檔模式。在下文中，電開關SW1在被操作時輸出第一信號，電開關SW2在被操作時輸出第三信號，電開關SW3在被操作時輸出第二信號，及電開關SW4在被操作時輸出第四信號。當控制器20被設定為該非同步換檔模式時，控制器20回應於接收到該等第一信號及該等第三信號而僅控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之一者及回應於接收到該等第二信號及該等第四信號而僅控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之另一者。因此，在操作換檔操作構件44時，非同步換檔模式通常導致第一齒輪變速裝置22執行一降檔操作，使得鏈條26移動至後鏈輪46之一更大者，而換檔操作構件45之操作通常導致第一齒輪變速裝置22執行一升檔操作，使得鏈條26移動至後鏈輪46之一更小者。在非同步換檔模式中，第二換檔操作裝置18依一類似方式操作第二齒輪變速裝置23。然而，控制器20經組態以設定一同步換檔模式，在該同步換檔模式中，控制器20回應於接收到第一換檔信號而根據第一指定換檔程序在一同步換檔點處操作第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23兩者。然而，在該同步換檔模式中，換檔操作構件44之操作可導致第一齒輪變速裝置22執行一降檔操作，而換檔操作構件45之操作可導致第一齒輪變速裝置22執行一升檔操作。
參考圖3，現將論述第一齒輪變速裝置22之基本建構。第一齒輪 變速裝置22基本上為包含一後控制單元22a(控制器)、一馬達驅動單元22b、一位置感測器22c及一馬達22e之一習知電動變速器。後控制單元22a、馬達驅動單元22b及位置感測器22c形成後致動單元。後控制單元22a經組態及配置以回應於由第一換檔操作裝置16之換檔開關SW1及SW2之一者之操作引起之一換檔控制信號而控制馬達驅動單元22b。馬達22e經組態及配置以驅動第一齒輪變速裝置22之一鏈條罩。馬達驅動單元22b經組態及配置以驅動馬達22e。位置感測器22c經組態及配置以感測後換檔裝置22之齒輪換檔位置。位置感測器22c構成自行車齒輪變速設備12之一傳動狀態判定組件之一實例。美國專利第8,137,223號(讓與Shimano公司)中揭示具有一位置感測器(即，一傳動狀態判定組件)之一電動後變速器之一實例。雖然一電位計可用於諸如美國專利第8,137,223中所揭示之位置感測器22c，但位置感測器22c不受限於此一建構。
返回參考圖1，自行車10具有用於自鏈條26選擇性接收一驅動力之複數個後鏈輪46。第一齒輪變速裝置22之馬達22e之操作使鏈條26在後鏈輪46之間以改變後齒輪檔位。雖然自行車10被繪示為僅具有九個後鏈輪46，但自行車10可具有更少或更多後鏈輪46。
返回參考圖3，現將論述第二齒輪變速裝置23之基本建構。第二齒輪變速裝置23基本上為包含一前控制單元23a(控制器)、一馬達驅動單元23b、一位置感測器23c及一馬達23e之一習知電動變速器。前控制單元23a、馬達驅動單元23b及位置感測器23c形成前致動單元。前控制單元23a經組態及配置以回應於由第二換檔操作裝置18之換檔開關SW3及SW4之一者之操作引起之一換檔控制信號而控制馬達驅動單元23b。馬達23e經組態及配置以驅動第二齒輪變速裝置23之一鏈條罩。馬達驅動單元23b經組態及配置以驅動馬達23e。位置感測器23c經組態及配置以感測前換檔裝置23之齒輪換檔位置。位置感測器23c 構成自行車齒輪變速設備12之一傳動狀態判定組件之一實例。美國專利第7,306,531(讓與Shimano公司)中揭示具有一位置感測器(即，一傳動狀態判定組件)之一電動前變速器之一實例。雖然一電位計可用於諸如美國專利第7,306,531中所揭示之位置感測器23c，但位置感測器23c不受限於此一建構。
返回參考圖1，自行車10具有用於將一踩踏(驅動)力傳送至鏈條26之複數個前鏈輪47。第二齒輪變速裝置23之馬達23e之操作使鏈條26在前鏈輪47之間移動以改變前齒輪檔位。雖然自行車10被繪示為僅具有三個前鏈輪47，但自行車10可具有兩個前鏈輪或三個以上前鏈輪。
自行車電腦24包含一微處理器、記憶體及一習知自行車電腦之其他習知結構。由於自行車電腦係吾人所熟知之習知裝置，所以本文中將不再論述及/或繪示自行車電腦24，經修改以適應自行車齒輪變速設備12之自行車電腦除外。特定而言，由一電纜48將自行車電腦24電連接至信號控制器20以自自行車齒輪變速設備12之其他組件接收各種資料。如圖3中所繪示，電纜48亦可視情況將電力供應至自行車電腦24。替代地，自行車電腦24可本身具有電源供應器(例如一可替換電池)。
如圖1至圖3中所繪示，自行車電腦24係自行車齒輪變速設備12之一部件。然而，可將自行車電腦24之各種功能整合至第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18及/或信號控制器20之一者或兩者中。
如同大多數自行車電腦，自行車電腦24具有用於將齒輪位置、速度、行進距離及其他資訊顯示給騎乘者之一顯示器49。此外，在所繪示實施例中，自行車電腦24進一步包含一輸入埠50，其為用於附接一電腦以更新軟體及/或修改自行車齒輪變速設備12之各種操作參數之一通信埠(諸如一USB埠)。
在圖4之所繪示實施例中，自行車之齒輪換檔機構(例如第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23)具有複數個速度檔位(無同步換檔特徵之三十個速度檔位及含同步換檔特徵之二十一個速度檔位)。一高齒輪比係指曲柄臂每旋轉一周之一較高自行車速度，而一低齒輪比係指曲柄臂每旋轉一周之一較低自行車速度。在圖4所繪示之同步換檔操作中，在前鏈輪47之間發生一單一齒輪換檔操作及在後鏈輪46中發生一雙重齒輪換檔操作。
當同步換檔特徵不在使用中時，圖1之自行車傳動裝置具有總共三十個速度檔位。然而，當同步換檔特徵在使用中時，圖1之自行車傳動裝置僅具有總共二十一個速度檔位，如圖4中所繪示。在圖4之實例中，圖1之自行車傳動裝置包含至少一個同步換檔點，其包含第五速度檔位(即，沿同步升檔程序自最低齒輪比數至最高齒輪比)。然而，自行車傳動裝置不受限於自行車傳動裝置之一單一同步換檔點。同步換檔點之位置及數目將取決於可在特定自行車傳動裝置中獲得之特定齒輪比。換言之，可改變後鏈輪及前鏈輪之齒數以改變齒輪比，可獲得該等齒輪比，使得可改變更多或更少後鏈輪及/或前鏈輪以增加或減少速度檔位之可獲得數目。
例如，圖4繪示一自行車傳動裝置之一換檔表，該自行車傳動裝置具有十個後鏈輪、三個前鏈輪及發生在第五速度檔位與第六速度檔位之間之換檔處之一同步換檔。在此情況中，當騎乘者僅操作同步換檔操作裝置之升檔開關時，跟隨一同步換檔程序以自具有0.67(CS：三十六齒及FC：二十四齒)之一齒輪比之第一齒輪檔位依序增大齒輪比。在此情況中，齒輪比隨同步換檔操作裝置之升檔開關而改變如下：0.67(CS：第一檔位及FC：低檔位)→0.75(CS：第二檔位及FC：低檔位)→0.86(CS：第三檔位及FC：低檔位)→1.00(CS：第四檔位及FC：低檔位)→1.14(CS：第五檔位及FC：低檔位)→1.33(CS：第四檔 位及FC：中檔位)→1.52(CS：第五檔位及FC：中檔位)→1.68(CS：第六檔位及FC：中檔位)→1.88(CS：第七檔位及FC：中檔位)→2.21(CS：第六檔位及FC：高檔位)→2.47(CS：第七檔位及FC：高檔位)→2.80(CS：第八檔位及FC：高檔位)→3.23(CS：第九檔位及FC：高檔位)→3.82(CS：第十檔位及FC：高檔位)。當騎乘者僅操作同步換檔操作裝置之降檔開關時，跟隨一同步換檔程序以自最後齒輪檔位(CS：十一齒及FC：四十二齒)依序減小齒輪比。在此情況中，齒輪比隨同步換檔操作裝置之降檔開關而改變如下：3.82(CS：第十檔位及FC：高檔位)→3.23(CS：第九檔位及FC：高檔位)→2.80(CS：第八檔位及FC：高檔位)→2.47(CS：第七檔位及FC：高檔位)→2.21(CS：第六檔位及FC：高檔位)→2.00(CS：第五檔位及FC：高檔位)→1.75(CS：第四檔位及FC：高檔位)→1.50(CS：第三檔位及FC：高檔位)→1.31(CS：第二檔位及FC：高檔位)→1.14(CS：第三檔位及FC：中檔位)→1.00(CS：第二檔位及FC：中檔位)→0.89(CS：第一檔位及FC：中檔位)→0.75(CS：第二檔位及FC：低檔位)→0.67(CS：第一檔位及FC：低檔位)。
即使在手動同步換檔模式中，亦可操作非同步換檔操作裝置以依與手動非同步換檔模式相同之方式執行一個別換檔。例如，根據圖4之換檔表，當當前換檔檔位對應於後檔位(CS)之第三檔位及前檔位(FC)之低檔位且騎乘者操作非同步換檔操作裝置之升檔開關時，將前檔位(FC)自低檔位改變至中檔位，同時當前後檔位(CS)之第三檔位保持嚙合。在此點(CS：第三檔位及FC：中檔位)處，當騎乘者操作同步換檔操作裝置之升檔開關時，將後檔位(CS)自後檔位(CS)之第三檔位改變至後檔位(CS)之第四檔位，同時當前前鏈輪(FC)之中檔位保持嚙合。
圖4、圖5及圖6係在同步換檔模式中供使用之預存換檔表之實例。該等預存換檔表儲存於記憶體21b中，使得控制器20回應於來自 電開關SW1、SW2、SW3及SW4之信號而操作第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23。特定而言，控制器20經組態以可操作地耦合至一第一輸入件(諸如電開關SW1、SW2、SW3及SW4之一者(例如電開關SW1))以接收第一換檔信號。控制器20輸出控制信號以回應於接收到該等第一換檔信號而根據該等預存換檔表之一者之一第一指定換檔程序控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之至少一者。控制器20經組態以可操作地耦合至一第二輸入件(諸如電開關SW1、SW2、SW3及SW4之一者(例如電開關SW3))以接收第二換檔信號。控制器20亦輸出控制信號以回應於接收到該等第二換檔信號而根據該等預存換檔表之一者之一第二指定換檔程序控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之至少一者，其中該第二指定換檔程序不同於該第一指定換檔程序。換言之，控制器20輸出控制信號以回應於接收到該等第二換檔信號而選擇性控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23。當然，將自本發明明白，額外預存換檔表可儲存於記憶體21b中以回應於來自電開關SW1、SW2、SW3及SW4之信號而操作第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23。
較佳地，控制器20經進一步組態以可操作地耦合至一第三輸入件(諸如電開關SW1、SW2、SW3及SW4之一者(例如電開關SW2))以接收第三換檔信號。控制器20輸出控制信號以回應於接收到該等第三換檔信號而根據一第三指定換檔程序控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之至少一者。
較佳地，控制器20經進一步組態以可操作地耦合至一第四輸入件(諸如電開關SW1、SW2、SW3及SW4之一者(例如電開關SW4))以接收第四換檔信號。控制器20輸出控制信號以回應於接收到該等第四換檔信號而根據不同於第三指定換檔程序之一第四指定換檔程序控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之至少一者。
在同步換檔模式中，可由使用者設定控制器20以使用第一換檔操作裝置16之開關SW1及SW2來根據預存於換檔表中之同步換檔程序操作第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23及使用第二換檔操作裝置18之開關SW3及SW4來沿非同步換檔程序操作第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之一者。換言之，就第一換檔操作裝置16而言，開關SW1及SW2之一者沿同步升檔程序執行升檔且開關SW1及SW2之另一者沿同步降檔程序執行降檔。就第二換檔操作裝置18而言，開關SW3及SW4之一者執行第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之僅一者之升檔，且開關SW3及SW4之另一者執行第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之該一者之降檔。
替代地，在同步換檔模式中，可由使用者設定控制器20以使用第一換檔操作裝置16之開關SW1及SW2之一者來沿對應同步換檔程序執行升檔或降檔及使用第二換檔操作裝置18之開關SW3及SW4之一者來沿對應同步換檔程序執行升檔或降檔之另一者。開關SW1、SW2、SW3及SW4之剩餘兩者用於沿非同步換檔程序操作第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之一者。
控制器20經組態以設定一同步換檔模式，在該同步換檔模式中，控制器20回應於接收到一單一第三信號而根據第一指定換檔程序在一同步換檔點處操作第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23兩者。
參考圖4，此預存換檔表具有由虛線箭頭指示之指定換檔程序，其中同步換檔點被圈出。由一對齒輪比或一對前換檔檔位及後換檔檔位(其等發生在換檔之前及換檔之後)判定同步換檔點。在此實施例中，同步點包含複數個同步升檔點及複數個同步降檔點。由一對齒輪比或一對前換檔檔位及後換檔檔位(其等發生在換檔之前及換檔之後)判定同步換檔點。在此實施例中，同步換檔點包含一同步升檔點及一 同步降檔點。在圖4中，同步升檔點包含：一對齒輪比1.14(即，其中該對係：前換檔檔位係低檔位且後換檔檔位係第五檔位)及1.33(即，其中該對係：前換檔檔位係中檔位且後換檔檔位係第四檔位)；及一對齒輪比1.88(即，其中該對係：前換檔檔位係中檔位且後換檔檔位係第七檔位)及2.21(即，其中該對係：前換檔檔位處係高檔位且後換檔檔位係第六檔位)。在圖4中，同步降檔點包含：一對齒輪比1.31(即，其中該對係：前換檔檔位係高檔位且後換檔檔位係第二檔位)及1.14(即，其中該對係：前換檔檔位係中檔位且後換檔檔位係第三檔位)；及一對齒輪比0.89(即，其中該對係：前換檔檔位係中檔位且後換檔檔位係第一檔位)及0.75(即，其中該對係：前換檔檔位係低檔位且後換檔檔位係第二檔位)。
當控制器20係在一同步換檔模式中時，使用圖4之預存換檔表之指定換檔程序。當自行車齒輪變速設備12係在該同步換檔模式中時，圖4中用斜線畫陰影之齒輪比不可用。然而，當在非同步換檔模式中時，騎乘者可使第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23換檔以獲得圖4之換檔表中之任一齒輪比。由較寬箭頭指示非同步換檔。如圖4中所見，同步降檔程序具有一同步降檔點，其不同於用於前鏈輪47之間之換檔之一同步升檔點。因此，控制器20設定第一指定換檔程序與第三指定換檔程序中之一者之一同步降檔點及第一指定換檔程序與第三指定換檔程序中之另一者之一同步升檔點以提供兩個不同之同步換檔程序。在其他實施例中，當自行車齒輪變速設備12係在同步換檔模式中時，圖4中用斜線畫陰影之齒輪比可用。例如，當當前換檔檔位係後檔位(CS)之第九檔位及前檔位(FC)之高檔位且接著騎乘者操作第一換檔操作裝置16與第二換檔操作裝置18中之另一者(即，充當一非同步換檔操作裝置的那個)之降檔開關時，可將前檔位(FC)自高檔位改變至中檔位。此時，第一換檔操作裝置16及第二換檔操作裝置18兩 者可實現一個別換檔，如同在手動非同步換檔模式一般。當齒輪比返回至同步換檔程序內之齒輪比之一者時，控制器20基於第一換檔操作裝置16與第二換檔操作裝置18中之一者(即，該者充當一同步換檔操作裝置)而沿同步換檔程序控制換檔。
因此，圖4之換檔表界定兩個相鄰前鏈輪47之間之複數個不同之同步換檔程序。使用者可藉由使用自行車電腦24或一外部電腦而設定同步降檔點及同步升檔點(例如一同步換檔之齒輪變速點)。控制器20輸出控制信號以控制由第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23確定之一齒輪比，使得該齒輪比在一升檔操作期間依一遞增次序改變及在一降檔操作期間依一遞減次序改變。
參考圖5，就此預存換檔表而言，當改變前齒輪(即，鏈條26自前鏈輪47之一者換檔至下一者)時，在一同步換檔程序中不改變後齒輪(即，鏈條26未自後鏈輪46之當前者換檔至下一者)。然而，當自行車齒輪變速設備12係在同步換檔模式中時，圖5中用斜線畫陰影之齒輪比不可用。此處，控制器20輸出控制信號以回應於自第二換檔操作裝置18接收到第二換檔信號而僅控制前變速器(例如第二齒輪變速裝置23)。
如圖6中所見，控制器20設定第一指定換檔程序及第三指定換檔程序之一者之一同步降檔點及第一指定換檔程序及第三指定換檔程序之另一者之一同步升檔點以提供一單一同步換檔程序。此外，就此預存換檔表而言，在同步換檔模式中，若在第二換檔信號使齒輪自指定換檔程序內之一齒輪比換檔至不包含於指定換檔程序內之一齒輪比(自1.58至1.00)之後輸入一第一換檔信號，則控制器20控制第一齒輪變速裝置22及第二齒輪變速裝置23之至少一者以接近指定換檔程序。例如，在其中當前齒輪比係1.00(不在同步換檔程序內)之同步換檔模式中，當輸入一第一換檔(升檔)信號時，控制器20操作第一齒輪變速 裝置22及第二齒輪變速裝置23以將齒輪比自當前齒輪比改變至一更高齒輪比，該更高齒輪比係同步換檔程序中之最接近齒輪比(例如1.19)。此外，例如，在其中當前齒輪比係1.00(不在同步換檔程序中)之同步換檔模式中，當輸入一第一換檔(降檔)信號時，控制器20移動第一齒輪變速裝置22以將齒輪比自當前齒輪比改變至下一更低齒輪比(例如0.86)。在此實施例中，在同步換檔模式中，當當前齒輪不在同步換檔程序中時，返回至同步換檔程序係容易的。
雖然上述實施例之齒輪變速設備12經組態使得一使用者可根據需要及/或期望選擇同步換檔模式及非同步換檔模式，但本發明不受限於此組態。例如，齒輪變速設備12可僅具有一同步換檔模式。
在理解本發明之範疇時，術語「包括」及其衍生詞(如本文中所使用)意指開放式術語，其指定存在所陳述之特徵、元件、組件、群組、整體及/或步驟，但不排除存在其他未陳述之特徵、元件、組件、群組、整體及/或步驟。前述內容亦適用於具有類似含義之用語，諸如術語「包含」、「具有」及其衍生詞。此外，以單數形式使用之術語「部件」、「區段」、「部分」、「構件」或「元件」可具有一單一部件或複數個部件之雙重含義。如本文中所使用，術語「升檔」係指導致曲柄臂每旋轉一周之自行車車輪之更快旋轉的一傳動裝置之一齒輪比之一變化。如本文中所使用，術語「降檔」係指導致曲柄臂每旋轉一周之自行車車輪之更慢旋轉的一傳動裝置之一齒輪比之一變化。
雖然已僅選擇所選實施例來繪示本發明，但熟習技術者將自本發明明白，可在不背離如隨附申請專利範圍所界定之本發明之範疇之情況下於本文中作出各種改變及修改。例如，可根據需要及/或期望改變各種組件之尺寸、形狀、位置或方向，只要其等實質上不改變該等組件之意欲功能。若無另外特別說明，則展示為彼此直接連接或接觸之組件可具有安置於該等組件之間之中間結構。若無另外特別說 明，則一個元件之功能可由兩個元件執行，且反之亦然。一實施例之結構及功能可用在另一實施例中。一特定實施例中未必同時存在全部優點。不同於先前技術之每一特徵(單獨或與其他特徵組合)亦應被視為申請者之另外發明之一單獨描述，其包含由此(等)特徵體現之結構及/或功能概念。因此，根據本發明之該等實施例之先前描述僅供說明，且並非為了限制如隨附申請專利範圍及其等效物所界定之本發明。

Claims (10)

  1. 一種自行車齒輪變速設備，其包括：一控制器(20)，其具有一記憶體(21b)，該記憶體經組態以儲存複數個預存換檔表，一第一齒輪變速裝置(22)，及一第二齒輪變速裝置(23)，其中該控制器(20)基於該等預存換檔表，控制該第一齒輪變速裝置(22)及該第二齒輪變速裝置(23)之操作；並且其中該等預存換檔表之至少一者包含至少一指定換檔程序，該控制器根據該至少一指定換檔程序驅動該第一齒輪變速裝置(22)及該第二齒輪變速裝置(23)之至少一者，且該至少一指定換檔程序包含至少一同步換檔點。
  2. 如請求項1之自行車齒輪變速設備，更包含一自行車電腦(24)藉此可選擇該等預存換檔表之一者。
  3. 如請求項2之自行車齒輪變速設備，其中該自行車電腦(24)包含用以附接一電腦之一輸入埠(50)，以選擇該等預存換檔表。
  4. 如請求項1至3之任一項之自行車齒輪變速設備，更包含一第一換檔操作裝置(16)及一第二換檔操作裝置(17)，其中較佳地該控制器(20)在接收到由該第一換檔操作裝置(16)及/或該第二換檔操作裝置(17)產生之換檔信號時控制該第一齒輪變速裝置(22)及該第二齒輪變速裝置(23)之操作。
  5. 如請求項1至3之任一項之自行車齒輪變速設備，其中該預存換檔表包括一第一指定換檔程序及一第二指定換檔程序，其中該控制器於接收由該第一換檔操作裝置(16)產生之換檔信號時，根據該第一指定換檔程序驅動該第一齒輪變速裝置(22)，且其中該 控制器於接收由該第二換檔操作裝置(17)產生之換檔信號時，根據該第二指定換檔程序驅動該第二齒輪變速裝置(23)。
  6. 如請求項5之自行車齒輪變速設備，其中該第一指定換檔程序包含至少一同步換檔點及/或該第二指定換檔程序包含至少一同步換檔點。
  7. 如請求項6之自行車齒輪變速設備，其中該控制器(20)回應於接收到該第一換檔信號，在該同步換檔點操作該第一齒輪變速裝置(22)及該第二齒輪變速裝置(23)兩者。
  8. 如請求項5之自行車齒輪變速設備，其中該預存換檔表進一步包括一第三指定換檔程序及一第四指定換檔程序。
  9. 如請求項4之自行車齒輪變速設備，其中該第一換檔操作裝置(16)包括一第一電開關(SW1)及一第二電開關(SW2)，且其中該第二換檔操作裝置(17)包括一第三電開關(SW3)及一第四電開關(SW4)。
  10. 如請求項9之自行車齒輪變速設備，其中該控制器(20)回應於自該第一電開關(SW1)接收到換檔信號，根據該第一指定換檔程序操作該第一齒輪變速裝置(22)及該第二齒輪變速裝置(23)，及/或該控制器(20)回應於自該第三電開關(SW3)接收到換檔信號，根據該第二指定換檔程序操作該第一齒輪變速裝置(22)及該第二齒輪變速裝置(23)，及/或該控制器(20)回應於自該第二電開關(SW2)接收到換檔信號，根據該第三指定換檔程序操作該第一齒輪變速裝置(22)及該第二齒輪變速裝置(23)，及/或該控制器(20)回應於自該第四電開關(SW4)接收到換檔信號， 根據該第四指定換檔程序操作該第一齒輪變速裝置(22)及該第二齒輪變速裝置(23)。
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