TWI593594B

TWI593594B - 用於電子地控制自行車變速器的方法以及電子伺服輔助自行車變速器

Info

Publication number: TWI593594B
Application number: TW101127245A
Authority: TW
Inventors: 帕斯格保羅; 波爾托里艾貝爾托
Original assignee: 坎帕克諾羅公司
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2017-08-01
Also published as: US8645032B2; JP2013028340A; CN102897280A; CN102897280B; EP2551182A1; EP2551182B1; TW201313546A; JP5806984B2; US20130030662A1

Description

用於電子地控制自行車變速器的方法以及電子伺服輔助自行車變速器

本發明涉及一種電子地控制自行車變速器的方法，和一種電子伺服輔助自行車變速器。

自行車中的運動傳遞系統包括在齒輪之間延伸的鏈條，該齒輪與踏板曲柄的軸相關聯並且與後輪的輪轂相關聯。當在踏板曲柄的軸和後輪的輪轂中的至少一個處存在一個以上的齒輪時，運動傳遞系統因此配備有變速器，該變速器設置有前變速器及/或後變速器。在電子伺服輔助變速器的情況中，每一個變速器包括鏈條引導元件和電動機械致動器，鏈條引導元件(也被稱為支架)係可活動的以使鏈條在齒輪之間移動從而改變傳動比，電動機械致動器用於移動鏈條引導元件。而通常致動器包括：通常是電動馬達的馬達，該馬達經由諸如鉸接平行四邊形的連桿而與鏈條引導元件聯接；齒條系統或蝸桿系統；及轉子或轉子的下至鏈條引導元件自身的下游的任何其他運動部分的位置、速度及/或加速度的感測器。值得注意的是也使用與在本文中使用的術語稍微不同的術語。

控制電子裝置例如基於一或多個所偵測的變數諸如行駛速度、踏板曲軸的旋轉節奏、施加至踏板曲軸的扭矩、行駛地形的斜度、騎車人的心率等，及/或基於騎車人經由合適指令構件例如桿及/或按鈕手動輸入的指令而自動改變傳動比。

為了控制致動器，控制電子裝置使用值表，而不是假設齒輪在軸向上等間距隔開並且因此始終以相同的量移動鏈條引導元件，該值表包含關於每一個齒輪的、變速器的變數必須使用以將鏈條定位與齒輪嚙合的值。該值可以是關於鄰近的齒輪的微分值，或可以是關於參照物的絕對值，例如關於參考齒輪或關於衝程結束情況或關於缺乏馬達啟動的情況的絕對值。

就幅度而言，致動器的指令值可以是例如在變速器上作為參照物的移動點已行駛的距離、馬達應當執行的步數或轉數、馬達的激勵時間的長度、具有與電壓成比例的行程的馬達的供應電壓值，此外該指令值可以是與馬達相關聯的感測器發射的值、儲存在暫存器中表示前述量中的一種的數值等。

所述表格的值是在工廠中設定的、考慮到在(前或後) 變速器群組中的齒輪的數目和各自的厚度和節距的標稱值。通常，在沒有致動器的驅動信號、即指令值為零，鏈條與具有最小半徑的齒輪嚙合時，規定該標稱值，儘管如能夠從前述示例中看出，該條件不是必要的。

EP1426284A1揭示一種電子伺服輔助變速器，其中實現了設置操作模式、調節操作模式和普通騎乘模式。在設置操作模式中，鏈條與單個預選齒輪、較佳地具有最小直徑的齒輪對準，並且在致動器的實體位置和與關於預定齒輪的傳動比相關的邏輯值之間設置一對一對應，較佳地使與表格的標稱值內容有關的計數器歸零。在調節模式中，鏈條與預定的齒輪嚙合和對準，並且設置與關於預定齒輪的傳動比相關的邏輯值的調節變數(「偏移」)。在普通騎乘模式期間，致動器被移動到實體位置中，該實體位置由與齒輪相關的、利用調節變數調節的邏輯值決定。依此方式，補償了在鏈條和一或多個齒輪之間的由例如衝擊或碰撞或由在替換的齒輪和被替換的齒輪的尺寸之間的小差別導致的失準。

申請人觀察到在單個齒輪處的設置僅可以最低限度地排除各種在變速器和安裝有變速器的機械元件的製造公差和幾何形狀、特別是車架的尺寸和幾何形狀以及變速器的前叉的厚度中的差別，然而在每一個齒輪處的經由偏移的調節是相當漫長和複雜的操作。

在本發明的基礎上意圖解決的技術問題在於快速且有效地使自行車變速器的標稱指令值適於可能被安裝的真實自行車變速器，以考慮變速器自身的製造和組裝公差值，以及自行車的幾何形狀。

在本發明的第一態樣中，本發明涉及電子地控制自行車變速器的方法，該方法包括下列步驟：a)偵測致動器的第一實際指令值以便定位運動傳遞鏈條與至少三個同軸齒輪中的第一齒輪嚙合，並且偵測致動器的第二實際指令值以便定位鏈條與該齒輪中的第二齒輪嚙合；b)關於每一個齒輪，理論地決定致動器的標稱指令值以便定位鏈條與該齒輪嚙合；及c)關於除第一和第二齒輪外的每一個所述齒輪，基於該標稱指令值和該第一和第二實際指令值計算該致動器的實際指令值。

使用兩個齒輪作為參照物，依舊可以用相對快的操作，不僅考慮變速器的安裝公差和車架的部件的尺寸差，還考慮在關於理論參考變速器的齒輪組件內的尺寸差值，該標稱值基於該理論參考變速器。

可以使用標稱和實際的指令值的任意數值表述，該數值表述表示鏈在其中在該實體位置以在特定的齒輪上嚙合的條件。

如上所述，指令值是變速器的變數必須使用以便定位鏈條與齒輪嚙合的值，其中該值可以是關於鄰近的齒輪的微分值，或可以是關於參照物的絕對值，例如關於參考齒輪或關於衝程結束情況或關於缺乏馬達啟動的情況的絕對值。就幅值而言，致動器的指令值可以是例如在變速器上作為參照物的移動點已行駛的距離、使得馬達應當執行的步數或轉數、馬達的激勵時間的長度、具有與電壓成比例的行程的馬達的供應電壓值，此外該指令值可以是與馬達相關聯的感測器發射的值、儲存在暫存器中且表示前述量中的一種的數值等。

此外，標稱值意味著針對參考變速器。

較佳地，決定致動器的標稱指令值的步驟包括從記憶體讀取值表。

較佳地，標稱和實際指令值由具有比例標度的數值表述來表示。

較佳地，藉由利用與齒輪對相關的實際指令值的差值和與該齒輪對相關的標稱指令值的差值成比例來進行實際指令值的該計算。

依此方式，進行了標稱值到實際值的線性變換。

較佳地，比例常數等於在與該第一和該第二齒輪相關的實際指令值的差值和與該第一和該第二齒輪相關的標稱指令值的差值之間的比率。

較佳地，該第一齒輪是具有最小直徑的齒輪或是與具有最小直徑的齒輪緊鄰的齒輪，及/或該第二齒輪是具有最大直徑的齒輪或是與具有最大直徑的齒輪緊鄰的齒輪。

藉由選擇在其上進行致動器的實際情況的偵測的齒輪，該等齒輪位於齒輪組件的兩端處或附近，取得了關於其他齒輪的允許更精確地定位鏈條的實際指令值。確實，隨著在兩個參考齒輪之間的距離增加，測量的精準度增加並且測量誤差以百分比形式變得更小。

藉由進一步將該齒輪選擇為從齒輪組件的各個端的倒數第二個齒輪，經由在實行偵測的齒輪的兩側上具有兩個齒輪，獲得了可視地更容易地偵測鏈條的正確定位的進一步優勢。

有利地，關於標稱指令值的參照系統的原點和關於實際指令值的參考系統的原點選擇在該第一齒輪處。

該規定允許簡化計算，因為與該第一和該第二齒輪相關的標稱和實際指令值的差值分別和與第二齒輪相關的標稱和實際指令值一致。

因此，能夠存在至少一個分別將標稱或實際指令值標準化的步驟。

較佳地該步驟c)包括下列步驟：d)關於可能除該第一和該第二齒輪之外的每一個齒輪，計算在(i)在與該齒輪相關的標稱指令值和與緊接在該齒輪前面的齒輪相關的標稱指令值之間的差值和(ii)與該第二和該第一齒輪相關的標稱指令值的差值之間的比率，在不存在緊鄰該齒輪前面齒輪的情況下假設與緊接在該齒輪前面的齒輪相關的標稱指令值等於零；e)關於可能除該第一和該第二齒輪之外的每一個齒輪，計算在(i)與緊鄰在該齒輪前面的齒輪相關的實際指令值和(ii)在步驟d)中計算的比率和在步驟a)中偵測的與該第二和該第一齒輪相關的實際指令值的差值之間的乘積之間的代數和，在不存在緊鄰該齒輪前面齒輪的情況下假設與緊鄰在該齒輪前面的齒輪相關的實際指令值等於零。

較佳地，各種前述步驟被包括在變速器的設置或調節操作模式中，然而在騎乘操作模式中，電子控制方法包括藉由根據計算出的該實際指令值中的一個實際指令值命令致動器致動換檔的步驟。

有利地，該方法在騎乘操作模式中包括在不存在該實際指令值的有效組的情況下藉由根據該標稱指令值中的一個標稱指令值命令致動器致動換檔的步驟。

在本發明的第二態樣，本發明涉及電子伺服輔助自行車變速器，包括：-鏈條和齒輪系統，用於將運動從踏板曲柄的軸傳遞至自行車的驅動輪，該運動傳遞系統包括沿著從踏板曲柄的軸和驅動輪的軸線中選取的軸線的至少三個同軸齒輪；-至少一個變速器，該變速器包括鏈條引導元件和鏈條引導元件的致動器，以將該鏈條移位至與該至少三個同軸齒輪中的預選齒輪嚙合；及-控制電子裝置，包括適於實現上述方法的模組。

較佳地，該致動器包括以合適「步」數驅動的直流有刷馬達，每一個該「步」對應一個回轉的一部分，更佳地對應一個回轉的三十二分之一。

在本發明的第三個態樣，本發明涉及一種變速器，該變速器包括鏈條引導元件和鏈條引導元件的致動器，以將鏈條移位至與至少三個同軸齒輪中的預選齒輪嚙合；並且該變速器包括控制電子裝置，該控制電子裝置包括適於實現上述方法的模組。

在本發明的第四個態樣，本發明涉及一種包括如上所述的電子伺服輔助自行車變速器的自行車。

參照圖1，自行車1，尤其是競速自行車，包括以已知的方式由管狀元件形成的車架2，該車架2限定用於後輪4的支座結構3和用於前輪6的前叉5。具有管狀結構的車把41可操作地連接至前叉5和車架2。

車架2在其下部支承傳統式踏板曲柄或踏板單元7的軸，以經由根據本發明的電子伺服輔助變速器致動後輪4，該電子伺服輔助變速器通常由元件符號8表示。

變速器8包括後換檔群組9和前換檔群組10。後換檔群組9包括具有不同直徑並且與後輪4同軸的複數個齒輪或鏈輪11。前換檔群組10包括具有不同直徑並且與踏板曲柄7的軸同軸的複數個齒輪或冠形齒輪或傳動齒輪12。

封閉運動傳遞鏈條13能夠經由電子伺服輔助變速器8而選擇地嚙合後換檔群組9的齒輪11和前換檔群組10的齒輪12，以提供不同的可用傳動比。

能夠藉由移動後換檔群組9的後變速器14的鏈條引導元件及/或前換檔群組10的前變速器15的鏈條引導元件取得不同的傳動比。

在各個變速器14、15中，後鏈條引導元件和前鏈條引導元件由各自的電動馬達16、17(圖2)移動，通常電動馬達16、17裝配有減速器並且經由鉸接式平行四邊形機構而與鏈條引導元件相連。或者，可以使用在現有技術中眾所周知的其他類型的馬達或其他類型的致動器，例如齒條或蝸桿系統，例如在U.S.6,679,797中描述的馬達和制動器，經由參考在此併入。

變速器14、15通常包括各個位置、速度及/或加速度感測器18、19(圖2)。該感測器能夠與馬達16、17的轉子相連，或與下至鏈條引導元件自身的、轉子的「下游」的任何活動部分相連。

未在本文中闡述變速器14、15的結構細節，因為本發明不涉及變速器的具體結構。更多的細節，請例如參考在上文中引用的專利申請或專利的說明書。

圖2以方塊圖的形式表示了根據本發明的實施例的電子伺服輔助變速器的電氣和電子部分。

裝配有電池的電子電源單元或板30向變速器14、15的感測器18、19和馬達16、17、向在下文中稱為介面板或單元32的電子板、並且可能向在下文中稱為感測器板或單元34的電子板提供電力供應。該電池較佳地是可再充電類型的，並且後變速器14能夠以已知的方式包括動力電子單元以向電池再充電。

電子電源板30、介面單元32和感測器單元34作為整體形成電子伺服輔助變速器8的電子控制器40。或者，能夠存在單個電子板或不同數目的電子板。

因此在本說明和在所附請求項中，在電子控制器或控制電子裝置40下方應當設置有邏輯單元，然而該邏輯單元能夠由許多實體單元形成，尤其是由一或多個能夠例如容納在電子電源板30、介面單元32及/或感測器單元34中的分散式微型處理器形成。

電子電源板30被收容在例如車把41的管中的一個管或車架2的管中的一個管中，例如在飲水瓶(未示出)的支撐部處。介面單元32被收容在例如車把41的管中的一個管中或安裝在車把41上的可夾持裝置42中。感測器板34被收容在例如車架2的管中的一個管中，靠近與感測器板34相連的感測器。

經由有利地收容在車架2的管內部的電纜進行在各個部件之間的能量、資料和資訊的傳輸。能夠以無線模式，例如利用藍芽協定進行資料和資訊信號的傳輸。

在行駛期間，電子控制器40基於由手動指令裝置42建立的向上或向下換檔請求信號控制前後變速器14、15，或者電子控制器40自身自動地或半自動地控制前後變速器14、15。手動指令裝置42能夠例如包括適於切換切換裝置36的狀態的桿或按鈕，該切換裝置36連接至介面單元32或佈置在介面單元32上。切換裝置36能夠被直接致動或分別經由桿致動，或兩個按鈕能夠經由擺桿致動。

通常，佈置在車把41的手把上或附近的按鈕或桿分別用於後換檔群組9的向上和向下換檔信號，並且佈置在車把41的另一手把上或附近的按鈕或桿(圖2)分別用於前換檔群組10的向上和向下換檔信號。通常，也存在用於致動切換裝置36中的一或多個切換裝置的桿或按鈕，該按鈕或桿旨在指令協助工具，例如操作模式的選擇。

在變速器8中，電子控制器40，並且更具體地感測器單元34還較佳地具有一或多個行程參數的感測器38，行程參數例如行駛速度、踏板曲柄的旋轉速度、行駛地形的斜度、騎車人的心率和與其相關的類似參數。

在實施例中，電子控制器40致動馬達16、17以便致動換檔，並且當已經達到期望的傳動比時，即當變速器14或15的鏈條引導元件已經達到允許鏈條13與期望的齒輪11或12正確嚙合的位置時電子控制器40基於感測器18、19的信號制動馬達16、17，該期望的齒輪11或12例如為與當(向上或向下)換檔指令(分別)經由手動指令裝置42和切換裝置36及/或經由電子控制單元40基於感測器38的輸出而產生時鏈條13所在的齒輪鄰近的(分別具有更大或更小直徑的)齒輪。在多級換檔的情形中，期望的齒輪可以不鄰近起始齒輪。

在可替代實施例中，以一段時間或以合適的值驅動馬達16、17，用於每一個向上或向下換檔，並且然後自動制動馬達16、17，然而感測器18、19僅可選地存在，並且在存在感測器的情況中，感測器18、19用於向電子控制器40提供回饋信號，使得萬一鏈條13還沒有達到與期望的齒輪11或12嚙合的實體位置時電子控制器40可以再次致動馬達16、17。此舉能夠例如由變速器14、15提供的抗扭矩過於高，高於能被馬達輸送的最大扭矩的事實引起，該抗扭矩在某種程度上取決於騎車人如何蹬踏。

馬達16、17能夠例如是步進馬達。較佳地，馬達16、17是以合適數目的「步」驅動的直流有刷馬達，每個該「步」對應一個回轉的一分數，更佳地對應一個回轉的三十二分之一。該分數的選擇對於處理是有利的，因為該分數是2的整數倍數。

電子控制器40還包括儲存構件44，電子控制器40基於該儲存構件44(以在後面參照圖3-6說明的方式)決定致動器的指令值，以便在每一種情況中定位鏈條13與期望齒輪11、12嚙合。

電子控制器40能夠實現後計數器46和前計數器48。計數器46、48能夠例如分別由暫存器或儲存在記憶元件中的變數製成。在變速器8的普通騎乘操作模式中，電子控制器40驅動變速器14、15，並且電子控制器40藉由例如以施加在馬達16、17上的每一步為一個單元增加或降低計數器46、48，及/或基於感測器18、19的讀數來追蹤變速器的當前位置。計數器46、48被設置為表示在與儲存在儲存構件44中的指令值相同的測量單位中的變速器14、15的當前位置。

指令值的儲存構件44，和計數器46、48被圖示為電子控制器40的獨立部分，但是儲存構件44和計數器46、48能夠實體地實現為存在於電子板30、32、34中的儲存裝置中的一或多個儲存裝置。

在較簡便的自行車中，能夠僅存在後換檔群組9或僅存在前換檔群組10，上述的簡化對於熟悉本技術領域的人員將會是顯而易見的。

為方便說明，在後文中將僅提及後換檔群組。或者或另外，加上必要的修正，下列描述也可應用於前換檔群組。

圖3圖示了儲存在電子控制器40的儲存區域，例如前述記憶體44中，或在任何情況中能存取其的資料結構，其中致動器的標稱指令值Q_i以表格60的形式儲存，i是關於換檔群組的各個齒輪或鏈輪的在1和N之間的整數。在包含十一個鏈輪的後換檔群組的示例情況中，該表格包括從Q₁至Q₁₁的標稱指令值。

更具體地，標稱指令值Q₁以適合的測量單位表示標準或參考變速器的理論情況，其中鏈條處於嚙合在後換檔群組的具有最小直徑的鏈輪上的實體位置；標稱指令值Q₂以相同的測量單位表示如下情況，其中鏈條處於嚙合在後換檔群組的鄰近具有最小直徑的鏈輪的鏈輪上的實體位置；等等，直到標稱指令值Q_N(在所說明的情況中為Q₁₁)該Q₁₁再次以相同的測量單位表示如下情況，其中鏈條處於嚙合在後換檔群組的具有最大直徑的鏈輪上的實體位置。

標稱指令值Q_i較佳地在工廠中儲存。

例如每一個標稱指令值Q_i可以表達為可能儲存在計數器46中的、感測器18的輸出必須採用的值，或表達為馬達16的驅動量的值。

例如，當致動器包括步進馬達或如上所述以一個回轉的一部分驅動的馬達時，每一個標稱指令值Q_i能夠被表達為從參考位置開始達到與第i個齒輪嚙合的情況的所需步數，該參考位置例如對應衝程結束位置，或對應缺少馬達16啟動的情況，或對應與具有最小直徑的齒輪嚙合的情況。

每一個標稱指令值Q_i還能夠被表達為致動器或鏈條引導元件的特定點的位置，或表達為該點距離參考平面的例如以毫米為單位的距離，該參考平面例如在自行車上或在與參考齒輪嚙合的情況下選取。此外，每一個標稱指令值Q_i能夠被表達為馬達16的能量供應電壓的值，該馬達與該電壓成比例地，或根據致動器的類型以其他方式導致鏈條13的移動，如將會被熟悉本技術領域的人員理解。

每一個標稱指令值Q_i還可以根據致動器的類型，關於鄰近的齒輪以微分的方式表達為例如行駛的距離、要進行的步數、致動器的致動時間等，如將會被熟悉本技術領域的人員理解。在該情況中，對於每一個齒輪將更具體地存在從具有緊接更小直徑的齒輪開始的標稱指令值，和從具有緊接更大直徑的齒輪開始的標稱指令值，隨後要做出的改變在熟悉本技術領域的人員的能力範圍內。在甚至更精細的實施例中，對於每一個齒輪和對於每一個該齒輪開始的方向，能夠存在此標稱指令值，基於該標稱指令值對鏈條進行暫時地嚙合操作，和此標稱指令值，該標稱指令使得鏈條實現成功嚙合。

為了簡便的目的，將參照以比例測量單位表達標稱指令值Q_i的情況。

圖3的表格60還指示具有從1至N，在該特殊情況中從1至11的值的欄位i。然而，應該理解的是在實際實施中，若標稱指令值Q_i經由相應的齒輪的直徑分類儲存，則該欄位可以不存在。確實，如在後文中更好的描述，在每次基於當前下標i=1...N的值獲得具體的值Q_i時，將查看表格60。若值Q_i被分類，則因此查看在表格60中第i個值將會是足夠的。

圖4圖示了類似的資料結構，也儲存在電子控制器40的儲存區域，例如記憶體44中，或在任何情況中能夠存取該資料結構，其中實際指令值H_i以表格70的形式儲存，i是關於後換檔群組9的各個齒輪或鏈輪11的、在1和N之間的整數。在包含十一個鏈輪的後換檔群組9的示例情況中，該表格包括從H₁至H₁₁的實際指令值。

儘管在圖2中示意性地圖示單個記憶體44，但應該理解的是，在實際中能夠存在各種儲存裝置。較佳地，標稱指令值Q_i的表格60儲存在EEPROM記憶體中或在唯讀記憶體，例如ROM中，然而實際值H_i的表格70儲存在同一或另一EEPROM記憶體中或在讀寫記憶體中。

如將會在後文中描述，經由電子控制器40獲得實際指令值H_i，並且在設置操作模式中，從標稱指令值Q_i獲得實際指令值H_i。在普通騎乘操作模式中，若有必要進行使得鏈條13嚙合第i個齒輪的換檔，則電子控制單元從表格70讀取與第i個齒輪相關的實際指令值H_i，並且因而驅動致動器，特別是馬達16。

在已經進行設置操作模式之前，或當無論任何原因重設電子伺服輔助變速器8時，或若無論任何其他原因實際指令值H_i未正確地設置，在普通騎乘操作模式期間，電子控制器40能夠從表格60讀取標稱指令值Q_i，並且因而驅動致動器。或者，在該情況中，能夠設置為從表格60將標稱指令值Q_i作為實際指令值H_i一次性複製到表格70中，並且再次存取表格70以進行換檔。

用合適的指令，例如致動切換裝置36的手動指令裝置42的特殊組合來選擇設置模式。

也參照圖8，在該設置操作模式中，首先，在步驟110中，進行第一實際指令值H_A的偵測，以便定位運動傳遞鏈條13與第一預選齒輪嚙合，該第一預選齒輪在後文中稱作第A個齒輪。致動馬達16，較佳地以低速及/或以鏈條引導元件的小移動，在任何情況中小於在兩個鄰近的齒輪11之間的距離，直至操作者對鏈條13達到的位置滿意。

特別地，在馬達16是步進式馬達或是以每一「步」等同於如上述回轉的一小部分的「步」致動的類型的馬達的情況中，馬達16每次被驅動移動一步，若某人希望取得更快的調節，馬達16每次被驅動若干步。較佳地，在設置模式期間經由同一手動指令裝置42命令致動器的運動，在普通騎乘模式，在手動或半自動操作中，該手動指令裝置42用於命令換檔。

通常在車間中在將自行車安裝在支架上的情況下進行設置模式。第一步驟是保持自行車靜止，僅前後移動鏈條引導元件並且在「經由肉眼」斷定已經取得最優定位時停止鏈條引導元件。能夠利用各種設備，機械的及/或電子的設備改進經由肉眼的定位。例如，可以在後變速器14(及/或在前變速器15上)的怠速小齒輪中的一個怠速小齒輪上安裝板，使得當板接觸為設置而預選的第A個齒輪時處於正確定位。或者，能夠在小輪上安裝鐳射二極體並且能夠在第A個齒輪上安裝鐳射接收器或者在小輪上安裝鐳射接收器並且在第A個齒輪上安裝鐳射二極體。為進一步改進定位，可以使用光的「三角測量」等。第二步驟是經由踏板曲柄單元7致動鏈條13，並且「用耳朵」檢查正確定位。確實，資深使用者有能力察覺還存在最少的噪音的最佳定位。很明顯，可以結合兩個步驟並且同時使用眼睛和耳朵檢查正確定位。

當操作者完成致動手動指令裝置42及/或例如利用手動指令裝置42的合適組合主動地指示在鏈條13和第A個齒輪之間存在正確定位時，電子控制器40取得致動器的當前指令值並且將該指令值儲存在表格70的第A個記錄中。

設置模式在其上進行的第一第A個齒輪較佳地是具有最小直徑的齒輪或甚至更佳地是緊鄰具有最小直徑的齒輪的齒輪，即第二個齒輪，但是能夠被設置為讓操作者選擇進行設置模式的第一第A個齒輪。在該情況中，電子控制器40將詢問操作者指定在其上進行設置模式或已經進行設置模式的齒輪11，或電子控制器40會從在第一實際指令值H_A和標稱指示值Q_i之間的比較推斷齒輪。

在步驟120中，以與上述完全相似的方式，進行第二實際指令值H_B的偵測，以便定位運動傳遞鏈條13與在下文中稱作第B個齒輪的第二預選齒輪11嚙合。該第二實際指令值H_B儲存在表格70的第B個記錄中。

設置模式在其上進行的第二第B個齒輪較佳地是具有最大直徑的齒輪，或甚至更佳地是緊鄰具有最大直徑的齒輪的齒輪，即倒數第二個齒輪，但是能夠被設置為讓操作者選擇在其上進行設置模式的第二第B個齒輪。在該情況中，電子控制器40將詢問操作者指定在其上進行設置模式或已經進行設置模式的齒輪11，或電子控制器40會從在第二實際指令值H_B和標稱指示值Q_i之間的比較推斷齒輪。

然後，在步驟140中，電子控制器40基於儲存在表格60中的標稱指令值Q_i，和如上所述決定並儲存在表格70中的該第一和第二實際指令值H_A、H_B，至少對於所有其他齒輪(i≦≧A且i≦≧B)來計算實際指令值H_i。在圖8中，框130指示尤其是藉由從表格60讀取標稱指令值Q_i來決定或取得標稱指令值Q_i的步驟。

在較佳實施例中，藉由利用在與齒輪對相關的實際指令值中的差值H_x-H_y與在與齒輪對相關的標稱指令值中的差值Q_x-Q_y成比例來進行實際指令值H_i的計算。

較佳地，比例常數等於在與該第一和該第二齒輪對相關的實際指令值之間的差值H_A-H_B和在與該第一和該第二齒輪對相關的標稱指令值之間的差值Q_A-Q_B之間的比率，如上所述在步驟110和120中偵測與該第一和該第二齒輪對相關的實際指令值。

或者，可以例如使用變換，使用二階或更高階的變換等式。

在較佳實施例中，電子控制器40更具體地在步驟150中對於每一個齒輪11負責計算以下的比率，在下文中稱為「變換係數」：G_i=[Q_i-Q_i-1]/[Q_B-Q_A]，其中Q₀=0 (1)。

分子表示與有關的齒輪相關的標稱指令值Q_i和與緊接該齒輪前面的齒輪相關的標稱指令值Q_i-1之間的差，在不存在緊接該齒輪前面的齒輪的情況下該標稱指令值Q_i-1等於零 (即對於具有最小直徑的齒輪，分子簡單地是與具有最小直徑的齒輪相關的標稱指令值Q_i)；而分母表示與進行偵測的第二和第一齒輪、即第B個齒輪和第A個齒輪相關的標稱指令值的差值。

有利地，一次性計算該比率或變換係數G_i並且然後將G_i儲存在圖5中圖示的表格80中，例如儲存在記憶體44中，表格80類似表格60和70能夠缺少下標欄位i並且將能夠被電子控制器40存取。

然後在步驟160中電子控制器40關於可能除已經在步驟110和120中進行偵測的第一第A個齒輪和第二第B個齒輪之外的齒輪負責計算實際指令值H_i，如下列代數和：H_i=H_i-1+G_i ^＊[H_B-H_A]，其中H₀=0 (2)

相加項H_i-1表示與緊接在該齒輪前面的齒輪相關的實際指令值，該實際指令值在不存在緊接該齒輪前面的齒輪的情況下(即，對於具有最小直徑的齒輪)等於零，然而第二相加項表示在步驟150中根據公式(1)計算的變換係數G_i和與第一第A個齒輪和第二第B個齒輪相關的如上所述在步驟110和120中偵測的實際指令值之間的差H_B-H_A之間的乘積。

對於任意齒輪對，能夠容易地論證下列關係是成立的：[H_x-H_y]/[Q_x-Q_y)]=[H_B-H_A]/[Q_B-Q_A] (3)

即，如上所述，與齒輪對相關的實際指令值的差值H_x-H_y和與齒輪對相關的標稱指令值的差值Q_x-Q_y成比例，比例常數等於與第一第A個齒輪和第二第B個齒輪相關的如上所述在步驟110和120中偵測的實際指令值之間的差值H_B-H_A和與該兩個齒輪相關的標稱指令值之間的差值Q_B-Q_A之間的比率。

確切說：H_x-H_y=H_x-H_x-1+H_x-1-H_x-2+...+H_y+1-H_y=G_x ^＊[H_B-H_A]+G_x-1 ^＊[H_B-H_A]+...+G_y+1 ^＊[H_B-H_A]=....=[H_B-H_A]/[Q_B-Q_A]^＊(Q_x-Q_x-1+Q_x-1-Q_x-2+...+Q_y+1-Q_y)=[H_B-H_A]/[Q_B-Q_A]^＊(Q_x-Q_y)

較佳地，關於標稱指令值Q_i的參考系統的原點和關於實際指令值H_i的參考系統的原點選擇在該第一第A個齒輪處，即H_A=0且Q_A=0。

該規定允許簡化計算，因為與該第一第A個和該第二第B個齒輪相關的標稱和實際指令值之間的差值分別和與第二第B個齒輪相關的各個標稱和實際指令值一致。

因此，可以存在將標稱指令值Q_i的表格60變換到「規格化」標稱指令值S_i的表格65的步驟，其中S_i=Q_i-Q_A (4)

圖6圖示此表格65並且關於圖3的表格60概述的相同考慮也適用於表格65。

然後能夠根據在上文中提供的公式(1)從表格60的標稱指令值Q_i，或根據在下列公式從表格65的規格化標稱指令值S_i無差別地計算出變換係數G_i：G_i=[S_i-S_i-1]/[S_B-S_A]，其中S₀=0 (5)

在偵測與第B個齒輪相關的第二實際指令值H_B並將該指令值H_B儲存到表格70中的步驟120期間，電子控制器40偵測到的值較佳地減去與第A個齒輪相關的已經儲存在表格70中的第一實際指令值H_A；然後將與第A個齒輪相關並且已經儲存在表格70中的第一實際指令值H_A設為零。或者，可以使用規格化的實際值K_i的合適表格，諸如在圖7中示出的表格75，關於圖3的表格60概述的相同考慮也適用於表格75。

「規格化」的實際指令值K_i經由下列關係(6)而與實際指令值H_i相關：K_i=H_i-H_A (6)

容易檢查到，對於第一第A個齒輪和第二第B個齒輪，根據公式(2)計算並且根據公式(4)規格化的實際指令值K_A、K_B與所偵測的值一致。確實，關於第一第A個齒輪，下列公式是適用的：H_A=H_A-1+G_A ^＊[H_B-H_A]=H_A-2+G_A-2 ^＊[H_B-H_A]+G_A ^＊[H_B-H_A]=H_A-2+[G_A-2+G_A]^＊[H_B-H_A]=...=H₀+[G₁+...+G_A-2+G_A]^＊[H_B-H_A]

其中在「變換係數」G_i的求和中，漸進地以如下方式簡化各項G₁+...+G_A-2+G_A=[Q₁-Q₀+....+Q_A-1-Q_A-2+Q_A-Q_A-1]/[Q_B-Q_A]=[Q_A]/[Q_B-Q_A]

因此，得到H_A=[Q_A]^＊[H_B-H_A]/[Q_B-Q_A]，這是一個恒等式，若考慮在規格化的情況下H_A和Q_A均等於零。

對於第二第B個齒輪，得到恒等式 H_B=H_B-1+G_B ^＊[H_B-H_A]=H_B-2+[G_B-1+G_B]^＊[H_B-H_A]=....=H_A+[G_A+1+...+G_B-1+G_B]^＊[H_B-H_A]=H_A+1^＊[H_B-H_A]=H_B

其中在「變換係數」G_i的求和中，漸進地以如下方式簡化各項G_A+1+...+G_B-1+G_B=[Q_A+1-Q_A+...+Q_B-1-Q_B-2+Q_B-Q_B-1]=[Q_B-Q_A]/[Q_B-Q_A]=1

因此能夠省略公式(1)和(2)的計算，該公式(1)和(2)關於第一第A個齒輪和第二第B個齒輪以獲得變換係數G_A和變換係數G_B以及與第一第A個齒輪和第二第B個齒輪相關的實際指令值H_A和H_B。然而包括公式(1)和(2)是有利的，以能夠容易地將實際指令值H_i的計算參數化並且提高本發明的方法的應用的適應性，例如第一和第二齒輪的選擇、齒輪的數目等。

儘管為了更簡潔的目的以清楚的表格的方式圖示，表格 60、65、70、75及/或80的標稱和實際指令值也能夠儲存在共同資料結構中。

在又一個可替代實施例中，能夠不存在規格化或未規格化的標稱指令值Q_i、S_i的表格60、65，直接提供變換係數G_i，以前述方式基於該變換係數G_i計算實際指令值H_i。然而，在沒有有效的計算時，電子控制單元應當從該變換係數G_i獲得標稱指令值。

應該理解的是雖然假設對於具有增加的直徑的齒輪，標稱和實際指令值增加，但可以選擇為隨著齒輪的直徑減少而增加標稱和實際指令值，將要對上述內容做出的改變是顯而易見的。

能夠在與變速器一起出售的控制器中實現上述方法，但是上述方法獨立於齒輪、鏈條和變速器的其他部件。

示例

在下文中，僅作為示例而提供了關於具有十一個齒輪的換檔群組的數值示例，從而允許以定量的方式理解本發明。

在以下的表格I中，對於每一個齒輪提供了以下內容：-標稱指令值Q_i，在該情況中表達為變速器的鉸接的平行四邊形的對角線關於參照物的以毫米為單位的長度的差值，該參照物與鏈條與具有最小直徑的齒輪嚙合的定位重合；-表示在其上進行偵測的第一第A個齒輪的、關於緊鄰具有最小直徑的齒輪的齒輪即具有下標i=2的齒輪的「規格化」標稱指令值S_i；-變換係數G_i，該變換係數根據公式(1)或公式(5)無差別地計算出。

在下面的表格II和表格III中，提供了關於一些真實的、已安裝的換檔群組的數值模擬。已經模擬了在各個公差內的不同尺寸和鏈輪組和變速器的不同幾何形狀。

關於每個換檔群組，表格II指示了變速器的鉸接的平行四邊形的對角線關於參照物的以毫米為單位的長度的差值，該參照物與鏈條與具有最小直徑的齒輪嚙合的定位重合，並且表格III指示了關於下標i=2的齒輪的該「規格化」距離。

對於從1至5的每個換檔組，已經經由如上所述選擇下標i=2的齒輪作為第一第A個齒輪(A=2)和緊鄰具有最大直徑的齒輪的齒輪即下標i=10的齒輪作為第二第B個齒輪(B=10)而模擬以進行偵測。參考系統的原點也設定在第A個齒輪上。值K_A=H₂=0和K_B=H₂在上面的表格III中顯著顯示。

在下面的表格IV中，對於從1至5的每一個換檔群組，提供了根據公式(2)和(6)基於在表格III中提供的值K_A和K_B以及在表格I中提供的變換係數G_i而計算出的規格化實際指令值K_i。

能夠直接看出在表格IV中提供的關於下標A=2和下標B=10的齒輪的「規格化」實際指令值K_i與在表格III中提供的關於該齒輪的值是完全相同的。還能夠看出在表格IV中提供的關於其他齒輪的「規格化」實際指令值K_i非常接近在表格III中提供的關於該齒輪的「真實」值。下面的表格V提供關於每一個齒輪的定位誤差、即在計算出的「規格化」實際指令值K_i和對應的模擬的「真實」值之間的差值。當然，在下標A=2和下標B=10的第一和第二齒輪處的誤差是零。注意到誤差非常小，對於換檔組2的具有下標6的齒輪，最大值小於毫米的二百分之一。

1‧‧‧自行車

2‧‧‧車架

3‧‧‧支座結構

4‧‧‧後輪

5‧‧‧前叉

6‧‧‧前輪

7‧‧‧踏板曲柄或踏板單元

8‧‧‧變速器

9‧‧‧後換檔群組

10‧‧‧前換檔群組

11‧‧‧齒輪或鏈輪

12‧‧‧齒輪

13‧‧‧鏈條

14、15‧‧‧變速器

16、17‧‧‧馬達

18、19‧‧‧加速度感測器

30‧‧‧電子電源單元或板

32‧‧‧介面板或單元

34‧‧‧感測器板或單元

36‧‧‧切換裝置

38‧‧‧感測器

40‧‧‧電子控制器

41‧‧‧車把

42‧‧‧可夾持裝置、手動指令裝置

44‧‧‧儲存構件

46‧‧‧後計數器

48‧‧‧前計數器

60‧‧‧表格

65‧‧‧表格

70‧‧‧表格

75‧‧‧表格

80‧‧‧表格

110‧‧‧步驟

120‧‧‧步驟

130‧‧‧步驟

140‧‧‧步驟

150‧‧‧步驟

160‧‧‧步驟

下面將參照附圖詳細地描述本發明的一些較佳實施例，以更清楚地展現本發明的更多特徵和優勢。在該附圖中：圖1示意性地圖示了裝配有根據本發明的電子伺服輔助變速器的自行車的透視圖，圖2圖示了根據本發明的實施例的電子伺服輔助變速器的電氣和電子部分的方塊圖，圖3至圖7示意性地圖示了根據本發明使用的不同的資料結構，圖8圖示了根據本發明的方法的變速器的較佳設定模式的示例性流程圖。