TWI611124B - 變速器總成及其換檔狀態之偵測方法 - Google Patents

Abstract

在此揭露一種變速器總成及其換檔狀態之偵測方法。變速器總成包含固定構件、活動構件、第一連桿、第二連桿、鏈條導引構件及感測構件。固定構件用以固定於車架。第一連桿及第二連桿之相異兩處分別樞設於固定構件與活動構件。鏈條導引構件樞接於活動構件。感測構件用以感測鏈條導引構件相對於活動構件之角度。偵測方法包含以下步驟。取得基準角度資料。執行換檔操作以令活動構件活動。感測鏈條導引構件相對於活動構件之角度以取得換檔角度資料。比較基準角度資料及換檔角度資料以判斷鏈條導引構件是否換檔完成。

Description

變速器總成及其換檔狀態之偵測方法

本發明係關於一種變速器總成及其換檔狀態之偵測方法，特別是有關於一種具有感測構件之變速器總成及其換檔狀態之偵測方法。

近年來，自行車的市場蓬勃發展，無論是競賽型的高階自行車，通勤型的公路自行車，或是休閒娛樂型的自行車，皆受到消費者的喜愛。一般而言，自行車上可配置有變速器。變速器可具有由多個相異齒數之齒盤（chain ring）所形成之飛輪。自行車可根據地形以及使用者需求而將鏈條移動至不同齒數的齒盤，以配合出不同的齒輪比。變速器包括前變速器與後變速器，其中後變速器可設置在自行車的車架，以控制鏈條掛於飛輪之位置。隨著車架結構或變速線的不同，自行車可搭配使用不同的後變速器。此外，除了機械式變速器之外，許多自行車也逐漸採用電子式變速器。

變速器切換鏈條掛於飛輪之位置的過程中，有業者發展偵測變速器中之四連桿之角度，以推測變速器的切換是否完成。然而，於變速器切換鏈條之過程中，有時會因車身震動或者受到外部撞擊，而使得變速器之四連桿之角度已有所改變，但鏈條卻並未切換至目標之位置。更甚者，於變速器之四連桿之角度已有所改變且鏈條已先切換至目標之位置時，鏈條卻又隨即跳開，而導致鏈條實質上切換失敗之情形。因此，更為正確偵測變速器切換鏈條之狀態，為研發人員應著手的問題之一。

有鑑於以上的問題，本發明提出一種變速器總成及其換檔狀態之偵測方法，藉以能夠正確偵測變速器總成之換檔狀態。

本發明之一實施例提出一種變速器總成，其包含一固定構件、一活動構件、一第一連桿、一第二連桿、一鏈條導引構件及一感測構件。固定構件用以固定於一車架。第一連桿及第二連桿之相異兩處分別樞設於固定構件與活動構件。鏈條導引構件樞接於活動構件。感測構件用以感測鏈條導引構件相對於活動構件之角度。

本發明之一實施例提出一種變速器總成之換檔狀態之偵測方法。變速器總成包含一活動構件及樞接於活動構件之一鏈條導引構件。偵測方法包含以下步驟。取得一基準角度資料。執行一換檔操作以令活動構件活動。感測至少一次鏈條導引構件相對於活動構件之角度以取得至少一換檔角度資料。比較基準角度資料及至少一換檔角度資料以判斷鏈條導引構件是否換檔完成。

根據本發明之一實施例之變速器總成及其換檔狀態之偵測方法，可藉由偵測最接近鏈條之鏈條導引構件相對於活動構件之角度，而正確地得知變速器總成之換檔狀態。

以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之實施例之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何本領域中具通常知識者了解本發明之實施例之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何本領域中具通常知識者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

於本說明書之所謂的示意圖中，由於用以說明而可有其尺寸、比例及角度等較為誇張的情形，但並非用以限定本發明。於未違背本發明要旨的情況下能夠有各種變更。說明中之描述之「上」可表示「懸置於上方」或「接觸於上表面」。此外，說明書中所描述之「上側」、「下側」、「上方」、「下方」等用語，為便於說明，而非用以限制本發明。說明書中所描述之「實質上」可表示容許製造時之公差所造成的偏離。

請參照圖1、圖2、圖3、圖4及圖5，圖1繪示依照本發明之一實施例之變速器總成1之立體示意圖，圖2繪示圖1之變速器總成1之側視示意圖，圖3繪示圖2之變速器總成1之側視分解示意圖，圖4繪示圖2之變速器總成1之另一視角之側視分解示意圖，圖5繪示圖2之變速器總成1之架構示意圖。於本實施例中，變速器總成1可包含固定構件11、活動構件12、第一連桿13、第二連桿14、鏈條導引構件15、感測構件16、第一樞軸171、第二樞軸172、第三樞軸173、第四樞軸174、驅動構件18、控制器191及儲存單元192。

固定構件11用以固定於車架，此車架可為自行車之車架。一飛輪構件2可樞設於車架。固定構件11亦可樞設於飛輪構件2。圖1之飛輪構件2為示意圖。飛輪構件2可具有多個不同尺寸或齒數之齒盤，且可設置於例如自行車之車輪。藉由飛輪構件2之旋轉而使車輪旋轉。

第一連桿13之一處經由第一樞軸171樞設於活動構件12之一處。第一連桿13之相異另一處經由第二樞軸172樞設於固定構件11之一處。第二連桿14之一處經由第三樞軸173樞設於活動構件12之相異另一處。第二連桿14之相異另一處經由第四樞軸174樞設於固定構件11之相異另一處。於此實施例中，固定構件11、活動構件12、第一連桿13及第二連桿14成為四連桿結構10。第一連桿13較第二連桿14接近車架及飛輪構件2

鏈條導引構件15以插設於活動構件12之方式樞接於活動構件12。鏈條導引構件15可以軸心S為旋轉軸相對於活動構件12旋轉。鏈條導引構件15用以引導自行車之鏈條，以進行自行車之換檔動作。

感測構件16設置於鏈條導引構件15插設於活動構件12之位置，且位於活動構件12之內。感測構件16用以感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度。感測構件16可設置於鏈條導引構件15再朝向活動構件12感測角度，亦可設置於活動構件12再朝向鏈條導引構件15感測角度。

當鏈條位於飛輪構件2之不同的齒盤時，即切換至不同的檔位時，鏈條導引構件15可相對於活動構件12具有不同的角度，以因應鏈條總長相同但齒盤大小不同的情形。因此，可藉由感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度而判斷鏈條位於飛輪構件2之何種大小的齒盤，即判斷鏈條位於何種檔位。

驅動構件18連接至四連桿結構10。於本實施例中，驅動構件18可設置於較接近車架及飛輪構件2之第一連桿13，故較遠離車架及飛輪構件2之第二連桿14對於驅動構件18可具有保護的作用。

控制器191連接於感測構件16且連接於驅動構件18。控制器191用以控制感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度。而且，控制器191亦用以控制驅動構件18驅動四連桿結構10中之固定構件11、活動構件12、第一連桿13及第二連桿14之一者相對於其他三者活動。此外，控制器191可連接至設置於車架之換檔開關。當使用者欲進行換檔時可操作換檔開關，以對控制器191發出換檔啟動訊號。控制器191可常態處於關機狀態，且可於收到換檔啟動訊號時開啟，如此可避免常態未換檔時耗費電力。於其他實施例中，控制器191亦可常態處於開機但待機的狀態，且可受到換檔啟動訊號喚醒。雖然如此之控制器191於常態未換檔時會額外花費電力，但換檔的反應速度可較快。

儲存單元192連接於控制器191。儲存單元192可用以儲存鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度與檔位關係之資料庫，可用以儲存控制器191所需要之任何資料，亦可用以儲存控制器191欲儲存之資料。於其他實施例中，儲存單元192可依據需求與否而省略。

以下說明一實施例之變速器總成1之換檔狀態之偵測方法。

請參照圖5及圖6，圖6繪示依照本發明之一實施例之變速器總成1之換檔狀態之偵測方法之流程圖。

於步驟S101中，控制器191接收換檔啟動訊號而開啟或被喚醒。接下來可進行步驟S102。

於步驟S102中，令控制器191取得基準角度資料。其中，控制器191根據換檔啟動訊號控制感測構件16感測一次鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度，以做為基準角度資料。於此實施態樣中，可省略配置儲存單元192。接下來可進行步驟S103。

於步驟S103中，執行一換檔操作以令活動構件12活動。其中，可令控制器191控制驅動構件18驅動固定構件11、活動構件12、第一連桿13及第二連桿14之一者相對於其他三者活動。藉由四連桿結構10之形狀改變而帶動活動構件12接近或遠離車架，進而帶動鏈條導引構件15接近或遠離車架。接下來可進行步驟S104。

於步驟S104中，於執行換檔操作時起算約500毫秒（ms）～650毫秒之時段中，令控制器191控制感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度，以取得至少一換檔角度資料。其中，控制器191啟動驅動構件18至驅動構件18開始作動約耗時約100毫秒～150毫秒，驅動構件18驅動固定構件11、活動構件12、第一連桿13及第二連桿14之一者相對於其他三者活動約耗時約300毫秒～350毫秒。接下來可進行步驟S105。

於步驟S105中，令控制器191比較基準角度資料及至少一換檔角度資料以判斷鏈條導引構件15是否換檔完成。若基準角度資料及至少一換檔角度資料實質上相異時，判斷鏈條導引構件15有進行換檔。此處之實質上相異例如可為基準角度資料及至少一換檔角度資料之差異大於特定角度。若基準角度資料及至少一換檔角度資料皆實質上相等時，判斷鏈條導引構件15並未進行換檔，且進行步驟S106。此處之實質上相等例如可為基準角度資料及至少一換檔角度資料之差異小於等於特定角度。此特定角度可於1度～4度之範圍內定義一數值。

於步驟S106中，發出錯誤訊號。控制器191可連接至一顯示器，且根據錯誤訊號顯示警告畫面。或者，控制器191可連接至一揚聲器，且根據錯誤訊號發出警示音。

此外，於其他實施態樣中之步驟S102中，亦可於執行該換檔操作之初始當下感測一次鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度以取得基準角度資料。

再者，於其他實施態樣中之步驟S102中，令控制器191取得基準角度資料之步驟亦可為控制器191自儲存單元192之資料庫取得對應於執行換檔操作之前之鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度，以做為基準角度資料。此其他實施態樣中之步驟S102可於步驟S101之後及於步驟S105之前之任何時間點進行。

於上述之實施例中，於換檔角度資料之數量為多個時，可於每隔約50毫秒之時間間隔令控制器191控制感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度以取得多個換檔角度資料。

藉由上述步驟，可藉由感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度變化，以判斷變速器總成1之換檔狀態。

以下說明另一實施例之變速器總成1之換檔狀態之偵測方法。

請參照圖5及圖7，圖7繪示依照本發明之另一實施例之變速器總成1之換檔狀態之偵測方法之流程圖。於本實施例中之偵測方法與圖6所示之偵測方法相似。相同的步驟將簡化其說明。

於步驟S101中，以換檔啟動訊號開啟或喚醒控制器191。接下來可進行步驟S201。

於步驟S201中，令控制器191取得第一基準角度資料。其中，控制器191自儲存單元192之資料庫取得對應於執行換檔操作之前之鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度，以做為第一基準角度資料。接下來可進行步驟S202。

於步驟S202中，令控制器191取得第二基準角度資料。其中，控制器191自儲存單元192之資料庫取得對應於執行換檔操作之後之鏈條導引構件15相對於活動構件12之應有的目標角度，以做為第二基準角度資料。接下來可進行步驟S103。

於步驟S103中，執行一換檔操作以令活動構件12活動。接下來可進行步驟S204。

於步驟S204中，於執行換檔操作時起算約500約毫秒～650毫秒之時段中，令控制器191控制感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度，以取得至少一第一換檔角度資料。其中，控制器191啟動驅動構件18至驅動構件18開始作動約耗時約100毫秒～150毫秒，驅動構件18驅動固定構件11、活動構件12、第一連桿13及第二連桿14之一者相對於其他三者活動約耗時約300毫秒～350毫秒。接下來可進行步驟S205。

於步驟S205中，令控制器191比較第一基準角度資料及至少一第一換檔角度資料以判斷鏈條導引構件15是否進行換檔。若第一基準角度資料及至少一第一換檔角度資料皆實質上相等時，判斷鏈條導引構件15並未進行換檔，且進行步驟S106。此處之實質上相等例如可為第一基準角度資料及至少一第一換檔角度資料之差異小於等於第一特定角度。若第一基準角度資料及至少一第一換檔角度資料實質上相異時，則進行步驟S207。此處之實質上相異例如可為第一基準角度資料及至少一第一換檔角度資料之差異大於第一特定角度。此第一特定角度可於1度～4度之範圍內定義一數值。

於步驟S106中，發出錯誤訊號。

於步驟S207中，令控制器191比較第二基準角度資料及至少一第一換檔角度資料以判斷鏈條導引構件15是否進行換檔。若第二基準角度資料及至少一第一換檔角度資料之最後一者實質上相等時，判斷鏈條導引構件15換檔完成。此處之實質上相等例如可為第二基準角度資料及至少一第一換檔角度資料之差異小於等於第二特定角度。若第二基準角度資料及至少一第一換檔角度資料皆實質上相異時，則判斷鏈條導引構件15換檔未完成，且進行步驟S208。此處之實質上相異例如可為第二基準角度資料及至少一第一換檔角度資料之差異大於第二特定角度。此第二特定角度可於1度～4度之範圍內定義一數值。

於步驟S208中，於判斷鏈條導引構件15換檔未完成起算約500約毫秒～650毫秒之時段中，令控制器191控制感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度，以取得至少一第二換檔角度資料。接下來可進行步驟S209。

於步驟S209中，令控制器191比較第二基準角度資料及至少一第二換檔角度資料以判斷鏈條導引構件15是否進行換檔。若第二基準角度資料及至少一第二換檔角度資料之最後一者實質上相等時，判斷鏈條導引構件15換檔完成。此處之實質上相等例如可為第二基準角度資料及至少一第二換檔角度資料之差異小於等於第二特定角度。若第二基準角度資料及至少一第二換檔角度資料皆實質上相異時，則判斷鏈條導引構件15換檔未完成，且再次進行步驟S208。此處之實質上相異例如可為第二基準角度資料及至少一第二換檔角度資料之差異大於第二特定角度。此第二特定角度可於1度～4度之範圍內定義一數值。

於上述之實施例中，於第一換檔角度資料之數量為多個時，可於每隔約50毫秒之時間間隔令控制器191控制感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度以取得多個第一換檔角度資料。於第二換檔角度資料之數量為多個時，可於每隔約50毫秒之時間間隔令控制器191控制感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度以取得多個第二換檔角度資料。

此外，於其他實施態樣中，上述之步驟S201可於步驟S101之後及於步驟S205之前之任何時間點進行。於其他實施態樣中，上述之步驟S202可於步驟S101之後及於步驟S207之前之任何時間點進行。於其他實施態樣中，上述之步驟S103可於步驟S101之後及於步驟S204之前之任何時間點進行。

步驟S201雖如上所述，但不以此為限。於其他實施態樣中之步驟S201中，令控制器191取得第一基準角度資料之步驟亦可為於執行步驟S103之前，即於執行換檔操作之前，令控制器191根據換檔啟動訊號控制感測構件16感測鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度，以做為第一基準角度資料。此外，亦可於執行換檔操作之初始當下感測一次鏈條導引構件15相對於活動構件12之角度以取得第一基準角度資料。

綜上所述，本發明之一實施例之變速器總成及其換檔狀態之偵測方法，可藉由偵測最接近鏈條之鏈條導引構件相對於活動構件之角度，而正確地得知變速器總成之換檔狀態。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧變速器總成

10‧‧‧四連桿結構

11‧‧‧固定構件

12‧‧‧活動構件

13‧‧‧第一連桿

14‧‧‧第二連桿

15‧‧‧鏈條導引構件

16‧‧‧感測構件

171‧‧‧第一樞軸

172‧‧‧第二樞軸

173‧‧‧第三樞軸

174‧‧‧第四樞軸

18‧‧‧驅動構件

191‧‧‧控制器

192‧‧‧儲存單元

2‧‧‧飛輪構件

S‧‧‧軸心

圖1繪示依照本發明之一實施例之變速器總成之立體示意圖。 圖2繪示圖1之變速器總成之側視示意圖。 圖3繪示圖2之變速器總成之側視分解示意圖。 圖4繪示圖2之變速器總成之另一視角之側視分解示意圖。 圖5繪示圖2之變速器總成之架構示意圖。 圖6繪示依照本發明之一實施例之變速器總成之換檔狀態之偵測方法之流程圖。 圖7繪示依照本發明之另一實施例之變速器總成之換檔狀態之偵測方法之流程圖。

1‧‧‧變速器總成

11‧‧‧固定構件

12‧‧‧活動構件

13‧‧‧第一連桿

14‧‧‧第二連桿

15‧‧‧鏈條導引構件

16‧‧‧感測構件

172‧‧‧第二樞軸

173‧‧‧第三樞軸

174‧‧‧第四樞軸

18‧‧‧驅動構件

S‧‧‧軸心

Claims (16)

1. 一種變速器總成，包括：一固定構件，用以固定於一車架；一活動構件；一第一連桿及一第二連桿，該第一連桿及該第二連桿之相異兩處分別樞設於該固定構件與該活動構件；一鏈條導引構件，樞接於該活動構件；以及一感測構件，設置於該鏈條導引構件樞接於該活動構件之位置，該感測構件用以感測該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度。
2. 如請求項1所述之變速器總成，更包括一控制器及一驅動構件，該控制器連接於該感測構件且連接於該驅動構件，該控制器用以控制該感測構件感測該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度，且該控制器用以控制該驅動構件驅動該固定構件、該活動構件、該第一連桿及該第二連桿之一者相對於其他三者活動。
3. 一種變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中該變速器總成包括一活動構件、樞接於該活動構件之一鏈條導引構件及一感測構件，該感測構件設置於該鏈條導引構件樞接於該活動構件之位置，該偵測方法包括：取得一第一基準角度資料；執行一換檔操作以令該活動構件活動；令該感測構件感測至少一次該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度以取得至少一第一換檔角度資料；以及 比較該第一基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料以判斷該鏈條導引構件是否換檔完成。
4. 如請求項3所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中取得該至少一第一換檔角度資料之步驟中，於執行該換檔操作時起算之時段中取得該至少一第一換檔角度資料。
5. 如請求項3所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中該至少一第一換檔角度資料之數量為多個，且取得該至少一第一換檔角度資料之步驟包括每隔一時間間隔感測一次該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度以取得該些第一換檔角度資料之一者。
6. 如請求項3所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中該變速器總成更包括一固定構件、一第一連桿及一第二連桿，該第一連桿及該第二連桿之相異兩處分別樞設於該固定構件與該活動構件，執行該換檔操作包括令一驅動構件驅動該固定構件、該活動構件、該第一連桿及該第二連桿之一者相對於其他三者活動。
7. 如請求項3所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中於執行該換檔操作之前感測一次該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度以取得該第一基準角度資料，或者於執行該換檔操作之初始當下感測一次該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度以取得該第一基準角度資料。
8. 如請求項3所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中於比較該第一基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料之前，自一儲存單元取得對應於執行該換檔操作之前之該鏈條導引構件相對於該 活動構件之角度做為該第一基準角度資料。
9. 如請求項3所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中於比較該第一基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料之步驟中，若該第一基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料實質上相等時，判斷該鏈條導引構件並未進行換檔，且發出一錯誤訊號，若該第一基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料實質上相異時，判斷該鏈條導引構件有進行換檔。
10. 如請求項9所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，更包括取得相異於該第一基準角度資料之一第二基準角度資料，且更包括於判斷該鏈條導引構件有進行換檔之後，比較該第二基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料以判斷該鏈條導引構件是否換檔完成。
11. 如請求項10所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中於比較該第二基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料之前，自一儲存單元取得該第二基準角度資料。
12. 如請求項10所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中於比較該第二基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料之步驟中，若該第二基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料實質上相等時，判斷該鏈條導引構件換檔完成，若該第二基準角度資料及該至少一第一換檔角度資料實質上相異時，判斷該鏈條導引構件換檔未完成。
13. 如請求項12所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，更包括於判斷該鏈條導引構件換檔未完成時起算之一時段中感測至少一次該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度以取得至少一第二換 檔角度資料，且更包括比較該第二基準角度資料及該至少一第二換檔角度資料以判斷該鏈條導引構件是否換檔完成。
14. 如請求項13所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中該至少一第二換檔角度資料之數量為多個，且取得該至少一第二換檔角度資料之步驟包括每隔一時間間隔感測一次該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度以取得該些第二換檔角度資料之一者。
15. 如請求項13所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中於比較該第二基準角度資料及該至少一第二換檔角度資料之步驟中，若該第二基準角度資料及該至少一第二換檔角度資料實質上相等時，判斷該鏈條導引構件換檔完成，若該第二基準角度資料及該至少一第二換檔角度資料實質上相異時，判斷該鏈條導引構件換檔未完成。
16. 如請求項15所述之變速器總成之換檔狀態之偵測方法，其中於判斷該鏈條導引構件換檔未完成時重覆於此時起算之該時段中感測至少一次該鏈條導引構件相對於該活動構件之角度取得該至少一第二換檔角度資料之步驟，且重覆比較該第二基準角度資料及該至少一第二換檔角度資料以判斷該鏈條導引構件是否換檔完成之步驟。