TWI611973B - 自行車控制裝置 - Google Patents

Description

自行車控制裝置

本發明係與自行車有關；特別是指一種可以提供騎乘者進行變速以及座位升降操控的自行車控制裝置。

近年來，隨著人們對環保的重視、及政府對於節能減碳之推行，造就了自行車騎乘運動再次盛行，而為了提升自行車騎乘時的機動性、便利性及實用性，各家廠商逐漸發展有電動變速控制以及即時控制座椅升降等相關設備供騎乘者加裝於自行車上，以使得騎乘者於騎乘自行車時，便直接利用手部去操控相關控制裝置，即可準確且快速地達到變速與調整重心等目的。

然而，上述設備雖可達到即時調整之目的，卻仍有不少需要改進之處。舉例而言，習用之升降坐管結構可見中華民國公告第I562923號「自行車座管升降結構」專利，是利用把手上的撥桿去拉動纜線，並利用纜線之線程去調整其升降機構之啟動或關閉，進而控制座管的高度。然而，由上述結構之纜線是由撥桿處延伸連接至座管處的升降機構，除可能因線程過長而影響動力傳遞，過長的纜線亦容易於長時間作動被拉伸，除可能造成操控作動不夠快速準確的缺點外，亦可能因而造成作動失誤而發生危險。

另外，市面上常見的電動變速器之設計，其訊號接收器與控制器通常是設置於前變速器的殼體內，而使得後變速的控制則是必須 先由前變速器內的訊號接收器接收到訊號後，再由前變速器內之控制器控制後變速器的作動。然而，對於某些僅需要單一前齒片之自行車種(如登山車)安裝此類電子變速器時，即便不需要前變速功能，仍需要安裝前變速器才能控制後變速器作動，此舉不僅會造成附載重量的增加，更有增加額外維修成本的可能。

因此，由上述說明可知，習用的升降座管與電子變速器的控制設計仍未臻完善，而尚有待改進之處。

有鑑於此，本發明之目的在於提供一種自行車控制裝置，不僅可改善前述缺點，且可同時整合後變速以及座位升降之操控，而可提升騎乘者騎乘自行車時的機動性、便利性及實用性。

緣以達成上述目的，本發明提供的一種自行車控制裝置係用以設置一自行車之車架上，於下先說明此自行車之一些必要結構。該車架具有一立管、一前下管、一後上叉架、及一後下叉架；該前下管一端連接於該立管之下段處，以該自行車之前進方向而言，該前上管位於該立管之前側；該後上叉架及該後下叉架之一端相互連結，另端則分別連結於該立管之上段處及下段處，且以該自行車之前進方向而言，該後上叉架及該後下叉架位於該立管之後側；該自行車更包含有一前叉架及一手把，其中，該前叉架樞設於該車架上，而該手把則固定設於該前叉架上。

於上述架構為基礎，依據本案之構思，該自行車控制裝置包含有一升降控制裝置、一後變速控制裝置、一升降座管、一電動後變速器以及一座管控制器。其中，該升降控制裝置具有電性連接之一升降 操作介面及一第一無線訊號通訊單元，其中，該升降操作介面用以供一使用者操作，並藉由該操作動作產生一升降控制訊號後，透過該第一無線訊號通訊單元發射出。該後變速控制裝置係設置於該把手，且具有電性連接之一變速操作介面及一第二無線訊號通訊單元，其中，該變速操作介面用以供該使用者之手部操作，並藉由該操作動作產生一變速控制訊號後，透過該第二無線訊號通訊單元發射出。該升降座管則包含有一外管及一內管，其中，該外管穿置於該立管中且其部份管段位於該立管外；該內管穿置於該外管內，而其部分管段穿出該外管之外；該升降座管更包含有一開關，且該開關可被切換於一第一狀態及一第二狀態間，其中，該第一狀態使得該內管可相對於該外管移動，且該第二狀態使該內管無法相對於該外管移動。該電動後變速器包含有一可動部、一連接該可動部之撥鏈部，以及一第一馬達，其中，該第一馬達用以驅動該可動部，以帶動該撥鏈部於複數個位置間移動。該座管控制器則固定設置於該車架之立管，且接近於該立管與該前下管、該後下叉架的連接處；該座管控制器具有一無線訊號接收器、一控制電路以及一第二馬達，其中，該無線訊號接收器電性連接該控制電路，用以接收並傳送該第一無線訊號通訊單元所或該第二無線訊號通訊單元所發出之升降控制訊號或變速控制訊號予該控制電路；該控制電路與該第一馬達及第二馬達電性連接，用以將接收到的升降控制訊號或變速控制訊號轉換成馬達控制訊號輸出以控制該第一馬達或該第二馬達作動；另外，該第二馬達與該升降座管之開關間具有一機械驅動上的連接關係，用以驅動該開關於該第一狀態與該第二狀態間切換。

如此一來，透過上述之設計，便可有效地整合後變速以及座位升降之操控，進而提升騎乘者騎乘自行車時的機動性、便利性及實用性。

〔本發明〕

100‧‧‧螺栓

101‧‧‧立管

102‧‧‧前下管

103‧‧‧後上叉架

104‧‧‧後下叉架

105‧‧‧安裝座

105A‧‧‧凹窩

105B‧‧‧穿孔

106‧‧‧前叉架

107‧‧‧手把

10‧‧‧升降控制裝置

12‧‧‧升降操作介面

14‧‧‧第一無線訊號通訊單元

20‧‧‧後變速控制裝置

22‧‧‧變速操作介面

24‧‧‧第二無線訊號通訊單元

30‧‧‧升降座管

32‧‧‧外管

34‧‧‧內管

341‧‧‧開關

36‧‧‧傳動纜線

37‧‧‧擺臂

38‧‧‧彈性件

40‧‧‧電動後變速器

42‧‧‧可動部

44‧‧‧撥鏈部

46‧‧‧第一馬達

50‧‧‧座管控制器

51‧‧‧凸弧

52‧‧‧螺孔

53‧‧‧無線訊號接收器

54‧‧‧控制電路

55‧‧‧第二馬達

60‧‧‧電源

EC‧‧‧電纜

70‧‧‧發電裝置

圖1為本發明較佳實施例的組成圖；圖2為本發明較佳實施例之升降控制裝置與後變速控制裝置的結構圖；圖3為本發明較佳實施例之升降座管的結構圖；圖4為本發明較佳實施例之電動後變速器的立體圖；圖5為本發明較佳實施例之座管控制器與安裝座的立體圖；圖6為較佳實施例之電動後變速器、座管控制器、電源及發電裝置的方塊圖。

為能更清楚地說明本發明，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。請參圖1所示，本發明較佳實施例之自行車控制裝置係設置於一自行車的車架上，車架具有一立管101、一前上管、一前下管102、一後上叉架103及一後下叉架104。於本實施例中，雖選用具有前上管的車架進行說明，但在其他實際實施的可能性上，該車架的前上管亦可被省略。

下管102一端連接於立管101之下段處。後上叉架103及後下叉架104之一端相互連結，另端則分別連結於立管101之上段處及下段 處，且以自行車之前進方向而言，前上管102位於立管101之前側，而後上叉架103及後下叉架104位於立管101之後側。另，立管101於與前下管102、後下叉架104連接處之鄰近部位凸伸有一安裝座105。此外，自行車除車架外，更包含有一前叉架106及一手把107，其中，前叉架106樞設於車架前端，且可相對車架左右樞轉，而手把107則固定設於前叉架106上，而可與前叉架106同步轉動。再者，於本實施例中，自行車的大盤係為單一齒片之設計。

本發明之自行車控制裝置包含有一升降控制裝置10、一後變速控制裝置20、一升降座管30、一電動後變速器40、一座管控制器50以及一電源60。

請參閱圖2，升降控制裝置10設置於把手107上，且升降控制裝置10具有一升降操作介面12及一第一無線訊號通訊單元14，升降操作介面12用以供使用者操作，並產生一升降控制訊號12後，透過第一無線訊號通訊單元14發射出。於本實施例中，升降操作介面12為一常開型之自動復歸開關，意即，當使用者按壓升降操作介面12時，開關將接通而產生升降控制訊號並由第一無線訊號通訊單元14發射出。反之，當使用者手部不再按壓而離開升降操作介面12時，開關將自動恢復成開路而不再產生升降控制訊號。而必須說明的是，升降控制裝置10除裝設於把手107供使用者操控外，亦可依騎乘者的操控需求改裝設於前叉架、車架上任意位置或是使用者的人身部品(如手套)上以達到供使用者操控產生升降控制訊號之目的。另外，除使用上述常開型之自動復歸開關外，其他種類的開關(如微動開關、近接開關等)也可同樣被使用來達到相同之作用及功能。

續參閱圖2，後變速控制裝置20同樣設置於把手107上，且具有一變速操作介面22及一第二無線訊號通訊單元24，其中，變速操作介面22用以供使用者操作，並產生一變速控制訊號後，透過第二無線訊號通訊單元24發射出。於本實施例中，變速操作介面22為兩個分別對應進檔與退檔的常開型自動復歸開關，當使用者按壓升降操作介面12時，對應之開關將接通而產生升檔或降檔之變速控制訊號並由第二無線訊號通訊單元24發射出。當然，在其他實施例中，該變速操作介面可為多段式開關，且各開關階段對應不同變速檔位，意即，當使用者切換升降操作介面時，變速檔位對應的開關將接通而產生變速控制訊號並由第二無線訊號通訊單元24發射出來達到相同目的。

於本實施例中，升降座管30主要包含有一外管32及一內管34。其中，外管32穿置於車架的立管101中且其部份管段設置於立管101外。內管34則穿置於外管32內，而其部分管段穿出外管32外用以供與坐墊連接，且內管34包含有一氣壓頂桿而使得內管34可於外管32中伸張或收縮，而達到使坐墊上升或下降之目的。為達控制之目的，內管34於外管32底部突伸形成有一開關341作為內部氣壓頂桿的氣壓閥門，而上述之開關341可被切換於一第一狀態及一第二狀態間，當開關341於第一狀態時，將促使內管34的氣壓頂桿作動，而使內管34可相對於外管32進行移動而得以伸張或收縮，反之，當開關341於第二狀態時，則可促使內管34之氣壓頂桿將被鎖定而使內管34呈現無法進行相對移動之狀態。於本實施例之結構中，第一狀態係指開關341被按壓時的狀態，而二狀態則是指開關341未被按壓時的狀態。而如何利用開關341致使內管34伸縮或鎖定之詳細結構，因屬習用技術，於此不再贅述。此外，本發明除選用上述以氣壓頂桿進行升降的升降座管30外，亦可選用市售其他技術之 升降座管，而市售其他升降座管亦不脫離上述包含內管、外管及利用開關進行控制的結構概念。

請參閱圖4，電動後變速器40固定設置於車架上且位於後上叉架103及後下叉架104相連接之一端。電動後變速器40主要包含有一可動部42、一連接可動部42之撥鏈部44以及一第一馬達46。其中，第一馬達46轉動時，將可驅動可動部42作動，而使可動部42將帶動撥鏈部44於複數個位置間移動，進而達到變速之目的。

座管控制器50固定設置於立管101的安裝座105上，請參閱圖5，於本實施例中，安裝座105上具有一凹窩105A，且凹窩105A上具有上下排列的二個穿孔105B。而座管控制器50之外殼上對應具有一凸弧51，且凸弧51與凹窩105A的形狀互補，而凸弧51上設有一螺孔52。如此一來，當凸弧51與凹窩105A相抵接時，將可使其中一螺孔52將正對凹窩105A上的穿孔105B，而可供一螺栓100穿過穿孔105B後與螺孔52結合，藉以將座管控制器50固定於立管101上。更詳而言之，透過上述凹窩105A與凸弧51之結構設計，除可使座管控制器50可快速對位地設置於安裝座105上外，弧狀設計亦可供使用者依設置需求調整座管控制器50的設置角度。另外，上述二個穿孔105B之設計目的，在於可供使用者依其車架大小、大盤尺寸或是其他設計需求擇一選擇使用，藉以增加此控制器50之泛用性。此外，除使用螺栓鎖固之方式外，亦可使用如夾具、扣具或是其他可拆卸的固定方式來達到固定座管控制器50之目的。

值得一提的是，由於本實施例之大盤是單齒片之設計，透過上述設計，便可不必再額外設置前變速器，而可使座管控制器50位於車架原先固定前變速器之位置上，進而達到減少附載重量及降低維修成本之效果。

另外，請參閱圖6，座管控制器50內具有一無線訊號接收器53、一控制電路54以及一第二馬達55，其中，無線訊號接收器53電性連接控制電路54，用以接收並傳送第一無線訊號通訊單元14或第二無線訊號通訊單元24所發出之升降控制訊號或變速控制訊號予控制電路54。控制電路54與第一馬達46及第二馬達55電性連接，用以將接收到的升降控制訊號或變速控制訊號轉換成馬達控制訊號輸出以控制第一馬達46或第二馬達55作動。換言之，座管控制器50與升降控制裝置10以及後變速控制裝置20之間係以無線傳輸方式進行訊號傳遞，而座管控制器50與後電動變速器40之間，則是利用一電纜EC電性連接而以有線傳輸方式進行訊號傳遞。值得一提的是，上述座管控制器50與升降控制裝置10以及後變速控制裝置20之間以無線傳輸的設計目的，在於利用無線傳輸可有效地減少配線並可避免配線造成自行車騎乘時的干擾。而座管控制器50與後電動變速器40之間以有線傳輸方式之目的，在於利用電纜EC傳述訊號可確保馬達控制訊號可穩定地提供予電動後變速器40之第一馬達46，藉以可有效地避免其他外界干擾而造成訊號錯誤，進而確保後變速器不會因干擾或訊號失誤而導致作動失常的危險情事發生。

此外，第二馬達55與升降座管30之開關341間具有一機械驅動上的連接關係，用以驅動開關341於第一狀態與第二狀態間切換。更詳而言之，請參閱圖3與圖6，於本實施例中，第二馬達55之輸出軸連接有一傳動纜線36，且升降座管30在外管32的底部樞設有一擺臂37且擺臂37可於外管32底部樞擺。擺臂37與傳動纜線36連接，而一端則與外管32之間連接有一彈性件38，在本實施例中為一彈簧，但亦可為其他可提供彈力之彈性物體。如此一來，當第二馬達55作動而放鬆傳動纜線36時，擺臂37將被彈性件之彈力38拉動而以逆時針(以圖示角度而言) 方向樞擺，使擺臂37產生一向上頂之力量按壓開關341，而使開關341呈現第一狀態。而後，當第二馬達55再以相反相方向轉動而拉緊傳動纜線36時，傳動纜線36將拉動擺臂37遠離開關341，而使得開關341不再被擺臂37按壓而回復至第二狀態。當然，除使用前述傳動纜線36與擺臂37之機械驅動設計外，亦可使用如齒輪組、多連桿或是直接以纜線拉動開關搭配其他類型之彈性件以提供回復力量等其他機械結構來達到前述控制開關之目的。

如此一來，透過上述將座管控制器50設置在立管101上並取代前變速器之設計，除可有效地減少附載重量以及降低維修成本外，更可因此有效地縮短座管控制器與升降座管之間的距離(即傳動纜線36之長度)，而可有效地提升座管控制器50與升降座管30間的機械驅動效率，進而可避免習用因纜線過長而造成操控不夠快速準確或是作動失誤之危險情事發生。此外，於大盤為多齒片的其他實施例中，座管控制器50雖無法裝設於原前變速器之位置上，但仍可裝設於立管101上相反於前變速器安裝位置的一側或是立管101上之其他位置來達到相同效果。

電源60則與座管控制器50電性連接，用以供應座管控制器50作動所需之電能。於本實施例中，電源60為鋰電池且以可被重複拔插的方式整合於座管控制器50內來達到供應電能之目的，並可藉以大幅降低電能傳輸路徑達到減少電能傳輸損耗的效果，並可以避免電能傳輸之線材造成騎乘上的干擾。當然，實際實施上，除整合於座管控制器50外，電源60亦可依需求以外掛的方式改設置於車架上的其他部位(如立管101、前下管102等)或是設置於升降座管30內、立管101內、前叉架106或是把手107來達到供電之目的。

值得一提的是，由圖6可知，本發明亦可再額外加裝一發電裝置70與上述之電源60電性連接，藉以將產生之電能傳輸至電源60存儲。實際實施上，發電裝置70可以是將太陽能轉成電能的太陽能面板、或是將騎乘所產生之動能轉換成電能的後飛輪發電或是前大盤發電器等可加載於自行車上進行發電的裝置。

如此一來，透過上述設計，便可有效地改善習用結構因線程過長而影響動力傳遞、可能造成作動失誤之缺點，亦可減少附載重量及降低維修成本，並可同時整合後變速以及座位升降之操控，進而提升騎乘者騎乘自行車時的機動性、便利性及實用性。

此外，必須說明的是，以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

101‧‧‧立管

102‧‧‧前下管

103‧‧‧後上叉架

104‧‧‧後下叉架

105‧‧‧安裝座

106‧‧‧前叉架

107‧‧‧手把

10‧‧‧升降控制裝置

20‧‧‧後變速控制裝置

30‧‧‧升降座管

36‧‧‧傳動纜線

EC‧‧‧電纜

40‧‧‧電動後變速器

50‧‧‧座管控制器

60‧‧‧電源

Claims (10)

1. 一種自行車控制裝置，包含：一升降座管，包含一外管、一內管及一開關，其中，該內管穿置於該外管內，且該開關可被切換於一第一狀態及一第二狀態間，其中該第一狀態使該內管可相對於該外管移動，且該第二狀態使該內管無法相對於該外管移動；一升降控制裝置，包括一升降操作介面及一第一無線訊號通訊單元；一後變速控制裝置，包括一變速操作介面及一第二無線訊號通訊單元；其中，該升降操作介面係供使用者操作產生以一升降控制訊號，透過該第一無線訊號通訊單元發射；該變速操作介面用係供使用者操作以產生一變速控制訊號，透過該第二無線訊號通訊單元發射；一電動後變速器，包含有一可動部、一連接該可動部之撥鏈部，以及一第一馬達，該第一馬達用以驅動該可動部，以帶動該撥鏈部於複數個位置間移動；一座管控制器，包含有一無線訊號接收器、一控制電路、一第二馬達以及一外殼，該第二馬達與該升降座管之開關間具有一機械驅動上的連接關係，用以驅動該開關於該第一狀態與該第二狀態間切換；該無線訊號接收器、該控制電路以及該第二馬達係設置於該外殼中；其中，該無線訊號接收器電性連接該控制電路，且該控制電路與該第一馬達及第二馬達電性連接，該控制電路用以接收並傳送該第一無線訊號通訊單元所或該第二無線訊號通訊單元所發出之一控制訊號，以控制該第一馬達或該第二馬達作動；其中，該第二馬達與該升降座管之開關間係以一纜線進行實質上之機械連接，並機械驅動該開關於該第一狀態與該第二狀態間切換。
2. 一種如請求項1所述之自行車控制裝置，係設置於一自行車之車架上，其中，該車架具有一立管、一前下管、一後上叉架、及一後下叉架；該前下管一端連接於該立管之下段處，以該自行車之前進方向而言，該前上管位於該立管之前側；該後上叉架及該後下叉架之一端相互連結，另端則分別連結於該立管之上段處及下段處，且以該自行車之前進方向而言，該後上叉架及該後下叉架位於該立管之後側；該自行車更包含有一前叉架及一手把，其中，該前叉架樞設於該車架上，而該手把則固定設於該前叉架上；其特徵在於，該座管控制器係為可拆卸地設置於該立管，且接近於該立管與該前下管、該後下叉架的連接處。
3. 如請求項2所述之自行車控制裝置，其中，該立管於與該前下管、該後下叉架連接處之鄰近部位凸伸有一安裝座，且該安裝座上具有一穿孔；該座管控制器上具有一螺孔對應該穿孔設置，以供一螺栓穿過該穿孔後結合於該螺孔，以固定該座管控制器於該車架之立管上。
4. 如請求項3所述之自行車控制裝置，其中，該安裝座上具有一凹窩，且該穿孔係位於該凹窩上；該座管控制器具有一凸弧與該凹窩的形狀互補，而該凸弧與該凹窩相抵接，且該螺孔係位於該凸弧上。
5. 如請求項2所述之自行車控制裝置，其中，該立管於與該前下管、該後下叉架連接處之鄰近部位凸伸有一安裝座，且該安裝座上具有一凹窩；該座管控制器具有一凸弧與該凹窩的形狀互補，且該凸弧與該凹窩相抵接。
6. 如請求項1所述之自行車控制裝置，更包含一電源與該座管控制器電性連接，用以供應該座管控制器輸出該馬達控制訊號控制該第一馬達或該第二馬達作動所需之電力。
7. 如請求項6所述之自行車控制裝置，其中，該電源係設置於該前叉架、該升降座管、該把手、該車架上、該立管或是該座管控制器內。
8. 如請求項6所述之自行車控制裝置，其中，更包含有一發電裝置與該電源電性連接，用以產生電能並傳輸至該電源中存儲。
9. 如請求項2所述之自行車控制裝置，其中，該升降控制裝置係設置於該把手、該前叉架或該車架上。
10. 如請求項2所述之自行車控制裝置，其中該內管包括有一氣壓頂桿，用以使得該內管於該外管中伸張或收縮。