TWI629208B - Variable speed control device for bicycle - Google Patents

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TWI629208B
TWI629208B TW103121692A TW103121692A TWI629208B TW I629208 B TWI629208 B TW I629208B TW 103121692 A TW103121692 A TW 103121692A TW 103121692 A TW103121692 A TW 103121692A TW I629208 B TWI629208 B TW I629208B
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shifting
shift
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shifting device
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黒田真央
柿木伸介
藤井和浩
池本英樹
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島野股份有限公司
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Abstract

即使電源功率級降低，仍可讓使用者之便利性進一步提高。
本發明之變速控制裝置12可藉由來自電源35之電力而動作，來控制具有複數個第一變速位置之前變速裝置22及具有複數個第二變速位置之後變速裝置23的至少任何一個。變速控制裝置12具備檢測電源34之功率級的電壓感測器35、及可協調控制前變速裝置22及後變速裝置23之信號控制部20。信號控制部20在藉由電壓感測器35檢測之電壓VD比第一功率級VF1低時，個別控制前變速裝置22及後變速裝置23。

Description

用於自行車之變速控制裝置
本發明係關於一種控制裝置，特別是關於可藉由來自電源之電力而動作，且控制具有複數個第一變速位置之第一變速裝置及具有複數個第二變速位置之第二變速裝置的至少任何一個之自行車用控制裝置。
為了讓使用者可舒適地進行變速操作，過去習知有控制可電性變速之自行車的第一變速裝置(例如前脫軌器)及第二變速裝置(例如後脫軌器)之自行車用控制裝置(例如參照專利文獻1)。過去之自行車用控制裝置的第一變速裝置係藉由第一變速操作部之操作而動作，第二變速裝置係藉由第二變速操作部之操作而動作。此外，過去之自行車用控制裝置於檢測電源之功率級，當功率級低於指定值時，禁止電力消耗多之第一變速裝置的動作，僅許可電力消耗少之第二變速裝置的變速動作。藉此，可抑制電源之消耗，在行駛途中不易遮斷電力之供給。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]美國專利第7874567號說明書
過去之自行車用控制裝置，當電源之功率級低於指定值時， 由於禁止第一變速裝置之變速動作，因此可抑制電源的消耗，使用者之便利性提高。但是，還要求使使用者之便利性進一步提高。
本發明之課題在於使電源之功率級降低時使用者的便利性進一步提高。
本發明之自行車用控制裝置可藉由來自電源之電力動作，且控制具有複數個第一變速位置之第一變速裝置及具有複數個第二變速位置之第二變速裝置的至少任何一個。自行車用控制裝置具備：電源感測器，其係檢測電源之功率級；及變速控制部，其係可協調控制第一變速裝置及第二變速裝置。變速控制部在藉由電源感測器所檢測之功率級比第一功率級低時，個別控制第一變速裝置及第二變速裝置。
該自行車用控制裝置係在電源之功率級比第一功率級低時，個別控制第一變速裝置及第二變速裝置。因而，即使電源之功率級降低，仍不易禁止第一變速裝置及第二變速裝置的一方控制。因而，即使電源之功率級降低，仍可使使用者之便利性進一步提高。
第一變速裝置亦可包含在齒數不同之複數個前鏈輪的任何一個換掛鏈條之前脫軌器。變速控制部當藉由電源感測器所檢測之功率級比第一功率級低時，至少一部分禁止前脫軌器向齒數多之前鏈輪側變速。該情況下，由於禁止比降擋(Shift down)耗電量大之升擋(Shift up)，因此可抑制電力之消耗。此外，由於可進行降擋，因此使用者之便利性可進一步提高。
第二變速裝置亦可包含在齒數不同之複數個後鏈輪的任何 一個換掛鏈條之後脫軌器。變速控制部當藉由電源感測器所檢測之功率級比第一功率級低時，准許後脫軌器向齒數多之後鏈輪側變速及向齒數少之後鏈輪側變速。該情況下，即使電源之功率級下降至第一功率級，由於准許後脫軌器之變速，因此可使使用者之便利性進一步提高。
變速控制部亦可在藉由電源感測器所檢測之功率級比第一 功率級還低的第二功率級更低時，將第一變速裝置及第二變速裝置的至少任何一個控制在指定的變速位置後，禁止對第一變速裝置及第二變速裝置的控制。該情況下，抑制電源之消耗，藉由在容易行駛之變速位置控制第一變速裝置及第二變速裝置，即使功率級比第二功率級低，使用者仍容易駕駛自行車，可使使用者之便利性進一步提高。
變速控制部亦可在藉由電源感測器所檢測之功率級比第一 功率級還低的第二功率級更低時，禁止對第一變速裝置及第二變速裝置之控制。該情況下，當功率級比第二功率級低時，由於禁止對第一變速裝置及第二變速裝置之控制，因此可進一步抑制電源之消耗。
自行車用控制裝置亦可進一步具備信號輸出部，其係對變速 控制部輸出第一信號及第二信號。變速控制部在電源感測器所檢測之功率級高於第一功率級時，當輸出第一信號時，以通過包含複數個第一變速位置及複數個第二變速位置之至少一部分的變速位置之指定變速路徑(Route)的方式，控制第一變速裝置及第二變速裝置之至少一個。當輸出第二信號時，以通過指定變速路徑之一部分的方式控制第一變速裝置及第二變速裝置之至少一個。該情況下，當輸出第一信號時，由於不使第一變速裝置與第二變速裝置個別地變速操作，而係協調控制第一變速裝置與第二變速裝 置，因此，使用者無須考慮第一變速裝置及第二變速裝置之變速比，即可有效進行升擋及降擋操作。此外，輸出第二信號時，由於可縮短指定變速路徑之一部分來進行變速操作，因此可迅速進行變速操作。因而使變速操作之便利性進一步提高。
信號輸出部亦可對變速控制部輸出第三信號、第四信號及第 五信號。變速控制部在藉由電源感測器所檢測之功率級比第一功率級低時，當輸出第三信號時，以複數個第一變速位置在齒數少之前鏈輪側變化的方式控制第一變速裝置。當輸出第四信號時，以複數個第二變速位置依序在一方之變速方向變化的方式變速控制第二變速裝置。當輸出第五信號時，以複數個第二變速位置在另一方變速方向變化之方式控制第二變速裝置。
該情況下，由於功率級比第一功率級低時，亦可進行前脫軌 器之降擋變速，並且可進行後脫軌器之升擋及降擋變速，因此可使使用者之便利性進一步提高。
自行車用控制裝置亦可進一步具備通報部，其係通報藉由電 源感測器所檢測之功率級比第一功率級低。該情況下，使用者可輕易認識電源之功率級。此時，雖然電源之功率級比第一功率級低，不過，例如藉由聲音、顯示、振動等通報，因此可藉由聽覺、視覺、觸覺等讓使用者知道功率級降低。
採用本發明時，即使電源之功率級降低，仍可使使用者之便利性進一步提高。
10‧‧‧自行車
12‧‧‧變速控制裝置
16‧‧‧第一變速操作裝置
18‧‧‧第二變速操作裝置
20‧‧‧信號控制部(變速控制部之一例)
20a‧‧‧模式按鈕
21‧‧‧微電腦
21a‧‧‧微處理器
21b‧‧‧記憶體
22‧‧‧前變速裝置(第一變速裝置之一例)
22a‧‧‧前控制單元
22b‧‧‧馬達驅動單元
22c‧‧‧變速位置感測器
22e‧‧‧馬達
23‧‧‧後變速裝置(第二變速裝置之一例)
23a‧‧‧後控制單元
23b‧‧‧馬達驅動單元
23c‧‧‧變速位置感測器
23e‧‧‧馬達
24‧‧‧循環電腦
26‧‧‧鏈條
27‧‧‧車架
28‧‧‧曲柄轉速感測器
29‧‧‧車輪轉速感測器
30‧‧‧後煞車裝置
31‧‧‧前煞車裝置
32‧‧‧電配線
33,37‧‧‧電配線
34‧‧‧電源
35‧‧‧電壓感測器(電源感測器之一例)
40a‧‧‧第一基座部件
40b‧‧‧第二基座部件
43a‧‧‧第一煞車桿
43b‧‧‧第二煞車桿
44a‧‧‧第一變速操作部件
44b‧‧‧第三變速操作部件
45a‧‧‧第二變速操作部件
45b‧‧‧第四變速操作部件
46‧‧‧後鏈輪
47‧‧‧前鏈輪
48‧‧‧電配線
49‧‧‧液晶顯示器(通報部之一例)
50‧‧‧輸入輸出埠
B1,B2,B3‧‧‧操作按鈕
DATA‧‧‧變速位置信號
FSS‧‧‧變速信號
RSS‧‧‧變速信號
SF‧‧‧旗標
VF1‧‧‧旗標
VF2‧‧‧旗標
SW1‧‧‧第一開關
SW2‧‧‧第二開關
SW3‧‧‧第三開關
SW4‧‧‧第四開關
VD‧‧‧電壓
VS1‧‧‧第一功率級
VS2‧‧‧第二功率級
第一圖係採用了本發明一種實施形態之自行車用控制裝置的自行車之側視圖。
第二圖係搭載了本發明一種實施形態之自行車用控制裝置的自行車把手之側視圖。
第三圖係顯示包含本發明一種實施形態之自行車用控制裝置的系統構成之概略方塊圖。
第四圖係顯示通報部之一例的顯示器之平面放大圖。
第五圖係顯示具有3個前鏈輪與10個後鏈輪之變速裝置中的協調控制之一例的第一變速台。
第六圖係顯示具有3個前鏈輪與10個後鏈輪之變速裝置中的協調控制之另外一例的第二變速台。
第七圖係顯示具有2個前鏈輪與10個後鏈輪之變速裝置中的協調控制之一例的第三變速台。
第八圖係顯示變速控制部之控制動作的一例之流程圖。
第九圖係顯示換擋操作時之控制動作的一例之流程圖。
第十圖係顯示換擋操作時之控制動作的一例之流程圖。
第十一圖係顯示變形例之換擋操作時的控制動作之相當於第九圖的圖。
以下參照圖式說明本發明所選擇之實施形態。以下本發明之實施形態的說明僅為例示，並非限定藉由附加之申請專利範圍及此等等同 物所定義的本發明者。
第一圖中描繪具備本發明第一種實施形態之變速控制裝置12的自行車10。該自行車10係描繪路面自行車，不過變速控制裝置12不限定使用於第一圖所描繪之路面自行車者，亦可適用於包含山地自行車之其他任何型式的自行車。
第一圖至第三圖中，變速控制裝置12係自行車用電動變速系統的一部分。變速控制裝置12包含第一變速操作裝置16、第二變速操作裝置18。此外，變速控制裝置12進一步包含信號控制部20；第一變速裝置，亦即前變速裝置22；第二變速裝置，亦即後變速裝置23；循環電腦24；電源34；電源感測器，亦即電壓感測器35。此外，變速控制裝置12進一步包含曲柄轉速感測器28與車輪轉速感測器29。第一變速操作裝置16及第二變速操作裝置18係變速控制裝置12之升擋輸入部及/或降擋輸入部的一例。前變速裝置22具有複數個第一變速位置。後變速裝置23具有複數個第二變速位置。曲柄轉速感測器28係為了檢測節奏而設。車輪轉速感測器29係為了檢測自行車10之速度而設。
如第一圖及第二圖所示，第一變速操作裝置16及第二變速操作裝置18設於落下(Drop)型的把手彎曲部。從把手之後方觀看，第一變速操作裝置16係固定於右側的彎曲部。第一變速操作裝置16具有固定於彎曲部之第一基座部件40a。第一基座部件40a上搖動自如地裝設例如用於制動操作前煞車裝置31(或後煞車裝置30)的第一煞車桿43a。第一煞車桿43a中設置可在與第一煞車桿43a分歧之軸周圍搖動的第一變速操作部件44a與第二變速操作部件45a。第一變速操作部件44a設置成可擠壓操作第一開關SW1。第 二變速操作部件45a設置成可擠壓操作第二開關SW2。第一變速操作裝置16係為了變速操作後變速裝置23而設。第一煞車桿43a經由Borden型之電纜機械性連結於前煞車裝置31。
第二變速操作裝置18係與第一變速操作裝置16為鏡像關係之部件。第二變速操作裝置18具有從把手之後方觀看係固定於左側的第二基座部件40b。第二基座部件40b上搖動自如地裝設例如用於制動操作後煞車裝置30之第二煞車桿43b。第二煞車桿43b中設置可在與第二煞車桿43b分歧之軸周圍搖動的第三變速操作部件44b與第四變速操作部件45b。第三變速操作部件44b設置成可擠壓操作第三開關SW3。第四變速操作部件45b設置成可擠壓操作第四開關SW4。第二變速操作裝置18係為了變速操作前變速裝置22而設。第二變速操作裝置18之第二煞車桿43b經由Borden型之電纜機械性連結於後煞車裝置30。
第一變速操作裝置16及18藉由電配線32及33分別電性連接於信號控制部20。另外，亦可對第一變速操作裝置16連結後煞車裝置30及前變速裝置22，對第二變速操作裝置18連結前煞車裝置31及後變速裝置23。
信號控制部20係變速控制部之一例。信號控制部20係為了依第一變速操作裝置16、第二變速操作裝置18之操作而產生的變速信號，或依速度之變速信號，使後變速裝置23及前變速裝置22變速動作而設。信號控制部20包含微電腦21。微電腦21具有微處理器21a及記憶體21b。微處理器21a及記憶體21b係為了處理來自包含電壓感測器35之各種感測器及變速控制裝置12的組件之信號而設。信號控制部20進一步包含變速控制程式。變速控制程式如後述，係控制前變速裝置22及後變速裝置23之動作。變速 控制程式儲存於記憶體21b中。記憶體21b包含ROM(唯讀記憶體)元件及RAM(隨機存取記憶體)元件。信號控制部20如第三圖中模式顯示，電性連接於變速控制裝置12之其他部分。從該揭示瞭解為了傳送及接收資料，變速控制裝置12之其他部分與信號控制部20的通信亦可藉由無線而非有線來通信。
信號控制部20解釋及執行用於使變速控制裝置12動作之硬體及各種程式的命令(資料、信號及指令)。另外，信號控制部20在第三圖係以單體構成。但是，信號控制部20亦可作為其他構成之零件而構成。此外，信號控制部20亦可藉由設於不同部分之複數個控制器而構成。
本實施形態之信號控制部20具備模式按鈕20a，其係可選擇依第一變速操作裝置16及18之操作而變速的手動變速模式、與依自行車之速度或節奏等的自行車之行駛狀態而變速的自動變速模式之2個變速模式。手動模式及自動模式分別具有協調前變速裝置22與後變速裝置23而控制的同步模式、與個別控制前變速裝置22與後變速裝置23之非同步模式。因此，在手動變速模式及自動變速之變速模式中，可藉由模式按鈕20a分別擇一地選擇同步模式與非同步模式之變速模式，可以所選擇之變速模式使前變速裝置22及後變速裝置23變速動作。變速模式為同步模式時，例如第五圖所示，係以通過指定之變速路徑的方式，藉由信號控制部20控制前變速裝置22及後變速裝置23。指定之變速路徑包含前變速裝置22之複數個第一變速位置及後變速裝置23之複數個第二變速位置的至少一部分變速位置。另外，手動變速時之同步模式係藉由第一變速操作裝置16或第二變速操作裝置18之操作實質地同時到達目標變速比。
手動變速之同步模式時的第一開關SW1及第三開關SW3係輸出第一信號之信號輸出部的一例。手動變速之同步模式時的第二開關SW2及第四開關SW4，於持續按住操作時，係輸出第二信號之信號輸出部的一例。
另外，變速模式之變更亦可取代模式按鈕20a之操作，而藉由第一變速操作裝置16、18、循環電腦24之操作按鈕等的操作來變更。
信號控制部20於手動變速模式時，將依藉由第一變速操作裝置16及18之操作而輸出的信號，個別或協調控制前變速裝置22及後變速裝置23之信號輸出至前變速裝置22及後變速裝置23。信號控制部20於自動變速模式時，將依藉由轉速感測器29之輸出而算出的速度信號，個別或協調控制前變速裝置22及後變速裝置23之信號輸出至前變速裝置22及後變速裝置23。
如第一圖所示，第一變速裝置，亦即前變速裝置22包含具有複數個第一變速位置(例如2個或3個變速位置)之電動前脫軌器。電動前脫軌器在齒數不同之複數個(例如2個或3個)前鏈輪47的任何一個上換掛鏈條26。如第五圖所示，本實施形態於前鏈輪47為3片時，例如將齒數最少之Low側的前鏈輪齒數設計為24個，將齒數最多之Top側的前鏈輪齒數設計為42個，將中間之Mid的前鏈輪齒數設計為32個。該齒數之設定係齒組合之一例，齒數可任意設定。
如第三圖所示，前變速裝置22與過去之電動脫軌器同樣地具有前控制單元22a、馬達驅動單元22b、變速位置感測器22c、及馬達22e。前控制單元22a按照依第一變速操作裝置16及第二變速操作裝置18之操作的 變速控制信號，或依速度(或節奏)之變速控制信號來控制馬達驅動單元22b。馬達22e使前變速裝置22之導鏈在對車架27接近及遠離的一方移動。
如第一圖所示，第二變速裝置，亦即後變速裝置23包含具有複數個第二變速位置(例如10個變速位置)之電動後脫軌器。電動後脫軌器在齒數不同之複數個(例如10個)後鏈輪46的任何一個換掛鏈條26。如第五圖所示，後鏈輪46為10片時，例如齒數最多者例如係36個，齒數從該數值起依序變小。本實施形態例如後鏈輪46之齒數係設定為36,32,28,24,21,19,17,15,13,12。此處，從齒數多者依序註記名稱為第一至第十後鏈輪。該齒數之設定係齒組合之一例，齒數可任意設定。
如第三圖所示，後變速裝置23與過去之電動脫軌器同樣地具有後控制單元23a、馬達驅動單元23b、變速位置感測器23c、及馬達23e。後控制單元23a按照依第一變速操作裝置16及第二變速操作裝置18之操作的變速控制信號，或依速度(或節奏)之變速控制信號來控制馬達驅動單元23b。馬達23e使後變速裝置23之導鏈從車架27接近、遠離之一方移動。
循環電腦24具有微處理器與記憶體。如第三圖所示，循環電腦24藉由電配線48而與信號控制部20電性連接。藉此，可接收來自其他部分之各種資料(速度、節奏、變速位置等)。循環電腦24具有液晶顯示器49。如第四圖所示，液晶顯示器49中可顯示速度、節奏、行駛距離、前變速裝置22及後變速裝置23之變速位置、電源34之功率級。電源34之功率級例如以第一功率級(例如6.5伏特)與功率級比第一功率級低之第二功率級(例如6.0伏特)劃分的三階段區域來顯示。彩色顯示器時，例如以紅色表示比第二功率級低之區域，以橙色表示第一功率級與第二功率級之間，以綠色 表示比第一功率級高之區域。亦即，每個區域以不同色表示。此外，單色顯示器時，3個區域亦可使濃度不同，功率級例如係在液晶顯示器49之右側部以棒形圖表示。第四圖係顯示電源34之電充滿的狀態，並藉由陰影線表示色的差異。在液晶顯示器49之下方設置3個操作按鈕B1,B2,B3。液晶顯示器49係通報藉由電壓感測器35所檢測之功率級為比第一功率級(例如6.5伏特)低之通報部的一例。此外，循環電腦24具有輸入輸出埠50。輸入輸出埠50例如藉由USB(通用串列匯流排)埠而構成。
電源34例如設於自行車10之車架27。電源34例如包含可充電之二次電池、大容量電容器等之蓄電元件。本實施形態之電源34係使用可充電之鋰離子電池、鎳氫電池等二次電池。電源34之最大蓄電電壓例如係8.4伏特。電源34對第一變速操作裝置16及第二變速操作裝置18、信號控制部20、前變速裝置22、後變速裝置23、循環電腦24等之變速控制裝置12的各部分供給電力。
電壓感測器35檢測電源34之功率級的電壓。信號控制部20依電壓感測器35所檢測之功率級來變更變速控制。具體而言，信號控制部20於同步模式時，當電源34之功率級高於第一功率級(例如6.5伏特)時，從信號輸出部(第一開關SW1或第三開關SW3)輸出第一信號時，以通過包含複數個第一變速位置及複數個第二變速位置之至少一部分變速位置的指定變速路徑之方式，控制前變速裝置22及後變速裝置23的至少一個。
信號控制部20於持續按住操作第三開關SW3及第四開關SW4而輸出第二信號時，以通過指定之變速路徑的一部分之方式控制前變速裝置22及後變速裝置23的至少一個。本實施形態係升擋或降擋控制前變 速裝置22。
信號控制部20於非同步模式時，或是藉由電壓感測器35所檢測之功率級比第一功率級低時，操作第四開關SW4而輸出第三信號時，以複數個第一變速位置在齒數少之前鏈輪側變化的方式變速控制前變速裝置22。
信號控制部20於非同步模式時，或是藉由電壓感測器35所檢測之功率級比第一功率級低時，而從第二開關SW2輸出第四信號時，以複數個第二變速位置依序在一方之變速方向(例如降擋方向)變化的方式變速控制後變速裝置23。
信號控制部20於非同步模式時，而從第一開關SW1輸出第五信號時，以複數個第二變速位置在另一方變速方向(例如升擋方向)變化的方式控制後變速裝置23。
如第二圖及第三圖所示，電源34與信號控制部20藉由電配線37而電性連接。藉此，將電力供給至信號控制部20。此外，經由信號控制部20將電力供給至第一變速操作裝置16及第二變速操作裝置18、與循環電腦24。電配線37在信號控制部20與前變速裝置22及後變速裝置23之間傳達變速信號(FSS、RSS)與變速位置信號(DATA)。電配線32及33及37係兩芯之配線。本實施形態係將PLC(電力線通信(Power Line Communication))電路基板設於信號控制部20與前變速裝置22及後變速裝置23。
本實施形態因為組合第一變速位置為2個或3個前變速裝置22與第二變速位置為10個後變速裝置23，所以，最大獲得30個齒輪比。但是，同步模式係利用該全部齒輪比之一部分。例如，第五圖所示之同步模 式的變速台係顯示前鏈輪為3個，後鏈輪為10個的情況。此處，使用者只須操作升擋用之例如第一變速操作部件44a與降擋用之第三變速操作部件44b，即可進行沿著指定之變速路徑的變速操作。第五圖所示之變速路徑可在最小齒輪比0.67至最大齒輪比3.82，從第一段至第十四段變速。此處，同步模式係以齒輪比儘量以等間隔變化之方式變速。另外，第五圖、第六圖及第七圖係將後鏈輪之裝配體記載為CS，將前鏈輪之裝配體記載成FC。
其次，說明同步模式之3個變速路徑。本實施形態係採用第五圖所示之變速路徑。
第五圖中，於同步模式時，在藉由第一變速操作部件44a操作之升擋的情況，從第一至第五段，係將後變速裝置23從第一後鏈輪升擋操作至第五後鏈輪來升擋。在第六段係將前鏈輪47從Low升擋至Mid，且將後鏈輪46從第五後鏈輪降擋至第四後鏈輪。此時，後變速裝置23雖降擋，不過第六段之齒輪比比第五段大。從第六段至第九段，係將後變速裝置23從第四後鏈輪升擋至第七後鏈輪。當升擋至第九段時，在第十段係將前變速裝置22從Mid升擋至Top，並且將後變速裝置23從第七後鏈輪降擋至第六後鏈輪。但是，此時，第十段之齒輪比亦比第九段之齒輪比大。從第十一段至第十四段係將後變速裝置23從第六後鏈輪升擋至第十後鏈輪。
另外，使用第三變速操作部件44b之降擋係設定與升擋不同之變速路徑。但是，段數係14，且與升擋時相同。
同步模式時，藉由第三變速操作部件44b操作之降擋的情況，從第十四段至第六段係將後變速裝置23從第十後鏈輪降擋操作至第二後鏈輪進行降擋。第五段係將前鏈輪47從Top降擋至Mid，且將後鏈輪46從 第二後鏈輪升擋至第三後鏈輪。此時，後變速裝置23雖升擋，不過第五段之齒輪比仍比第六段小，從第五段至第三段係將後變速裝置23從第三後鏈輪降擋至第一後鏈輪。降擋至第三段時，第二段係將前變速裝置22從Mid降擋至Low，並且將後變速裝置23從第一後鏈輪升擋至第二後鏈輪。但是，此時第二段之齒輪比亦比第三段之齒輪比小。從第二段至第一段之降擋係將後變速裝置23從第二後鏈輪降擋至第一後鏈輪。藉此，在同步模式中，不集中使用特定之鏈輪，可防止鏈輪之消耗。同步模式下雖然通常不使用陰影所示的齒輪比，不過藉由持續按住第三變速操作部件44b及第四變速操作部件45b進行操作，如空心箭頭所示，仍可選擇其齒輪比。不過，在非同步模式下准許鏈條26最接近之組合，亦即Top之前鏈輪與第一後鏈輪的組合及Low之前鏈輪與第十後鏈輪的組合，而在同步模式下禁止。
此外，第六圖所示之另外的變速路徑，係在段的變化中，不將前變速裝置22與後變速裝置23同時變速。
第六圖中，於同步模式時，在藉由第一變速操作部件44a操作之升擋的情況，從第一至第五段與第五圖所示之變速路徑同樣地，係將後變速裝置23從第一後鏈輪升擋操作至第五後鏈輪進行升擋。將前鏈輪47從Low升擋至Mid。因此，從第五段升擋至第六段時，齒輪比之變化比第五圖所示之變速路徑大。從第六段至第八段係將後變速裝置23從第五後鏈輪升擋至第七後鏈輪。第九段係將前變速裝置22從Mid升擋至Top。從第九段至第十二段，係將後變速裝置23從第七後鏈輪升擋至第十後鏈輪。該情況下，變成比第五圖所示之變速路徑少2段之段。
另外，藉由第三變速操作部件44b操作之降擋，係設定與升 擋不同之變速路徑。但是，段數係12，且係與升擋時相同。降擋時，從第十二段至第四段係將後變速裝置23從第十後鏈輪降擋操作至第二後鏈輪進行降擋。第三段係將前鏈輪47從Top降擋至Mid。從第三段至第二段係將後變速裝置23從第二後鏈輪降擋至第一後鏈輪。降擋至第二段時，第一段係將前變速裝置22從Mid降擋至Low。藉此，在同步模式中，不集中使用特定之鏈輪，可防止鏈輪之消耗。
第七圖中之前鏈輪47並非3片，而變成Top及Low的2片。後鏈輪46與第五圖及第六圖同樣地係10片。此外，Top之前鏈輪的齒數係38。
第七圖中，於同步模式時，藉由第一變速操作部件44a操作之升擋的情況，第一至第三段係將後變速裝置23從第一後鏈輪升擋操作至第三後鏈輪進行升擋。第四段係將前鏈輪47從Low升擋至Top，且將後鏈輪46從第三後鏈輪降擋至第二後鏈輪。此時，後變速裝置23雖降擋，不過第四段之齒輪比仍比第三段大。從第四段至第十二段係將後變速裝置23從第二後鏈輪升擋至第十後鏈輪。
另外，藉由第三變速操作部件44b操作之降擋，係設定與升擋不同之變速路徑。但是，段數係12，且與升擋時相同。
藉由第三變速操作部件44b操作之降擋的情況，從第十二段至第三段係將後變速裝置23從第十後鏈輪降擋操作至第一後鏈輪進行降擋。第二段係將前鏈輪47從Top降擋至Low，且將後鏈輪46從第一後鏈輪升擋至第二後鏈輪。此時，雖後變速裝置23升擋，不過第二段之齒輪比仍比第三段小。從第二段至第一段係將後變速裝置23從第二後鏈輪降擋至第一後鏈輪。
其次，依據第八圖至第十圖所示之流程圖說明信號控制部20具體的控制步驟。
另外，在以後之說明中，關於自動變速模式，因為除了變速用之信號並非來自變速操作部件，而係信號控制部20依行駛狀態之變化而輸出之外，係進行與手動變速模式相同之控制，所以省略其說明，而就手動變速模式之同步模式與非同步模式作說明。
此處，預先說明流程圖中使用之旗標。旗標SF係判斷是否為同步模式者，進行設定(SF←1)時，設定成同步模式，重設(SF←0)時設定成非同步模式。此外，旗標VF1係顯示電源34之電壓比第一功率級(6.5伏特)低且高於第二功率級(6.0伏特)的旗標，旗標VF2係表示電源34之電壓比第二功率級(6.0伏特)低的旗標。電源34之電壓比6.5伏特低時，禁止前變速裝置22之一部分的動作。電源34之電壓比6.0伏特低時，禁止前變速裝置22及後變速裝置23之動作。
第八圖中，於信號控制部20中輸入電源時，在步驟S1中進行初始設定。初始設定係重設各種旗標，設定手動變速模式之非同步模式。步驟S2係信號控制部20判斷是否已操作模式按鈕20a。尚未操作模式按鈕20a時，轉移至步驟S3。步驟S3係信號控制部20從電壓感測器35之輸出讀取電源34的電壓VD。步驟S4係信號控制部20判斷所讀取之電壓VD是否比第一功率級VS1低。讀取之電壓VD高於第一功率級VS1時轉移至步驟S5。步驟S5係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF1。已設定旗標VF1時，轉移至步驟S6，信號控制部20重設(=VF1←0)旗標VF1。步驟S7係信號控制部20執行第九圖及第十圖所示之變速操作處理後返回步驟S2。
操作模式按鈕20a時，從步驟S2轉移至步驟S8。步驟S8係信號控制部20判斷變速模式是否為同步模式。信號控制部20判斷是否已設定(SF=1)旗標SF，且變速模式是否為同步模式。為同步模式時，轉移至步驟S9，信號控制部20重設(SF←0)旗標SF，並轉移至步驟S3。並非同步模式時，從步驟S8轉移至步驟S10，信號控制部20設定旗標SF後轉移至步驟S3。
電源34之電壓VD比第一功率級VS1低時，亦即，電壓VD未達第一功率級VS1時，從步驟S4轉移至步驟S11。步驟S11係信號控制部20判斷電壓VD是否比第二功率級VS2低。信號控制部20判斷電壓VD不比第二功率級VS2低時，從步驟S11轉移至步驟12。步驟S12係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF1。
判斷為電壓VD比第二功率級VS2低時，從步驟S11轉移至步驟S13。步驟S13係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF2。已經設定旗標VF2時，轉移至步驟S7。尚未設定旗標VF2時，從步驟S13轉移至步驟S14。步驟S14係信號控制部20重設旗標VF1。步驟S15係信號控制部20設定(VF2←1)旗標VF2後轉移至步驟S7。
尚未設定旗標VF1時，從步驟S12轉移至步驟S16。步驟S16係信號控制部20設定(VF1←1)旗標VF1後轉移至步驟S17。已經設定旗標VF1時，跳過步驟S16而轉移至步驟S17。步驟S17係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF2。已經設定旗標VF2時，從步驟S17轉移至步驟S18，信號控制部20重設(VF2←0)旗標VF2後轉移至步驟S7。尚未設定旗標VF2時，跳過步驟S18而轉移至步驟S7。
第九圖及第十圖所示之變速操作處理係在第九圖之步驟 S21中，信號控制部20判斷是否操作第一變速操作部件44a而第一開關SW1變成開啟狀態。信號控制部20判斷第一開關SW1尚未變成開啟狀態時，轉移至步驟S22。步驟S22係信號控制部20判斷是否操作第三變速操作部件44b而第三開關SW3變成開啟狀態。信號控制部20判斷第三開關SW3尚未變成開啟狀態時轉移至步驟S23。步驟S23係信號控制部20判斷是否操作第二變速操作部件45a而第二開關SW2變成開啟狀態。信號控制部20判斷第二開關SW2尚未變成開啟狀態時轉移至步驟S24。步驟S24係信號控制部20判斷是否操作第四變速操作部件45b而第四開關SW4變成開啟狀態。信號控制部20判斷第四開關SW4尚未變成開啟狀態時，轉移至第十圖之步驟S25。步驟S25係信號控制部20判斷是否持續按住操作第二變速操作部件45a而第二開關SW2變成持續按住之狀態。第二變速操作部件45a之持續按住操作係在同步模式時，為了在變速路徑中途將前變速裝置22升擋而使用。藉此，以通過變速路徑之一部分的方式縮短而可迅速升擋。信號控制部20判斷第二開關SW2尚未變成持續按住狀態時，轉移至步驟S26。步驟S26係信號控制部20判斷是否持續按住操作第四變速操作部件45b而第四開關SW4變成持續按住狀態。第四變速操作部件45b之持續按住操作係於同步模式時，為了在變速路徑中途將前變速裝置22升擋而使用。藉此，以通過變速路徑之一部分的方式縮短而可迅速降擋。判斷第四開關SW4尚未變成持續按住狀態時，從變速操作處理離開，轉移至第八圖所示之步驟S2。
判斷為操作第一變速操作部件44a而第一開關SW1變成開啟時，從步驟S21轉移至步驟S27。步驟S27係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF2。亦即判斷電源34之電壓VD是否比第二功率級VS2低。已設定旗標 VF2時轉移至步驟S22。已重設旗標VF2時，從步驟S27轉移至步驟S28。步驟S28係信號控制部20判斷是否已設定旗標SF。亦即，判斷是否為同步模式。已設定旗標SF時，轉移至步驟S29，信號控制部20判斷是否已設定旗標VF1。亦即，判斷電源34之電壓VD是否比第一功率級VS1低且高於第二功率級VS2。尚未設定旗標SF時，從步驟S28轉移至步驟S30。步驟S30係為了以非同步模式變速，信號控制部20使後變速裝置23從現在之變速位置升擋1段，並轉移至步驟S22。另外，當鏈條26在第五圖所示之第十後鏈輪時，因為無法再繼續升擋，所以可忽略該處理。已設定旗標VF1時，從步驟S29轉移至步驟S22。尚未設定旗標VF1時，亦即電源34之電壓VD高於第一功率級VS1時，信號控制部20沿著指定之變速路徑升擋1段部分，並轉移至步驟S22。另外，非同步模式時，若電源34之電壓VD高於第二功率級VS2，則可將後變速裝置23升擋。
判斷為操作第三變速操作部件44b而第三開關SW3變成開啟狀態時，從步驟S22轉移至步驟S32。步驟S32係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF2。亦即，判斷電源34之電壓VD是否比第二功率級VS2低。已設定旗標VF2時轉移至步驟S23。已重設旗標VF2時，從步驟S32轉移至步驟S33。步驟S33係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF1。亦即判斷電源34之電壓VD是否比第一功率級VS1低且高於第二功率級VS2。已設定旗標VF1時轉移至步驟S23。前變速裝置22之升擋因為需要比後變速裝置23之升擋更大的電力，所以當電源34之電壓VD比第一功率級VS1低時，禁止在非同步模式中前變速裝置22升擋。不過，如後述之步驟S42所示，非同步模式中前變速裝置22之降擋，在電源34之電壓VD比第一功率級VS1低時准許。尚未 設定旗標VF1時，從步驟S33轉移至步驟S34。步驟S34係信號控制部20判斷是否已設定旗標SF，亦即判斷是否為同步模式。已設定旗標SF時，從步驟S34轉移至步驟S35。步驟S35係信號控制部20沿著指定之變速路徑降擋1段部分，並轉移至步驟S23。尚未設定同步模式時，從步驟S34轉移至步驟S36。步驟S36係為了以非同步模式變速，信號控制部20使前變速裝置22從現在之變速位置升擋1段，並轉移至步驟S23。另外，鏈條26在第五圖所示之Top的鏈輪時，因為無法再繼續升擋，所以可忽略該處理。
判斷為操作第二變速操作部件45a而第二開關SW2變成開啟狀態(與後述之持續按住狀態不同)時，從步驟S23轉移至步驟S37。步驟S37係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF2，亦即電壓VD是否比第二功率級低。已設定旗標VF2，且判斷為電壓VD比第二功率級低時，轉移至步驟S24。已重設旗標VF2時，從步驟S37轉移至步驟S38。步驟S38係判斷是否已設定旗標SF。同步模式時，關於第二變速操作部件45a因為僅後述之持續按住操作有效，所以已設定旗標SF時轉移至步驟S24。已重設旗標SF(亦即非同步模式)時，從步驟S38轉移至步驟S39，使後變速裝置23降擋一段，並轉移至步驟S24。亦即，非同步模式時，即使電源34之電壓VD比第一功率級VS1低，若是高於第二功率級VS2時，可將後變速裝置23降擋。另外此時，當鏈條26在第一後鏈輪時，因為無法再繼續降擋，所以可忽略該處理。
判斷為操作第四變速操作部件45b而第四開關SW4變成開啟狀態(與後述之持續按住狀態不同)時，從步驟S24轉移至步驟S40。步驟S40係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF2，亦即判斷電壓VD是否比第二功率級低。判斷為已設定旗標VF2時，轉移至第十圖之步驟S25。已重設旗 標VF2時從步驟S40轉移至步驟S41。步驟S41係判斷是否已設定旗標SF。同步模式時，關於第四變速操作部件45b，因為僅後述之持續按住操作有效，所以已設定旗標SF時，不作任何處理而轉移至步驟S25。已重設旗標SF(亦即非同步模式)時從步驟S41轉移至步驟S42，使前變速裝置22降擋1段，並轉移至步驟S25。亦即，非同步模式時，即使電源34之電壓VD比第一功率級VS1低，若高於第二功率級VS2時，可將前變速裝置22降擋。另外此時，當鏈條26在Low之前鏈輪時，因為無法再繼續降擋，所以可忽略該處理。
從上述瞭解非同步模式時，即使電壓VD比第一功率級VS1低，仍可進行後變速裝置23之降擋及升擋操作、以及前變速裝置22之降擋操作。
判斷為持續按住操作第二變速操作部件45a而第二開關SW2變成持續按住狀態時，從步驟S25轉移至步驟S43。步驟S43係信號控制部20判斷是否已設定旗標VF1。亦即判斷電源34之電壓VD是否比第一功率級VS1低且高於第二功率級VS2。已設定旗標VF1時，轉移至步驟SS26。尚未設定旗標VF1時從步驟S43轉移至步驟S44。步驟S44係信號控制部20判斷是否已設定旗標SF，亦即是否已設定同步模式。由於第二變速操作部件45a之持續按住操作係為了縮短同步模式時在升擋方向的變速，因此，並非同步模式時，轉移至步驟S26。同步模式時，從步驟S44轉移至步驟S45，將前變速裝置22升擋1個階段，並轉移至步驟S26。藉此，在指定之變速路徑中途可迅速進行使齒輪比大幅變化之升擋操作。另外，Top之前鏈輪上已經有鏈條時可忽略該處理。
例如，第五圖所示之變速路徑係前鏈輪為Low，且鏈條26 掛在第三後鏈輪上時，若持續按住操作第二變速操作部件45a，如箭頭所示，前變速裝置22從Low升擋至Mid。藉此，齒輪比從0.86急遽變化成1.14。
判斷為持續按住操作第四變速操作部件45b而第四開關SW4變成持續按住狀態時，從步驟S26轉移至步驟S46。步驟S46係判斷是否已設定旗標VF1。亦即判斷電源34之電壓VD是否比第一功率級VS1低。已設定旗標VF1時轉移至步驟S2。尚未設定旗標VF1時從步驟S46轉移至步驟S47。步驟S47係信號控制部20判斷是否已設定旗標SF，亦即是否已設定同步模式。由於第四變速操作部件45b之持續按住操作係為了縮短同步模式時在降擋方向的變速，因此並非同步模式時轉移至步驟S2。同步模式時從步驟S47轉移至步驟S48，並將前變速裝置22降擋1個階段。藉此，在指定之變速路徑中途可迅速進行使齒輪比大幅變化之降擋操作。另外，Low之前鏈輪上已經有鏈條時可忽略該處理。
例如，第五圖所示之變速路徑係前鏈輪為Top，且鏈條26掛在第五後鏈輪上時，若持續按住操作第四變速操作部件45b，如箭頭所示，前變速裝置22從Top降擋至Mid。藉此，齒輪比從2.00急遽變化成1.52。
本實施形態中，因為即使電源34之電壓VD比第一功率級VS1低，仍可進行後變速裝置23之升擋動作及降擋動作、以及前變速裝置22之降擋動作，所以即使電源34之電壓VD降低，仍可提高使用者之便利性。
<其他實施形態>
以上係說明本發明一種實施形態，不過本發明並非限定於上述實施形態者，在不脫離發明之要旨的範圍內可作各種變更。特別是本說明書中敘述之複數個實施形態及變形例可依需要任意組合。
(a)上述實施形態當電源34之電壓VD比第二功率級VS2低時禁止非同步模式之變速操作。第十一圖所示之變形例係在步驟S51、步驟S52、步驟S53及步驟S54中，當電源34之電壓VD比第二功率級VS2低時，信號控制部20指示後變速裝置23向指定之第二變速位置(例如第五後鏈輪)變速。藉此，即使電源34消耗而禁止變速動作，仍可避免必須在極端大或小之齒輪比的狀態下行駛的狀況。
(b)上述實施形態係以落下手柄型之自行車為例來說明本發明，不過本發明不限定於此。例如設於山地自行車之變速控制裝置中亦可適用本發明。
(c)上述實施形態係將第一變速操作部件及第二變速操作部件設於煞車桿上，不過第一變速操作部件及第二變速操作部件亦可設於煞車桿以外之把手上。
(d)上述實施形態通報電源34之電壓VD比第一功率級低之通報部係例示液晶顯示器，不過通報部不限定於此。例如，亦可藉由複數個發光二極體之發光數量的變化來通報、藉由一個發光二極體之色的變化來通報、藉由蜂鳴器之聲音來通報、藉由振動器等之聲音及觸感來通報等。此外，亦可組合顯示與聲音來通報。
(e)上述實施形態在第九圖之步驟S42中，於非同步模式時，若電壓VD高於第二功率級VS2，係進行前變速裝置22之降擋，不過本發明不限定於此。例如亦可僅准許前變速裝置22從Top之鏈輪向Mid之鏈輪的降擋，而禁止從Mid之鏈輪向Low的鏈輪降擋。藉此，即使電壓VD降低，齒輪比不致極端變小，使用者之便利性進一步提高。

Claims (9)

  1. 一種用於自行車之控制裝置，其可藉由來自電源之電力動作，且控制第一變速裝置及第二變速裝置的至少任何一個，其中該第一變速裝置具有複數個第一變速位置，該第二變速裝置具有複數個第二變速位置，該控制裝置具備：電源感測器，檢測前述電源之功率級；及變速控制部，可協調控制前述第一變速裝置及前述第二變速裝置；前述變速控制部在藉由前述電源感測器所檢測之功率級比第一功率級低時，沿一指定之變速路徑，協調控制前述第一變速裝置及前述第二變速裝置，前述指定之變速路徑包含前述複數個第一變速位置中的至少之一及前述複數個第二變速位置的至少之一。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於自行車之控制裝置，其中前述第一變速裝置包含前脫軌器，其係在齒數不同之複數個前鏈輪的任何一個換掛鏈條，前述變速控制部在藉由前述電源感測器所檢測之前述功率級比前述第一功率級低時，至少一部分禁止前述前脫軌器向齒數多之前述前鏈輪側變速。
  3. 如申請專利範圍第2項之用於自行車之控制裝置，其中前述第二變速裝置包含後脫軌器，其係在齒數不同之複數個後鏈輪的任何一個換掛前述鏈條，前述變速控制部在藉由前述電源感測器所檢測之前述功率級比前述第一功率級低時，准許前述後脫軌器向齒數多之前述後鏈輪側變速 及向齒數少之前述後鏈輪側變速。
  4. 如申請專利範圍第2項之用於自行車之控制裝置，其中前述變速控制部係在藉由前述電源感測器所檢測之前述功率級比前述第一功率級還低的第二功率級低時，將前述第一變速裝置及前述第二變速裝置的至少任何一個控制在指定的變速位置後，禁止對前述第一變速裝置及前述第二變速裝置進行控制。
  5. 如申請專利範圍第2項之用於自行車之控制裝置，其中前述變速控制部係在藉由前述電源感測器所檢測之前述功率級比前述第一功率級低的第二功率級更低時，禁止對前述第一變速裝置及前述第二變速裝置進行控制。
  6. 如申請專利範圍第2項之用於自行車之控制裝置，其中進一步具備信號輸出部，其係對前述變速控制部輸出第一信號，前述變速控制部在前述電源感測器所檢測之前述功率級高於前述第一功率級時，當輸出前述第一信號，以通過包含複數個前述第一變速位置及複數個前述第二變速位置之至少一部分的變速位置之指定變速路徑的方式，控制前述第一變速裝置及前述第二變速裝置之至少一個。
  7. 如申請專利範圍第6項之用於自行車之控制裝置，其中前述信號輸出部對前述變速控制部輸出第二信號，前述變速控制部當輸出前述第二信號時，以通過前述指定變速路徑之一部分的方式控制前述第一變速裝置及前述第二變速裝置之至少一個。
  8. 如申請專利範圍第6項之用於自行車之控制裝置，其中前述信號輸出部係對前述變速控制部輸出第三信號、第四信號及第五信號，前述變速控制部在藉由前述電源感測器所檢測之前述功率級比前述第一功率級低時，當輸出前述第三信號，以複數個前述第一變速位置在齒數少之前鏈輪側變化的方式變速控制前述第一變速裝置，當輸出前述第四信號，以複數個前述第二變速位置依序在一方之變速方向變化的方式變速控制前述第二變速裝置，當輸出前述第五信號，以複數個前述第二變速位置在另一方變速方向變化之方式控制前述第二變速裝置。
  9. 如申請專利範圍第1項之用於自行車之控制裝置，其中進一步具備通報部，其係通報藉由前述電源感測器所檢測之前述功率級比前述第一功率級低。
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