TWI637875B - 自行車的車座立柱 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種自行車的電子控制懸吊系統,包含:至少一個彈簧元件(3、4),設置於自行車(1)的一第一部分(10)與自行車的一第二部分(14、15)之間,這兩個部分可移動地互相連接,其中彈簧元件的至少一個參數能夠修改,以及至少一個致動器(431),其影響彈簧元件(3、4)以修改此至少一個參數,以及一電子模組(6),利用此電子模組能夠產生用於此至少一個致動器(431)的一控制訊號,以及還具有一控制器(2、63、66),利用此控制器能夠影響透過電子模組(6)產生的控制訊號,其中控制器(2、63)能夠藉由一無線電訊號(64)連接到電子模組(6)與/或致動器(431)能夠藉由無線電訊號(64)連接到電子模組(6)。本發明還涉及一種自行車懸吊系統的相應控制方法,以及執行這種方法的電腦程式。

Description

自行車的車座立柱
本發明涉及一種自行車的電子控制懸吊系統,包含佈置於自行車的一第一部分與自行車的一第二部分之間的至少一個彈簧元件,這兩個部分可移動地相互連接,其中彈簧元件的至少一個參數可改變,並且至少一個致動器作用於彈簧元件上以修改此至少一個參數,以及一電子模組,用於產生此至少一個致動器的控制訊號。
美國專利第6050583號案公開了裝備有一懸吊系統的自行車。此懸吊系統透過一油路受到阻尼,其中油路中的油流過懸吊系統的活塞-氣缸對的活塞中的孔。此外,這種所知的懸吊系統具有一微機械加速度感測器以及一致動器,以便透過改變開口使得壓模加速度適應於作用在自行車上的加速度。加速度感測器、控制電子裝置以及致動器藉由電纜連接彼此相連接。
這種已知的裝置具有的缺點是,當越野騎乘自行車時,電纜連接可受到腐蝕或剝離下來,進而限制此裝置的工作可靠性。雖然可能利用這種已知的裝置來適應阻尼,但是不可能來適應彈性力,並且因此適應不同的騎行狀態只有初步的可能。
這種現有技術的基礎上,本發明之目的在於提供一種自行車的電動車架,這種電動車架能夠具有提高的工作可靠性與/或提供不同的調節可能性,進而能夠實現對不同作業條件的自動適應。
根據本發明,此目的透過根據專利申請範圍第1項所述的一車座立柱獲得。
本發明提出了一種自行車的電子控制懸吊系統。此懸吊系統可僅安裝於一自行車的前輪。在本發明的其他實施例中,懸吊系統可設置在前輪與後輪兩者之上。在本發明的一些實施例中,懸吊系統也可僅安裝於後輪上。在本發明另一實施例中,懸吊系統可佈置在車座支柱與/或駕駛管中。懸吊系統的目的,一方面在於為了提高自行車用戶乘坐的舒適性。此外,懸吊系統能夠改善車輪對地面的黏著力,從而提高牽引與/或傳輸更大的轉向或煞車力。這樣用作積極影響自行車驅動的安全性或越野的適用性。
在本發明的一些實施例中,自行車可以是一人力、兩輪車輛,例如,一山地自行車、一徒步旅行自行車或一公路自行車。在本發明的一些實施例中,自行車例如可具有三個車輪,即兩個前輪與一個後輪或一個前輪與兩個後輪。在本發明的一些實施例中,自行車具有一電動馬達,電動馬達或者至少部分作為人力驅動踏板驅動的替代或支持騎車人的驅動,由此驅動自行車。結果,在騎車人的能量輸入保持恆定的時候,自行車可以達到更高的速度與/或更大的範圍與/或可對付陡峭的爬升。
根據本發明的自行車具有至少一個彈簧元件,彈簧元件設置在自行車的第一部分與自行車的第二部分之間,這兩個部分可移動地連接到另一個。舉例而言,自行車的第一,不可移動部分可以是自行車框架或可連接到框架的車叉支柱管或車座立柱部分。自行車的第二,可移動部分能夠由一車叉的滑動管或由後輪懸吊系統的可移動安裝的下叉運動系統或能夠連接到車鞍的車座立柱部分形成。自行車的自身重量、用戶的重量兩者與在車輪上的動態衝擊導致自行車的第一部分和第二部分之間的相對運動。彈簧元件抵消這種運動。
本發明的一些實施例中,舉例而言,彈簧元件可包含由鋼製成的板簧或螺旋彈簧。在本發明的其他實施例中,彈簧元件可包含一空氣懸吊系統,即一活塞-氣缸對,此活塞-氣缸對包圍自容納的當作用外力時被壓縮的一空氣量。此外,彈簧元件能夠具有用於產生阻尼力的裝置,例如流過一活塞開口的油的體積。
作為彈簧元件的組件的機械干擾的結果,能夠改變彈簧元件的至少一個參數。透過改變彈簧元件,能夠改變配備有此彈簧元件的自行車的操作,例如,能夠減少在懸吊系統中的能量損耗或響應模式可適應於不同的地面。彈簧元件可受到影響的參數可從壓力級的彈性力與/或阻尼力與/或懸吊行程與/或鎖定中選擇,所述的鎖定即固定裝置,利用此固定裝置懸吊系統可完全被閉鎖。為此,彈簧元件可裝備有一操縱桿與/或一調整輪,用以按照通常所知的方式執行在彈簧元件的機械干預以進行所需的修改。機械干預可包含例如閥的開啟或關閉或彈簧的預緊力的變化或至少一個開口的內徑的變化或應用一電場或應用一磁場。
根據本發明,現在建議藉由影響彈簧元件以修改至少一個參數的至少一個致動器,來啟動的彈簧元件的操縱元件。
致動器利用一控制訊號啟動,此控制訊號例如可以是一脈波寬度調變的電訊號。在本發明的其他實施例中,控制訊號可以是一類比電流或電壓訊號。控制訊號可確定致動器的導通時間與關斷時間或致動器的絕對位置。控制訊號由一電子模組產生。
電子模組根據至少一個輸入變量產生控制訊號,此至少一個輸入變量可使用至少一個控制器產生。控制器能夠或者根據騎車人的願望,或根據檢測自行車的各種運行狀態的測量值的自動方式產生輸入的變量。
根據本發明,現提出優選藉由無線電訊號將控制器連接到電子模組,與/或藉由無線電訊號將致動器連接到電子模組。結果,省去伴隨框架的線纜,因此一方面能夠減輕重量,另一方面,由於不可能對線纜造成損傷,因此能夠實現訊號的一可靠傳輸。無線電訊號能夠以數位或類比的方式編碼。在本發明的一些實施例中,無線電訊號可以是大約433兆赫的頻帶,在本發明的其他實施例中,無線電訊號可以是大約2.4GHz的頻帶。無線電訊號可編碼進而避免不同的自行車並排騎行時的減弱。此外,電子控制的車架在無線電訊號編碼時不能夠由外部進行操縱。編碼能夠以通常所知的加密方法進行,例如AES、WPA、WEP或其他方法。無線電訊號可實現通常所知的界面,例如WLAN或藍牙或近場通訊(NFC)。
在本發明的一些實施例中,此控制器可以是一操縱元件與/或一傾斜感測器與/或一位置感測器與/或一加速度感測器。自行車的用戶能 夠藉由操縱元件人工干預,例如,閉鎖懸吊系統或阻尼力與/或將懸吊系統行程與一期望的阻尼模式相適應。在本發明的其他實施例中,控制器可包含一傾斜感測器,傾斜感測器例如當自行車在彎道行進時偵測自行車的橫向傾斜與/或識別攀登與上坡,並且因此在下坡騎行時可選擇相對較軟的彈簧特性,且在包含主要的踏板力的攀爬中選擇一相對較硬的彈簧特性,以避免或減少車架的意外晃動。出於同樣的目的,也可能使用可選的扭矩感測器,用以檢測由騎車人產生的踏板力。在本發明的一些實施例中,控制器可替代地或另外包含一位置感測器,利用位置感測器可識別自行車在地球表面上的位置。在本發明的一些實施例中,位置感測器可以是或包含一無線電導航系統,例如GPS,Glonass系統,羅盤或Galileo。為了提高精度,位置感測器也可接收與處理另外的地面無線電訊號。另外的地面無線電訊號可以從差分GPS或蜂窩式無線電訊號,例如GSM,LTE或UMTS中選擇。
在本發明的一些實施例中,控制器可包含一手機或由一手機組成。手機可藉由通常所知的無線電連接,例如藍牙而連接到電子模組。在本發明的其他實施例中,手機可以藉由線纜連接,例如藉由一USB界面連接到電子模組。此系統可利用用戶的干預,藉由手機的用戶界面進行反饋控制或控制,與/或電子模組可藉由手機的顯示器輸出當前配置的資料。在這一方面,手機可實現將用戶的輸入翻譯為一控制訊號的軟體。在本發明的一些實施例中,手機可藉由一GSM界面、藉由一GPRS界面、藉由一LTE界面或一相應的界面,從聯機記憶體檢索軟體更新或配置資料或地形資訊,並將這些資訊提供給電子模組或在聯機記憶體上存儲電子模組的記憶體內容的一安全副本。
在本發明的一些實施例中,電子模組可包含一手機或由手機組成。此手機可藉由通常所知的無線電連接,例如藍牙連接到致動器與/或至少一個控制器上。在本發明的一些實施例中,手機可另外用作操縱元件。由於沒有單獨的電子模組與/或操縱元件必須安裝到自行車上,因此可減少重量。當手機配備了這些組件時,還可省去本地化的電子模組的電源供給與GPS系統以及用於地形資料的記憶體。手機的蓄電池由用戶以固定的間隔充電,並且因此可以省去自行車的電子單元的單獨充電。在本發明的其他實施例中,一另外的操縱元件可安裝到自行車的車把,這個操縱元件例如藉由一無線電界面或拴界面(tethered interface)連接到此手機。本實施例具有的優點是,在手機免受衝擊和灰塵,例如,在背起來的同時,用戶仍可直接訪問懸吊系統且用戶可得知系統的狀態。
在本發明的一些實施例中,電子模組可包含用於接收地形資訊的卡記憶體。地形資訊可表示道路的過程或道路表面狀態,進而一直且自動確保彈簧元件遠離自行車位置的參數及選擇的行程路線的最佳適應而無需騎車人的手動干預。舉例而言,能夠在彎路之前選擇一相對較硬的彈簧特性或可能在相比較於土路更硬的鋪設道路上選擇一彈簧特性。同樣,地形資訊可包含高度資料,並且因此彈簧元件的參數可相應地根據爬升或斜坡而選擇。
在本發明的一些實施例中,懸吊系統可包含一速度感測器,速度感測器可允許根據騎行速度適應至少一個彈簧元件的參數。在本發明的一些實施例中,速度感測器可整合在位置感測器中,以同時輸出關於位置與速度的資料。本發明的另一實施例中,控制器可以是或包含一加 速度感測器,並且因此,在對驅動輪作用一相應力的大的加速度時,能夠按照盡可能有效地轉換騎車人能量的方式由電子模組調整彈簧元件。
在本發明的一些實施例中,電子模組可包含一微處理器或一微控制器,以便將輸入變量轉換成一控制訊號。為此目的,可能使用實現一神經網路與/或一模糊邏輯與/或一控制或回饋控制方法的軟體。因此,能夠確保從還部分地提供模糊的或不一致資訊的複數個輸入變量中,獲得彈簧元件最佳調整的最佳控制訊號。
在本發明的一些實施例中,彈簧元件的控制方法可具有一自學算法,並且因此電子模組根據用戶干預來檢測自行車用戶的參數選擇,並且選擇彈簧元件的相應的參數,以便在用戶長時間使用自行車之後可能減少用戶的干預次數。如果自行車由多個用戶使用時,電子模組可包含複數個存儲區域,並且因此不同的參數可為不同的用戶建檔以便也使得自行車的騎乘方式適應於不同的用戶。
在本發明的一些實施例中,傾斜感測器或加速度感測器可包含或由微機械感測器組成。這使得可實現所提出懸吊系統的一緊湊、可靠與具有成本效益的設計,其中在本發明的一些實施例中,感測器可與電子模組一起整合於一印製電路板上。
在本發明的一些實施例中,微機械感測器可為一多軸感測器,這個多軸感測器可檢測到兩個或三個軸的一加速度與/或位置,結果,可能同時檢測自行車的一直線加速或減速以及在彎路上出現的橫向加速度。最後,可以檢測自行車是否由於重力而以重力加速度或接近重力加速度的值朝向地面加速。在這種情況下,自行車完全離開地面,例如,在跳躍的情況下,並且因此懸吊系統的特性可以調整到伴隨落地的硬衝撞。
在本發明的一些實施例中,微機械感測器可以是一三軸感測器,此三軸感測器能夠檢測在三個軸的加速度。透過隨著時間積分加速度,可確定在所有三個空間方向上的一速度或透過電子單元能夠確定空間位置。僅使用一個三軸微機械感測器能夠從資料中偵測複數個騎行狀態。當自行車的傾斜到後方,即前輪高於後輪時,騎車人上坡。在這種情況下,可選擇更硬的彈簧特性或懸吊系統可受到閉鎖或一高度可調的車座立柱可提升到一高的位置或一可降低的避震前叉在一低的下沉的位置上。當自行車向前方傾斜時,即前輪低於後輪時,騎車人下坡。這種情況下,可以選擇較軟的彈簧特性或可再次釋放閉鎖的懸吊系統或一高度可調的車座立柱可進入一較低的位置或一可降低的避震前叉可提高到一頂部位置。當自行車具有一橫向傾斜時,騎車人的驅動通過一條彎路。在這種情況下,可以選擇更硬的彈簧特性或能夠閉鎖懸吊系統。當橫向傾斜週期性改變與/或在行進方向上的加速度相比較於一可設定的極限值更大時,騎車人脫離車鞍而踏板。在這種情況下,可以選擇更硬的彈簧特性或能夠閉鎖懸吊系統。
在本發明的一些實施例中,操縱元件可與一煞車桿與/或一變速桿一起固定到一聯接安裝元件上。這樣的結果,一方面,可降低在手把的夾具的數量,以便獲得操縱元件的良好可達性,另一方面,最小化由夾具對車把管損傷的危險。
在本發明的一些實施例中,致動器能夠從包含或由形狀記憶合金組成的一電動馬達與/或一電磁閥控制器與/或一壓電閥控制器與/或一控制器中選擇。一電動馬達可以是以受控制的方式旋轉的一步進馬達與/ 或是一齒輪馬達,此齒輪馬達在其外側提供的一速度小於轉子的速度。一齒輪馬達可具有一蝸輪。蝸輪是自鎖的,並且因此能夠維持一旦選擇的位置而不消耗任何電流。一電動馬達具有的優點是,由於電動馬達僅僅必須在如果彈簧元件的參數實際改變的話才通電,因此電能消耗比較小。為了給電動馬達通電,可使用一H橋電路。一電磁閥控制器與一壓電閥控制器具有的優點是,它們能夠很快地修改彈簧元件的參數以便快速適應動態騎行狀態。
在本發明的一些實施例中,包含或由形狀記憶合金組成的致動器可在能夠影響閥之開口的關閉或打開或者閥的橫截面的方式下,影響閥的閉合。結果,可能影響流體例如空氣或油的流過。這樣會影響阻尼力,或完全閉鎖懸吊系統(鎖定)。在本發明的另一實施例中,透過一旋轉閥或能夠影響旋轉閥的淨橫截面,可以關閉或打開一閥之開口。能夠藉由一電動馬達或由形狀記憶合金製成的一元件驅動這個旋轉閥。
在本發明的一些實施例中,至少一個彈簧元件的阻尼力可透過一電流變液體進行調整,其中電流變液體的粘度根據一電場而變化。在這種情況下,致動器可具有一個或數個電極,這一個或數個電極與將阻尼元件的油或電流變液體暴露於電場的一板狀或環狀電容相對應。
在本發明的一些實施例中,控制器與/或電路模塊與/或致動器可具有至少一個第一運行狀態和至少一個第二運行狀態,其中在第二運行狀態中,能夠執行的功能數目相比較於第一運行狀態進一步降低。因此,由於僅當自行車實際移動時,全部不同的功能和全部的能量消耗可用,因此能夠延長在電子模組與/或控制器中電池的使用壽命。能夠在也稱作能量 節約狀態的第二運行狀態中執行的功能數目能夠減少到元件僅監視自行車的使用且隨後返回到第一運行狀態的程度。這樣,用戶不必積極打開系統,可以保證一恆定的可用性而避免電池快速放電,例如過夜就放電。運行狀態能夠透過一微機械加速度感測器而變化,當在一設定時間期間沒有記錄加速度時,運行狀態能夠改變到第二運行狀態,並且當在第一時間中再次記錄到一加速度時,運行狀態能夠改變到第一運行狀態。
在本發明的一些實施例中,控制器與/或電子模組可包含至少一個運行狀態指示器。在本發明的一些實施例中,運行狀態指示器可包含至少一個發光二極體(LED)與/或至少一個液晶顯示器(LCD)。較佳但非強制地,運行狀態指示器安排在一操縱元件中,其中操縱元件安裝在自行車的車把或一手機的顯示器上。由此,運行狀態指示器處於騎車人的視野中。運行狀態指示器可指示例如現有存在的運行狀態與/或彈簧元件的當前選擇的參數。此外,運行狀態指示器當電池狀態低時可輸出一警告。最後,運行狀態指示器能夠適應於指示或支持無線電頻率的配置與/或控制器與電子模組之間的傳輸協定。
在本發明的一些實施例中,待修改的彈簧元件參數可從一彈簧力與/或一阻尼力與/或一懸吊系統行程與/或一零位置中選擇。舉例而言,鋪設道路上的懸吊系統行程可減少到零,並且因此具有一安全運轉和預先所引入傳動功率的直接轉換。當道路相對較差時,懸吊系統的行程能夠以單步或多步方式延伸,直到全部懸吊系統行程在一個很不平整的地面上可用。
在本發明的一些實施例中,彈簧力能夠適應於以便產生彈 簧元件的相當方便的響應或相當牢固的響應。
最後,當卸載下車架時,可適應零位置,即彈簧元件的位置。舉例而言,避震前叉可在上坡騎行時降低,以使得實現更有利的重量分佈。在下坡騎行時能夠再次去除避震前叉的降低以具有可用的全懸吊系統行程。
第1圖表示根據本發明一實施例的自行車。自行車1具有一框架10,框架10在以下描述中的目的是表示自行車的首要的、固定部件。框架10按照廣為所知的方式在車座立柱16上裝入車鞍以及裝入腳踏板,用戶能夠利用腳踏板產生一驅動力。驅動力或扭矩能夠藉由扭矩感測器5被檢測到。驅動力藉由一鏈條與一可選的變速系統傳送到車輪12(後輪)。
車座立柱16的高度可調節,並且因此,騎車人能夠在上坡或平面上採用較高的車座位置,以便允許更好且符合人體工程學的動力傳送到腳踏板。在下坡騎行中,車座立柱可回縮,從而獲得具有良好焦點位置的較低車座位置。在車座立柱的高度調節能夠按照藉由氣壓彈簧或剛製彈簧的一辦公椅的方式製造。此高度調節能夠藉由在手把的操縱元件而受到觸發,這個操縱元件藉由一液晶系統或一軟鋼纜(Bowden cable)連接到車座立柱。在本發明的一些實施例中,高度調節可藉由無線電訊號受到觸發。這個無線電訊號能夠例如藉由在手把的一操縱元件進行傳送,並且因此,軟鋼纜或液壓管路是不必要的。在其他實施例中,無線電訊號能夠根據騎行狀態透過電子單元傳送,並且因此,車鞍的高度伴隨著至少一個彈簧元件的各自最優調整以自動化的方式進行調整。
自行車1具有兩個車輪12。車輪12(前輪)可旋轉地安裝在一避震前叉上以導向自行車1。避震前叉具有支柱管11以及滑動管14, 支柱管11以大致固定的方式連接至框架10,當前輪偏轉時,支柱管11沉入到滑動管14中。與沉入相反的力透過一彈簧元件3產生,其中彈簧元件3將利用第11圖至第15圖更詳細地描述。一車把管17用以駕駛自行車1且還承載著一操縱元件2,並且因此用戶可得知系統的工作參數與/或能夠手動影響彈簧元件3及4的參數。
車輪12(後輪)安裝於可活動的下叉15。在轉向期間或在負載期間傳送到框架10的力由彈簧元件4吸收。在這種情況下,與偏轉的後輪相對的力由彈簧元件4的參數定義,將利用第8圖至第10圖更詳細地解釋彈簧元件4。
最後,一電子模組6安裝在車座立柱16上且對彈簧元件3及4中的致動器產生控制訊號。操縱元件2、扭矩感測器5以及彈簧元件3及4藉由無線電訊號64連接到電子模組6。結果,由於既沒有電端子觸點的腐蝕也沒有電纜受到機械性損壞,因此一方面能夠節省電纜連接或軟鋼纜的重量,另一方面,可以確保高的工作可靠行。在本發明的一些實施例中,電子模組6與/或操縱元件2可設計成執行相應軟體的手機。結果,省去連接到自行車的一專用的電子模組。
第2圖表示電子模組6及更多的外圍元件的方框圖。電子模組6包含一微處理器(CPU),微處理器上運行的電腦程式從感測器的輸入變量計算對於致動器的控制訊號。這個電腦程式能夠提交到一電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)65或一快閃記憶體中,並且因此即使在裝置關閉或蓄電池61深度放電的情況下,相應的資料也不丟失。此外,快閃記憶體可包含配置資料,例如用戶喜歡的或地形資料,例如具有高度資 訊與/或道路質量資訊的數位化地圖。資料能夠藉由一串列界面GPIO或SPI與/或類比到數位轉換器ADC提供給一微處理器及記憶體65。此資料可包含例如藉由USB界面62供給的軟體更新或地形資料。USB界面62還可任選地用於充電蓄電池61。在本發明的其他實施例中,一單獨的充電界面可用於此目的或蓄電池61在電子模組6外部放電或充電之後可作為替代。透過微處理器CPU藉由類比到數位轉換器ADC可監測從蓄電池61得到的電壓與/或電流。結果,當蓄電池61已經放電時,可認為車架進入到一緊急程式。在本發明的一些實施例中,電子模組6可裝備有手機或智慧型手機或平板電腦形式的CPU、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)65、記憶體65、串列界面GPIO或SPI、USB界面62以及蓄電池61。
最後,電子模組6可包含一加速度感測器63,加速度感測器63可探測騎行速度的變化與/或在彎曲道路上的行進。在本發明的其他實施例中,加速度感測器63也能夠以單獨組件安裝到自行車1,或可作為操縱元件2的一部分且將加速度感測器63的資料藉由無線電訊號64傳送。與加速度感測器63的描述類似,電子模組6還可包含一傾斜感測器、一速度感測器或一位置感測器。第2圖表示出位置感測器66作為一單獨的組件,藉由一無線電訊號64連接到電子模組6。在本發明的一些實施例中,只有一個多軸加速度感測器,從這個多軸加速度感測器的資料中隨著時間可積分出一速度矢量及一傾斜或位置矢量。為了確定坐標原點,透過將自行車垂直放置在水平區域上且隨後將這個位置作為水平靜止位置進行儲存,可執行一初始化。由此,透過在所有三個空間方向上的加速度積分隨後可得到所有其他的位置,例如橫向傾斜、上坡騎行、下坡騎行以及當前速度。 在初始化期間自行車可以不是直立的,而是例如具有一個更高的前輪或後輪,騎車人也可選擇不同的坐標原點。這允許進行獨立的微調。
最後,第2圖表示如何將操縱元件2藉由無線電訊號64連接到電子模組6。下面利用第3圖至第7圖說明了同樣的操縱元件2。根據第2圖的電子模組6另外包含一運行狀態指示器21。在本發明的其他實施例中,運行狀態指示器21可以是操縱元件2的一個元件或與彈簧元件3或4整合為一體。
當致動器431包含至少一個電動馬達時,電子模組6可包含用於馬達控制的一可選的H橋。在本發明的其他實施例中,電動馬達(致動器431)與H橋一起也可以是彈簧元件3或4的一元件,並且因此,這些元件不需要整合到電子模組6中。
第3圖至第7圖表示出一操縱元件2的一實施例。這裡,相同的元件具有相同的附圖標記,並且因此,並非所有的元都結合所有圖式進行解釋以避免重複。
在所示的示例實施例中,操縱元件2具有一三部分殼體。這裡,底殼體部22具有一凹入內表面221,借助於凹入內表面221,底殼體部22能夠抵接車把管17。這允許實現一安全的總成,並且防止操縱元件2扭轉、傾斜或離開位置。中間殼體部26適合於容納一電池283,例如鋰離子電池、鹼電池或鋅空氣電池。透過墊圈27可防止濕氣滲透入中間殼體部26與底殼體部22之間。一螺釘連接允許容易打開和關閉,因此很容易更換電池283。頂殼體部23有一窗口,從發光二極體284發出的光線通過窗口可以到達觀察者。結果,當發光二極體284發出不同顏色的光線或具有不 同閃光模式的間歇性的光線時,能夠實現一運行狀態指示器21。此外,頂殼體部23具有一按鈕25,騎車人當站立或騎行時利用按鈕25可將控制訊號傳送到電子模組6。為此,操縱元件2具有一簡單的電子電路,此電子電路配置在印製電路板281上且檢測按鈕25的推進同時攜帶發光二極體284且向發光二極體284提供電能。
一第二印製電路板282排列於第一印製電路板281之下且具有高頻界面以建立與電子模組的無線電連接。由於這樣兩部分設計的結果,電路的發送高頻部分可很容易進行轉換,以符合不同國家的不同的法律規定,或能夠適應不同的傳輸協定。
第6圖及第7圖表示操縱元件2藉由一螺釘連接261結合到一可選的夾具222。結果,操縱元件2可定位在車把管17的任意地點上。操縱元件2有利地設置在手柄171附近,並且因此用戶能夠不離開手把管而到達按鈕25。這樣能夠允許自行車的安全操作與在任何騎行條件下懸吊系統的調整。
第5圖表示安裝到一現有安裝夾具223的一種替代形式。安裝夾具223可以是已經安裝到手把管17的一煞車與/或變速桿的元件,其中煞車與/或變速桿使得致動一煞車或變速器。操縱元件2可另外藉由定位螺栓224與螺紋連接261安裝到夾具223,並且因此可進省去使用另外的夾具222。結果,由於沒有車把管17上另外的夾具222的缺口效應,因此,一方面可能節省重量,另一方面可能增加可靠性。最後,這一切導致對用戶的整潔和有吸引力的視覺。
將借助於第8圖至第10圖解釋彈簧元件4的一實施例。這 種情況下,仍然是相同的參考標號表示彈簧元件4的相同元件。從第1圖中可以明顯看出,彈簧元件4使用於彈簧懸吊的下叉或後輪懸吊裝置。此彈簧元件具有一本體42,本體42中設置一空氣室421。活塞41在空氣室421中可滑動,其中,壓縮的空氣以阻力遇到活塞41。本體和活塞利用安裝的孔眼422及411可安裝到下叉15或框架10,並且因此,取決於作用在車輪12上的負載,活塞41在空氣室421中轉向。在本發明的其他實施例中,可以利用一螺旋彈簧而代替空氣室421,舉例而言,螺旋彈簧可以由鋼製成。
在本發明的一些實施例中,懸吊方式與/或阻尼模式與/或可用的懸吊行程可受到致動器423的影響。這裡,用戶可按照通常所知的方式使得後輪的響應模式適合於自行車的各種運行狀態或有時完全阻礙懸吊(鎖定)。
根據本發明,現在建議藉由軸432的凸輪433啟動致動器423。軸432連接到作為本發明示例性本實施例中的致動器的一電動馬達(致動器431)。在電子模組6中產生致動器431的控制訊號,並且控制訊號藉由透過高頻印製電路板482提供的無線電連接發送。一第二印製電路板481能夠解碼接收的訊號與/或支持給電動馬達(致動器431)通電的一H橋。電池483可用以將能量供給到印製電路板481及482上的電子控制裝置且供給到致動器431。此電池能夠藉由插座進行充電,這個插座在去除螺絲蓋45之後可利用。在一些實施例中,電池483的充電狀態可藉由位於操縱元件2的運行狀態指示器21可視化。
電子模組481、482,電池481以及致動器431可按照無塵及濺水密封的方式容納於殼體43中,並且因此當騎乘自行車時它們不會受 到損傷。關於無塵和濺水密封的密閉,螺絲蓋45可設置有一墊圈451。
最後,第11圖至第15圖描述了一彈簧元件3,彈簧元件3使用於避震前叉。彈簧元件3按照通常所知的方式設置在車叉的支柱管11中且以所定義的阻力反方向沉入到滑動管14中。此阻力的性質和量值隨車叉的懸吊方式變化且能夠按照通常所知的方式透過一機械調整系統32進行調整。結果,彈簧力、阻尼力與/或車叉的高度或車叉空載的零位置可由用戶調整。在本情況下,也可以透過藉由操縱元件2或佈置操縱元件2上的按鈕25進行用戶干預,或者以自動方式根據任意現有的感測器的輸入變量,電子模組2選擇各擬合方式。為了以自動方式移動機械調整系統32,再次提供一致動器431,舉例而言,致動器431可以是一電動馬達、一壓電閥控制器或一電磁閥控制器。類似於印製電路板381及382上的電子裝置,致動器431透過蓄電池383供給電能。如上所述,彈簧元件3的電子裝置可包含一第一個印製電路板382上的高頻部分,以及另外的印製電路板381上的致動器431的控制邏輯電路。然而,在本發明的其他實施例中,所有電子元件也可佈置在一單個印製電路板上。
在拆卸下螺旋蓋35之後,第15圖中所示且包含致動器、電池以及電子控制的部分能夠從車叉中去除用於維護工作,從而例如可更換蓄電池383。此外,在拆卸下螺旋蓋35之後不需要進一步的拆卸工作,可利用充電插座(USB界面62),這個插座用於在自行車正常的作業中對蓄電池充電。蓄電池383的充電狀態也可由電子模組6監控且可利用運行狀態指示器21可視化。
因此,根據本發明的懸吊系統提供了,一方面透過用戶的 手動干預來改變原公知方式的懸吊系統的響應模式的可能性;然而,由於缺少軟鋼纜與/或線纜系統,因此操作可靠性增加且重量減輕。這裡的電子調整的優點在於,能夠在同一時間調整前輪及後輪的懸吊系統。此外,根據本發明提出的懸吊系統能夠由於在電子模組6的軟體中執行的算法而實現自動騎乘操作,其中前與/或後懸吊方式與/或可選的懸吊車座支柱16的響應能夠以完全自動的方式適應於各自的運行狀態。所述的適應在這裡可根據速度、加速度、位置、地勢地貌、道路狀態與/或所施加的扭矩進行。
第16圖表示根據本發明一實施例的車座立柱。舉例而言,車座立柱16可使用於自行車。車座立柱16具有能夠連接到自行車框架10的一第一端161。此連接可利用一夾具實現。此外,車座立柱16可具有能夠連接到車鞍的一第二端162。為此目的,可以使用一夾緊螺栓,在本發明的一些實施例中,夾緊螺栓能夠調整車鞍的傾斜與/或縱向調整。車座立柱16具有至少一個頂縱向部165及至少一個底縱向部164,頂縱向部165與底縱向部164彼此相嚙合且沿著它們的縱向延伸彼此相對可滑動。頂縱向部165與底縱向部164相嚙合的越多,車鞍調整的越低。此外,車座立柱具有一固定裝置166,頂縱向部165與底縱向部164可利用這個固定裝置彼此以可設定相對位置的方式固定。固定裝置166能夠受到無線電訊號64的影響。為了接收這個無線電訊號,可應用一可選的天線167,在本發明的其他實施例中天線167還可具有不同的設計。
頂縱向部165與底縱向部164藉由一氣體壓力彈簧彼此相連接,在圖式中氣體壓力彈簧被覆蓋因此不可見。當拆卸下固定裝置166時,頂縱向部165延伸且因此車座高度增大。因此,根據本發明的車座立柱允 許在騎乘期間車鞍高度的一簡單調整,並且由此車座高度能夠適應於不同的騎行狀態。當無線電訊號64利用一操縱元件2產生時,當騎車人調整車座高度時,他可把雙手保持在車把上,並且由此能夠實現自行車的安全控制。在本發明的一些實施例中,無線電訊號64可以由一電子模組6產生,並且因此能夠根據騎行狀態實現自動的高度調整。如果車座立柱具有將車座立柱16的位置報告給電子模組6的位置變換器,則電子模組6可重複使用這些資料來確定車架組件的控制訊號。
本發明當然並不限於圖中所示的實施例。上面的描述不應該認為是限制性的而應理解為是說明性的。上述本發明的特定實施例的特徵可組合到另外的實施例中。以下的專利申請範圍應在本發明的至少一個實施例中提及的特徵效果中理解。這並不排除存在進一步的特徵。專利申請範圍與上述說明中定義了「第一」及「第二」的特徵,這種設計用以區分兩個類似的特徵而不是確定等級順序。
1‧‧‧自行車
2‧‧‧操縱元件
3‧‧‧彈簧元件
4‧‧‧彈簧元件
5‧‧‧扭矩感測器
6‧‧‧電子模組
10‧‧‧框架
11‧‧‧支柱管
12‧‧‧車輪
14‧‧‧滑動管
15‧‧‧下叉
16‧‧‧車座立柱
17‧‧‧車把管
21‧‧‧運行狀態指示器
22‧‧‧底殼體部
23‧‧‧頂殼體部
25‧‧‧按鈕
26‧‧‧中間殼體部
27‧‧‧開口
31‧‧‧導光板
32‧‧‧機械調整系統
35‧‧‧螺旋蓋
41‧‧‧活塞
42‧‧‧本體
43‧‧‧殼體
45‧‧‧螺絲蓋
61‧‧‧蓄電池
62‧‧‧USB界面
63‧‧‧加速度感測器
64‧‧‧無線電訊號
65‧‧‧記憶體
66‧‧‧位置感測器
161‧‧‧第一端
162‧‧‧第二端
164‧‧‧底縱向部
165‧‧‧頂縱向部
166‧‧‧固定裝置
167‧‧‧天線
171‧‧‧手柄
221‧‧‧凹入內表面
222‧‧‧夾具
223‧‧‧夾具
224‧‧‧定位螺栓
261‧‧‧螺釘連接
281‧‧‧印製電路板
282‧‧‧印製電路板
283‧‧‧電池
284‧‧‧發光二極體
381‧‧‧印製電路板
382‧‧‧印製電路板
383‧‧‧蓄電池
411‧‧‧孔眼
421‧‧‧空氣室
422‧‧‧孔眼
423‧‧‧擴散片
431‧‧‧致動器
432‧‧‧軸
433‧‧‧凸輪
451‧‧‧墊圈
481‧‧‧印製電路板
482‧‧‧印製電路板
483‧‧‧電池
本發明將利用圖式在以下進行更詳細地解釋,而不限制總的發明構思。在圖式中: 第1圖為根據本發明一實施例的自行車之示意圖。 第2圖為所採用的電子元件之方框圖。 第3圖為一操縱元件之示意圖。 第4圖為操縱元件之剖視圖。 第5圖為操縱元件的一可能的總成之示意圖。 第6圖為操縱元件的一第二可能的總成之示意圖。 第7圖為操縱元件與車把管的一部分之示意圖。 第8圖為根據本發明第一實施例的彈簧元件之示意圖。 第9圖為根據本發明第一實施例的彈簧元件之剖視圖。 第10圖為第9圖之剖視圖。 第11圖為根據本發明的彈簧元件的第二實施例在第一視角之示意圖。 第12圖為彈簧元件的第二實施例之第一剖視圖。 第13圖為彈簧元件的第二實施例在第二視角之示意圖。 第14圖為彈簧元件的第二實施例之第二剖視圖。 第15圖為根據彈簧元件的第二實施例之詳細剖視圖。 第16圖為根據本發明的車座立柱的一實施例之示意圖。

Claims (12)

  1. 一種自行車的車座立柱,包含能夠連接到一自行車框架的一第一端以及能夠連接到一車鞍的一第二端,其中該車座立柱具有至少兩個縱向部分,該至少兩個縱向部分彼此相結合,並且伴隨著該至少兩個縱向部分的縱向伸縮,該至少兩個縱向部分彼此可相對滑動,其中該車座立柱還具有一固定裝置,該兩個縱向部分利用該固定裝置能夠彼此固定到一可設定的相對位置,其中,該固定裝置能夠受到一無線電訊號的影響,該無限電訊號透過一電子模組產生作為驅行狀態的函數,該電子模組包含一加速度感測器或透過該無線電訊號連接至該加速度感測器。
  2. 如請求項1所述之自行車的車座立柱,更包含一天線,利用該天線能夠接收該無線電訊號。
  3. 如請求項1或2所述之自行車的車座立柱,其中該無線電訊號能夠透過一操縱元件產生。
  4. 如請求項3所述之自行車的車座立柱,其中該無線電訊號能夠根據該地勢地貌與/或該速度與/或該加速度與/或該位置與/或該道路狀態與/或該所施加的扭矩透過該電子模組產生。
  5. 如請求項4所述之自行車的車座立柱,其中該電子模組與/或該操縱元件包含一手機或由一手機組成。
  6. 如請求項4所述之自行車的車座立柱,其中該加速度感測器為一多軸微機械加速度感測器。
  7. 如請求項6所述之自行車的車座立柱,其中該多軸微機械加速度感測器設計成確定三個空間方向上的一加速度。
  8. 如請求項7所述之自行車的車座立柱,其中該電子模組設計透成過隨著時間積分該加速度感測器的資料來確定一速度與/或一位置。
  9. 如請求項8所述之自行車的車座立柱,其中該電子模組具有至少一第一運行狀態與至少一第二運行狀態,其中相比較於該第一運行狀態,在該第二運行狀態中,該執行的功能數目降低及該能量消耗降低。
  10. 如請求項9所述之自行車的車座立柱,其中當在依設定時間內沒有檢測到加速度時,該電子模組設計從該第一運行狀態改變到該第二運行狀態與/或當檢測到一加速度時,該電子模組設計從該第二運行狀態改變到該第一運行狀態。
  11. 如請求項10所述之自行車的車座立柱,其中該電子模組設計成除了該車座立柱的位置之外還影響在該前輪與/或該後輪處的至少一彈簧元件。
  12. 如請求項1所述之自行車的車座立柱,其中該兩個縱向部分藉由一氣體壓力彈簧彼此相連接。
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