TWI828335B - 用於自行車之速度感測系統 - Google Patents

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TWI828335B
TWI828335B TW111136558A TW111136558A TWI828335B TW I828335 B TWI828335 B TW I828335B TW 111136558 A TW111136558 A TW 111136558A TW 111136558 A TW111136558 A TW 111136558A TW I828335 B TWI828335 B TW I828335B
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賽吉 韓恩
菲利普 霍利
亨德里克 Ｓ 德弗里斯
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美商速聯有限責任公司
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Abstract

一種用於一自行車的速度感測系統係包括用以安裝在該自行車上的一感測裝置、一第一受感測元件以及一第二受感測元件，該第一受感測元件係以一特性與該第二受感測元件呈現差異，且該感測裝置經組配來偵測特性。

Description

用於自行車之速度感測系統
本申請案主張2020年6月30日申請之美國臨時專利申請案第63/046,067號及2021年3月8日申請之美國臨時專利申請案第63/157,998號的利益，且該等申請案兩者係藉由參照整體併入本文。
本發明係有關於用於自行車之速度感測裝置及系統。
電氣輔助自行車(「電動自行車」)係為經組配以使得補充的馬達輔助可提供給自行車的一傳動系統以協助一騎乘者提供動能給該自行車的自行車。法規可規定若自行車正行進高於一速度臨限值，例如每小時25公里(「kph」)，則馬達輔助要被限制或防止。為了防止高於一速度臨限值之馬達輔助，電動自行車之馬達控制系統需要關於自行車之速度的資訊。通常，自行車速度資訊係由安裝於該傳動系統之一移動部分上的感測器所提供。該感測器可偵測磁體或安裝至後輪的其他受感測裝置。通常，速度感測器可在車輪之每一轉圈產生一脈衝。在感測器脈衝之間的時間係可被用於計算車輪的角速度，例如每分鐘轉數(「RPM」)。組合車輪RPM與車輪之圓周，可計算出自行車的一速度。通常，車輪圓周經規劃進一電動自行車馬達控制器之非依電性記憶體中。
已努力嘗試防止電動自行車騎乘者免於為了增加最大速度(低於該最大速度，電動自行車系統將輔助該騎乘者)而輕易地篡改一速度回饋系統。舉例而言，在一些電動自行車上，經規劃的車輪圓周係非騎乘者可接取的。在 另一範例中，一些騎乘者將車輪速度感測磁體附接至曲柄，使得車輪速度僅呈現騎乘者正踩踏的速率，其通常比對應於輔助速度限制的車輪速度更慢。當前世代的電氣登山自行車現在可能包括軟件來偵測曲柄磁體侵入，且如果偵測到篡改，則完全地禁用騎乘者輔助。
騎車者可能發現禁用騎車者輔助係不方便的。據此，需要一種制止或防止竄改、同時提供車輪速度之一準確量測的速度感測系統。
根據一態樣，一種用於一自行車的速度感測系統係包括用以安裝在該自行車上的一感測裝置、一第一受感測元件以及一第二受感測元件，該第一受感測元件係以一特性與該第二受感測元件呈現差異，且該感測裝置經組配來偵測該特性。
10:自行車
12,1412:自行車車架，車架
14:鞍座
16:座桿
18:前輪，車輪
20:後輪，車輪
22:前液壓碟煞，前煞，液壓前碟煞
23:卡鉗
24:後液壓碟煞，後煞，液壓後碟煞
25,1125,1225,1425:轉子
26:鏈環
28:曲柄總成
30:電動自行車控制系統
32:把手
36:剎車扳桿
40:傳動系統
42:鏈條
44:後飛輪
45,1345,1445:輪轂
46:軸
48:曲柄臂
50:踏板
52:前叉
54:後變速器
56:後懸吊組件
60:輪胎
62:車輪輪框，輪框
64:車輪輻條，輻條
80:後下叉
82:後上叉
100,300,500,400:速度感測系統
101,201,301:碟盤
102,202,302,802,1102,1502:感測裝置
103,203,303:中央開口
104,204:基體
106a,306a,806a,1206a:第一受感測元件，受感測元件
106b,306b,806b,1206b:第二受感測元件，受感測元件
107,111,207,211,311:中央軸線
108:緊固件，螺釘
109,209,309,1314:孔洞
110,210,310,1303:內圓周
112,212,312,1120:外圓周
150,250,280,350,1150:圖形
152:平坦部分
154:峰值
156:谷值
160:輸出信號
200:速度感測系統，系統
202a:第一感測器，第一感測裝置
202b:第二感測器，第二感測裝置
205,305:環形部分
206a,1306a:第一受感測元件
206b,1306b:第二受感測元件
208,308,1352:緊固件
214:突起部
252,352,1152:感測器1平坦部分
254,286,354,1154:感測器1峰值
256,356,1158:感測器2平坦部分
258,288,1160:感測器2峰值
260:較長平坦部分
262,362,1162:感測器1輸出信號，輸出信號
264,284,364,1164:感測器2輸出信號
282:感測器1輸出信號，感測器1輸出
302a,1102a:第一感測器
302b,1102b:第二感測器
304:編碼輪
358:第一感測器2峰值
360:第二感測器2峰值
1002,1504:外殼
1004:唇部
1006:開口
1008:脊部
1010:螺紋插入部
1020:固持件
1022:凸緣
1024,1312:中央凹部
1026:中央孔洞
1028:螺紋
1030:凹部
1106a:第一槽孔
1106b:第二槽孔，槽孔
1107:區域
1108:脊柱
1156:感測器1延伸峰值
1202:外部分
1204:內部分
1301:外圓周，外邊緣
1302:鎖環
1304:凸出部
1305:頂部部分
1308:中央部分
1310:凹口
1316:中央向後突起部
1318:平滑內表面
1320:螺紋外表面
1322:滾花表面
1325:煞車轉子，轉子
1354:載體
1356:軸承
1358:鎖環-輪轂介面
1360:滾花部分
1362,1366:花鍵
1364:螺紋部分
1400:總成
1402:連接件
1501:感測器
1505:凹陷部分
1506:突出部分
1508:第一腳
1510:第二腳
1512:橋接部
1514:感測器包殼
1515:平坦表面
1516:感測器開口
1518:纜線凹部
1520:軸開口
1522:後表面
1524:第一邊緣
1526:尖端
1528:第四邊緣
1530:第二邊緣
1532:第三邊緣
1534:傾斜邊緣
1536:頂表面
1538:寬端
A1:第一角度
A2:第二角度
A3:第三角度，角度
A-A:軸線，線
D1:第一距離
D2:第二距離
F:箭號
H1,H2:高度
L1:第一長度
L2:第二長度
R:半徑
R1:第一半徑
R2:第二半徑，第二(外)半徑
R3:第三半徑
R4:第四半徑
T1,T2:距離
圖1為根據一實施例之一自行車的一左側正視圖；圖2為圖1之後輪的一部分側視圖，其包括速度感測系統之一範例；圖3A為圖2之範例速度感測系統之一碟盤的一前視圖；圖3B為圖2之範例速度感測系統之碟盤的一立體圖；圖3C為圖2之範例速度感測系統之碟盤的一前視圖，其包括一感測器；圖3D為顯示圖3C中之感測器之一感測器輸出信號的一圖形；圖4為圖1之後輪的一部分側視圖，其包括一速度感測系統之另一範例；圖5A為圖4之範例速度感測系統之一碟盤的一前視圖；圖5B為圖4之範例速度感測系統之碟盤的一立體圖； 圖5C為圖4之範例速度感測系統之碟盤的一前視圖，其包括感測器；圖5D為圖4之範例速度感測系統之碟盤的一前視圖，其位於一旋轉位置且包括感測器；圖5E為顯示圖5C及5D中之感測器之一感測器輸出信號的一圖形；圖5F為顯示在一替代實施例中之一感測器輸出信號的一圖形；圖6為圖1之後輪的一部分側視圖，其包括一速度感測系統之另一範例；圖7A為圖6之範例速度感測裝置之一碟盤的一前視圖；圖7B為圖6之範例速度感測裝置之碟盤的一立體圖；圖7C為圖6之範例速度感測裝置之碟盤的一前視圖，其包括感測器；圖7D為圖6之範例速度感測裝置之碟盤的一前視圖，其位於一旋轉位置且包括感測器；圖7E為顯示圖7C及7D中之感測器之一感測器輸出信號的一圖形；圖8A為圖2之速度感測系統之碟盤的一前視圖，其安裝於輪轂上、於轉子之前方；圖8B為沿著軸線A-A所截取之圖8A的一截面圖；圖9為圖1之自行車的一部分側視圖，其顯示包括一速度感測系統之另一範例的後輪；圖10A為附接至圖9之範例速度感測系統之一車輪輻條的一受感測元件的一立體圖； 圖10B為圖10A之受感測元件的一部分分解立體圖；圖11A為作為另一範例速度感測系統之部分的一轉子的一前視圖；圖11B為圖11A之範例速度感測裝置之轉子的一前視圖，其包括感測器；圖11C為圖11A之範例速度感測裝置之轉子的一前視圖，其位於一旋轉位置且包括感測器；圖11D為顯示圖11B及11C中之感測器的一感測器輸出信號的一圖形；圖12為作為另一範例速度感測系統之部分的一轉子的一前視圖。
圖13A為作為另一範例速度感測系統之部分的一鎖環的一前視立體圖；圖13B為圖13A之範例速度感測系統之鎖環的一後視立體圖；圖13C為一輪轂的一截面圖，其具有圖13A之範例實施例之鎖環；圖13D為圖13C之一部分的一放大圖；圖13E為圖13C之範例實施例之一分解圖的一截面圖；圖14為一輪轂的一截面圖，其包括感測裝置之一實施例；圖15A為圖14之範例感測裝置之一外殼的一立體圖；圖15B為圖14之範例感測裝置之外殼的一後視圖；以及圖15C為圖14之範例感測裝置之外殼的一側視圖。
本文所揭露之實施例的其他態樣及優點係在考慮以下詳細說明後，將變得顯易可見，其中相似或相同結構係具有相似參照數字。
本揭露內容係提供用於一自行車之速度感測裝置及系統的範例，其改良了先前已知機械及電氣控制裝置之上述及/或其他缺點中之一或多者。
對於一電動自行車上之一自動換檔傳輸而言，其中即使騎乘者正沒有踩踏，該傳輸仍繼續改變齒輪，車輪速度之一準確量測係有需要且可能有需要採大於每車輪轉圈取樣一次的一取樣率。達成一較高車輪速度取樣率的一解決方案係為引入更多的回饋磁體或受感測元件繞著車輪等距間隔開。然而，此係引入一簡單方法讓一騎乘者藉由自系統移除磁體來偽造一低於實際的車輪速度、使得對其有馬達輔助速度之提供的速度墊高。若所報告之速度被人工地減少，則自動換檔演算法可能不會維持正確的齒輪選擇。
本揭露內容係提出若干方法，提供一防篡改車輪速度來源給安全關鍵電動自行車子系統(例如，速度臨限值或最高速度輔助)、同時亦提供一較高取樣率信號給非安全關鍵子系統(例如，自動換檔)。
本文將參照圖式，說明本發明之各種實施例。將理解的是，本文所闡述之圖式及說明係僅供例示，且非如同隨附請求項及其等任何及全部等效物所界定地來限制本發明。舉例而言，用語「第一」及「第二」、「前」及「後」、「左」及「右」係為了清楚起見而使用，且非限制性用語。另外，除非另有指明，否則用語係意指習知安裝至一自行車的自行車機構，且其中該自行車係以一標準方式定向及使用。
圖1大體上例示一自行車10，其可被用來實行本文所揭露的一速度感測系統100。該自行車10可為一電動自行車。或者，該自行車10可為一登山自行車。該自行車10係包括一車架12、可旋轉地附接至該車架12的前及後輪18、20、把手32、以及一傳動系統40。該自行車之該前輪18係由該車架12之一前叉52所承載，支撐著該車架12之前端。該後輪20係支撐該車架12之後端。該自行車10係包括一後懸吊組件56。該自行車10的一前及/或向前騎乘方向或定向 係由圖1中之箭號F的方向所指示。如此一來，該自行車10的一向前方向係由箭號F的方向所指示。
一前液壓碟煞22係被設置來煞住前輪18，且一後液壓碟煞24係被設置來煞住後輪20。該後液壓碟煞24係包括一卡鉗23及一轉子25。自行車10亦包括一座椅或鞍座14，該鞍座14係靠近該車架12之後端、附接至連接至該車架12的一座桿16，用以支撐一騎乘者於該車架12的頂部上方。
傳動系統40係包括一鏈環26及一曲柄總成28，該曲柄總成28係經由一鏈條42及一後變速器54操作式地耦接至靠近後輪20之一旋轉軸線的一後飛輪(cassette)44。該後變速器54及該後飛輪44係經由一輪轂(未示出)同軸地安裝至該後輪20。該曲柄總成28係包括兩個曲柄臂48及兩個踏板50，該等兩個踏板50在自行車10之車架12的相對側上分別連接至該等兩個曲柄臂48。在一實施例中，該傳動系統40可包括一個以上的鏈環26。
後飛輪44可包括複數個(例如，十一個)同軸地安裝的齒輪、嵌齒輪或鏈輪。每一鏈輪亦具有繞著各自圓周所配置的齒。後鏈輪上之齒的數目可從最大直徑的後鏈輪到最小直徑的鏈輪逐漸減小。後變速器54能是可操作來在不同操作位置之間移動，以將鏈條42切換至後鏈輪中之一選定者。
如圖1中可見，自行車10的前及/或後輪18、20係可包括一輪胎60，其附接至一輪框62的一徑向外部的輪胎接合部分。複數個輻條64係直接地附接至該輪框62。或者，該等輻條64可藉由其它結構組件附接及/或固接至該輪框62。該等輻條64係自該輪框62延伸且附接至一中央輪轂。該等輻條64係在該輪框62與該輪轂之間維持一張力，以對該等車輪18、20提供用於該自行車10的一操作剛性。該輪轂經組配為對該自行車車架12的旋轉式附接部。位於該輪轂上、在後液壓碟煞24與該車架12之間的是一速度感測系統100。該速度感測系統100在下文進一步詳細說明。
後變速器54係在這些範例中被描繪為一無線、電氣致動的後變速器，其安裝或可安裝至自行車10之車架12或車架附接部。在所顯示之範例中，該後變速器54係包括一電源(例如，一電池)及一馬達，且(例如，無線地)接收來自一控制器(例如，一換檔器或一中央控制器)的指令，以換檔在後飛輪44上的齒輪，該控制器係安裝至例如把手32或本案實施例的一介面。在一實施例中，該後變速器54接收來自一電動自行車控制系統30(例如，其包括一或多個處理器、控制電路系統及/或一電源)的指令，以換檔在該後飛輪44上的齒輪。該後變速器54基於所接收的指令，使用該後變速器54之電源及馬達來換檔齒輪。
在一實施例中，後變速器54係由在該後變速器54之外側的一電源供電。舉例而言，該後變速器54係由電動自行車控制系統30的電源(例如，一電池)供電。在另一實施例中，該後變速器54係例如經由一換檔器纜線連接至把手32(例如，一換檔器)上的一輸入，且基於該換檔器之移動(例如，藉由騎乘者)及從而該變速器纜線之移動，來換檔在後飛輪44上的齒輪。
把手32包括用以控制自行車10的換檔扳桿(或單元)及煞車扳桿。該把手32包括一剎車扳桿(未示出)，其經組配來操作前液壓碟煞22。後液壓碟煞24係由亦位設於該等把手32上的一剎車扳桿36操作。
圖2為圖1之後輪20的一部分側視圖，其包括速度感測系統100之一第一實施例。在該第一實施例中，該速度感測系統100係包括一碟盤101，其位設成繞著輪轂、夾在車架12與轉子25之間。該碟盤101係包括複數個第一受感測元件106a及一單個第二受感測元件106b(見圖3A-3C)。或者，該碟盤可包括任何數目之第一受感測元件及任何數目之第二受感測元件。在該實施例中，該等第一及第二受感測元件106a、106b係為磁體。或者，該等第一及第二受感測元件106a、106b係可為任何能夠被感測到的裝置或結構。在該實施例中，該等第一受感測元件106a係為圓形磁體，其等經定向以使得一感測裝置102偵測一 北極。該受感測元件106b係為一圓形磁體，其經定向以使得該感測裝置102偵測一南極。替代地，該等磁體可為任何形狀，諸如，正方形、橢圓形或類似者。
感測裝置102係以虛線描繪在車架12上。該等虛線指示該感測裝置102在觀看經組裝的自行車10時，將是不可見的。該感測裝置102係位設於該車架12面向碟盤101的一外部表面上。在本實施例中，該感測裝置102係包括位設於該自行車10(例如，該車架12)上的一感測器(例如，一簧片感測器(Reed sensor)或霍爾效應感測器)。
或者，感測裝置102可位設於能夠讀取第一及第二受感測元件106a、106b之自行車上的任何地方。舉例而言，一感測裝置之一總成1400的一替代實施例係可見於圖14-15C。在該範例中，一感測裝置1502經顯示為相對於一輪轂1445、一轉子1425及一自行車車架1412定向於諸如圖1之自行車10的一自行車上。如圖14中所見，該感測裝置1502係包括一連接件1402，用以將該感測裝置1502附接至該車架1412。該連接件1402可與一O環組合，用以與該自行車10之後上叉(seat stay)組裝。該連接件1402及O環係可被推入該後上叉或該車架1412的一孔洞內、經由一壓合連接固接、且與車輪螺接。
感測裝置1502係包括在一外殼1504內的一或多個感測器1501。一或多個感測器1501係感測位設於諸如碟盤101之一碟盤上的受感測元件。該碟盤101係附接至轉子1425。
連接件1402可由任何金屬材料製成。該連接件1402可由鋁製成。外殼1504可由任何非金屬材料製成。該外殼1504可由塑膠製成。該外殼1504可由纖維強化塑膠製成。該外殼1504與該連接件1402係可使用任何技術結合。舉例而言，該外殼1504與該連接件1402係可藉由包覆模製或黏著劑結合。此外，該連接件1402及/或該外殼1504係可包括允許該等兩個部件相合在一起的一滾花 或溝槽。
在一替代實施例中，感測器1501可附接至外殼1504，而非定位在該外殼1504內。在一進一步替代實施例中，碟盤101可被置放鄰近轉子1425，而非附接至該轉子1425，且可被置放於該轉子1425之任一側上。
圖15A-15C描繪圖14A之範例感測裝置1502之一外殼1504的立體、後視以及側視圖。如圖15A-15C中所見，該外殼1504可包括一凹陷部分1505及一突出部分1506。該突出部分1506可包括一第一腳1508、一第二腳1510、將該第一腳1508連接至該第二腳1510的一橋接部1512，以及一感測器包殼1514。該突出部分1506之該第一腳1508係在其會接該感測器包殼1514處可為最寬，同時寬度在向下移動且遠離該感測器包殼1514的方向上變窄。該第一腳1508可在其最窄點處具有一圓的端部。在一替代實施例中，該第一腳1508可為任何形狀。
第二腳1510自其會接橋接部1512處至其另一端部係為大致相同矩形形狀及寬度，且具有一平坦邊緣。在一替代實施例中，該第二腳1510可為任何形狀。該橋接部1512係為在感測器包殼1514下面且在一軸開口1520上面之突出部分1506的一細薄部分。該軸開口1520可為一圓形開口。在一替代實施例中，該軸開口1520可為任何形狀，且該橋接部1512可為任何形狀。
感測器包殼1514係包括一感測器開口1516。該感測器開口1516在形狀上可為圓的或卵形。該感測器包殼1514之外表面可由多數個平坦表面1515製成。在一替代實施例中，該感測器開口1516及該感測器包殼1514係可為任何相合於所使用之感測器的形狀。一纜線凹部1518可被包括，用以佈設來自諸如圖14中之感測器1501之一感測器的一導線或纜線。該纜線凹部1518可為在突出部分1506之第二腳1510之頂表面上的一U形空腔。該纜線凹部1518可如圖15A所顯示地延伸進該感測器包殼1514內。如圖15A中所見，該纜線凹部1518可沿 著該感測器包殼1514之底表面的部分或全部延伸。
圖15B顯示感測裝置1502之外殼1504的一後視圖。一後表面1522係包括經不同構形的邊緣。該後表面1522係包括一第一邊緣1524、一第二邊緣1530、一第三邊緣1532以及一第四邊緣1528。該第一邊緣1524係為長且大部分是彎曲、非均一的形狀。該第二邊緣1530係為直且有角度、具有一均一且連續的形狀。該第二邊緣1530可比該第一邊緣1524更短。該第三邊緣1532係在不同方向上彎曲、具有一非均一的形狀。該第三邊緣1532可比該第一邊緣1524更短。該第四邊緣1528可比該第一邊緣1524、該第二邊緣1530以及該第三邊緣1532更短。該第四邊緣1528可為直且有角度、具有一均一且連續的形狀。
第一邊緣1524及第三邊緣1532會接而生成一尖端1526。該第一邊緣1524及第二邊緣1530係沒有會接，而是藉由第四邊緣1528連接、而生成一寬端1538。該寬端1538係比由該尖端1526所生成的區域更寬。在一替代實施例中，後表面1522及其所有的邊緣及端部係可被製成任何形狀。
圖15C為感測裝置1502之範例外殼1504的一側視圖。如圖15C中所見，凹陷部分1505可包括一傾斜邊緣1534。該傾斜邊緣1534可呈自後表面1522朝向該凹陷部分1505之一頂表面1536向上的角度。
返回圖2之實施例，感測裝置102係輸出對應於第一及第二受感測元件106a、106b之一磁場強度及方向的一電壓。若沒有緊鄰的第一或第二受感測元件106a或106b，則該感測裝置102係產生一第一電壓或無電壓。該感測裝置102係在有一北極(例如，該等第一受感測元件106a)的存在下，產生一第二電壓。該感測裝置102係在有一南極(例如，該第二受感測元件106b)的存在下，產生第三電壓。
碟盤101係包括具有環形形狀的一基體104。該基體係包括一外圓周112以及界定一中央開口103的一內圓周110。該內圓周110係比該外圓周112 更小。該中央開口103係經組配來接收車輪20的一軸46通過其中。在此實施例中，該中央開口103的一中央軸線111係與該軸46同軸。複數個第一受感測元件106a及一第二受感測元件106b係附貼至該碟盤101。該等第一及第二受感測元件106a、106b係在圓周方向上、以自該中央開口103之該中央軸線111至該等受感測元件106a、106b之一中央軸線107的一固定半徑R、繞著該基體104等距地間隔開(見圖3A)。該等第一及第二受感測元件106a、106b係置放在正交於該車輪20之該軸46的一單個平面上。
在本實施例中，第一及第二受感測元件106a、106b係安裝在基體104上(見圖3A)。該等受感測元件106a、106b能以任何已知方式設置、膠接、模製、安裝、焊接或印製至基體上。碟盤101可位設在車架12與轉子25之間，且緊固或拴緊至輪轂。或者，該等受感測元件能以任何數目之方式(例如，栓緊、旋擰、夾持、膠接等)安裝至或位設於輻條64、車輪輪框62、輪胎60、輪轂45或轉子25上。
在範例實施例中，第一及第二受感測元件106a、106b經定位以使得磁場係與車輪20之軸46平行。該等第一受感測元件106a之北極係經定向成與所有其他第一受感測元件106a之北極相同的方向。僅一第二受感測元件106b係沒有經定向成與其他第一受感測元件106a相同的方向。該第二受感測元件106b的不同定向係為可變化或區別該第二受感測元件106b與該等第一受感測元件106a之一特性類型的一範例。
感測裝置102係固定至自行車車架12、在一結構管或勾爪上，以使得在車輪20旋轉時，第一及第二受感測元件106a、106b通過於該感測裝置102的一有效感測距離內。針對該車輪20之每一轉圈，該感測裝置102將產生表示感測裝置經過或緊鄰於第一及第二受感測元件106a、106b中之每一者的一信號。第一及第二受感測元件106a、106b中之每一者的信號位準係將相同，除了 該第二受感測元件106b以外，因為其反向的極點定向。在第一與第二受感測元件106a、106b信號之間的週期係可用作一高取樣率車輪速度來源。然而，只有經獨特地定向之該第二受感測元件106b的脈衝之間的週期係被用於低取樣率、防篡改的信號源。這些信號/電壓被傳輸至電動自行車控制系統30，且在該電動自行車控制系統30內的處理器及演算法係使用此資訊來操作自行車10。該電動自行車控制系統或其他控制系統係可位設於電動自行車之馬達處。在一實施例中，該等信號可為在該馬達處被讀取的類比信號。在一替代實施例中，感測器可為具有一電池/產生器、及/或能夠透過控制器區域網路(「CAN」)匯流排來與馬達溝通之微控制器的無線感測器。
圖3A-3C描繪圖2之碟盤101的前視及立體圖。如第3A-3C圖中所見，該碟盤101係由基體104構成。該基體104具有一厚度，且該基體104可為撓性或剛性。該基體104可為可操作以形成第一及第二受感測元件106a、106b之下層附接結構的任何物質。舉例而言，矽、二氧化矽、氧化鋁、陽極化鋁、藍寶石、鍺、砷化鎵(「GaAs」)、矽與鍺的一合金、或磷化銦(「InP」)可用於該基體104。
此外，碟盤101係包括複數個(例如，六個)孔洞109，在此實施例中為沉頭孔洞，用以接收複數個緊固件108、複數個第一受感測元件106a(例如，五個)以及一個第二受感測元件106b。該等緊固件108可為任何類型的緊固件，諸如螺釘或螺栓。該等緊固件108係用以將該碟盤101附接至輪轂，如圖8A及8B中所見。在一替代範例中，可有更多或更少緊固件108/孔洞109、更多或更少第一受感測元件106a及/或更多第二受感測元件。
在圖8A及8B中，緊固件108係為將碟盤101固接至輪轂45的機械螺釘。如圖8B中所見，沿著圖8A之線A-A所截取的一截面，該等螺釘108將穿過該碟盤101中的孔洞109，且穿過轉子25或穿過該轉子25中的孔洞，以固接至 該輪轂45。該碟盤101經組配座落於該轉子25的外部側邊上。
如圖3A中所見，一第一角度A1係繞著中央開口103的中央軸線111、且在任何兩個鄰近之受感測元件的中央軸線107之間設置。舉例而言，圖3A中之該第一角度A1係為在第二受感測元件106b與在順時針方向上直接鄰近的第一受感測元件106a之間的角度。在此實施例中，所有的受感測元件(例如，106a及106b)係繞著基體104等距地間隔開。因此，本實施例中的該第一角度A1係相同於任何兩個鄰近的受感測元件106a、106b之間的角度。在該範例中，該第一角度A1將為60°。然而，該第一角度A1可取決於受感測元件106a、106b之數目而變化。一第二角度A2係繞著該中央軸線111、且在孔洞109或緊固件108(當組裝時)之中央的任一者與任何鄰近之第一或第二受感測元件106a、106b的中央軸線107之間設置。該等緊固件108及孔洞109係環繞該基體104且在該等受感測元件106a、106b之間等距地間隔開/分布。因此，在一緊固件/孔洞與一受感測元件106a、106b之間的該第二角度A2係為恆定的。在圖3A中，該第二角度A2係為30°。然而，該第二角度A2可取決於緊固件108/孔洞109及受感測元件106a、106b的數目而變化。在該範例中，第一角度A1係大於第二角度A2。
在一替代範例中，所有的受感測元件(例如，106a及106b)係可能沒有繞著基體104等距地間隔開。在一替代範例中，緊固件108/孔洞109係可能沒有等距地繞著該基體104間隔開。
圖3C描繪感測裝置102在系統100被使用在諸如自行車10的一自行車上時是如何重疊碟盤101的一部分。圖3D為一圖形150，其顯示該感測裝置102之隨著時間的輸出信號160，如圖3C中所見。該感測裝置102偵測特性，且作為響應，該感測裝置102產生對應於該特性的一輸出信號160。
在圖3C之本範例中，感測裝置102重疊著但不接觸一緊固件108(由該緊固件108的虛線所指示)。在本圖中，該感測裝置102與該緊固件108 的重疊係描繪該感測裝置102並非正偵測第一或第二受感測元件106a、106b。因此，轉化成圖形150為輸出信號160的一平坦部分152。因此，在本實施例中，該感測裝置102在一緊固件108從其附近經過時，係沒有正生產信號/電壓。當自行車10之車輪20旋轉時，碟盤101亦將旋轉，且該第一受感測元件106a將從該感測裝置102附近/下方經過。當該感測裝置102正感測/偵測到該等第一受感測元件106a中之一者(例如，偵測一北極)時，該感測裝置102係生產互相關聯於該圖形150上之該輸出信號160之峰值154的一信號/電壓。當該感測裝置102正感測/偵測到該第二受感測元件106b(例如，偵測一南極)時，該感測裝置102係生產互相關聯於該圖形150之該輸出信號160之谷值156的一信號/電壓。在本實施例中，由於該等第一及第二受感測元件106a、106b係為磁體，所以該等峰值154係為在該感測裝置102會遇一北極時所發射的電壓(VNorth)，且該等谷值156係為在該感測裝置102會遇一南極時所發射的電壓(VSouth)。
自行車10可包括位設於該自行車10上，諸如例如在自行車控制系統30內的一電腦或微處理器，其分析由速度感測系統100所生產的信號/電壓。該自行車電腦/微處理器係可經規劃來採取一動作，例如，若感測裝置102沒有偵測到谷值156(VSouth)，則停止對該自行車10之騎乘者的一馬達輔助。此可指示一騎乘者已篡改該速度感測系統100，或者該速度感測系統100沒有正確地操作著。該篡改係可為移除第二受感測元件106b、移除整個碟盤101、或移除適當之感測器的形式。
在一替代範例中，電腦/微處理器可經規劃來採取一動作，例如，若感測裝置102會遇南極(谷值156(VSouth))在時間上相隔太遠，則產生用以在一電動自行車顯示器上顯示的一錯誤訊息。此可對該電腦/微處理器指示一騎乘者已以一替代方式篡改了速度感測系統100，或者該速度感測系統100沒有正確地操作著。
以此方式，第二受感測元件106b的變化特性係被自行車10使用來判定速度感測系統100是否已被篡改。
在一替代實施例中，電腦/微處理器係可位設於騎乘者身上而非在自行車10上。
如圖12中所見，在一替代實施例中，第一及第二受感測元件1206a、1206b係可附接至轉子1225。該轉子1225係具有一外部分1202及一內部分1204，且該等第一及第二受感測元件1206a及1206b係固接至該轉子1225之該內部分1204。如在圖2之實施例中，該等第一及第二受感測元件1206a及1206b係為磁體，該受感測元件1206b係具有不同於該等受感測元件1206a的一極性。
如圖13A-13E中所見，在一替代實施例中，第一及第二受感測元件1306a及1306b係可附接至一軸向固接裝置，諸如與具有一中央鎖之一煞車轉子1325使用的一鎖環1302。該鎖環1302在該範例實施例中係包括一中央部分1308，其包括一外圓周1301及一內圓周1303。此外，該中央部分1308可包括一平滑頂部部分1305以及包括一滾花表面1322的一底部部分。
在此實施例中，中央部分1308可為平坦的，或者可自外圓周1301朝向內圓周1303成角度向下。該內圓周1303係圍繞一中央凹部1312。該內圓周1303可包括一中央向後突起部1316以及諸如凹口1310的工具互動形貌體。該中央向後突起部係可包括一平滑內表面1318及一螺紋外表面1320。在該範例中，該螺紋外表面1320係包括公螺紋。該螺紋外表面1320經組配可螺紋式接合輪轂1345。在一替代範例中，徑向地在該中央向後突起部1316的該螺紋外表面1320與該滾花表面1322之間，係可包括一保護裝置來保護該滾花表面1322。該保護裝置可為一墊圈。該墊圈可為能替換的。該墊圈可為任何大小、形狀或由任何材料所製成。具體而言，該墊圈可由諸如鋼的一金屬材料製成。該墊圈可由不鏽鋼製成。
在此範例中，鎖環1302係包括經組配來容納受感測元件的一延伸區域。如所示者，該延伸區域可包括沿著中央部分1308之外邊緣1301的凸出部1304。該等凸出部1304在圖13A-13C中被描繪成本質上矩形，具有一較寬基底及較窄尖端。然而，該等凸出部1304可為任何形狀或大小。在該實施例中，顯示有六個凸出部。在一替代實施例中，可具有對應於任何數目之受感測元件的任何數目之凸出部。在該範例中，每一凸出部1304係包括一第一受感測元件1306a及一第二受感測元件1306b中之至少一者。該等第一及第二受感測元件1306a及1306b係顯示成經組配以相合於一孔洞1314的一部分中(見圖13B)。然而，該等第一及第二受感測元件1306a及1306b係可為任何形狀或大小，且因此可佔據該等孔洞1314的全部或部分。該等孔洞1314在該範例中係在形狀上顯示為圓形，然而，該等孔洞可為容納該等第一及第二受感測元件1306a及1306b之大小及形狀的任何大小或形狀。
圖13C-13E為具有鎖環1302、輪轂1345及轉子1325之一總成的一截面圖。圖13C係包括一標註，其以一放大形式被呈現為圖13D。如圖13C-13E中所見，當被組裝時，該轉子1325係座落在該輪轂1345與該鎖環1302之間。該轉子係包括一載體1354，該載體承載該轉子1325。該載體1354及該轉子1325係經由緊固件1352連接在一起。該等緊固件可為鉚釘、螺栓或螺釘。該載體1354包括一滾花部分1360及花鍵1362。該輪轂1345包括一螺紋部分1364及花鍵1366。在該範例中，該輪轂1345之螺紋部分1364係包括母螺紋。此外，該輪轂1345係包括軸承1356。該鎖環1302之螺紋外表面1320係在一鎖環-輪轂介面1358處與該輪轂1345之一螺紋部分1364接合。在該範例中，該鎖環1302係包括公螺紋且該輪轂1345係包括內螺紋，然而，在一替代範例中，可顛倒該螺紋。該鎖環1302之滾花表面1322係與該載體1354之該滾花部分1360嚙合。此外，該載體之該花鍵1362係接合該輪轂1345之該花鍵1366。在此組配中，該鎖環1302、該 轉子1325及該輪轂1345係穩固地連接在一起。
如圖9所見，在另一替代實施例中，第一及第二受感測元件806a及806b係安裝至且位設於車輪20之輻條64上。在該範例中，該等受感測元件806a及806b亦為磁體，該受感測元件806b係具有不同於該等受感測元件806a的一極性。在該範例中，有三個第一受感測元件806a及一個第二受感測元件806b。在圖9之範例速度感測裝置400中，一感測裝置802可定位在車架12的後下叉(chain stay)80上。或者，該感測裝置802可安裝或固接在該車架12的後上叉82上。該感測裝置802可包括一或多個感測器。在該範例中，該感測裝置802係定位在該後下叉80上、在該等第一及第二受感測元件806a、806b將在其附近經過或直接在其下方經過的一位置。
圖10A及10B為允許第一受感測元件806a或第二受感測元件806b附接至圖9之範例速度感測系統400之一車輪輻條64的一配置的立體圖。該第一受感測元件806a可固接在一外殼1002中。該外殼1002係包括一開口1006。該第一受感測元件係坐憩在該開口1006內。該外殼1002可包括稍微徑向向內地延伸的一唇部1004，用以將該第一受感測元件806a保持在該外殼1002內。然而，該唇部1004係為任擇的，且該第一受感測元件806a係可在有或無唇部1004的情況下，以任何數目的方式，諸如用緊固件、膠合或焊接，被固接至該外殼1002。該外殼1002可任擇地包括繞著該外殼1002之圓周的溝槽或脊部1008。該等脊部1008對於抓持/固持該外殼1002可為有用的，且/或可有助於將該外殼1002固接至一固持件1020。該外殼1002及該固持件1020係可由任何合適的材料製成，包括塑膠、橡膠、金屬(例如，鋁)等。此外，該外殼1002及該固持件1020係可由相同材料或不同材料製成。該外殼1002進一步包括自該外殼1002之背面突出的一螺紋插入部1010，其被接收在該固持件1020中的一中央孔洞1026內。該中央孔洞1026係包括螺紋1028用以與該螺紋插入部1010螺紋式接合。
固持件1020係包括經設計來匹配輻條64之大小的一凹部1030。如圖10A所見，當附接至一輻條64時，該輻條將緊密地相合於該凹部1030內，允許該固持件1020留持在該輻條64上的適當位置處。該固持件1020進一步包括兩個凸緣1022以及在該等凸緣1022之間的一中央凹部1024。第一受感測元件806a之外殼1002係座落於該中央凹部1024內。該等凸緣1022係至少部分地圍繞且接觸脊部1008、將該外殼1002固持在適當位置處。雖然在圖10A及10B中描繪該第一受感測元件806a，但第二受感測元件806b能以所描繪之方式附接至該等輻條64。
圖4為圖1之後輪20的一部分視圖，其包括一速度感測系統200之一第二實施例。在該第二實施例中，該速度感測系統200係包含一碟盤201，其位設成繞著輪轂、夾在車架12與轉子25之間。該車架12係包括一感測裝置202，該感測裝置202係包含一第一感測器202a及一第二感測器202b。該第一感測器202a及該第二感測器202b兩者係水平地鄰近於彼此，且可為相同類型的感測器。或者，該第一感測器202a及該第二感測器202b可為不同類型的感測器。
第一及第二感測器202a、202b係以虛線描繪在車架12上。該等虛線指示該等第一及第二感測器202a、202b係位設在該車架12面向碟盤201的一外部表面上，且因此當觀看經組裝的自行車10時，將是看不見的。在本實施例中，該等第一及第二感測器202a、202b係可為，例如位設於該自行車10(例如，該車架12)上的一簧片感測器或霍爾效應感測器。
碟盤201係包括一基體204，該基體具有一環形部分205以及自該環形部分205之一外圓周212徑向向外地延伸的一突起部214。該環形部分205係包括界定一中央開口203的內圓周210，該中央開口203經組配來接收通過其中的軸46。該中央開口203具有一中央軸線211，其可與該軸46同軸。複數個第一受感測元件206a係在圓周方向上環繞該環形部分205設置，且一單個第二受感 測元件206b係設置在該突起部214上(見圖5A-5D)。在本實施例中，該等第一及第二受感測元件206a、206b係為磁體。然而，不類似於第一實施例，在本實施例中，該等第一受感測元件206a及該第二受感測元件206b兩者可為經定向而具相同極性的磁體。舉例而言，該等第一及第二受感測元件206a、206b係經定向，以使得該等第一及第二感測器202a、202b僅偵測北極。在一替代實施例中，該等第一及第二受感測元件206a、206b係可經定向而具相反極性或不同極性。
在本實施例中，第一及第二感測器202a、202b係輸出對應於一磁場強度及方向的一電壓。該等第一及第二感測器202a、202b若在沒有任何第一或第二受感測元件206a或206b緊鄰的狀態下，則產生一第一電壓或無電壓。該等第一及第二感測器202a、202b在北極(例如，該等第一及第二受感測元件206a、206b)的存在下，產生一第二電壓。
圖5A-5B描繪圖4之碟盤201的前視及立體圖。如於圖5A-5B中所見，該碟盤201係由基體204構成。該基體204具有一厚度，且該基體204可為撓性或剛性。該基體204能為可操作以形成第一及第二受感測元件206a、206b之下層附接結構的任何物質。
此外，碟盤201係包括複數個(例如，六個)孔洞209，其等用以接收用來將該碟盤201附接至輪轂的複數個緊固件208；複數個第一受感測元件206a(例如，五個)；以及一個第二受感測元件206b。在一替代範例中，可有更多或更少孔洞209/緊固件208、更多或更少第一受感測元件206a及/或更多第二受感測元件。在第一實施例中所提供的第一及第二角度A1及A2係應用於本實施例。該第一角度A1係為繞著中央開口203之中央軸線211、且在任何兩個鄰近之受感測元件的中央軸線207之間設置的角度。該第二角度A2係為繞著該中央軸線211、且在該等受感測元件206a、206b中之任一者的該中央軸線207與一鄰 近之孔洞209或緊固件208之中央的任一者之間設置的角度。
如圖5A所見，第一受感測元件206a係置放在距離內圓周210一第一距離D1處。該第一距離D1係在該內圓周210與該第一受感測元件206a之最靠近該內圓周210的邊緣之間所量測。第二受感測元件206b係置放在距離該內圓周210一第二距離D2處。該第二距離D2係在該內圓周210與該第二受感測元件206b之最靠近該內圓周210的邊緣之間所量測。該第二距離D2係大於該第一距離D1。由於突起部214，該第二受感測元件206b係能夠置放在距離該內圓周210一第二距離處。因此，該等第一受感測元件206a係置放在一第一半徑R1上，其中該第二受感測元件206b係置放在一第二半徑R2上。直接地在該第二受感測元件206b下方、沿著該內或第一半徑R1、在兩個緊固件208a之間的是僅由基體204構成的一空白空間。該第二受感測元件206b與該等第一受感測元件206a的不同半徑(及/或不同距離D2及D1)係為可變化或區別該第二受感測元件206b與該等第一受感測元件206a之一特性類型的一範例。
圖5C-5D描繪當系統200在諸如自行車10之一自行車上使用時，在本實施例中的兩個感測器，第一感測器202a及第二感測器202b，是如何重疊碟盤201的一部分。該第一感測器202a係比該第二感測器202b更靠近後輪20的輪轂。因此，該第一感測器202a經定向來偵測置放在第一半徑R1上的磁體(例如，第一受感測元件206a)，且該第二感測器202b經定向來偵測沿著第二(外)半徑R2所置放的磁體(例如，第二受感測元件206b)。
在圖5C中，第一感測器202a重疊著但沒有碰觸一緊固件208(由該緊固件208之虛線所指示)。圖5D以一虛線顯示第二受感測元件206b，指示第二感測器202b重疊著但沒有碰觸該第二受感測元件206b。
圖5E為顯示隨著時間推移之一感測器1輸出信號262(例如，第二感測器202b)以及一感測器2輸出信號264(例如，第一感測器202a)的一圖形 250，如圖5C及5D中所見。感測裝置202偵測特性，該感測裝置202產生對應於該特性的一輸出信號262。如圖5E中所見，該感測器1輸出信號262係大體上為平坦的，具有涵蓋該感測器1輸出信號262之大部分的一感測器1平坦部分252。參看圖5C，此是因為該第二感測器202b就車輪20及碟盤201之大部分旋轉，係沒有任何可感測者。如圖5D及5E中所見，當該第二感測器202b在該第二受感測元件206b經過該第二感測器202b而感測/偵測到該第二受感測元件206b時，一感測器1峰值254在該感測器1輸出信號262中發生。
在該範例中，圖形250顯示隨著時間推移之一感測器2輸出信號264(例如，第一感測器202a)。該感測器2輸出信號264係包括在沒有偵測到第一受感測元件206a、且反而是諸如緊固件208之一緊固件正從該第一感測裝置202a下方經過時的一感測器2平坦部分256。該感測器2輸出信號264係包括在第一感測器202a偵測到一第一受感測元件206a時的一感測器2峰值258。該感測器2輸出信號264係包括一較長平坦部分260，其代表當在兩個第一受感測元件206a之間、有一第二受感測元件206b時感測該等兩個第一受感測元件206a之間的時間。因此，感測器2輸出信號264之該較長平坦部分260係與感測器1輸出信號262中之一感測器1峰值254互相關聯。
第一及第二感測器202a、202b兩者的時間週期係被用作一高取樣率車輪速度來源。只有對應於第二受感測元件206b之該第二感測器202b(外半徑上之單一磁體)的週期係被用於低取樣率、防篡改的信號源。位設於自行車10上之電腦或微處理器係分析感測器1輸出信號262，來判定篡改是否已發生，方式相似於上文說明。感測器2輸出信號264，單獨或與該感測器1輸出信號262組合，係可用作一高取樣率車輪速度來源。在一替代實施例中，該感測器2輸出信號264之較長平坦部分260係可用來判定篡改是否已發生。以此方式，該第二受感測元件206b之不同半徑的變化特性係被該自行車10使用來判定速度感測系 統100是否已被篡改。
圖5F為一替代實施例，具有一圖形280。在此替代實施例中，主要差異是在於碟盤201將包括一額外的第一受感測元件206a。若與其他第一受感測元件206a平均間隔開，則額外的第一受感測元件206a將(例如，沿著第一/內半徑)置放在距離該碟盤201之內圓周210一第一距離(D1)處，但該額外的第一受感測元件206a將位設於第二受感測元件206b下方。因此，第一感測裝置202a在第二感測裝置202b感測到第二受感測元件206b時，將同時感測到該額外的第一受感測元件206a。如在圖5A之該範例中，該第二受感測元件206b及該等第一受感測元件206a的不同半徑係為可變化或區別該第二受感測元件206b與該等第一受感測元件206a之一特性類型的一範例。
圖形280顯示隨著時間推移之一感測器1輸出282(例如，第二感測器202b)以及一感測器2輸出信號284(例如，第一感測器202a)。與圖形250的唯一差異在於，並非具有一較長平坦部分，諸如圖形250之較長平坦部分260，在該感測器1輸出信號282包括一感測器1峰值286(例如，當該第二感測器202b感測到第二受感測元件206b時)的同時，該感測器2輸出信號284包括一感測器2峰值288(例如，當該第一感測器202a感測到額外的第一受感測元件206a時)。
圖6為圖1之後輪20的一部分視圖，其包括速度感測系統300之一第三實施例。在該第三實施例中，該速度感測系統300係包括一碟盤301，其位設成繞著輪轂、夾在車架12與轉子25之間。該車架12包括一感測裝置302，其包含一第一感測器302a及一第二感測器302b。該第一感測器302a及該第二感測器302b兩者係水平地鄰近於彼此，且可為相同類型的感測器。或者，該第一感測器302a及該第二感測器302b係可為不同類型的感測器。
第一及第二感測器302a、302b係以虛線描繪在車架12上。該等虛線指示該等第一及第二感測器302a、302b係在該車架12面向碟盤101的一外部 表面上，且因此當觀看經組裝的自行車10時，將是看不見的。在一替代實施例中，該等第一及第二感測器302a、302b或該等第一及第二感測器302a、302b的部分係可自該經組裝之自行車10的外側或該車架12的周圍被看見。
在本實施例中，第一及第二感測器302a、302b係為諸如鄰近感測器、光學感測器的感測器，諸如電感式鄰近感測器、電容式鄰近感測器、光學反射式感測器、光學中斷式感測器、或一相似類型的感測器。在此實施例中，碟盤301係為一編碼輪304，其由針對所使用之感測器技術類型的適當材料製成。
如圖7A及7B所見，編碼輪304係包括一環形部分305，其具有界定一中央開口303的一內圓周310以及一外圓周312。該中央開口303經組配來接收車輪20的軸46通過其中。該中央開口303具有一中央軸線311，其可與該軸46同軸。該編碼輪304亦包括緊固件308及孔洞309。
沿著環形部分305之外圓周312的是複數個等距間隔開的形貌體，諸如第一受感測元件306a及一單個第二受感測元件306b。該第一受感測元件306a及該第二受感測元件306b係為自編碼輪304之該環形部分305徑向向外地延伸的矩形突起部。在本實施例中，該等第一受感測元件306a係具有一第一長度L1，且該第二受感測元件306b係具有比該等第一受感測元件306a之該第一長度L1更長/更大的一第二長度L2。因此，該等第一受感測元件306a係置放在自中央開口303之中央軸線311至該第一受感測元件306a之尖端的一第三半徑R3上，而該第二受感測元件306b係置放在自該中央開口303之該中央軸線311至該第二受感測元件306b之尖端的一第四半徑R4上。在一替代實施例中，一第二受感測元件能以各種方式與一第一受感測元件呈現差異，諸如：大小、形狀、顏色、材料成分、反射器、發射器及/或在編碼輪之一部分的頂部上的一額外材料層。該第二受感測元件306b之不同於該第一受感測元件306a的長度/大小係為可變化 或區別該第二受感測元件306b與該等第一受感測元件306a之一特性類型的一範例。
在一替代實施例中，第一受感測元件及第二受感測元件係可與諸如轉子25之一剎車轉子直接地整合，或者整合進該剎車轉子中。感測器可位設於自行車上，且組配來偵測若經直接地置放在該轉子25上的該等第一及第二受感測元件。舉例而言，該轉子可具有附接其上的磁體，或其上所指示的標記，用以提供該第一受感測元件及該第二受感測元件有不同的特性。
在本實施例中，有十六個第一及第二受感測元件306a、306b。因此，一第三角度A3，其繞著中央開口303之中央軸線311且在任何鄰近之兩個受感測元件306a、306b的徑向中央線之間設置，係小於第一及第二實施例的第一角度A1。舉例而言，在第三實施例中，因為所有受感測元件306a、306b係等距間隔開，所以該角度A3可為22.5°。緊固件308及孔洞309係繞著編碼輪304等距間隔/分布，但在該等受感測元件306a、306b之間係沒有足夠的孔洞/緊固件來平均分布。或者，該編碼輪係可包括任何數目之第一受感測元件及任何數目之第二受感測元件。
在圖7C中，第一感測器302a重疊著，但沒有碰觸一第一受感測元件306a。該第一受感測元件306a係以虛線指示出，以指示其係在該第一感測器302a下方/後面。圖7D，第二受感測元件306b係顯示為一虛線，指示該第一感測器302a及第二感測器302b係重疊著，但沒有碰觸第二受感測元件306b。
如圖7C及7D所見，第一受感測元件306a係可被第一感測器302a所偵測，且第二受感測元件306b係可被第一及第二感測器302a、302b兩者偵測。在本實施例中，編碼輪304係具有可被該第二感測器302b偵測到的一單個形貌體(該第二受感測元件306b的不同尺寸或額外長度)。只有對應於該單個形貌體之感測器的週期被用於低取樣率、防篡改的信號。
圖7E為顯示隨著時間推移之一感測器1輸出信號362(例如，第二感測器302b)以及一感測器2輸出信號364(例如，第一感測器302a)的一圖形350，如圖7C及7D中所見。感測裝置302偵測特性，該感測裝置302產生對應於該特性的一輸出信號362。
如圖7E中所見，感測器1輸出信號362係大體上為平坦的，具有涵蓋該感測器1輸出信號362之大部分的一感測器1平坦部分352。參看圖7C及圖7D，此是因為第二感測器302b針對車輪20及碟盤301之大部分旋轉，係沒有任何可感測者。如圖7D及7E中所見，當第二感測器302b在第二受感測元件306b經過該第二感測器302b而感測/偵測該第二受感測元件306b時，一感測器1峰值354係在該感測器1輸出信號362中發生。
在該範例中，圖形350顯示隨著時間推移之一感測器2輸出信號364(例如，第一感測器302a)。該感測器2輸出信號364在沒有偵測到第一受感測元件306a或第二受感測元件306b時，係包括一感測器2平坦部分356。該感測器2輸出信號364包括在第一感測器302a偵測到一第一受感測元件306a時的一第一感測器2峰值358。該感測器2輸出信號364亦包括一第二感測器2峰值360，其看起來與該第一感測器2峰值358相同，代表該第一感測器302a偵測到第二受感測元件306b之時。在一實施例中，該第一感測器2峰值358及該第二感測器2峰值360係為相同的信號/電壓。在一替代實施例中，該第一感測器2峰值358及該第二感測器2峰值360可為變化的信號/電壓。
位設於自行車10上的電腦或微處理器係分析感測器1輸出信號362，來判定篡改是否已發生，方式相似於上文說明。感測器2輸出信號364單獨或與該感測器1輸出信號362組合，係可用作一高取樣率車輪速度來源。以此方式，第二受感測元件306b之不同半徑/長度的變化特性係被該自行車10使用來判定速度感測系統100是否已被篡改。
圖11A為作為一範例速度感測系統500之部分的一轉子1125的一前視圖。該轉子1125，具有一外圓周1120，係包括十一個第一槽孔1106a以及一單個第二槽孔1106b。在一替代實施例中，可有任何數目的第一及第二槽孔1106a、1106b。該第一槽孔1106a係具有一高度H1。該第一槽孔1106a在朝向該第一槽孔1106a之最外點的方向上逐漸地變得更寬。該第一槽孔1106a的該最外點係距離該轉子1125之該外圓周1120一距離T1。該第二槽孔1106b係具有一高度H2。該第二槽孔1106b在朝向該第二槽孔1106b之最外點的方向上亦逐漸地變得更寬。自該第二槽孔1106b徑向向外的是，用相同於該轉子1125的材料所形成、無切割、或經填充的一區域1107。該第二槽孔1106b的該最外點係距離該轉子1125之該外圓周1120一距離T2。T2係包括T1加上該區域1107。H1係大於H2。T2係大於T1。在該等第一與第二槽孔1106a、1106b之間的是脊柱1108。
圖11B及11C係為包括一感測裝置1102之範例速度感測裝置500之轉子1125的前視圖，該感測裝置1102係具有一第一感測器1102a及一第二感測器1102b。在該範例中，該感測裝置1102係將附接在自行車10之車架12的內側表面上、在可重疊但沒有碰觸該轉子1125之所示區域的一位置處。如圖11B中所見，該第一感測器1102a及該第二感測器1102b係重疊著該轉子的一脊柱1108，該脊柱1108之直接地在該第一感測器1102a及該第二感測器1102b下方的部分係以虛線表示，以指示其等在該第一感測器1102a及該第二感測器1102b下方的位置。在圖11C中，該轉子1125係在一旋轉位置，且該第一感測器1102a重疊著該區域1107，且該第二感測器1102b重疊著槽孔1106b。
圖11D為顯示隨著時間推移之一感測器1輸出信號1162(例如，第一感測器1102a)以及一感測器2輸出信號1164(例如，第二感測器1102b)的一圖形1150，如圖11B及圖11C中所見。感測裝置1102偵測特性，該感測裝置1102產生對應於該特性的一輸出信號1162。在此狀況下，該特性係為區域1107。如在 圖11D中所見，該感測器1輸出信號1162係具有一感測器1平坦部分1152、一感測器1峰值1154、以及一感測器1延伸峰值1156。參看圖11B，該感測器1平坦部分1152係對應於該第一感測器1102a重疊著該等第一槽孔1106a中之一者之時。在那時，沒有任何該第一感測器1102a可感測者。一感測器1峰值1154係對應於該第一感測器1102a經過該等脊柱1108中之一者之時。參看圖11C，該感測器1延伸峰值1156係對應於該第一感測器1102a感測/偵測到該轉子1125的該區域1107之時，比僅一脊柱1108更大許多的面積係被感測/偵測著。
在該範例中，圖形1150顯示隨著時間推移之一感測器2輸出信號1164(例如，第二感測器1102b)。該感測器2輸出信號1164係包括一感測器2平坦部分1158以及一感測器2峰值1160。當第二感測器1102b經過或重疊第一槽孔1106a或第二槽孔1106b中之一者時，該感測器2平坦部分1158發生。當該第二感測器1102b感測/偵測一脊柱1108時，該感測器2峰值1160發生。
第一及第二感測器1102a、1102b兩者之週期係被用作一高取樣率車輪速度來源。只有對應於區域1107之第一感測器1102a的週期係被用於低取樣率、防篡改的信號源。位設於自行車10上之電腦或微處理器係分析感測器1輸出信號1162，來判定篡改是否已發生，方式相似於上文說明。感測器2輸出信號1164單獨或與該感測器1輸出信號1162組合，係可用作一高取樣率車輪速度來源。以此方式，允許在轉子1125上有一區域1107之較小槽孔大小的變化特性，係被該自行車10使用來判定速度感測系統100是否已被篡改。
電動自行車控制系統30可包括電路系統及處理器，且可單獨或組合使用來與自行車組件溝通及控制自行車組件。該處理器或電路系統係可包括一記憶體及傳輸器、接收器或收發器。
處理器可包括一通用處理器/微處理器、數位信號處理器、一特定應用積體電路(ASIC)、現場可規劃閘陣列(FPGA)、類比電路、數位電路、其 組合、或其他現在已知或之後開發的處理器。該處理器可為一單個裝置或諸如藉由共用或平行處理之裝置的組合。
記憶體可為一依電性記憶體或一非依電性記憶體。該記憶體可包括以下一或更多者：一唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、一快閃記憶體、一電可抹除可規劃唯讀記憶體(EEPROM)、或其他類型的記憶體。該記憶體可為一安全數位(SD)記憶卡。在一特別非限制範例性實施例中，一電腦可讀媒體可包括一固態記憶體，諸如一記憶卡或收容一或更多非依電性唯讀記憶體的其他封裝體。另外，該電腦可讀媒體可為一隨機存取記憶體或其他依電性可複寫記憶體。此外，該電腦可讀媒體可包括一磁光或光學媒體，諸如一磁碟或磁帶或其他儲存裝置。據此，本揭露內容被視為包括其中可儲存資料或指令的一電腦可讀媒體及其他等效物及後繼媒體中之任何一或多者。
記憶體為一非暫態電腦可讀媒體，且被說明為一單個媒體。然而，用語「電腦可讀媒體」包括一單個媒體或多個媒體，諸如一集中式或分散式記憶體結構，及/或可操作以儲存一或多個指令集及其他資料之關聯快取記憶體。用語「電腦可讀媒體」亦應包括任何能夠儲存、編碼或攜載供一處理器執行之一指令集的媒體，或者任何致使一電腦系統施行本文所揭露之方法或操作中之任何一或多者的媒體。
在一替代實施例中，諸如特定應用積體電路、可規劃邏輯陣列、及其他硬體裝置之專用硬體實行態樣，係可經建構以實行本文所說明之方法中之一或更多者。可包括各種實施例之設備及系統的應用係可廣泛地包括各種電子及電腦系統。本文所說明之一或更多實施例係可使用二或更多具有相關控制之特定互連硬體模組或裝置、及可在該等模組之間且透過該等模組傳遞的資料信號實行功能，或作為一特定應用積體電路的部分。據此，本系統涵蓋軟體、韌體、及硬體實行態樣。
電動自行車控制系統30經組配來將諸如控制信號及/或命令之資料發送至自行車組件。該電動自行車控制系統30提供呈任何現在已知或之後開發的格式的無線通訊。雖然本說明書說明可在參照特定標準及協定之特定實施例中被實行的組件及功能，但本發明不限於此等標準及協定。舉例而言，用於網際網路及其他封包交換網路傳輸(例如TCP/IP、UDP/IP、HTML、HTTP、HTTPS)的標準係表示技術狀態的範例。此等標準係被具有本質上相同功能之更快或更有效率的等效者所週期性取代。據此，具有如本文所揭露者之相同或相似功能的替換標準及協定係被視為其之等效者。
據本揭露內容的各種實施例，本文所說明的方法能用由一電腦系統可執行的軟體程式來實行。另外，在一範例性非限制性實施例中，實行態樣可包括分散式處理、組件/對象分散式處理、及平行處理。替代地，虛擬電腦系統處理可建構來實行如本文所說明的方法或功能性中之一或更多者。
一電腦程式(亦已知為一程式、軟體、軟體應用程式、指令碼、或程式碼)能以任何形式的程式語言來撰寫，包括編譯式或直譯式語言，且其能以任何形式來部署，包括作為一獨立程式或作為一模組、組件、子常式、或在一運算環境中適用的其他單元。一電腦程式未必對應於一檔案系統中的一檔案。一程式可儲存於存有其他程式或資料(例如，儲存於一標記語言文件中的一或多個指令碼)之一檔案的一部分中、於專用於該所述程式的一單個檔案中、或於多個協調檔案(例如，儲存有一或多個模組、子程式、或部分程式碼的檔案)中。一電腦程式可經部署來在一電腦上執行、或在位設於一地點或分布跨多個地點且由一通訊網路互連的多個電腦上執行。
本說明書中所說明的處理程序及邏輯流程可由執行一或更多電腦程式的一或更多可規劃處理器所施行，以藉由對輸入資料進行操作且產生輸出來施行功能。該等處理程序及邏輯流程亦可藉由下列而被施行、且設備亦可被 實行為下列：例如一FPGA(現場可規劃閘陣列)或一ASIC(特定應用積體電路)的特殊用途邏輯電路系統。
於本申請案使用時，用語「電路系統」或「電路」係指以下所有內容：(a)唯硬體(hardware-only)電路實行態樣(諸如在唯類比及/或數位電路系統中的實施態樣)；及(b)電路及軟體(及/或韌體)的組合，諸如(適用時)：(i)處理器之一組合、或(ii)處理器/軟體的部分(包括數位信號處理器、軟體及記憶體，其等一起運作以致使諸如一行動電話或伺服器之一設備施行各種功能)；及(c)電路，諸如一微處理器或一微處理器的一部分，其需要軟體或韌體用來操作，即使該軟體或韌體不實體存在。
「電路系統」的此定義適用於本申請案包括在任何請求項中之此用語的所有使用。作為一進一步範例，如本申請案所使用，該用語「電路系統」亦將含括具僅一處理器(或多個處理器)或一處理器的一部分及它(或它們)隨附的軟體及/或韌體的一實行態樣。該用語「電路系統」，例如且若可適用於特定請求項元件的話，亦將含括：用於一行動計算裝置的一基頻積體電路或應用處理器積體電路，或在伺服器、一蜂巢式網路裝置、或其他網路裝置中之一相似的積體電路。
合適於一電腦程式之執行的處理器係包括，舉例來說，通用及特殊用途微處理器兩者、以及任何種類之數位電腦的任何一或多個處理器。一般而言，一處理器接收來自一唯讀記憶體、或一隨機存取記憶體、或兩者的指令及資料。一電腦的基本元件為用以執行指令的一處理器、及用以儲存指令及資料的一或更多記憶體裝置。一般而言，一電腦亦包括用以儲存資料的一或多個大容量儲存裝置、或經操作性耦接以自其或對其接收或傳送資料、或兩者，該一或多個大容量儲存裝置係例如磁碟盤、磁光碟或光碟。然而，一電腦不需要具有此等裝置。此外，一電腦可嵌置於另一裝置中，該另一裝置為例如一行動 電話、一個人數位助理(PDA)、一行動音訊播放器、一全球定位系統(GPS)接收器、或接收器，僅舉幾個範例。合適儲存電腦程式指令及資料的電腦可讀媒體係包括所有形式的非依電性記憶體、媒體、及記憶體裝置，舉例來說，包括半導體記憶體裝置，例如EPROM、EEPROM、及快閃記憶體裝置；磁碟，例如內部硬碟或可移磁碟；磁光碟；以及CD ROM及DVD-ROM碟片。該處理器及記憶體可由特殊用途邏輯電路系統來增補、或併入其中。
雖然所例示之自行車10係為一電動自行車，但本揭露內容具有對任何類型之自行車的應用，包括完全或部分懸吊式登山自行車及其他、以及具有機械(例如纜線、液壓、氣動)及非機械(例如有線、無線)驅動系統的自行車。舉例而言，所例示之把手總成係包含一平坦把手組態，然而其他類型之把手總成亦可被使用，諸如空氣力學把手組態、牛角把手、上升式把手、彎式把手或任何其他類型之自行車把手。
應了解的是，車架12、前輪18、後輪20、傳動系統40、液壓前碟煞22以及液壓後碟煞24之特定配置及所例示之組件係不限於所揭露之實施例。舉例而言，雖然該前煞22及該後煞24係例示為液壓碟煞，但液壓輪框煞係經深思且含括在本揭露內容之範疇內。此外，機械式系統包含機械式輪框煞及機械式碟煞，以及其他電子式、液壓式、氣動式、及機械式系統、或前述之組合，諸如懸吊系統，係經深思且含括在本揭露內容之範疇內。
本文所說明之實施例的例示意欲提供對各種實施例之結構的一大致理解。該等例示並不意欲充當對利用本文所說明之結構或方法的設備及系統之所有元件及特徵的一完整說明。在審閱本揭露內容之後，對熟習此技術者而言許多其他實施例將是顯易可見的。可利用及自本揭露內容導出其他實施例，使得可進行結構及邏輯的代換及改變，而沒有脫離本揭露內容之範疇。另外，該等例示僅為代表性，且可能未按比例繪製。在該等例示中的某些比例可被放 大，其他比例可被最小化。據此，本揭露內容及圖式係要視為例示性而非限制性。
雖然本說明書含有許多細節，但這些不應被解釋為對本發明之範疇或可主張內容的限制，而是針對本發明之特定實施例之特徵的說明。在本說明書中在分開的實施例之上下文中所說明的某些特徵，亦可組合實行於一單一實施例中。相反地，在一單一實施例之上下文中所說明的各種特徵，亦可單獨地或按任何合適子組合實行於多個實施例中。此外，雖然特徵可能在上文說明為按某些組合作用且甚至一開始如此主張，但來自一所主張之組合的一或多個特徵，在一些情況下可自該組合刪去，且該所主張之組合可針對一子組合或一子組合之變化。
相似地，雖然操作及/或作用以一特定順序在圖式中被描繪及在本文中被說明，但不應將此理解為，要求以所展示之特定順序或依次序順序來執行此等操作，或是執行所有例示之操作以達成期望的結果。在某些情形中，多工及平行處理可為有利的。此外，在上文說明之實施例中之各種系統組件的分離，不應被理解為在所有實施例中要求此等分離，且應理解的是，任何所說明之程式組件及系統可大致一起整合於一單個軟體產品中或封裝進多個軟體產品內。
在本文中能以用語「發明」來個別地及/或集體地稱呼本揭露內容的一或更多實施例，其僅出於方便且不意欲將本申請案之範疇自願地限制於任何特定發明或發明概念。此外，雖然本文已例示及說明特定實施例，但應理解的是，經設計來達成相同或相似目的之任何後續配置可代換所示之特定實施例。本揭露內容意欲含括各種實施例的任何及所有後續調適或變化。在審閱該說明後，以上實施例的組合及本文中未具體說明的其他實施例對熟習此技術者是顯易可見的。
由上述討論，將可理解，本發明可以多種形式來體現，包含但不限於下列：
範例1.一種用於一自行車的速度感測系統，其包含：一感測裝置，其經組配來安裝在該自行車上；一第一受感測元件；以及一第二受感測元件，該第二受感測元件係以一特性與該第一受感測元件呈現差異，該感測裝置經組配來偵測該特性。
範例2.如範例1之速度感測系統，其中該特性係為一位置、一極性以及一尺寸中之至少一者。
範例3.如範例2之速度感測系統，其中該特性係為一尺寸，且該第一受感測元件具有一第一長度，且該第二受感測元件具有一第二長度，其中該第二長度係大於該第一長度。
範例4.如範例2之速度感測系統，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件係為磁體。
範例5.如範例4之速度感測系統，其中該特性係為一極性，且該第一受感測元件具有一第一極性，且該第二受感測元件具有一第二極性。
範例6.如範例2之速度感測系統，其進一步包含一基體。
範例7.如範例6之速度感測系統，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件係位設在該基體上。
範例8.如範例7之速度感測系統，其中該基體經組配來安裝在一轉子上。
範例9.如範例7之速度感測系統，其中該基體經組配來安裝在一輪轂上。
範例10.如範例6之速度感測系統，其中該特性係為位置，且該第一受感測元件係位設於距一中央軸線一第一半徑處，且該第二受感測元件係位設於距該中央軸線一第二半徑處。
範例11.如範例1之速度感測系統，其中該感測裝置經進一步組配來響應於偵測到該特性而產生對應於該特性的一信號。
範例12.如範例11之速度感測系統，其中該信號係為一電壓。
範例13.如範例1之速度感測系統，其中該感測裝置經組配來安裝在該自行車的一車架上。
範例14.如範例13之速度感測系統，其中該感測裝置係為一霍爾效應感測器。
範例15.如範例1之速度感測系統，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件係經組配來位設在該自行車之一車輪的輪輻上。
範例16.如範例1之速度感測系統，其中該感測裝置係包含一第一感測器及一第二感測器。
範例17.如範例1之速度感測系統，其中該速度感測系統係包括額外的第一受感測元件。
範例18.如範例17之速度感測系統，其中該第二受感測元件係為一單個第二受感測元件。
範例19.如範例18之速度感測系統，其中該第一受感測元件、該等額外的第一受感測元件以及該單個第二受感測元件係為磁體。
範例20.如範例1之速度感測系統，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件係為位設於一鎖環上的磁體。
提出本揭露內容之摘要以遵守37 C.F.R.§1.72(b)，且伴有以下理解：其將不用以解讀或限制請求項之範疇或意義。此外，在前述實施方式中，出於流暢化本揭露內容之目的，可將各種特徵分組在一起或說明於一單一實施例中。本揭露內容不應被解讀為反映所主張之實施例要求每個請求項中明載的特徵外更多特徵的一意圖。而是，如以下請求項反映，發明之標的可針對少於 所揭露之實施例中之任一者之所有特徵。因此，以下請求項係併入實施方式中，其中每個請求項皆獨立地作為單獨界定所主張之標的。
意欲前述詳細說明被視為例示性而非限制性，且應理解的是，以下請求項，包括所有等效內容，係意欲界定本發明之範疇。不應將請求項理解為限於所說明之順序或構件，除非經陳述為此意。因此，落在以下請求項及其等效內容之範疇及精神內的所有實施例均被主張為本發明。
100:速度感測系統
101:碟盤
102:感測裝置
104:基體
106a:第一受感測元件，受感測元件
106b:第二受感測元件，受感測元件
108:緊固件，螺釘
109:孔洞
110:內圓周
112:外圓周

Claims (20)

  1. 一種用於一自行車的速度感測系統，其包含：一感測裝置，其經組配來安裝在該自行車上以量測該自行車之速度；一第一受感測元件；以及一第二受感測元件，該第二受感測元件係以一特性與該第一受感測元件呈現差異，該感測裝置經組配來偵測該特性，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件經組配來環繞該自行車之一後輪輪轂設置並且環繞該後輪輪轂以至少60度間隔開。
  2. 如請求項1之速度感測系統，其中該特性係為一位置、一極性以及一尺寸中之至少一者。
  3. 如請求項2之速度感測系統，其中該特性係為一尺寸，且該第一受感測元件具有一第一長度，且該第二受感測元件具有一第二長度，其中該第二長度係大於該第一長度。
  4. 如請求項1之速度感測系統，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件係為磁體。
  5. 如請求項4之速度感測系統，其中該特性係為一極性，且該第一受感測元件具有一第一極性，且該第二受感測元件具有一第二極性。
  6. 如請求項1之速度感測系統，其進一步包含一基體。
  7. 如請求項6之速度感測系統，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件係位設在該基體上。
  8. 如請求項7之速度感測系統，其中該基體經組配來安裝在一轉子上。
  9. 如請求項7之速度感測系統，其中該基體經組配來安裝在一輪轂上。
  10. 如請求項6之速度感測系統，其中該特性係為位置，且該第一受感測元件係位設於距一中央軸線一第一半徑處，且該第二受感測元件係位設於距該中央軸線一第二半徑處。
  11. 如請求項1之速度感測系統，其中該感測裝置經進一步組配來響應於偵測到該特性而產生對應於該特性的一信號。
  12. 如請求項11之速度感測系統，其中該信號係為一電壓。
  13. 如請求項1之速度感測系統，其中該感測裝置經組配來安裝在該自行車的一車架上。
  14. 如請求項13之速度感測系統，其中該感測裝置係為一霍爾效應感測器。
  15. 如請求項1之速度感測系統，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件係經組配來位設在該自行車之一車輪的輪輻上。
  16. 如請求項1之速度感測系統，其中該感測裝置係包含一第一感測器及一第二感測器。
  17. 如請求項1之速度感測系統，其中該速度感測系統係包括數個額外的第一受感測元件。
  18. 如請求項17之速度感測系統，其中該第二受感測元件係為一單個第二受感測元件。
  19. 如請求項18之速度感測系統，其中該第一受感測元件、該等額外的第一受感測元件以及該單個第二受感測元件係為磁體。
  20. 如請求項1之速度感測系統，其中該第一受感測元件及該第二受感測元件係為位設於一鎖環上的磁體。
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