TWM486607U - 自行車變速系統 - Google Patents

Description

自行車變速系統

本創作是有關於一種自行車變速系統，特別是有關於一種依據自行車之傾斜度或大盤曲柄組件之迴轉速率，以自動調整自行車變速裝置的檔位之自行車變速系統。

近年來，騎乘自行車為國人最喜愛之休閒活動之一，騎乘自行車不僅可以達到運動之效果，更能取代機車或汽車作為上班或上學之代步工具，且自行車之使用並不會污染環境，使得一般家庭中大多購有數台自行車在使用。

而習知自行車雖提供變速裝置，使得騎乘者可藉由調整變速裝置之檔位，以因應地形或速度的變化，然而，此變速裝置須由騎乘者自行手動調整，假使騎乘者為初學者或者為不熟悉路況之騎乘者，則不易將變速裝置調整至最佳之檔位，而容易造成騎乘上之不便。

綜觀前所述，本創作之創作人思索並設計一種自行車變速系統，以期針對現有技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知技藝之問題，本創作之目的就是在提供一種自行車變速系統，以解決習知技術所存在之缺失。

根據本創作之目的，提出一種自行車變速系統，其包含水平感測模組、轉速感測模組、檔位控制模組及檔位變速模組。水平感測模組設置於自行車；水平感測模組偵測自行車行駛坡度所呈現之傾斜度，以產生傾斜訊號。轉速感測模組設置於自行車之大盤曲柄組件；轉速感測模組偵測大盤曲柄組件之迴轉速率，以產生轉速訊號。檔位控制模組設置於自行車；檔位控制模組耦接水平感測模組及轉速感測模組；檔位控制模組接收傾斜訊號或轉速訊號時，檔位控制模組則據以計算出檔位訊號。檔位變速模組設置於自行車，並耦接檔位控制模組；檔位變速模組接收檔位訊號時，檔位變速模組則據以變更自身之檔位。

較佳地，檔位控制模組可接收傾斜訊號及轉速訊號，且檔位控制模組判別傾斜訊號大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組則依據傾斜訊號，以計算出檔位訊號。

較佳地，檔位控制模組可接收傾斜訊號及轉速訊號，且檔位控制模組判別傾斜訊號未大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組則依據轉速訊號，以計算出檔位訊號。

較佳地，檔位變速模組可包含齒輪變速單元及飛輪變速單元。齒輪變速單元鄰近大盤曲柄組件。飛輪變速單元鄰近自行車之後輪，飛輪變速單元藉由鏈件連接齒輪變速單元。其中，齒輪變速單元依據檔位訊號控制其複數個前齒輪中之其一前齒輪接合鏈件，且飛輪變速單元依據檔位訊號控制其複數個後飛輪中之其一後飛輪接合鏈件。

較佳地，檔位控制模組可判別傾斜訊號大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組則依據傾斜訊號計算出檔位訊號，且齒輪變速單元依據檔位訊號控制小齒數之前齒輪接合鏈件，及飛輪變速單元依據檔位訊號控制大齒數之後飛輪接合鏈件。

較佳地，檔位控制模組可判別傾斜訊號未大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組則依據轉速訊號計算出檔位訊號，且齒輪變速單元依據檔位訊號控制大齒數之前齒輪接合鏈件，及飛輪變速單元依據檔位訊號控制小齒數之後飛輪接合鏈件。

較佳地，自行車變速系統更可包含車速感測模組，其設置於自行車，並耦接檔位控制模組；車速感測模組偵測自行車之行駛速度，以產生車速訊號。

較佳地，檔位控制模組更可包含資訊儲存單元，其耦接水平感測模組、轉速感測模組及車速感測模組；資訊儲存單元接收並儲存傾斜訊號、轉速訊號、檔位訊號及車速訊號。

較佳地，自行車變速系統更可包含資訊傳輸模組，其耦接檔位控制模組；資訊傳輸模組接收傾斜訊號、轉速訊號、檔位訊號及車速訊號，並將傾斜訊號、轉速訊號、檔位訊號及車速訊號傳輸至至少一外部電子裝置。

較佳地，自行車變速系統更可包含電源供應模組，其耦接並供應水平感測模組、轉速感測模組、檔位控制模組、檔位變速模組、車速感測模組及資訊傳輸模組之運作所需之電能。

較佳地，電源供應模組可耦接外部電源供應端，並儲存外部電源供應端所傳輸之電能。

承上所述，本創作之自行車變速系統可具有一或多個下述優點：

（1）此自行車變速系統可藉由水平感測模組偵測自行車之傾斜度，並利用檔位控制模組控制檔位變速模組自行變更自身之檔位，藉此可提高騎乘者之便利性。

（2）此自行車變速系統可藉由轉速感測模組偵測大盤曲柄組件之迴轉速率，並利用檔位控制模組控制檔位變速模組自行變更自身之檔位，藉此可降低騎乘者體力之損耗。

1‧‧‧自行車變速系統
10‧‧‧水平感測模組
100‧‧‧傾斜訊號
11‧‧‧轉速感測模組
110‧‧‧轉速訊號
12‧‧‧檔位控制模組
120‧‧‧檔位訊號
121‧‧‧資訊儲存單元
13‧‧‧檔位變速模組
130‧‧‧齒輪變速單元
130A‧‧‧前齒輪
131‧‧‧飛輪變速單元
131A‧‧‧後飛輪
14‧‧‧車速感測模
140‧‧‧車速訊號
15‧‧‧資訊傳輸模組
16‧‧‧電源供應模組
2‧‧‧自行車
20‧‧‧大盤曲柄組件
21‧‧‧後輪
22‧‧‧鏈件
3‧‧‧外部電子裝置
4‧‧‧外部電源供應端

第1圖係為本創作之自行車變速系統之第一實施例之方塊圖。
第2圖係為本創作之自行車變速系統之第一實施例之示意圖。
第3圖係為本創作之自行車變速系統之第二實施例之方塊圖。
第4圖係為本創作之自行車變速系統之第二實施例之示意圖。
第5圖係為本創作之自行車變速系統之第三實施例之方塊圖。
第6圖係為本創作之自行車變速系統之第三實施例之坡度與時間之關係圖。
第7圖係為本創作之自行車變速系統之第四實施例之方塊圖。

為利　貴審查員瞭解本創作之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本創作配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本創作實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係侷限本創作於實際實施上的專利範圍，合先敘明。

以下將參照相關圖式，說明依本創作之自行車變速系統之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請參閱第1圖及第2圖，其分別為本創作之自行車變速系統之第一實施例之方塊圖及示意圖。如圖所示，自行車變速系統1包含水平感測模組10、轉速感測模組11、檔位控制模組12及檔位變速模組13。水平感測模組10設置於自行車2；水平感測模組10偵測自行車2行駛坡度所呈現之傾斜度，以產生傾斜訊號100。轉速感測模組11設置於自行車2之大盤曲柄組件20；轉速感測模組11偵測大盤曲柄組件20之迴轉速率，以產生轉速訊號110。檔位控制模組12設置於自行車2，檔位控制模組12耦接水平感測模組10及轉速感測模組11，檔位控制模組12接收傾斜訊號100或轉速訊號110時，檔位控制模組12則據以計算出檔位訊號120。檔位變速模組13設置於自行車2，並耦接檔位控制模組12；檔位變速模組13接收檔位訊號120時，檔位變速模組13則據以變更自身之檔位。

具體而言，本創作之自行車變速系統1可依據自行車2之傾斜度或大盤曲柄組件20之迴轉速率，以自動調整自行車2變速裝置的檔位之自行車變速系統，進而提高騎乘者之便利性，及降低騎乘者體力之損耗。因此，在騎乘者騎乘自行車2時，水平感測模組10會持續地或間接地偵測自行車2之傾斜度，且轉速感測模組11亦會偵測大盤曲柄組件20之迴轉速率。亦即，若騎乘者行駛具有坡度之路面時，水平感測模組10則會依據自行車2行駛坡度所呈現之傾斜度，以產生傾斜訊號100。且，轉速感測模組11亦會偵測騎乘者踩踏大盤曲柄組件20之曲柄，而帶動大盤轉動之迴轉速率，以產生轉速訊號110。

接著，檔位控制模組12會接收傾斜訊號100或轉速訊號110，並依據傾斜訊號100或轉速訊號110，以傳統之演算法計算出檔位訊號120。其中，傳統之演算法為本技術領域中具有通常知識者所熟知之演算法，於此便不再贅述。

最後，檔位控制模組12傳送檔位訊號120至檔位變速模組13，以使檔位變速模組13依據檔位訊號120，自行調整目前之檔位。

藉此，藉由水平感測模組10及轉速感測模組11偵測自行車2行駛之狀態，並利用檔位變速模組13自動調整自行車2之檔位，以提高騎乘者之便利性，及降低騎乘者體力之損耗。

進一步地，在檔位控制模組12接收傾斜訊號100及轉速訊號110，且檔位控制模組12判別傾斜訊號100大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組12則依據傾斜訊號100，以計算出檔位訊號120。

而在檔位控制模組12接收傾斜訊號100及轉速訊號110，且檔位控制模組12判別傾斜訊號100未大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組12則依據轉速訊號110，以計算出檔位訊號120。

也就是說，騎乘者於騎乘自行車2時，水平感測模組10及轉速感測模組11會分別產生傾斜訊號100及轉速訊號110。而在檔位控制模組12接收後，檔位控制模組12會判別傾斜訊號100是否位於預設傾斜度範圍，例如預設傾斜度範圍為傾斜度10%，傾斜訊號100為傾斜度20%時，檔位控制模組12則會判斷傾斜訊號100大於於預設傾斜度範圍，即代表騎乘者目前所騎乘之坡度較為陡。

接著，檔位控制模組12會依據傾斜訊號100計算出檔位訊號120，以使檔位變速模組13所調整之檔位適合騎乘坡度較為陡之路面。

相對地，在檔位控制模組12判別傾斜訊號100未大於預設傾斜度範圍時，例如預設傾斜度範圍為傾斜度10%，傾斜訊號100為傾斜度5%時，即代表騎乘者目前所騎乘之坡度較小，檔位控制模組12則會依據轉速訊號110計算出檔位訊號120，以使檔位變速模組13所調整之檔位適合騎乘接近平路之路面。

請參閱第3圖及第4圖，其分別為本創作之自行車變速系統之第二實施例之方塊圖及示意圖，並請一併參閱第1圖及第2圖。如圖所示，本實施例中之自行車變速系統與上述第一實施例之自行車變速系統所述的相同元件的作動方式相似，故不在此贅述。然而，值得一提的是，在本實施例中，檔位變速模組13更可包含齒輪變速單元130及飛輪變速單元131。齒輪變速單元130鄰近大盤曲柄組件20。飛輪變速單元131鄰近自行車2之後輪21，飛輪變速單元131藉由鏈件22連接齒輪變速單元130。其中，齒輪變速單元130依據檔位訊號120控制其複數個前齒輪130A中之其一前齒輪130A接合鏈件22，且控制飛輪變速單元131依據檔位訊號120控制其複數個後飛輪131A中之其一後飛輪131A接合鏈件22。

舉例而言，本創作之檔位變速模組13包含了齒輪變速單元130及飛輪變速單元131，其分別為自行車2前後之變速裝置，齒輪變速單元130鄰近大盤曲柄組件20，而飛輪變速單元131鄰近於自行車2之後輪21。在檔位變速模組13接收檔位控制模組12所傳輸之檔位訊號後，齒輪變速單元130會依據檔位訊號120，調整鏈件22所嚙合之前齒輪130A，且飛輪變速單元131也會依據檔位訊號120，選擇複數個後飛輪131A中對應檔位訊號120之後飛輪131A嚙合於鏈件22，進而使得騎乘者可以適合當前路面之檔位騎乘自行車2。

進一步地，檔位控制模組12判別傾斜訊號100大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組12則依據傾斜訊號100計算出檔位訊號120，且齒輪變速單元130依據檔位訊號120控制小齒數之前齒輪130A接合鏈件22，以及飛輪變速單元131依據檔位訊號120控制大齒數之後飛輪131A接合鏈件22。

而在檔位控制模組12判別傾斜訊號100未大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組12則依據轉速訊號110計算出檔位訊號120，且齒輪變速單元130依據檔位訊號120控制大齒數之前齒輪130A接合鏈件22，以及飛輪變速單元131依據檔位訊號120控制小齒數之後飛輪131A接合鏈件22。

也就是說，在檔位控制模組12判別傾斜訊號100高於預設傾斜度範圍時，即表示騎乘者目前所騎乘之路面坡度較陡，齒輪變速單元130則依據檔位控制模組12所計算出之檔位訊號120，將調整小齒數之前齒輪130A接合鏈件22，且飛輪變速單元131也依據此檔位訊號120控制大齒數之後飛輪131A接合鏈件22。

相反地，在檔位控制模組12判別傾斜訊號100未大於預設傾斜度範圍時，即表示騎乘者目前所騎乘之路面坡度較趨緩，或為平路，齒輪變速單元130則依據檔位控制模組12所計算出之檔位訊號120，將調整大齒數之前齒輪130A接合鏈件22，且飛輪變速單元131也依據此檔位訊號120控制小齒數之後飛輪131A接合鏈件22。

再者，在檔位控制模組12判別傾斜訊號100未大於預設傾斜度範圍時，檔位控制模組12可依據轉速訊號110進行計算檔位訊號120，且轉速感測模組11可依據大盤曲柄組件20之迴轉速率的變化，產生不同迴轉速率之轉速訊號110。檔位控制模組12亦可依據不同之轉速訊號110，計算出不同之檔位訊號120。最後，檔位變速模組13則可依據所接收之檔位訊號120，調整自身之檔位，以達到依據騎乘者之踩踏大盤曲柄組件20所產生之迴轉速率，適時調整自行車2之檔位，而使降低騎乘者體力損耗之功效。

請參閱第5圖及第6圖，其分別為本創作之自行車變速系統之第三實施例之方塊圖及坡度與時間之關係圖，並請一併參閱第1圖至第4圖。如圖所示，本實施例中之自行車變速系統與上述各實施例之自行車變速系統所述的相同元件的作動方式相似，故不在此贅述。然而，值得一提的是，在本實施例中，本創作之自行車變速系統1較佳更可包含車速感測模組14，其設置於自行車2，並耦接檔位控制模組12，車速感測模14組偵測自行車2之行駛速度，以產生車速訊號140。

也就是說，本創作之自行車變速系統1進一步可於自行車2鄰近後輪21處設置車速感測模組14，如霍爾感測器，以偵測自行車2後輪21之轉動速度，以產生車速訊號140。藉此，騎乘者可於日後經由顯示裝置或以任一電子裝置接收車速訊號140進行觀看相關資訊。

進一步地，檔位控制模組12較佳更可包含資訊儲存單元121，其耦接水平感測模組10、轉速感測模組11及車速感測模組14；資訊儲存單元121接收並儲存傾斜訊號100、轉速訊號110、檔位訊號120及車速訊號140。亦即，本創作之檔位控制模組12可進一步設置資訊儲存單元121，如快閃記憶體，以儲存各模組所傳送之訊號。

再者，自行車變速系統1較佳更可包含資訊傳輸模組15，其耦接檔位控制模組12；資訊傳輸模組15接收傾斜訊號100、轉速訊號110、檔位訊號120及車速訊號140，並將傾斜訊號100、轉速訊號110、檔位訊號120及車速訊號140傳輸至至少一外部電子裝置3。

具體而言，本創作之自行車變速系統1進一步可設置資訊傳輸模組15，其可以無線或有線傳輸方式，傳送傾斜訊號100、轉速訊號110、檔位訊號120及車速訊號140至至少一外部電子裝置3，如智慧型手機，但不以此為限。藉此，經由至少一外部電子裝置3之應用程式，如APP，將各訊號轉換為所對應之資訊，以提供騎乘者觀看。

此外，亦可經由至少一外部電子裝置3之應用程式將傾斜訊號100、轉速訊號110、檔位訊號120及車速訊號140分別轉換為關係圖資訊。於本實施例中，係以傾斜訊號100作為示例，但不以此為限。如第6圖所示，本創作之傾斜訊號100可經由至少一外部電子裝置3利用應用程式轉換為坡度與時間之關係圖資訊。

相對地，轉速訊號110、檔位訊號120及車速訊號140亦可經由應用程式分別轉換為大盤曲柄迴轉頻率、檔位、速度與時間之關係圖資訊。

請參閱第7圖，其係為本創作之自行車變速系統之第四實施例之方塊圖，並請一併參閱第1圖至第6圖。如圖所示，本實施例中之自行車變速系統與上述各實施例之自行車變速系統所述的相同元件的作動方式相似，故不在此贅述。然而，值得一提的是，在本實施例中，自行車變速系統1較佳更可包含電源供應模組16，其耦接並供應水平感測模組10、轉速感測模組11、檔位控制模組12、檔位變速模組13、車速感測模組14及資訊傳輸模組15之運作所需之電能。

簡單而言，本創作之自行車變速系統1進一步可設置電源供應模組16，以提供自行車變速系統1中各模組運作所需之電能。電源供應模組16可為能重複充放電之鋰離子電池。

進一步地，電源供應模組16可耦接外部電源供應端4，並儲存外部電源供應端4所傳輸之電能。因此，在騎乘者不騎乘自行車2時，騎乘者可將電源供應模組16連接外部電源供應端4，如市電，以對電源供應模組16進行充電。抑或，在騎乘者騎乘自行車2時，可利用如行動電源之外部電源供應端4對電源供應模組16進行充電，以達到延長自行車變速系統運作之功效。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本創作之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

10‧‧‧水平感測模組

11‧‧‧轉速感測模組

12‧‧‧檔位控制模組

13‧‧‧檔位變速模組

2‧‧‧自行車

20‧‧‧大盤曲柄組件

Claims (11)

1. 一種自行車變速系統，其包含：
   一水平感測模組，其設置於一自行車，該水平感測模組偵測該自行車行駛一坡度所呈現之一傾斜度，以產生一傾斜訊號；
   一轉速感測模組，其設置於該自行車之一大盤曲柄組件，該轉速感測模組偵測該大盤曲柄組件之迴轉速率，以產生一轉速訊號；
   一檔位控制模組，其設置於該自行車，該檔位控制模組耦接該水平感測模組及該轉速感測模組，該檔位控制模組接收該傾斜訊號或該轉速訊號時，該檔位控制模組則據以計算出一檔位訊號；以及
   一檔位變速模組，其設置於該自行車，並耦接該檔位控制模組，該檔位變速模組接收該檔位訊號時，該檔位變速模組則據以變更自身之檔位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自行車變速系統，其中該檔位控制模組接收該傾斜訊號及該轉速訊號，且該檔位控制模組判別該傾斜訊號大於一預設傾斜度範圍時，該檔位控制模組則依據該傾斜訊號，以計算出該檔位訊號。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自行車變速系統，其中該檔位控制模組接收該傾斜訊號及該轉速訊號，且該檔位控制模組判別該傾斜訊號未大於該預設傾斜度範圍時，該檔位控制模組則依據該轉速訊號，以計算出該檔位訊號。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自行車變速系統，其中該檔位變速模組包含：
   一齒輪變速單元，其鄰近該大盤曲柄組件；以及
   一飛輪變速單元，其鄰近該自行車之後輪，該飛輪變速單元藉由一鏈件連接該齒輪變速單元；
   其中，該齒輪變速單元依據該檔位訊號控制其複數個前齒輪中之其一該前齒輪接合該鏈件，且該飛輪變速單元依據該檔位訊號控制其複數個後飛輪中之其一該後飛輪接合該鏈件。
5. 如申請專利範圍第4項所述之自行車變速系統，其中該檔位控制模組判別該傾斜訊號大於一預設傾斜度範圍時，該檔位控制模組則依據該傾斜訊號計算出該檔位訊號，且該齒輪變速單元依據該檔位訊號控制小齒數之該前齒輪接合該鏈件，及該飛輪變速單元依據該檔位訊號控制大齒數之該後飛輪接合該鏈件。
6. 如申請專利範圍第4項所述之自行車變速系統，其中該檔位控制模組判別該傾斜訊號未大於一預設傾斜度範圍時，該檔位控制模組則依據該轉速訊號計算出該檔位訊號，且該齒輪變速單元依據該檔位訊號控制大齒數之該前齒輪接合該鏈件，及該飛輪變速單元依據該檔位訊號控制小齒數之該後飛輪接合該鏈件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之自行車變速系統，其更包含一車速感測模組，其設置於該自行車，並耦接該檔位控制模組，該車速感測模組偵測該自行車之行駛速度，以產生一車速訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之自行車變速系統，其中該檔位控制模組更包含一資訊儲存單元，其耦接該水平感測模組、該轉速感測模組及該車速感測模組，該資訊儲存單元接收並儲存該傾斜訊號、該轉速訊號、該檔位訊號及該車速訊號。
9. 如申請專利範圍第7項所述之自行車變速系統，其更包含一資訊傳輸模組，其耦接該檔位控制模組，該資訊傳輸模組接收該傾斜訊號、該轉速訊號、該檔位訊號及該車速訊號，並將該傾斜訊號、該轉速訊號、該檔位訊號及該車速訊號傳輸至至少一外部電子裝置。
10. 如申請專利範圍第9項所述之自行車變速系統，其更包含一電源供應模組，其耦接並供應該水平感測模組、該轉速感測模組、該檔位控制模組、該檔位變速模組、該車速感測模組及該資訊傳輸模組之運作所需之電能。
11. 如申請專利範圍第10項所述之自行車變速系統，其中該電源供應模組係耦接一外部電源供應端，並儲存該外部電源供應端所傳輸之電能。