专利名称：自行车自动变速控制系统的制作方法
技术领域：
本发明是与自行车的变速技术有关，特别是指一种自行车自动变速控制系统。
背景技术：
已知的自行车自动变速系统，例如中国台湾公告第583117号“自行车的自动变速控制装置及其方法”发明专利案，美国相对案为US6，774，771号。其先前技术中已揭露出， 能根据自行车的行驶状态进行适当变速的自动变速装置是所周知的变速装置。然而，目前的自行车自动变速装置，在变速控制的方式上，大多是将侦测器 (Sensor)所测得信号转换为数值后，再与各个档位的档位值进行比对，以决定是否变档。 然而，由于骑乘时路况多变，上下坡以及踩踏动作等因素，都会导致变速动作显得突然或笨拙，因此骑乘者常会在自动变速动作发生时产生不舒适的感觉。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种自行车自动变速控制系统，其可减少变速动作发生时的不舒适感觉。为了达成前述目的，依据本发明所提供的一种自行车自动变速控制系统，是与具有自动变速器的一自行车的换档控制器连接，由送出换档控制信号来驱动该换档控制器控制该自动变速器进行换档动作，该自行车自动变速控制系统包含有一微电脑；一换档控制驱动器，电性连接于该微电脑以及自行车的换档控制器，该换档控制驱动器受该微电脑的控制来对该换档控制器送出一换档控制信号；至少二种传感器，设置于自行车的预定位置且电性连接于该微电脑，用以侦测踩踏速度、车轮速度、车轮加速度、踩踏加速度、踏力转矩、助力马达转矩、助力马达电流、坡度及生理状态之中的至少任意二种；以及一程序与法则资料库，电性连接于该微电脑，该程序与法则资料库具有综合前述至少二种传感器的感测结果来加以判断的判断法则，经由该微电脑依该判断法则来判断是否需要改变档位，在需要改变档位时，是控制该换档控制驱动器输出改变档位的一换档控制信号；其中，该判断法则是为(a)将自行车的自动变速器的各个档位由大至小或由小至大分别定义一档位值，并且将自行车开始前进的时间点的前述至少二种传感器的感测结果经过模糊(Fuzzy) 法则的计算而得到一增益值，之后将该增益值与自行车目前档位所对应的档位值做一预定运算而得到一档位累计值，并将该档位累计值与各个档位的档位值进行比较，以判断是否需要改变档位；(b)在相隔预定时间后再于下一时间点将前述至少二种传感器的感测结果进行运算而得到下一个增益值，并将新取得的增益值与上述(a)中取得的档位累计值做一预定运算而得到一新的档位累计值，并将这个新取得的该档位累计值与各个档位的档位值进行比较，以判断是否需要改变档位；(c)不断重复(b)直到自行车停止为止。由此，可使变速换档的结果较能符合骑士的需求，进而可减少变速动作发生时的不舒适感觉。
为了详细说明本发明的技术特点所在，以下列举较佳实施例并配合
如后，其中图1是本发明第一较佳实施例的结构示意图。图2是本发明第一较佳实施例的装设示意图。图3是本发明第二较佳实施例的结构示意图。图4是本发明第二较佳实施例的装设示意图。
具体实施例方式如图1至图2所示，本发明第一较佳实施例所提供的一种自行车自动变速控制系统10，是与具有自动变速器92的一自行车91的换档控制器94连接，由送出换档控制信号来驱动该换档控制器94控制该自动变速器92进行换档动作，该自行车自动变速控制系统 10主要由一微电脑11、一换档控制驱动器21、二种传感器31、41以及一程序与法则资料库 51所组成，其中该微电脑11，具有运算及控制的功能。该换档控制驱动器21，电性连接于该微电脑11以及自行车91的换档控制器94， 该换档控制驱动器21受该微电脑11的控制来对该换档控制器94送出一换档控制信号。本案所需要使用的传感器种类为至少二种以上，用来侦测踩踏速度、车轮速度、车轮加速度、踩踏加速度、踏力转矩、助力马达转矩、助力马达电流、坡度及生理状态之中的至少任意二种。此外，前述的生理状态是包含了呼吸、心跳或血压的数值。于本实施例中是以二种传感器来举例说明。该二种传感器31、41，分别为一踩踏速度传感器31以及一车轮速度传感器41。该踩踏速度传感器31设置于自行车91的曲柄轴96(亦可设于曲柄)且电性连接于该微电脑 11，用以侦测自行车骑士的踩踏速度。该车轮速度传感器41，设置于自行车91的车轮轮轴 93且电性连接于该微电脑11，用以侦测自行车91的车轮速度。而车轮加速度则可依简单的物理公式来将车轮速度相对于时间来运算而得。该程序与法则资料库51，电性连接于该微电脑11，该程序与法则资料库51具有综合前述传感器31、41所感测到的踩踏速度、车轮速度以及推算出来的车轮加速度的判断法则，经由该微电脑11依该判断法则来判断是否需要改变档位，在需要改变档位时，是控制该换档控制驱动器21输出改变档位的一换档控制信号。上述的判断法则，是为(a)将自行车91的自动变速器92的各个档位由大至小或由小至大分别定义一档位值，各该档位值具有一定区间，并且将自行车91开始前进的时间点的踩踏速度、车轮加速度以及车轮速度经过模糊(Fuzzy)法则的计算而得到一增益值，之后将该增益值与自行车91目前档位所对应的档位值做一预定运算(本实施例中是为加法运算)而得到一档位累计值，并将该档位累计值与各个档位的档位值进行比较，以判断是否需要改变档位。(b)在相隔预定时间后(间隔时间可在5毫秒至100毫秒之间，本实施例中是以10 毫秒为例)，再于下一时间点将踩踏速度、车轮加速度以及车轮速度进行运算而得到下一个增益值，并将新取得的增益值与上述(a)中取得的档位累计值做一预定运算(本实施例中是为加法运算)而得到一新的档位累计值，并将这个新取得的该档位累计值与各个档位的档位值进行比较，以判断是否需要改变档位。(c)不断重复(b)直到自行车91停止为止。本实施例还包含有一显示器61，电性连接于该微电脑11，且该微电脑11亦电性连接于自行车91的自动变速器92，该微电脑11是由该显示器61来显示该自动变速器92 的目前档位，该显示器61还可以显示其它信息，并不以显示档位为限。接下来说明本第一实施例的操作状态。在自行车91停止的状况下，自行车骑士也未踩踏，车轮速度为0，车轮加速度为0， 踩踏速度也为0，因此不作任何动作。在自行车91行进的状况下，骑士踩踏踏板，车轮速度大于0，车轮加速度大于0，且踩踏速度也大于0，此时该踩踏速度传感器31所测得的踩踏速度、该车轮加速度以及该车轮速度传感器41所测得的车轮速度，均经由该微电脑11以该判断法则来进行运算累计，并判断是否需要改变档位。以下以三个案例来说明实际操作的状态，此三个案例中，已先将车轮速度、车轮加速度以及踩踏速度固定在一个定值，以利举例说明。先设定各个档位所对应的档位值如表一。表一档位值
权利要求
1.一种自行车自动变速控制系统，是与具有自动变速器的一自行车的换档控制器连接，由送出换档控制信号来驱动该换档控制器控制该自动变速器进行换档动作，该自行车自动变速控制系统包含有一微电脑；一换档控制驱动器，电性连接于该微电脑以及自行车的换档控制器，该换档控制驱动器受该微电脑的控制来对该换档控制器送出一换档控制信号；至少二种传感器，设置于自行车的预定位置且电性连接于该微电脑，用以侦测踩踏速度、车轮速度、车轮加速度、踩踏加速度、踏力转矩、助力马达转矩、助力马达电流、坡度及生理状态之中的至少任意二种；以及一程序与法则资料库，电性连接于该微电脑，该程序与法则资料库具有综合前述至少二种传感器的感测结果来加以判断的判断法则，经由该微电脑依该判断法则来判断是否需要改变档位，在需要改变档位时，控制该换档控制驱动器输出改变档位的一换档控制信号；其中，该判断法则为(a)将自行车的自动变速器的各个档位由大至小或由小至大分别定义一档位值，并且将自行车开始前进的时间点的前述至少二种传感器的感测结果经过模糊法则的计算而得到一增益值，之后将该增益值与自行车目前档位所对应的档位值做一预定运算而得到一档位累计值，并将该档位累计值与各个档位的档位值进行比较，以判断是否需要改变档位；(b)在相隔预定时间后再于下一时间点将前述至少二种传感器新测得的感测结果进行运算而得到下一个增益值，并将新取得的增益值与上述(a)中取得的档位累计值做一预定运算而得到一新的档位累计值，并将这个新取得的该档位累计值与各个档位的档位值进行比较，以判断是否需要改变档位；(c)不断重复(b)直到自行车停止为止。
2.依据权利要求1所述的自行车自动变速控制系统，其中在判断法则中，该增益值与档位值所做的预定运算是为加法运算。
3.依据权利要求1所述的自行车自动变速控制系统，其中在判断法则中，(b)中定义的相隔预定时间，其时间间隔介于毫秒-100毫秒之间。
4.依据权利要求1所述的自行车自动变速控制系统，其中还包含有一显示器，电性连接于该微电脑，且该微电脑亦电性连接于自行车的自动变速器，该微电脑是由该显示器来显示该自动变速器的目前档位。
5.依据权利要求1所述的自行车自动变速控制系统，其中用以侦测踏力转矩的传感器为扭力传感器，设于自行车的曲柄或曲柄轴上且电性连接于该微电脑。
6.依据权利要求5所述的自行车自动变速控制系统，其中还包含有一放大器以及一模拟/数字转换器，该扭力传感器电性连接于该放大器，该放大器电性连接于该模拟/数字转换器，该模拟/数字转换器电性连接于该微电脑；由此该扭力传感器乃不直接电性连接于该微电脑，而是经由该放大器以及该模拟/数字转换器来间接地电性连接于该微电脑， 由此可将该扭力传感器所测得的踏力转矩经过放大以及模拟转数字的信号处理之后，再传送给该微电脑。
7.依据权利要求1所述的自行车自动变速控制系统，其中用以侦测踩踏速度、车轮速度的传感器分别为一踩踏速度传感器以及一车轮速度传感器。
8.依据权利要求1所述的自行车自动变速控制系统，其中该生理状态包含呼吸、心跳或血压的数值。
9.依据权利要求1所述的自行车自动变速控制系统，其中判断法则中所定义各个档位的档位值，均具有一定的区间；在判断法则的(b)和(c)之间还更增加(bl)在一较长预定时间内，若该档位累计值都没有超过目前档位所对应的档位值，也就是未造成换档动作的状态下，则将该档位累计值重置为目前档位的档位值的区间中点值。
10.依据权利要求9所述的自行车自动变速控制系统，其中该较长预定时间介于500 毫秒-2000毫秒之间。
全文摘要
一种自行车自动变速控制系统，主要是由微电脑、换档控制驱动器、踩踏速度传感器以及车轮速度传感器来侦测骑乘自行车时的至少二种可感测的数值(例如车轮速度以及踩踏速度等)，并由一判断法则判断是否要进行换档，并把换档控制信号传送至自行车的换档控制器以进行换档。其中，该判断法则是将所感测到的结果经过模糊运算而得到一增益值，再将增益值与一档位累计值做一预定运算而得到新的档位累计值，以该最新的档位累计值来判断是否需进行换档。由此，可使变速换档的结果较能符合骑士的需求，进而可减少变速动作发生时的不舒适感觉。
文档编号G05B19/04GK102346446SQ20101024487
公开日2012年2月8日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者吕正贤, 郑启昌, 陈智扬 申请人:久鼎金属实业股份有限公司