自行车变速方法与流程

本发明涉及一种变速方法，尤其涉及一种自行车变速方法。

背景技术：

近年来，自行车的市场蓬勃发展，无论是竞赛型的高阶自行车，或是作为休闲娱乐的大众型自行车，皆广为受消费者的喜爱。一般而言，自行车通常配置有变速器，以使自行车骑士能根据骑乘状态、地形、天候或其他需求而通过变速把手致动变速器以将链条移动至不同的齿盘(chainring)，进而获致所需的齿数比。变速器包括前变速器与后变速器，分别配置用以控制链条的前齿盘位置与后齿盘位置。随着车架结构或变速线的不同，自行车可搭配不同的变速器。常见的变速器可概分为机械式变速器与电子变速器，其中电子变速器具备着换档省力且快速的优点，因而逐渐为自行车骑士所青睐。

详细而言，自行车能通过调整链条的齿盘位置而变速，其中变速结果与链条所在的前齿盘以及后齿盘的齿数比有关。因此，将自行车的所有前齿盘与后齿盘互相搭配而成的齿数比依照顺序整合成齿数比表格，有助于自行车骑士根据齿数比的大小而依序切换链条的齿盘位置。然而，以往的变速方式通常经由手动调整控制开关而使前变速器与后变速器切换链条前齿盘位置与后齿盘位置，使得操作方式较为复杂。

市面上，已有通过电子变速器根据预设的齿数比表格来自动切换齿数比的变速方式被提出。切换齿数比的路径可概分为增速路径与省力路径，所谓的增速路径是指通过电子变速器根据预设的齿数比表格切换前齿盘位置与后齿盘位置，以获致最终齿数比大于起始齿数比的变速结果，而所谓的省力路径是指通过电子变速器根据预设的齿数比表格切换前齿盘位置与后齿盘位置，以获致最终齿数比小于起始齿数比的变速结果。如此为之，得使变速方式更为简易。现有的自动切换齿数比的变速方式，其是于不同时点启动前变速器与后变速器，惟于增速路径或省力路径中切换至特定档位(或称齿数比)时，需通过前变速器与后变速器来切换链条的前齿盘位置与后齿盘位置，故现有的自动切换齿数比的变速方式较难缩减切换齿数比的所需时间，进而影响到自行车骑士的骑乘顺畅度。

技术实现要素：

本发明提供一种自行车变速方法，有助于缩减切换齿数比的所需时间，以提高自行车骑士的骑乘顺畅度。

本发明提出一种自行车变速方法，适用于控制自行车的齿数比。自行车具有链条、多个前齿盘、多个后齿盘、前电子变速器、后电子变速器、控制器以及控制开关。链条能够受前电子变速器的驱动而于这些前齿盘之间来回移动，并受后电子变速器的驱动而于这些后齿盘之间来回移动，且控制器储存齿数比表格。自行车变速方法包括以下步骤。首先，触发控制开关以产生相应的信号。之后，通过控制器根据信号控制前电子变速器与后电子变速器。当信号为增速信号时，控制器控制前电子变速器与后电子变速器，以沿齿数比表格的一增速路径将链条从其中一个后齿盘移至另一个后齿盘来增加齿数比，并在增速路径的第一切换点控制前电子变速器将链条从其中一个前齿盘移至另一个前齿盘。当信号为省力信号时，控制器控制前电子变速器与后电子变速器，以沿齿数比表格的一省力路径将链条从其中一个后齿盘移至另一个后齿盘来降低齿数比，并在省力路径的第二切换点控制前电子变速器将链条从其中一个前齿盘移至另一个前齿盘第一切换点不同第二切换点，且在第一切换点或第二切换点时，同步启动前电子变速器与后电子变速器。

在本发明的一实施例中，上述的第一切换点时，被同步启动的前电子变速器与后电子变速器分别在第一时间内将链条从其中一个前齿盘移至另一个前齿盘以及在第二时间内将链条从其中一个后齿盘移至另一个后齿盘，且第一时间不同于第二时间。

在本发明的一实施例中，上述的在第一切换点时，被同步启动的前电子变速器与后电子变速器分别在第一时间内将链条从其中一个前齿盘移至另一个前齿盘以及在第二时间内将链条从其中一个后齿盘移至另一个后齿盘，且第一时间等于第二时间。

在本发明的一实施例中，上述的在第二切换点时，被同步启动的前电子变速器与后电子变速器分别在第三时间内将链条从其中一个前齿盘移至另一个前齿盘以及在第四时间内将链条从其中一个后齿盘移至另一个后齿盘，且第三时间不同于第四时间。

在本发明的一实施例中，上述的在第二切换点时，被同步启动的前电子变速器与后电子变速器分别在第三时间内将链条从其中一个前齿盘移至另一个前齿盘以及在第四时间内将链条从其中一个后齿盘移至另一个后齿盘，且第三时间等于第四时间。

在本发明的一实施例中，上述的链条于第一切换点所在的后齿盘不同于链条于第二切换点所在的后齿盘。

在本发明的一实施例中，上述的在第一切换点控制后电子变速器将链条从其中一个后齿盘移至另一个后齿盘的步骤包括将链条从齿数较低的其中一个后齿盘沿增速路径移动至齿数较高的另一个后齿盘。

在本发明的一实施例中，上述的在第二切换点控制后电子变速器将链条从其中一个后齿盘移至另一个齿盘的步骤包括将链条从齿数较高的其中一个后齿盘沿省力路径移动至齿数较低的另一个后齿盘。

在本发明的一实施例中，上述的在第一切换点控制前电子变速器将链条从其中一个前齿盘移至另一个前齿盘的步骤包括将链条从齿数较低的其中一个前齿盘沿增速路径移动至齿数较高的另一个前齿盘。

在本发明的一实施例中，上述的在第二切换点控制前电子变速器将链条从其中一个前齿盘移至另一个前齿盘的步骤包括将链条从齿数较高的其中一个前齿盘沿省力路径移动至齿数较低的另一个前齿盘。

基于上述，本发明的自行车变速方法是通过储存有齿数比表格的控制器根据触发控制开关所产生的增速信号或省力信号而控制前电子变速器与后电子变速器沿齿数比表格的增速路径或省力路径来增加或降低齿数比。其中，在增速路径的一第一切换点或省力路径的一第二切换点时，前电子变速器与后电子变速器被同步启动，以将链条从其中一个前齿盘移动至另一个前齿盘以及从其中一个后齿盘移动至另一个后齿盘。因此，有助于缩减切换齿数比的所需时间，以提高自行车骑士的骑乘顺畅度。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的自行车变速方法的流程图。

图2是本发明一实施例的自行车的示意图。

图3是本发明一实施例的齿数比切换的示意图。

图4是本发明一实施例的前电子变速器与后电子变速器于增速路径的第一切换点作动的时序图。

图5是本发明一实施例的前电子变速器与后电子变速器于省力路径的第二切换点作动的时序图。

附图标记说明

100：自行车

110：链条

120：前齿盘

130：后齿盘

140：前电子变速器

150：后电子变速器

160：控制器

162：齿数比表格

170：控制开关

c1：第一切换点

c2：第二切换点

p1：增速路径

p2：省力路径

t11：第一时间

t21：第二时间

t12：第三时间

t22：第四时间

具体实施方式

图1是本发明一实施例的自行车变速方法的流程图。请参考图1，在本实施例中，自行车变速方法包括下列步骤。在步骤s110中，触发控制开关以产生相应的信号。在步骤s120中，通过控制器根据信号控制前电子变速器与后电子变速器。因此，本实施例的自行车变速方法适用于控制自行车的前齿盘以及后齿盘的齿数比。

图2是本发明一实施例的自行车的示意图。请参考图2，在本实施例中，自行车100具有链条110、前齿盘120、后齿盘130、前电子变速器140、后电子变速器150、控制器160以及控制开关170，其中链条110连接前齿盘120与后齿盘130，前齿盘120的数量为至少两个，后齿盘130的数量为多个，且各个前齿盘120与各个后齿盘130分别具有不同的齿数。详细而言，在自行车骑士骑乘自行车的过程中，并且未切换齿数比的情况下，链条110位于其中一个前齿盘120与其中一个后齿盘130上，而齿数比便是由链条110所在的前齿盘120与后齿盘130换算而得。

前电子变速器140对应于这两个前齿盘120设置，后电子变速器150对应于这些后齿盘130设置，且链条110与前电子变速器140以及后电子变速器150相耦接。因此，链条110能够受前电子变速器140的驱动而于这两个前齿盘120之间来回移动或受后电子变速器150的驱动而于这些后齿盘130之间来回移动。另一方面，前电子变速器140与后电子变速器150分别可通过无线或有线的方式电性耦接于控制器160，且控制器160可通过无线或有线的方式电性耦接于控制开关170。一般而言，控制开关170可设置于自行车100的变速把手上，但本发明不限于此，控制开关170也可设置于自行车100的车把手、龙头或车架上。因此，自行车骑士可按压或触碰控制开关170以产生相应的信号，且信号会被传送至控制器160。此时，控制器160可根据信号控制前电子变速器140与后电子变速器150，以将链条110从原所在的前齿盘120或后齿盘130上移动至另一个前齿盘120或后齿盘130上，进而达到切换齿数比的目的。

图3是本发明一实施例的齿数比切换的示意图。请参考图2与图3，在本实施例中，控制器160储存有预设的齿数比表格162。因此，控制器160能根据控制开关170所产生的信号而根据齿数比表格162来控制前电子变速器140与后电子变速器150，以将链条110移至特定齿数的前齿盘120与特定齿数的后齿盘130上，进而获致齿数比表格162中的其中一个齿数比。此处，自行车100是以设置有两个前齿盘120与十个后齿盘130举例说明，其中这两个前齿盘120的齿数分别为34齿与50齿，这些后齿盘130的齿数分别为11齿、12齿、13齿、14齿、15齿、17齿、19齿、21齿、24齿与28齿，且齿数比表格162是由各个前齿盘120的齿数与各个后齿盘130的齿数换算而得，但本发明不以此为限制。在其他实施例中，前齿盘120与后齿盘130的个数或齿数当可视实际需求而调整，进而换算得到不同的齿数比表格。

自行车骑士按压或触碰控制开关170所产生的信号可概分为增速信号与省力信号，举例而言，当链条110位在齿数为34齿的前齿盘120与齿数为28齿的后齿盘130，且信号为增速信号时，接收此增速信号的控制器130可控制后电子变速器150沿增速路径p1将链条110移至齿数为24齿的后齿盘130，以使齿数比从1.21增加为1.42，或沿增速路径p1持续将链条110移动至齿数更低的后齿盘130以增加齿数比。在本实施例中，增速路径p1具有的第一切换点c1，其预设为链条110位在齿数为34齿的前齿盘120与齿数为13齿的后齿盘130上的档位，此时的齿数比为2.62。当链条110保持于齿数为34齿的前齿盘120上，且后电子变速器150沿增速路径p1将链条110移动至齿数为13齿的后齿盘130上而到达第一切换点c1时，接收到增速信号的控制器130可同时启动前电子变速器140与后电子变速器150，以控制前电子变速器140将链条110从齿数为34齿的前齿盘120移至齿数为50齿的前齿盘120，并控制后电子变速器150将链条110从齿数为13齿的后齿盘130移至齿数为15齿的后齿盘130，使得齿数比从2.62增加为3.33。换言之，在第一切换点c1时，因应前电子变速器140将链条110从齿数较低的前齿盘120移至齿数较高的前齿盘120，且这两个前齿盘120之间的齿数差距较大，后电子变速器150会先将链条110从齿数较低的后齿盘130移至齿数较高的后齿盘130，藉以避免齿数比骤升。

在链条110从齿数为34齿的前齿盘120移至齿数为50齿的前齿盘120后，控制器160可控制后电子变速器150沿增速路径p1将链条110从齿数为15齿的后齿盘130依序移动至齿数为14～11齿的后齿盘130，使得齿数比从为3.33依序增加为3.57、3.85、4.17以及4.55。简言之，通过控制器160根据控制开关170所产生的增速信号而根据齿数比表格162来控制前电子变速器140与后电子变速器150，以沿增速路径p1使链条110在这两个前齿盘120来回移动和/或这些后齿盘130来回移动，进而减少后一个档位与前一个档位之间的齿数比的落差，使得自行车骑士踩踏的转速不会因齿数比的急速增加而骤降，避免产生踩踏时的顿挫感。

相对的，当链条110位在齿数为50齿的前齿盘120与齿数为11齿的后齿盘130，且信号为省力信号时，接收此省力信号的控制器130可控制后电子变速器150沿不同于增速路径p1的省力路径p2将链条110移至齿数为12齿的后齿盘130，以使齿数比从4.55降低为4.17，或沿增省力路径p2持续将链条110移动至齿数更高的后齿盘130以降低齿数比。在本实施例中，省力路径p2具有的第二切换点c2，其预设为链条110位在齿数为50齿的前齿盘120与齿数为21齿的后齿盘130上的档位，此时的齿数比为2.38。当链条110保持于齿数为50齿的前齿盘120上，且后电子变速器150沿省力路径p2将链条110移动至齿数为21齿的后齿盘130上而到达第二切换点c2时，接收到省力信号的控制器130可同时启动前电子变速器140与后电子变速器150，以控制前电子变速器140将链条110从齿数为50齿的前齿盘120移至齿数为34齿的前齿盘120，并控制后电子变速器150将链条110从齿数为21齿的后齿盘130移至齿数为17齿的后齿盘130，使得齿数比从2.38降低为2。换言之，在第二切换点c时，因应前电子变速器140将链条110从齿数较高的前齿盘120移至齿数较低的前齿盘120，且这两个前齿盘120之间的齿数差距较大，后电子变速器150会先将链条110从齿数较高的后齿盘130移至齿数较低的后齿盘130，藉以避免齿数比骤降。

在链条110从齿数为50齿的前齿盘120移至齿数为34齿的前齿盘120后，控制器160可控制后电子变速器150沿省力路径p2将链条110从齿数为17齿的后齿盘130依序移动至齿数为19、21、24以及28齿的后齿盘130，使得齿数比从为2依序降低为1.79、1.62、1.42以及1.21。简言之，通过控制器160根据控制开关170所产生的省力信号而根据齿数比表格162来控制前电子变速器140与后电子变速器150，以沿省力路径p2使链条110在这两个前齿盘120来回移动和/或这些后齿盘130来回移动，进而减少后一个档位与前一个档位之间的齿数比的落差，使得自行车骑士踩踏的转速不会因齿数比的急速降低而骤升，避免产生踩踏时的落空感。

从上述内容可知，第一切换点c1不同于第二切换点c2。进一步而言，链条110于第一切换点c1所在的后齿盘130不同于链条110于第二切换点c2所在的后齿盘130。另一方面，在第一切换点c1或第二切换点c2时，前电子变速器140与后电子变速器150被同步启动，以将链条110从其中一个前齿盘120移动至另一个前齿盘120以及从其中一个后齿盘130移动至另一个后齿盘130。因此，有助于缩减切换齿数比的所需时间，以提高自行车骑士的骑乘顺畅度。

进一步而言，考量到两相邻的前齿盘120之间的间距不同于两相邻的后齿盘130之间的间距以及链条110于齿盘间(例如两前齿盘120间或两后齿盘130间)搬移时的张力变化，在第一切换点c1或第二切换点c2时，同步启动前电子变速器140与后电子变速器150，以将链条110从其中一个前齿盘120移动至另一个前齿盘120以及从其中一个后齿盘130移动至另一个后齿盘130，有助于提高切换档位时的可靠度与顺畅度，并且避免发生掉链的情事。相较于此，若于同一切换点未同步启动前、后电子变速器，以将链条从其中一个前齿盘移动至另一个前齿盘以及从其中一个后齿盘移动至另一个后齿盘，在链条搬移的过程中，并无法精准地掌控链条于齿盘间(例如两前齿盘间或两后齿盘间)搬移的时间点，如此会造成切换档位时的可靠度不佳与顺畅度下滑，甚而发生掉链的情事。

特别说明的是，在前电子变速器140与后电子变速器150沿增速路径p1移动链条110于这两个前齿盘120与这些后齿盘130上的位置以增加齿数比的过程中，倘控制器160接收到省力信号，则会控制后电子变速器150，在不变动前变速器140的前提下，将链条110从齿数较低的后齿盘130移至齿数较高的后齿盘130，直至符合p2路径为止。相对地，在前电子变速器140与后电子变速器150沿省力路径p2移动链条110于这两个前齿盘120与这些后齿盘130上的位置以降低齿数比的过程中，倘控制器160接收到增速信号，则会控制后电子变速器150，在不变动前变速器140的前提下，将链条110从齿数较高的后齿盘130移至齿数较低的后齿盘130，直至符合p1路径为止。

图4是本发明一实施例的前电子变速器与后电子变速器于增速路径的第一切换点作动的时序图。请参考图2至图4，在第一切换点c1时，前电子变速器140与后电子变速器150被同步启动，举例来说，前电子变速器140需将链条110从齿数为34的前齿盘120移至齿数为50的前齿盘120，且后电子变速器150需将链条110从齿数为13的后齿盘130途经齿数为14的后齿盘130移至齿数为15的后齿盘130。前电子变速器140将链条110从齿数为34的前齿盘120移至齿数为50的前齿盘120所需的时间为第一时间t11，且后电子变速器150将链条110从齿数为13的后齿盘130移至齿数为15的后齿盘130所需的时间为第二时间t21，其中第一时间t11大于第二时间t21，即后电子变速器150将链条110从齿数为13的后齿盘130移至齿数为15的后齿盘130所需的时间较前电子变速器140将链条110从齿数为34的前齿盘120移至齿数为50的前齿盘120所需的时间为短。如此为之，得以避免在链条110尚未移至齿数为15的后齿盘130上前链条110已移至齿数为50的前齿盘120上，使得齿数比骤升而产生踩踏时的顿挫感。

图5是本发明一实施例的前电子变速器与后电子变速器于省力路径的第二切换点作动的时序图。请参考图2、图3以及图5，在第二切换点c2时，前电子变速器140与后电子变速器150被同步启动，举例来说，前电子变速器140需将链条110从齿数为50的前齿盘120移至齿数为34的前齿盘120，且后电子变速器150需将链条110从齿数为21的后齿盘130途经齿数为19的后齿盘130移至齿数为17的后齿盘130。前电子变速器140将链条110从齿数为50的前齿盘120移至齿数为34的前齿盘120所需的时间为第三时间t12，且后电子变速器150将链条110从齿数为21的后齿盘130移至齿数为17的后齿盘130所需的时间为第四时间t22，其中第三时间t12小于第四时间t22，即前电子变速器140将链条110从齿数为50的前齿盘120移至齿数为34的前齿盘120所需的时间比后电子变速器150将链条110从齿数为21的后齿盘130移至齿数为17的后齿盘130所需的时间较为短。如此为之，得以避免在链条110尚未移至齿数为34的前齿盘120上前链条110已移至移至齿数为17的后齿盘130上，使得齿数比骤升而产生踩踏时的顿挫感。

实务上，前电子变速器140将链条110从其中一个前齿盘120移至另一个前齿盘120以及后电子变速器150将链条110从其中一个后齿盘130移至另一个后齿盘130分别所需的时间可通过致动器(例如马达)来控制。在其他实施例中，在第一切换点c1时，被同步启动的前电子变速器140与后电子变速器150分别将链条110从齿数为34的前齿盘120移至齿数为50的前齿盘120以及后电子变速器150将链条110从齿数为13的后齿盘130途经齿数为14的后齿盘130移至齿数为15的后齿盘130所需的第一时间与第二时间可相等。另一方面，在第二切换点c2时，被同步启动的前电子变速器140与后电子变速器150分别将链条110从齿数为50的前齿盘120移至齿数为34的前齿盘120以及将链条110从齿数为21移至齿数为17的后齿盘130所需的第三时间与第四时间可相等。

综上所述，本发明的自行车变速方法是通过储存有齿数比表格的控制器根据触发控制开关所产生的增速信号或省力信号而控制前电子变速器与后电子变速器沿齿数比表格的增速路径或省力路径来增加或降低齿数比。其中，在增速路径的第一切换点或省力路径的第二切换点时，前电子变速器与后电子变速器被同步启动，以将链条从其中一个前齿盘移动至另一个前齿盘以及从其中一个后齿盘移动至另一个后齿盘。因此，有助于缩减切换齿数比的所需时间，以提高自行车骑士的骑乘顺畅度性。

另一方面，通过控制器根据控制开关所产生的增速信号而根据齿数比表格来控制前电子变速器与后电子变速器，以沿增速路径使链条在这些前齿盘来回移动和/或这些后齿盘来回移动，能减少后一个档位与前一个档位的间的齿数比的落差，使得自行车骑士踩踏的转速不会因齿数比的急速增加而骤降，避免产生踩踏时的顿挫感。相对地，通过控制器根据控制开关所产生的省力信号而根据齿数比表格来控制前电子变速器与后电子变速器，以沿省力路径使链条在这些前齿盘来回移动和/或这些后齿盘来回移动，能减少后一个档位与前一个档位之间的齿数比的落差，使得自行车骑士踩踏的转速不会因齿数比的急速降低而骤升，避免产生踩踏时的落空感。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。