自行車自動變速方法與裝置的製作方法
2023-12-01 11:03:06
專利名稱：：自行車自動變速方法與裝置的製作方法
技術領域：
：本發明是有關於一種自動變速方法，且特別是有關於一種自行車自動變速方法與裝置。
背景技術：
：近年來自行車運動風行，除了歸因於自行車體積小與不耗能源等原因外，也顯示出現代人慾追求更為健康的生活型態。自行車除了是許多人假日休閒活動之一，也已成為部份上班族與學生平常上班上學代步的工具。也由於如此，自行車的技術更為成熟，以往傳統上的自行車功能已不敷現代人的需求。因此，在目前的自行車市場中並不乏各種變速自行車、折迭自行車、競速自行車、電動自行車等產品。然而即使如此，如何使自行車產品更為多樣化且貼近大眾的使用習慣，仍為各家廠商致力達成的目標之一。
發明內容因此，本發明的目的之一在於提供一種自行車自動變速方法與裝置，可根據自行車與使用者的狀態去調整自行車的運轉模式。本發明提出一種自行車自動變速方法，其包括步驟如下紀錄自行車當下運轉狀態的第一運轉模式；量測自行車的腳踏板扭力數據；擷取自行車的重力感測器的重力感測數據；將腳踏板扭力數據及重力感測數據與自行車的預設資料進行比對，以從預設資料產生第二運轉模式；比對第二運轉模式與第一運轉模式，以判斷自行車運轉狀態是否改變；以及，當自行車運轉狀態改變時，切換自行車的變速器至對應第二運轉模式的變速狀態。進一步地，於該紀錄自行車當下運轉狀態的第一運轉模式的步驟後，還包括讀取該自行車連接至使用者的心跳表所量測到的心跳數據。進一步地，該產生第二運轉模式的步驟還包括將該腳踏板扭力數據、該重力感測數據及該心跳數據與該預設資料比對。進一步地，該自行車的該預設資料包括真值表，該真值表至少包括複數筆預設扭力值、複數筆預設重力值與複數筆預設心跳值。進一步地，於該紀錄自行車當下運轉狀態的第一運轉模式的步驟後，還包括讀取該自行車的迴轉速計的迴轉速數據。進一步地，該產生該第二運轉模式的步驟還包括將該腳踏板扭力數據、該重力感測數據及該迴轉速數據與該預設資料比對。進一步地，該自行車的該預設資料包括真值表，該真值表至少包括複數筆預設扭力值、複數筆預設重力值與複數筆預設迴轉速值。進一步地，該第一運轉模式為休閒模式、爬坡模式、下坡模式或衝刺模式。進一步地，該第二運轉模式為休閒模式、爬坡模式、下坡模式或衝刺模式。本發明還提出一種自行車自動變速裝置，其包括扭力計、重力感測器、變速器與控制模組。扭力計用以量測自行車的腳踏板扭力數據。重力感測器用以偵測自行車的重力感測數據。變速器連接至自行車的車輪。控制模組連接至扭力計、重力感測器與變速器，以接收腳踏板扭力數據與重力感測數據。此控制模組包括記憶單元與處理單元。記憶單元儲存自行車當下運轉狀態的第一運轉模式以及預設資料。處理單元用以將腳踏板扭力數據及重力感測數據與預設資料進行比對，以從預設資料產生第二運轉模式，並比對第二運轉模式與第一運轉模式，以判斷自行車運轉狀態是否改變。當自行車運轉狀態改變時，處理單元切換變速器至對應第二運轉模式的變速狀態。進一步地，該自動變速裝置還包括心跳表，連接至該控制模組，用以量測使用者的心跳數據，其中，該處理單元還將該腳踏板扭力數據、該重力感測數據及該心跳數據與該預設資料比對，以產生該第二運轉模式。進一步地，該預設資料包括真值表，該真值表至少包括複數筆預設扭力值、複數筆預設重力值與複數筆預設心跳值。進一步地，該自動變速裝置還包括迴轉速計，連接至該控制模組，用以量測該自行車的迴轉速數據，其中，該處理單元還將該腳踏板扭力數據、該重力感測數據及該迴轉速數據與該預設資料比對，以產生該第二運轉模式。進一步地，該預設資料包括真值表，該真值表至少包括複數筆預設扭力值、複數筆預設重力值與複數筆預設迴轉速值。進一步地，該第一運轉模式為休閒模式、爬坡模式、下坡模式或衝刺模式。進一步地，該第二運轉模式為休閒模式、爬坡模式、下坡模式或衝刺模式。本發明另提出一種自行車自動變速裝置，其包括狀態感測裝置、變速器與控制模組。狀態感測裝置用以感測自行車的狀態參數。變速器連接至自行車的車輪。控制模組連接至狀態感測裝置與變速器，以接收自行車的狀態參數。此控制模組包括記憶單元與處理單元。記憶單元儲存自行車當下運轉狀態的第一運轉模式以及預設資料。處理單元用以將自行車的狀態參數與預設資料進行比對，以從預設資料產生第二運轉模式，並比對第二運轉模式與第一運轉模式，以判斷自行車運轉狀態是否改變，其中，當自行車運轉狀態改變時，處理單元切換變速器至對應第二運轉模式的變速狀態。進一步地，該狀態感測裝置為扭力計、或重力感測器、或心跳表、或迴轉速計、或該些狀態感測裝置的任意組合。進一步地，該狀態參數為自行車的腳踏板扭力數據、或自行車的重力感測數據、或使用者的心跳數據、或自行車的迴轉速數據或該些數據的任意組合。與現有技術相比，本發明的自行車自動變速裝置及方法可根據自行車與使用者的狀態去調整自行車的運轉模式，例如根據單一數據或是多個數據進行判斷自行車所需的運轉模式，以決定是否切換變速器以符合自行車的實際運轉狀態與使用者的體能條件，從而使得自行車產品更為多樣化且貼近大眾的使用習慣。為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下圖1所示為依照本發明較佳實施例的自行車自動變速裝置的元件方塊圖2所示為依照本發明較佳實施例的自行車自動變速方法的流程圖；圖3所示為依照本發明另一較佳實施例的自行車自動變速裝置的元件方塊圖。具體實施例方式請參照圖1，圖1所示為依照本發明較佳實施例的自行車自動變速裝置的元件方塊圖。如圖1所示，自行車自動變速裝置1包括扭力計11、重力感測器13、迴轉速計15、變速器17、控制模組19與心跳表21。扭力計11較佳裝設或連接至自行車100的腳踏板轉軸上，以量測自行車100的腳踏板扭力數據。此腳踏板扭力數據可供判斷使用者的腳力大小以及腳力變化。重力感測器13裝設在自行車100上，以隨著自行車100移動。重力感測器13能夠感知到加速力的變化，其中加速力是當物體在加速過程中作用在物體上的力，因此晃動、上升、下降等各種移動變化都能被重力感測器13轉化為電信號，然後傳回控制模組19中，以偵測自行車100的重力感測數據。此重力感測數據可供判斷自行車100是在爬坡、下坡還是平地移動。變速器17連接至自行車100的車輪，用以變換車輪的轉速。控制模組19連接至扭力計11、重力感測器13、迴轉速計15、變速器17與心跳表21，以接收這些元件的數據，如腳踏板扭力數據與重力感測數據。控制模組19包括記憶單元23與處理單元25。記憶單元23可用以儲存自行車100當下運轉狀態的第一運轉模式以及預設資料。處理單元25用以將腳踏板扭力數據及重力感測數據等數據與預設資料進行比對，以從預設資料產生第二運轉模式。處理單元25再比對第二運轉模式與第一運轉模式，以判斷自行車100的運轉狀態是否改變。當自行車100的運轉狀態改變時，處理單元25會切換變速器17至對應第二運轉模式的變速狀態，以改變自行車100的車速。迴轉速計15連接至控制模組19，用以量測自行車100的迴轉速數據。心跳表21亦連接至控制模組19，用以量測使用者的心跳數據。心跳數據與迴轉速數據皆可為處理單元25從預設資料中擷取第二運轉模式的數據參考。較佳地，記憶單元23的預設資料包括用以比對的複數筆預設扭力值、預設重力值、預設迴轉速值與預設心跳值，這些預設值可透過真值表的格式儲存在記憶單元23中。另外，記憶單元23亦儲存有自行車數個運轉模式，包括休閒模式、爬坡模式、下坡模式與衝刺模式等。本實施例還揭露一種自行車自動變速方法，其先紀錄自行車當下運轉狀態的第一運轉模式。然後，量測自行車的腳踏板扭力數據。接著，擷取自行車的重力感測器的重力感測數據。然後，將腳踏板扭力數據及重力感測數據與自行車的預設資料進行比對，以從預設資料產生第二運轉模式。接著，比對第二運轉模式與第一運轉模式，以判斷自行車運轉狀態是否改變。當自行車運轉狀態改變時，再切換自行車的變速器至對應第二運轉模式的變速狀態。除了根據腳踏板扭力數據與重力感測數據去判斷自行車的運轉模式外，較佳地更可一併參考使用者的心跳數據與自行車的迴轉數據。請參照圖2，圖2所示為依照本發明較佳實施例的自行車自動變速方法的流程圖，並請同時參考圖1的自行車自動變速裝置1。如步驟S201與圖1所示，先紀錄自行車100當下運轉狀態的第一運轉模式。第一運轉模式可為休閒模式、爬坡模式、下坡模式或衝刺模式。接著，如步驟S202所示，透過扭力計11量測自行車100的腳踏板扭力數據，並將此腳踏板扭力數據儲存在記憶單元23中。然後，如步驟S203所示，擷取自行車100的重力感測器13的重力感測數據，並儲存此重力感測數據至記憶單元23中。接著如步驟S204所示，讀取自行車100的迴轉速計15的迴轉速數據，並將此迴轉速數據儲存至記憶單元23中。然後如步驟S205所示，讀取心跳表21所量測到使用者的心跳數據，並將其儲存至記憶單元23中。接著如步驟S206所示，判斷讀取數據的次數是否大於預定次數值。當讀取次數未達預定次數值時，回到步驟S202，再量測一次自行車的腳踏板扭力數據，並依序執行步驟S203至205，直到讀取次數大於預定次數。讀取次數可依照裝置設計與使用者需求去設定，本實施例雖然是以重複讀取為例，然而本實施例並不限定於此，可在讀取上述各數據一次之後隨即進行判斷自行車的運轉模式。在讀取次數大於預定次數後，如步驟S207所示，將這些腳踏板扭力數據、重力感測數據、迴轉速數據及心跳數據各別的平均值與自行車的預設資料進行比對，以從預設資料產生第二運轉模式。請見下表1至3，為預設資料中真值表的舉例說明，其中A為扭力計的數據，B為重力感測器的數據，C為迴轉速計的數據，D為車速，E為心跳表的數據，其中數值0代表減少，而1代表增加。表2為各運轉模式真值表對應結果，其中「+」代表變大齒輪，「一」代表變小齒輪，「X」代表維持不變。表3為平地模式真值表的舉例說明，對應的數據B為2。表1tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8tableseeoriginaldocumentpage9表2formulaseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10表3tableseeoriginaldocumentpage11tableseeoriginaldocumentpage12tableseeoriginaldocumentpage13接著，如步驟S208與S209所示，比對第二運轉模式與第一運轉模式，以判斷自行車運轉狀態是否改變。舉例來說，假設在步驟S201中所紀錄的第一運轉模式為休閒模式，在步驟S207所產生的第二運轉模式是衝刺模式，由於第二運轉模式不同於第一運轉模式，代表自行車的狀態已經改變。然後，如步驟S210所示，切換自行車的變速器至對應第二運轉模式的變速狀態。休閒模式、爬坡模式、下坡模式與衝刺模式各別對應的自行車狀態不同。舉例來說，在休閒模式較佳為低轉速、低心跳，齒輪比為中對中，以設定適宜為佳。在爬坡模式時，為低轉速、高心跳，並使齒輪比為小對大，以省力的設定為佳。在下坡模式時，為高轉速、低心跳，齒輪比為大對小的高速設定，並須以安全考量為佳。在衝刺模式時，為高轉速、高心跳，齒輪比為大對中或是大對小的設定。本實施例的自行車自動變速裝置1即是利用扭力計11先偵測使用者腳力的變化，同時抓取重力感測器13的資料數據給處理單元25以確認是爬坡、下坡還是平地，並判斷是加速或減速，另外，迴轉速計15與心跳表21也同時將偵測到的資料傳送給處理單元25。處理單元25利用讀取到的資料數據，透過適當的演算法後，可決定變速器17該進檔或是退檔，以進一步對自行車100的伺服馬達(未繪示)下指令以正轉或反轉，並使絞線器(未繪示)帶動前變速或後變速，進而達到自動變速的目的。以上揭露的自行車自動變速裝置1與方法雖然是根據扭力計11、重力感測器13、迴轉速計15、變速器17與心跳表21所量測到的數據去判斷自行車的狀態，然並不限定於此。請參照圖3，圖3所示為依照本發明另一較佳實施例的自行車自動變速裝置的元件方塊圖。如圖3所示，自行車自動變速裝置3包括狀態感測裝置31、變速器33與控制模組35。狀態感測裝置31用以感測自行車100的狀態參數。變速器33連接至自行車100的車輪。控制模組35連接至狀態感測裝置31與變速器33，以接收自行車100的狀態參數。控制模組35包括記憶單元37與處理單元39。記憶單元37可儲存自行車100當下運轉狀態的第一運轉模式以及預設資料。處理單元39用以將自行車100的狀態參數與預設資料進行比對，以從預設資料產生第二運轉模式，並比對第二運轉模式與第一運轉模式，以判斷自行車100的運轉狀態是否改變，其中，當自行車100的運轉狀態改變時，處理單元39切換變速器33至對應第二運轉模式的變速狀態。較佳地，狀態感測裝置31可為扭力計、重力感測器、心跳表、迴轉速計、或是這些元件的任意組合。而狀態參數則可為自行車的腳踏板扭力數據、自行車的重力感測數據、使用者的心跳數據或自行車的迴轉速數據，或這些數據的任意組合。因此，自行車自動變速裝置3可根據單一數據或是多個數據進行判斷自行車100所需的運轉模式，以決定是否切換變速器33以符合自行車100的實際運轉狀態與使用者的體能條件。綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬
技術領域：
中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種得更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當權利要求的保護範圍所界定者為準。權利要求一種自行車自動變速方法，其特徵在於該自動變速方法包括紀錄自行車當下運轉狀態的第一運轉模式；量測該自行車的腳踏板扭力數據；擷取該自行車的重力感測器的重力感測數據；將該腳踏板扭力數據及該重力感測數據與該自行車的預設資料進行比對，以從該預設資料產生第二運轉模式；比對該第二運轉模式與該第一運轉模式，以判斷該自行車運轉狀態是否改變；以及當該自行車運轉狀態改變時，切換該自行車的變速器至對應該第二運轉模式的變速狀態。2.如權利要求1所述的自動變速方法，其特徵在于于該紀錄自行車當下運轉狀態的第一運轉模式的步驟後，還包括讀取該自行車連接至使用者的心跳表所量測到的心跳數據。3.如權利要求2所述的自動變速方法，其特徵在於該產生第二運轉模式的步驟還包括將該腳踏板扭力數據、該重力感測數據及該心跳數據與該預設資料比對。4.如權利要求2所述的自動變速方法，其特徵在於該自行車的該預設資料包括真值表，該真值表至少包括複數筆預設扭力值、複數筆預設重力值與複數筆預設心跳值。5.如權利要求1所述的自動變速方法，其特徵在于于該紀錄自行車當下運轉狀態的第一運轉模式的步驟後，還包括讀取該自行車的迴轉速計的迴轉速數據。6.如權利要求5所述的自動變速方法，其特徵在於該產生第二運轉模式的步驟還包括將該腳踏板扭力數據、該重力感測數據及該迴轉速數據與該預設資料比對。7.如權利要求5所述的自動變速方法，其特徵在於該自行車的該預設資料包括真值表，該真值表至少包括複數筆預設扭力值、複數筆預設重力值與複數筆預設迴轉速值。8.如權利要求1所述的自動變速方法，其特徵在於該第一運轉模式或該第二運轉模式為休閒模式、爬坡模式、下坡模式或是衝刺模式。9.一種自行車自動變速裝置，其特徵在於該自動變速裝置包括扭力計，量測自行車的腳踏板扭力數據；重力感測器，偵測該自行車的重力感測數據；變速器，連接該自行車的車輪；以及控制模組，連接至該扭力計、該重力感測器與該變速器，以接收該腳踏板扭力數據與該重力感測數據，該控制模組包括記憶單元，儲存該自行車當下運轉狀態的第一運轉模式以及預設資料；以及處理單元，將該腳踏板扭力數據及該重力感測數據與該預設資料進行比對，以從該預設資料產生第二運轉模式，並比對該第二運轉模式與該第一運轉模式，以判斷該自行車運轉狀態是否改變，其中，當該自行車運轉狀態改變時，該處理單元切換該變速器至對應該第二運轉模式的變速狀態。10.如權利要求9所述的自行車自動變速裝置，其特徵在於該自動變速裝置還包括心跳表，連接至該控制模組，用以量測使用者的心跳數據，其中，該處理單元還將該腳踏板扭力數據、該重力感測數據及該心跳數據與該預設資料比對，以產生該第二運轉模式。11.如權利要求10所述的自行車自動變速裝置，其特徵在於該預設資料包括真值表，該真值表至少包括複數筆預設扭力值、複數筆預設重力值與複數筆預設心跳值。12.如權利要求9所述的自行車自動變速裝置，其特徵在於還包括迴轉速計，連接至該控制模組，用以量測該自行車的迴轉速數據，其中，該處理單元還將該腳踏板扭力數據、該重力感測數據及該迴轉速數據與該預設資料比對，以產生該第二運轉模式。13.如權利要求12所述的自行車自動變速裝置，其特徵在於該預設資料包括真值表，該真值表至少包括複數筆預設扭力值、複數筆預設重力值與複數筆預設迴轉速值。14.如權利要求9所述的自行車自動變速裝置，其特徵在於該第一運轉模式或該第二運轉模式為休閒模式、爬坡模式、下坡模式或是衝刺模式。15.一種自行車自動變速裝置，其特徵在於該自動變速裝置包括狀態感測裝置，感測自行車的狀態參數；變速器，連接該自行車的車輪；以及控制模組，連接至該狀態感測裝置與該變速器，以接收該自行車的狀態參數，該控制模組包括記憶單元，儲存該自行車當下運轉狀態的第一運轉模式以及預設資料；以及處理單元，將該自行車的狀態參數與該預設資料進行比對，以從該預設資料產生第二運轉模式，並比對該第二運轉模式與該第一運轉模式，以判斷該自行車運轉狀態是否改變，其中，當該自行車運轉狀態改變時，該處理單元系切換該變速器至對應該第二運轉模式的變速狀態。16.如權利要求15所述的自行車自動變速裝置，其特徵在於該狀態感測裝置為扭力計、或重力感測器、或心跳表、或迴轉速計、或該些狀態感測裝置的任意組合。17.如權利要求15所述的自行車自動變速裝置，其特徵在於該狀態參數為自行車的腳踏板扭力數據、或自行車的重力感測數據、或使用者的心跳數據、或自行車的迴轉速數據或該些數據的任意組合。全文摘要本發明揭露一種自行車自動變速方法與裝置，自行車自動變速方法包括紀錄自行車當下運轉狀態的第一運轉模式；量測自行車的腳踏板扭力數據；擷取自行車的重力感測器的重力感測數據；將腳踏板扭力數據及重力感測數據與自行車的預設資料進行比對，以從預設資料產生第二運轉模式；比對第二運轉模式與第一運轉模式，以判斷自行車運轉狀態是否改變；以及，當自行車運轉狀態改變時，切換自行車的變速器至對應第二運轉模式的變速狀態。本發明的自行車自動變速方法與裝置可根據自行車與使用者的狀態去調整自行車的運轉模式。文檔編號B62M25/08GK101823543SQ20101016174公開日2010年9月8日申請日期2010年4月12日優先權日2010年4月12日發明者李建興申請人:蘇州達方電子有限公司;達方電子股份有限公司