本發(fā)明與自行車的無段變速技術(shù)有關(guān)，特別是指一種配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法。

背景技術(shù)：

公知的行星齒輪組，主要由太陽齒輪、內(nèi)齒圈以及行星齒輪支組所組合而成，而由這三者中選擇輸入件、輸出件以及固定件，即可確定其運作及驅(qū)動方式。然而，若是將行星齒輪系統(tǒng)中用來做為固定件的組件也改成為輸入件時，就可以由控制兩個輸入件的速度差來達(dá)到無段變速的效果。若是前述架構(gòu)應(yīng)用在自行車上時，就可以用來做為無段變速的變速機(jī)構(gòu)了。

WO 2011/069722 A1號專利公開了行星齒輪組應(yīng)用于自行車上做為無段變速的技術(shù)。在該專利中，其內(nèi)齒圈與太陽齒輪都是輸入件而行星齒輪支架組做為輸出件，因此，此專利即公開了由控制內(nèi)齒圈與太陽齒輪之間的速度差來達(dá)到無段變速的效果的技術(shù)。然而，對于騎乘者應(yīng)該以何種方式來調(diào)整速比，卻是完全沒有公開。于本案中的速比(即變速比)，申請人定義為行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/太陽齒輪轉(zhuǎn)速Ws的比值為變速比H，或者行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速Wr的比值為變速比E。由改變前述的變速比，即可達(dá)到變速的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法，其可在使用行星齒輪組來達(dá)到無段變速的功效下，還可以讓騎乘者依據(jù)其需求來選擇變速模式，或是對目前的速比直接進(jìn)行預(yù)定幅度的調(diào)整。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的配合行星齒輪組的自行車無段變速速 比控制方法，是在自行車騎乘時進(jìn)行，該控制方法包含有下列步驟：A)準(zhǔn)備：使一自行車的踏力源藉由一第一單向器連接于一行星齒輪組的內(nèi)齒圈或太陽齒輪二者其中之一；使一馬達(dá)連接于該行星齒輪組的太陽齒輪或內(nèi)齒圈二者其中的另一來驅(qū)轉(zhuǎn)；使該自行車的負(fù)載連接于該行星齒輪組的行星齒輪支架組；定義實際變速比H為行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/太陽齒輪轉(zhuǎn)速Ws的比值，以及定義實際變速比E為行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速Wr的比值；使一微電腦電性連接于該馬達(dá)以控制其轉(zhuǎn)速，該微電腦具有至少一算式有關(guān)于由車速V的函數(shù)f(V)與調(diào)控參數(shù)Q的乘積來計算出該當(dāng)變速比Hs或Es；于該自行車上設(shè)置一車速傳感器電性連接于該微電腦；于該自行車上設(shè)置一輸入接口電性連接于該微電腦，該輸入接口是供騎乘者對該微電腦輸入調(diào)控參數(shù)Q，并供騎乘者對該至少一算式?jīng)Q定一選定算式；B)該微電腦是由該車速傳感器感測該自行車的目前車速，再以該目前車速依該選定算式計算而得到一該當(dāng)變速比Hs或Es；其中，在騎乘者未輸入調(diào)控參數(shù)Q時，該調(diào)控參數(shù)Q內(nèi)定為1，在騎乘者輸入調(diào)控參數(shù)Q后，即依最新輸入的調(diào)控參數(shù)來對該選定算式進(jìn)行計算；其中，在騎乘者未對該至少一算式?jīng)Q定一選定算式時，由該微電腦自行對該至少一算式選定一選定算式，在騎乘者對該至少一算式?jīng)Q定一選定算式后，該微電腦即依該騎乘者所選擇的選定算式進(jìn)行計算；C)該微電腦由前述步驟B)計算所得的該當(dāng)變速比Hs或Es，控制該馬達(dá)的運轉(zhuǎn)速度而使得實際變速比H或E與前述的該當(dāng)變速比Hs或Es相同；以及D)在一預(yù)定時間間隔后，回到步驟B)。

由此，可達(dá)到在使用行星齒輪組來達(dá)到無段變速的功效下，還可以讓騎乘者依據(jù)其需求來選擇變速模式的效果，或是對目前的速比直接進(jìn)行預(yù)定幅度的調(diào)整的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一較佳實施例的流程圖。

圖2是本發(fā)明第一較佳實施例的圖塊示意圖。

圖3是本發(fā)明第一較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明第一較佳實施例的電路方塊圖。

圖5是本發(fā)明第一較佳實施例的變速比曲線圖。

圖6是本發(fā)明第一較佳實施例的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明第一較佳實施例的再一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明第一較佳實施例的又一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是本發(fā)明第二較佳實施例的變速比曲線圖。

圖10是本發(fā)明第六較佳實施例的變速比曲線圖。

圖11是本發(fā)明第六較佳實施例的另一變速比曲線圖。

圖12是本發(fā)明第七較佳實施例的變速比曲線圖。

附圖中符號說明

11行星齒輪組，12太陽齒輪，14內(nèi)齒圈，16行星齒輪支架組，21馬達(dá)，22第一單向器，24第二單向器，31微電腦，32算式，34車速傳感器，36輸入接口，91踏力源，L負(fù)載，Q調(diào)控參數(shù)；

12’太陽齒輪，14’內(nèi)齒圈，21’馬達(dá)，22’第一單向器，24’第二單向器，91’踏力源，L’負(fù)載；

12”太陽齒輪，14”內(nèi)齒圈，21”馬達(dá)，22”第一單向器，24”第二單向器，91”踏力源，L”負(fù)載；

12”’太陽齒輪，14”’內(nèi)齒圈，21”’馬達(dá)，22”’第一單向器，24”’第二單向器，91”’踏力源，L”’負(fù)載。

具體實施方式

為了詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)特點所在，舉以下較佳實施例并配合附圖說明如后，其中：

如圖1至圖5所示，本發(fā)明第一較佳實施例所提供的配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法，是在自行車騎乘時進(jìn)行，該控制方法主要具有下列步驟：

A)準(zhǔn)備：使一自行車的踏力源91由一第一單向器22連接于一行星齒輪組11的內(nèi)齒圈14或太陽齒輪12二者其中之一；使一馬達(dá)21連接于該行星齒輪組11的太陽齒輪12或內(nèi)齒圈14二者其中的另一來驅(qū)轉(zhuǎn)；使該自行車的負(fù)載L連接于該行星齒輪組11的行星齒輪支架組16；定義實際變速比H為行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/太陽齒輪轉(zhuǎn)速Ws的比值，以及定義實際變速比E為行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速Wr的比值；使一微電腦31電性連接于該 馬達(dá)21以控制其轉(zhuǎn)速，該微電腦31具有至少一算式32有關(guān)于車速V的函數(shù)f(V)與調(diào)控參數(shù)Q的乘積來計算出該當(dāng)變速比Hs或Es；于該自行車上設(shè)置一車速傳感器34電性連接于該微電腦31；于該自行車上設(shè)置一輸入接口36電性連接于該微電腦31，該輸入接口36是供騎乘者對該微電腦31輸入調(diào)控參數(shù)Q，并供騎乘者對該至少一算式32決定一選定算式。其中，該輸入接口36為一般公知構(gòu)件，因此不予詳述。

B)該微電腦31是由該車速傳感器34感測該自行車的目前車速，再以該目前車速依該選定算式計算而得到一該當(dāng)變速比Hs或Es；其中，在騎乘者未輸入調(diào)控參數(shù)Q時，該調(diào)控參數(shù)Q內(nèi)定為1，在騎乘者輸入調(diào)控參數(shù)Q后，即依最新輸入的調(diào)控參數(shù)Q來對該選定算式進(jìn)行計算；其中，在騎乘者未對該至少一算式32決定一選定算式時，由該微電腦31自行對該至少一算式32選定一選定算式，在騎乘者對該至少一算式32決定一選定算式后，該微電腦31即依該騎乘者所選擇的選定算式進(jìn)行計算；于本第一實施例中，該調(diào)控參數(shù)Q是以90％≤Q≤110％為例。于本第一實施例中，該至少一算式32的數(shù)量是以一個為例，因此，這個算式即直接做為選定算式。

C)該微電腦31由前述步驟B)計算所得的該當(dāng)變速比Hs或Es，控制該馬達(dá)21的運轉(zhuǎn)速度而使得實際變速比H或E與前述的該當(dāng)變速比Hs或Es相同。以及

D)在一預(yù)定時間間隔后，回到步驟B)。于本第一實施例中，該預(yù)定時間間隔是以0.2～1.0秒為例。預(yù)定時間間隔短于0.2秒時，會有過于密集的狀況，對使用者實際操作上的感覺而言，并無多大差異，而在長于1.0秒的狀況下，則容易讓用戶感到系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍，對于操作上的感受不佳。

于本第一實施例中，該選定算式是以下式為例：。

Hs或Es＝f(V)×Q＝(0.00004V³-0.003V²+0.148V+0.947)×Q

式中，Hs或Es為該當(dāng)變速比，V為車速，Q為調(diào)控參數(shù)。

此外，于本第一實施例中，步驟A)中的該踏力源91為該自行車的后齒盤，而由該第一單向器22連接該內(nèi)齒圈14，該馬達(dá)21連接于該太陽齒輪12，且該馬達(dá)21為設(shè)置于后輪的馬達(dá)，該自行車的負(fù)載L即為該后輪輪轂。由前述架構(gòu)可知，本第一實施例所使用的速比即為變速比H。

又，該太陽齒輪12是由一第二單向器24設(shè)置于該自行車的后輪輪軸， 由該第二單向器24可提供該馬達(dá)21在驅(qū)轉(zhuǎn)該太陽齒輪12的過程中，不會因為該后輪輪轂(即負(fù)載L)而造成該馬達(dá)21的反轉(zhuǎn)的效果。

由上述步驟，除了在騎乘時可由行星齒輪組11來達(dá)到無段變速的效果之外，騎乘者還可對該微電腦31由該輸入接口36來輸入調(diào)控參數(shù)Q，以對變速比進(jìn)行微幅調(diào)整。例如，預(yù)設(shè)的調(diào)控參數(shù)Q為1(即100％)，騎乘時該微電腦31是依前述選定算式計算出該當(dāng)變速比Hs，并控制該馬達(dá)21運轉(zhuǎn)使得實際變速比H與前述的該當(dāng)變速比Hs相同，而所計算出的該當(dāng)變速比Hs即顯示于圖5中的實線。若使用者希望目前的變速比略為大些，則可輸入調(diào)控參數(shù)為110％，進(jìn)而使得變速比提高為默認(rèn)值的1.1倍，所計算出的該當(dāng)變速比Hs即顯示于第5圖中實線上方的虛線；反之，若使用者希望目前的變速比要再小些，則可輸入調(diào)控參數(shù)Q為90％，進(jìn)而使得變速比降低為默認(rèn)值的0.9倍，所計算出的該當(dāng)變速比Hs即顯示于圖5中實線上方的虛線。以此可達(dá)成對變速比進(jìn)行微幅調(diào)整，進(jìn)而使騎乘狀態(tài)更為舒適的效果。

須補(bǔ)充說明的是，本第一實施例中，雖然是以該踏力源91連接于內(nèi)齒圈14以及該馬達(dá)21連接于該太陽齒輪12的結(jié)構(gòu)做為說明例，然而，前述步驟亦可應(yīng)用于其他種可置換的架構(gòu)。以下即說明幾種可置換的架構(gòu)。

如圖6所示，該踏力源91’為該自行車的曲柄軸，而由該第一單向器22’連接于該內(nèi)齒圈14’，該馬達(dá)21’連接于該太陽齒輪12’，且該馬達(dá)21’為中置馬達(dá)，該自行車的負(fù)載L’即為該自行車的前齒盤，該第二單向器24’設(shè)置于該自行車的曲柄軸。在這樣的架構(gòu)下，所使用的速比即為行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/太陽齒輪轉(zhuǎn)速Ws的比值，亦即為變速比H。

另外，如圖7所示，踏力源91”為該自行車的后齒盤，而由該第一單向器22”連接該太陽齒輪12”，該馬達(dá)21”連接于該內(nèi)齒圈14”，且該馬達(dá)21”為設(shè)置于后輪的馬達(dá)，該自行車的負(fù)載L”即為該后輪輪轂，該第二單向器24”設(shè)置于該自行車的后輪輪軸。在這樣的架構(gòu)下，所使用的速比即為行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速Wr的比值，亦即為變速比E，而計算出來的該當(dāng)變速比即以Es表示。

又，如圖8所示，踏力源91”’為該自行車的曲柄軸，而由該第一單向器22”’連接于該太陽齒輪12”’，該馬達(dá)21”’連接于該內(nèi)齒圈14”’，且該馬達(dá)21”’為中置馬達(dá)，該自行車的負(fù)載L”’即為該自行車的前齒盤，該第二單 向器24”’設(shè)置于該自行車的曲柄軸。在這樣的架構(gòu)下，所使用的速比即為行星齒輪支架組轉(zhuǎn)速Wc/內(nèi)齒圈轉(zhuǎn)速Wr的比值，亦即為變速比E，而計算出來的該當(dāng)變速比即以Es表示。

請再參閱圖9，本發(fā)明第二較佳實施例所提供的一種配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法，主要概同于前述第一實施例，不同之處在于：

該選定算式為：

Hs或Es＝f(V)×Q＝(aV+b)×Q

式中，Hs或Es為該當(dāng)變速比，V為車速，Q為調(diào)控參數(shù)，a及b為系統(tǒng)默認(rèn)值。舉例而言，a可為0.8，b可為1.5。此算式可做為騎乘者選擇省電模式使用。

本第二實施例中，該選定算式為線性，屬于較為簡單的變速比計算式，適合計算能量較低的系統(tǒng)(例如較低階的微電腦)使用。

本第二實施例的其余技術(shù)特征及所能達(dá)成的功效均概同于前述第一實施例，容不贅述。

本發(fā)明第三較佳實施例所提供的一種配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法，主要概同于前述第二實施例，不同之處在于：

該選定算式為：

Hs或Es＝f(V)×Q＝(amV+bn)×Q

式中，Hs或Es為該當(dāng)變速比，V為車速，Q為調(diào)控參數(shù)，a及b為系統(tǒng)默認(rèn)值，m及n分別為年齡參數(shù)。舉例而言，騎乘者年齡在20歲以下時，則1<m<1.2，n＝1；騎乘者年齡在21～35歲之間時，則m＝1，n＝1；騎乘者年齡在36～50歲之間時，則m＝1，0<n≤1；騎乘者年齡在51歲以上時，則0<m≤1，0<n≤1。騎乘者可由該輸入接口36(示于圖4)輸入自已的年齡。此算式可做為騎乘者選擇年齡模式時使用。

由于本第三實施例的前述選定算式仍為線性算式，而類同于前述第二實施例的線型，因此容不再以附圖表示。

本第三實施例的其余技術(shù)特征及所能達(dá)成的功效均概同于前述第二實施例，容不贅述。

本發(fā)明第四較佳實施例所提供的一種配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法，主要概同于前述第二實施例，不同之處在于：

該選定算式為：

Hs或$\mathrm{Es}=f\left(V\right)\&times;Q=f\left(V\right)\&times;Q=((a+\frac{1.5m}{200})V+b-\frac{n}{12\%})\&times;Q$

式中，Hs或Es為該當(dāng)變速比，V為車速，Q為調(diào)控參數(shù)，a及b為系統(tǒng)默認(rèn)值，m為單次行駛累積里程數(shù)，n為坡度，并且使0％≤n≤12％。此算式可做為騎乘者選擇路況模式使用。

由于本第四實施例的前述選定算式仍為線性算式，而類同于前述第二實施例的線型，因此容不再以附圖表示。

本第四實施例的其余技術(shù)特征及所能達(dá)成的功效均概同于前述第二實施例，容不贅述。

本發(fā)明第五較佳實施例所提供的一種配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法，主要概同于前述第二實施例，不同之處在于：

該選定算式為：

Hs或$\mathrm{Es}=f\left(V\right)\&times;Q=((a-\frac{m}{70})V+b+(2\&times;\frac{n}{10000}))\&times;Q$

式中，Hs或Es為該當(dāng)變速比，V為車速，Q為調(diào)控參數(shù)，a及b為系統(tǒng)默認(rèn)值，m為騎乘者的心跳數(shù)/分鐘，且使60≤m≤140，n為單次行駛累積卡路里。此算式可做為騎乘者選擇生理模式使用。

由于本第五實施例的前述選定算式仍為線性算式，而類同于前述第二實施例的線型，因此容不再以附圖表示。

本第五實施例的其余技術(shù)特征及所能達(dá)成的功效均概同于前述第二實施例，容不贅述。

請再參閱圖10及圖11，本發(fā)明第六較佳實施例所提供的一種配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法，主要概同于前述第一實施例，不同之處在于：

該選定算式為：

Hs或ES＝f(V)×Q＝(aV²±bV+c)×Q

式中，Hs或Es為該當(dāng)變速比，V為車速，Q為調(diào)控參數(shù)，a、b及c為系統(tǒng)默認(rèn)值。舉例而言，當(dāng)該選定算式為(aV²+bV+c)×Q時，則其變速 比H所呈的線型如圖10所示，而當(dāng)該選定算式為(aV²-bV+c)×Q時，則其變速比H所呈的線型即如圖11所示。

本第六實施例中，該選定算式為拋物線型，所計算而得的變速比雖然不如第一實施例的三次方程式那么精致，但仍可較第二實施例的一次方程式的線性線型更為貼近騎乘者的需求。

本第六實施例的其余技術(shù)特征及所能達(dá)成的功效均概同于前述第一實施例，容不贅述。

請再參閱圖12，本發(fā)明第七較佳實施例所提供的一種配合行星齒輪組的自行車無段變速速比控制方法，主要概同于前述第一實施例，不同之處在于：

該選定算式為：

Hs或Es＝f(V)×Q＝(ae^bV)×Q

式中，Hs或Es為該當(dāng)變速比，V為車速，Q為調(diào)控參數(shù)，a為車速為0的起始變速比，e為數(shù)學(xué)常數(shù)(或稱歐拉數(shù)，Euler's number)，b為系統(tǒng)默認(rèn)值，其位于指數(shù)位置而可對應(yīng)于變速比的斜率變化。

本第七實施例中，該選定算式可產(chǎn)生有別于前述諸實施例的線型，而可供騎乘者選用。

本第七實施例的其余技術(shù)特征及所能達(dá)成的功效均概同于前述第一實施例，容不贅述。

值得一提的是，本發(fā)明中，該微電腦31所具有的該至少一算式32，在前述諸實施例中雖以一個為例，然而，實際上亦可在該微電腦31中儲存多個算式，例如，將前述七個實施例的算式都儲存于該微電腦31中，而可供騎乘者依其需求由該輸入接口36來選擇適當(dāng)?shù)乃闶?，想進(jìn)行年齡模式時即選擇前述第三實施例的算式做為選定算式，想進(jìn)行路況模式時即選擇前述第四實施例的算式做為選定算式。如此一來，騎乘者即可依其需要來選擇算式以改變變速比H或E的變化方式，并且還可由該輸入接口36來輸入調(diào)控參數(shù)Q以微調(diào)變速比。