DE102020002662A1

DE102020002662A1 - Gangschalteinstellung und -vorrichtung

Info

Publication number: DE102020002662A1
Application number: DE102020002662.1A
Authority: DE
Inventors: Sage Hahn
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2020-05-04
Publication date: 2020-11-05
Also published as: TWI756676B; EP3733497A1; CN111874152B; TW202045401A; CN111874152A; US11840315B2; US20200346714A1

Abstract

In einem Einstellungsmodus für ein Schaltwerk eines Fahrrads werden Beschleunigungswerte von einem Beschleunigungssensor des Schaltwerks abgetastet, während sich das Schaltwerk über die Ritzel einer hinteren Ritzelanordnung bewegt. Beschleunigungssignalenergien werden basierend auf den abgetasteten Beschleunigungswerten identifiziert, und mögliche Raspelpositionen werden basierend auf einem Bilden von Schwellenwerten der Beschleunigungssignalenergien identifiziert. Die identifizierten möglichen Raspelpositionen werden mit den erwarteten Raspelpositionen verglichen, und eine Einstellung für das Schaltwerk wird basierend auf einem minimalen Fehler zwischen den identifizierten möglichen Raspelpositionen und den erwarteten Raspel positionen festgelegt.

Description

Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Fahrradschaltwerk und insbesondere auf eine Einstellung eines elektromechanischen Schaltwerks für ein Fahrrad.
Einleitung
Fahrradschaltwerke sind in diesem Gebiet als ein Teil des Antriebsstrangs eines Fahrrads gut bekannt. Der typische Antriebsstrang umfasst auch eine Kurbelanordnung, die mit einem oder mehreren Ritzeln gekoppelt ist. Die Kurbelanordnung kann betrieben werden, um eine Kette anzutreiben, die um eines der Ritzel geführt oder gewickelt ist. Die Kette wird auch zum Hinterrad des Fahrrads geführt.
Hintere Schaltwerke sind als ein Teil des Antriebsstrangs vorgesehen, um zwei grundlegende Funktionen zu erfüllen. Die primäre Funktion des hinteren Schaltwerks besteht darin, eine Fahrradkette des Antriebsstrangs zwischen einer Reihe von Zahnrädern mit unterschiedlichem Durchmesser, die am Hinterrad befestigt sind, selektiv zu schalten. Ein Schalten der Fahrradkette von einem Zahnrad zum anderen an dem Hinterrad erfolgt, um das Übersetzungsverhältnis des Antriebsstrangs zu ändern. Die sekundäre Funktion des hinteren Schaltwerks besteht darin, eine Spannung auf die Kette auszuüben, um Spiel aufzunehmen, sowie die gewünschte Spannung in der Kette auf der Nicht-Antriebsseite des Antriebsstrangs aufrechtzuerhalten.
Das hintere Schaltwerk kann ein drahtloses, elektrisch betätigtes hinteres Schaltwerk sein. Ein Motormodul und eine mit dem Motormodul elektrisch verbundene Batterie können von dem elektrischen Schaltwerk getragen sein. Die Batterie versorgt das Motormodul mit Energie, um eine Kette zwischen den hinteren Ritzeln des Fahrrads zu schalten.
Das hintere Schaltwerk wird nach der Montage des Fahrrads und vor einer ersten Fahrt mit dem Ritzel einer hinteren Ritzelanordnung ausgerichtet. Ohne korrekte Ausrichtung des hinteren Schaltwerks kann die Fahrradkette Ritzel überspringen oder gar nicht schalten. Aufgrund der Komplexität des Prozesses kann eine Ausrichtung des hinteren Schaltwerks von einem Mechaniker in einem Fahrradgeschäft und nicht vom Fahrer vorgenommen werden.
Überblick
In einem Beispiel umfasst ein elektromechanisches Schaltwerk für ein Fahrrad ein Basiselement, das an einem Rahmen des Fahrrads montierbar ist, ein bewegliches Element, das mit dem Basiselement beweglich gekoppelt ist und eine Kettenführungsanordnung, die drehbar mit dem beweglichen Element verbunden ist. Das elektromechanische Schaltwerk umfasst auch eine Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist zum Identifizieren möglicher Kettenraspelpositionen basierend auf Sensordaten, und zum Identifizieren einer Mehrzahl von Datensätzen. Jeder Datensatz der Mehrzahl von Datensätzen repräsentiert erwartete Kettenraspelpositionen für jedes Zahnrad einer Mehrzahl von Zahnrädern. Die Verarbeitungseinheit ist konfiguriert zum Identifizierten einer Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk basierend auf den möglichen Kettenraspelpositionen und der Mehrzahl von Datensätzen; und zum Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der identifizierten Einstellung.
In einem Beispiel ist die Verarbeitungseinheit ferner konfiguriert zum Identifizieren einer Mehrzahl erster Datensätze. Jeder erste Datensatz der Mehrzahl erster Datensätze umfasst Daten, die eine Beschleunigung eines Abschnitts des elektromechanischen Schaltwerks an einer entsprechenden Position der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement repräsentieren. Die Mehrzahl von Datensätzen ist eine Mehrzahl zweiter Datensätze.
In einem Beispiel umfasst die Identifikation der Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk einen Vergleich der möglichen Kettenraspelpositionen mit der Mehrzahl zweiter Datensätze und eine Identifikation eines zweiten Datensatzes aus der Mehrzahl zweiter Datensätze basierend auf dem Vergleich. Ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der identifizierten Einstellung umfasst ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der Identifikation des zweiten Datensatzes.
In einem Beispiel umfasst das elektromechanische Schaltwerk ferner einen Speicher, der so konfiguriert ist, dass er die Mehrzahl erster Datensätze, die identifizierten möglichen Kettenraspelpositionen, die Mehrzahl zweiter Datensätze oder eine beliebige Kombination davon speichert.
In einem Beispiel ist der Speicher so konfiguriert, dass er die Mehrzahl erster Datensätze in einer sequentiellen Reihenfolge speichert. Die Identifikation möglicher Kettenraspelpositionen umfasst in der sequentiellen Reihenfolge, für jeden ersten Datensatz von mindestens einigen ersten Datensätzen aus der Mehrzahl erster Datensätze eine Bestimmung, ob die jeweilige Beschleunigung größer als eine vorbestimmte Schwellenwertbeschleunigung ist, eine Bestimmung, ob die jeweilige Beschleunigung größer ist als jede einer vorbestimmten Anzahl sequenziell vorhergehender Beschleunigungen der Mehrzahl erster Datensätze. Die Identifikation möglicher Kettenraspelpositionen umfasst ferner eine Identifikation der jeweiligen Position als eine der möglichen Kettenraspelpositionen basierend auf den Bestimmungen, wenn die jeweilige Beschleunigung größer ist als die vorbestimmte Schwellenwertbeschleunigung und die jeweilige Beschleunigung größer ist als jede der vorbestimmten Anzahl sequenziell vorhergehender Beschleunigungen.
In einem Beispiel umfasst die Identifikation der Mehrzahl zweiter Datensätze eine Identifikation einer Tabelle. Jeder zweite Datensatz der Mehrzahl zweiter Datensätze bildet eine Spalte oder eine Zeile der Tabelle und ist einem jeweiligen Einstellungsindex zugeordnet. Ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der Identifikation des zweiten Datensatzes umfasst ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf dem dem identifizierten zweiten Datensatz zugeordneten Einstellungsindex.
In einem Beispiel ist die Verarbeitungseinheit ferner so konfiguriert, dass sie einen oder mehrere dritte Datensätze identifiziert. Jeder dritte Datensatz des einen oder der mehreren dritten Datensätze repräsentiert ein Positionsziel für jeden Zahnrad der Mehrzahl von Zahnrädern und ist einem entsprechenden Einstellungsindex zugeordnet. Ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf dem dem identifizierten zweiten Datensatz zugeordneten Einstellungsindex umfasst eine Identifikation eines dritten Datensatzes der Mehrzahl dritter Datensätze basierend auf dem dem identifizierten zweiten Datensatz zugeordneten Einstellungsindex und ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf dem identifizierten dritten Datensatz.
In einem Beispiel umfasst das elektromechanische Schaltwerk ferner mindestens einen Beschleunigungssensor, der in dem beweglichen Element, der Kettenführungsanordnung oder dem beweglichen Element und der Kettenführungsanordnung angeordnet ist. Der mindestens eine Beschleunigungssensor ist so konfiguriert, dass er die die Beschleunigung repräsentierenden Daten erzeugt. Der Abschnitt des elektromechanischen Schaltwerks umfasst das bewegliche Element.
In einem Beispiel umfasst das elektromechanische Schaltwerk ferner einen Motor, der so konfiguriert ist, dass er das bewegliche Element relativ zu dem Basiselement bewegt. Die Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze umfasst eine Bewegung des beweglichen Elements mit dem Motor relativ zu dem Basiselement, so dass die Kettenführungsanordnung in einer ersten der Positionen der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement positioniert ist. Die Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze umfasst ferner eine Identifikation eines oder mehrerer Beschleunigungswerte für den Abschnitt des elektromechanischen Schaltwerks mit einem oder mehreren Sensoren, wenn sich die Kettenführungsanordnung in der ersten Position befindet. Die Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze umfasst ferner für jede der Positionen eine Bewegung des beweglichen Elements mit dem Motor relativ zu dem Basiselement, so dass die Kettenführungsanordnung in einer entsprechenden der Positionen relativ zu dem Basiselement positioniert ist und eine Identifikation eines oder mehrerer Beschleunigungswerte für den Abschnitt des elektromechanischen Schaltwerks mit dem einen oder den mehreren Sensoren, wenn sich die Kettenführungsanordnung in der entsprechenden Position befindet. Die Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze umfasst ferner eine Erzeugung der Mehrzahl erster Datensätze basierend auf den Beschleunigungswerten, die entsprechend für die Positionen der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement identifiziert wurden.
In einem Beispiel definieren die Positionen der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement einen Bewegungsbereich zwischen einem kleinsten Zahnrad der Mehrzahl von Zahnrädern und einem größten Zahnrad der Mehrzahl von Zahnrädern. Die Kettenführungsanordnung ist auf das kleinste Zahnrad ausgerichtet, wenn sich die Kettenführungsanordnung in der ersten Position befindet.
In einem Beispiel umfassen der eine oder die mehreren Sensoren einen oder mehrere Beschleunigungssensoren, die in das elektromechanische Schaltwerk integriert sind.
In einem Beispiel ist die Verarbeitungseinheit ferner konfiguriert zum Einleiten eines automatischen Einstellungsmodus. Der automatische Einstellungsmodus umfasst die Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze, die Identifikation möglicher Kettenraspelpositionen, die Identifikation der Mehrzahl zweiter Datensätze und die Identifikation der Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk. Die Verarbeitungseinheit ist ferner konfiguriert zum Bestimmen, ob eine Tretbedingung erfüllt ist, nach dem Einleiten des automatischen Einstellungsmodus und vor der Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze, und zum Abbrechen des automatischen Einstellungsmodus, wenn die Verarbeitungseinheit bestimmt, dass die Tretbedingung nicht erfüllt ist.
In einem Beispiel ist die Verarbeitungseinheit ferner zum Empfangen von Benutzereingabedaten konfiguriert. Das Einleiten des automatischen Einstellungsmodus umfasst ein Einleiten des automatischen Einstellungsmodus als Reaktion auf die empfangenen Benutzereingabedaten.
In einem Beispiel umfasst das elektromechanische Schaltwerk ferner eine Ausgabevorrichtung. Die Verarbeitungseinheit ist ferner zum Erzeugen einer Audioausgabe, einer visuellen Ausgabe oder einer Audioausgabe und einer visuellen Ausgabe mit der Ausgabevorrichtung konfiguriert, wenn der automatische Einstellungsmodus abgebrochen wird.
In einem Beispiel umfasst die Ausgabevorrichtung einen Rauschgenerator, eine Leuchtdiode (LED) oder den Rauschgenerator und die LED.
In einem Beispiel umfasst ein Verfahren zum automatischen Einstellen eines elektromechanischen Schaltwerks für ein Fahrrad ein Identifizieren einer Mehrzahl erster Datensätze durch eine Verarbeitungseinheit. Jeder erste Datensatz der Mehrzahl erster Datensätze umfasst Daten, die eine Beschleunigung eines Abschnitts des Fahrrads repräsentieren, und Daten, die eine entsprechende Position einer Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement repräsentieren. Das Verfahren umfasst auch ein Identifizieren möglicher Kettenraspelpositionen basierend auf der Mehrzahl erster Datensätze durch die Verarbeitungseinheit und ein Identifizieren einer Mehrzahl zweiter Datensätze durch die Verarbeitungseinheit. Jeder zweite Datensatz der Mehrzahl zweiter Datensätze repräsentiert erwartete Kettenraspelpositionen für jedes Zahnrad einer Mehrzahl von Zahnrädern. Das Verfahren umfasst ein Identifizieren einer Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk basierend auf den identifizierten möglichen Kettenraspelpositionen und der Mehrzahl zweiter Datensätze durch die Verarbeitungseinheit und ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der identifizierten Einstellung durch die Verarbeitungseinheit.
In einem Beispiel umfasst das Verfahren ferner ein Speichern der Mehrzahl erster Datensätze durch einen Speicher. Das Identifizieren der Mehrzahl erster Datensätze umfasst ein Identifizieren der Mehrzahl erster Datensätze aus dem Speicher.
In einem Beispiel umfasst das Identifizieren der Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk ein Vergleichen der möglichen Kettenraspelpositionen mit der Mehrzahl zweiter Datensätze und ein Identifizieren eines zweiten Datensatzes aus der Mehrzahl zweiter Datensätze basierend auf das Vergleichen. Das Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der identifizierten Einstellung umfasst ein Anweisen eines Motors des elektromechanischen Schaltwerks durch die Verarbeitungseinheit, um die Kettenführungsanordnung basierend auf der Identifikation des zweiten Datensatzes zu bewegen.
In einem Beispiel umfasst das Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks ferner ein Empfangen einer Gangschaltanforderung durch die Verarbeitungseinheit, die als Reaktion auf eine Benutzereingabe erzeugt wurde; und ein Anweisen des Motors durch die Verarbeitungseinheit, sich basierend auf der empfangenen Anforderung und eines dem identifizierten zweiten Datensatzes zugeordneten Indexes zu bewegen.
In einem Beispiel umfasst das hintere Schaltwerk ein Basiselement, das an einem Rahmen des Fahrrads montierbar ist, ein bewegliches Element, das mit dem Basiselement beweglich gekoppelt ist, und eine Kettenführungsanordnung, die drehbar mit dem beweglichen Element verbunden ist. Das hintere Schaltwerk umfasst ferner eine Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist zum Einleiten eines automatischen Einstellungsmodus. Der automatische Einstellungsmodus umfasst eine Erzeugung einer Mehrzahl erster Datensätze. Jeder erste Datensatz der Mehrzahl erster Datensätze umfasst Daten, die eine Beschleunigung eines Abschnitts des hinteren Schaltwerks repräsentieren, und Daten, die eine entsprechende Position der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement repräsentieren. Der automatische Einstellungsmodus umfasst ferner eine Identifikation möglicher Kettenraspelpositionen basierend auf der Mehrzahl erster Datensätze, eine Identifikation einer Mehrzahl zweiter Datensätze, und einen Vergleich der identifizierten möglichen Kettenraspelpositionen mit der Mehrzahl zweiter Datensätze. Der automatische Einstellungsmodus umfasst ferner ein Auswählen eines zweiten Datensatzes aus der Mehrzahl zweiter Datensätze basierend auf dem Vergleich und eine Identifikation von Zielpositionen zum Schalten basierend auf den ausgewählten zweiten Datensatz. Jeder zweite Datensatz der Mehrzahl zweiter Datensätze repräsentiert erwartete Kettenraspelpositionen für jedes Zahnrad einer Mehrzahl von Gängen/Zahnrädern. Die Verarbeitungseinheit ist ferner konfiguriert zum Betätigen des hinteren Schaltwerks basierend auf den identifizierten Zielpositionen.
Figurenliste
Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zeichnerischen Figuren deutlich, in denen

1 eine schematische Seitenansicht eines Beispiels eines Fahrrads ist, das zur Verwendung eines Dämpfers an dem hinteren Schaltwerk konstruiert sein kann;
2 eine Nahaufnahme eines Beispiels eines elektronischen hinteren Schaltwerks ist, das an einem Fahrrad montiert ist;
3 eine erste perspektivische Ansicht eines Beispiels eines elektronischen hinteren Schaltwerks mit installierter Energieversorgung ist;
4 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Leiterplatte (PCB) ist, die innerhalb eines beweglichen Elements gehalten sein kann, wobei ein Kabel mit der PCB verbunden ist;
5 eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Leiterplatte ist, die innerhalb eines beweglichen Elements gehalten sein kann, ohne dass ein Kabel mit der Leiterplatte verbunden ist;
6 eine Seitenansicht eines Beispiels einer Leiterplatte ist, die innerhalb eines beweglichen Elements gehalten sein kann; und
7 eine Querschnittsansicht durch Komponenten ist, die von einer beispielhaften PCB gehalten ist, die innerhalb eines beweglichen Elements gehalten sein kann;
8A und 8B stellen ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines automatischen Einstellungsmodus zum Ausrichten eines hinteren Schaltwerks dar;
9 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs für ein Fahrrad, die ein Raspeln an einer hinteren Ritzelanordnung darstellt;
10 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Antriebs für ein Fahrrad nach einem Schalten auf ein Ritzel;
11 zeigt ein beispielhaftes Diagramm der Beschleunigungssignalenergie und einer mittleren Beschleunigung im Vergleich zu einer Encoderposition des hinteren Schaltwerks; und
12-16 zeigen jeweils ein beispielhaftes Diagramm einer Beschleunigungssignalenergie im Vergleich zu einer Encoderposition des hinteren Schaltwerks und ein beispielhaftes Diagramm des Fehlers im Vergleich zur Spaltennummer der Tabelle.

Detaillierte Beschreibung der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung stellt Beispiele elektrisch betriebener hinterer Fahrradschaltwerke und Verfahren zur Einstellung elektrisch betriebener hinterer Fahrradschaltwerke bereit, die einen oder mehrere der oben beschriebenen Nachteile mit zuvor bekannten hinteren Fahrradschaltwerken und Verfahren zum Einstellen hinterer Fahrradschaltwerke lösen oder verbessern. Die offenbarten hinteren Schaltwerke und Verfahren zum Einstellen hinterer Schaltwerke ermöglichen es einem Benutzer, einen automatischen Einstellungsmodus für eine Ausrichtung eines hinteren Schaltwerks einzuleiten. Sobald der automatische Einstellungsmodus eingeleitet und dieser eingelegt ist, tritt der Benutzer von Hand in die Pedale des Fahrrads, und eine Verarbeitungseinheit des Fahrrads (z.B. eine Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks) identifiziert automatisch eine Gesamteinstellung für die hintere Ritzelanordnung zur korrekten Ausrichtung des hinteren Schaltwerks. Die Verarbeitungseinheit identifiziert die Einstellung (z.B. einen Einstellungsindex) basierend auf Daten von einem oder mehreren Sensoren (z.B. Beschleunigungssensoren und einem Positionsrückmeldesensor) und vorbestimmten Daten (z.B. eine Tabelle mit Zahnradpositionszielen und erwarteten Raspelpositionen). Der Benutzer kann das Schaltwerk vor der ersten Fahrradfahrt, nach einer Installation einer neuen Antriebsstrangkomponente (z.B. einer hinteren Ritzelanordnung und/oder des elektrisch betätigten Schaltwerks) und/oder, wenn das hintere Schaltwerk verstellt wird, leicht einstellen.
Zu den Zeichnungen kommend, stellt 1 im Allgemeinen ein Fahrrad 50 dar, das ein hinteres Schaltwerk verwendet, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist. Das Fahrrad 50 umfasst einen Rahmen 52, ein Vorderrad 54 und ein Hinterrad 56, die jeweils drehbar an dem Rahmen 52 angebracht sind, und einem Antriebsstrang 58. Zum Bremsen des Vorderrades 54 ist eine Vorderbremse 60 und zum Bremsen des Hinterrades 56 ist eine Hinterbremse 62 vorgesehen. Das Fahrrad 50 weist im Allgemeinen auch einen Sitz 64 nahe einem hinteren Ende des Rahmens 52 auf und wird an einem Ende eines mit dem Rahmen 52 verbundenen Sitzrohrs 66 getragen. Das Fahrrad 50 weist auch einen Lenker 68 nahe einem vorderen Ende des Rahmens 52 auf. An dem Lenker 68 wird ein Bremshebel 70 zum Betätigen der Vorderradbremse 60, der Hinterradbremse 62 oder beider Bremsen getragen. Wenn der Bremshebel 70 nur eine der Vorderradbremse 60 und der Hinterradbremse 62 betätigt, kann auch ein zweiter Bremshebel (nicht gezeigt) zum Betätigen der anderen Bremse vorgesehen sein. Eine vordere und/oder Vorwärtsfahrtrichtung oder Ausrichtung des Fahrrads 50 wird durch die Richtung des Pfeils A in 1 angezeigt. Eine Vorwärtsfahrtrichtung für das Fahrrad 50 wird also durch die Richtung des Pfeils A angezeigt.
Während es sich bei dem in 1 dargestellten Fahrrad 50 um ein Rennrad mit Drop-Style-Lenker 68 handelt, kann die vorliegende Offenbarung für Fahrräder aller Art, einschließlich Mountainbikes mit Voll- oder Teilfederung, anwendbar sein.
Der Antriebsstrang 58 weist eine Kette C und eine vordere Ritzelanordnung 72 auf, die koaxial mit einer Kurbelanordnung 74 mit Pedalen 76 montiert ist. Der Antriebsstrang 58 umfasst auch eine hintere Ritzelanordnung 78, die koaxial zu dem Hinterrad 56 und einem hinteren Gangschaltmechanismus, wie z.B. einem hinteren Schaltwerk 80, montiert ist.
Wie in 1 dargestellt, kann die vordere Ritzelanordnung 72 ein oder mehrere koaxial montierte Kettenblätter, Zahnräder oder Ritzel umfassen. In diesem Beispiel weist die vordere Ritzelanordnung 72 zwei solcher Ritzel auf, F1 und F2, die jeweils Zähne 82 um einen entsprechenden Umfang aufweisen. Wie in 1 und 2 gezeigt, kann die hintere Ritzelanordnung 78 eine Mehrzahl (z.B. elf) koaxial montierter Zahnräder, Kettenräder oder Ritzel G1-G11 umfassen. Jedes Ritzel G1-G11 weist auch Zähne 84 auf, die um einen entsprechenden Umfang angeordnet sind. Die Anzahl der Zähne 82 an dem vorderen Kettenblatt F2 mit kleinerem Durchmesser kann kleiner sein als die Anzahl der Zähne an dem Kettenblatt F1 mit größerem Durchmesser. Die Anzahl der Zähne 84 an den hinteren Ritzeln G1-G11 kann allmählich von dem hinteren Ritzel G1 mit dem größten Durchmesser zu dem Ritzel G11 mit dem kleinsten Durchmesser abnehmen. Obwohl hier nicht im Detail beschrieben, kann ein vorderer Schalthebel 85 betätigt werden, um von einer ersten Betriebsposition in eine zweite Betriebsposition zu wechseln, um die Kette C zwischen den vorderen Kettenblättern F1 und F2 zu bewegen. Ebenso kann das hintere Schaltwerk 80 so betätigt werden, dass es sich zwischen elf verschiedenen Betriebspositionen bewegt, um die Kette C auf ein ausgewähltes der hinteren Ritzel G1-G11 zu schalten. In einem Ausführungsbeispiel kann die hintere Ritzelanordnung 72 mehr oder weniger Ritzel aufweisen. Zum Beispiel kann eine hintere Ritzelanordnung in einem Ausführungsbeispiel zwölf oder dreizehn Ritzel aufweisen. Abmessungen und eine Konfiguration des hinteren Schaltwerks 80 können modifiziert sein, um eine spezifisch implementierte Mehrzahl von Ritzeln aufzunehmen. So können zum Beispiel ein Winkel und eine Länge der Verbindung und/oder die Konfiguration des Schaltwerkkäfigs modifiziert sein, um spezifische Ritzelkombinationen aufzunehmen.
Unter Bezugnahme auf 2 und 3 ist das Schaltwerk 80 in diesen Beispielen als drahtloses, elektrisch betriebenes Schaltwerk dargestellt, das an dem Rahmen 52 oder an einer Rahmenbefestigung des Fahrrads 50 montiert oder montierbar ist. Das elektrische hintere Schaltwerk 80 weist ein Basiselement 86 (z.B. ein b-Knuckle) auf, das an dem Fahrradrahmen 52 montiert ist. Eine Verlinkung 88 weist zwei Glieder L auf, die an einem Verlinkung-Verbindungsabschnitt des Basiselements schwenkbar mit dem Basiselement 86 verbunden sind. Ein bewegliches Element 90 (z.B. ein p-Knuckle) ist an einem Verlinkung-Verbindungsabschnitt des beweglichen Elements mit der Verlinkung 88 verbunden. Eine Kettenführungsanordnung 92 (z.B. ein Käfig) ist so konfiguriert, dass sie in die Kette eingreift und eine Spannung in der Kette aufrechterhält, und weist eine oder mehrere Käfigplatten 93 mit einem proximalen Ende 91 auf, das schwenkbar mit einem Teil des beweglichen Elements 90 verbunden ist. Die Käfigplatte 93 kann sich um eine Käfigdrehachse in einer Dämpfungsrichtung und einer Kettenspannrichtung entgegengesetzt der Dämpfungsrichtung drehen oder schwenken.
Ein Motormodul 94 wird von dem elektrischen hinteren Schaltwerk 80 getragen und weist eine Batterie 96 auf. Die Batterie 96 versorgt das Motormodul 94 mit Energie. In einem Beispiel, wie in 2 dargestellt, ist das Motormodul 94 in dem beweglichen Element 90 angeordnet. Das Motormodul 94 kann sich jedoch auch an anderer Stelle befinden, beispielsweise in einem der Glieder L der Verlinkung 88 oder in dem Basiselement 86. Das Motormodul 94 kann einen Getriebemechanismus oder ein Getriebe umfassen. Wie in diesem Gebiet bekannt, können das Motormodul 94 und der Getriebemechanismus mit der Verlinkung 88 gekoppelt sein, um die Käfigplatte 93 seitlich zu bewegen und so die Kette C zwischen den hinteren Ritzeln (z.B. G1-G11) an der hinteren Ritzelanordnung 78 zu schalten.
Die Käfigplatte 93 weist auch ein distales Ende 98 auf, das einen Spannkettenrad oder ein Rad 100 trägt. Das Rad 100 weist ebenfalls Zähne 102 um einen Umfang auf. Die Käfigplatte 93 ist in der Kettenspannrichtung vorgespannt, um eine Spannung in der Kette C aufrechtzuerhalten. Die Kettenführungsanordnung 92 kann auch ein zweites Kettenrad oder Rad umfassen, wie z.B. ein Führungsrad 104, das näher an dem proximalen Ende 91 der Käfigplatte 93 und dem beweglichen Teil 90 angeordnet ist. Im Betrieb wird die Kette C um eines der hinteren Ritzel (z.B. G1-G11) geführt. Ein oberes Segment der Kette C erstreckt sich nach vorne zu der vorderen Ritzelanordnung 72 und ist um eines der vorderen Kettenblätter F1 oder F2 geführt. Ein unteres Segment der Kette C kehrt von der vorderen Kettenblattanordnung 72 zu dem Spannrad 100 zurück und wird dann nach vorne zu dem Führungsrad 104 geführt. Das Führungsrad 104 lenkt die Kette C zu den hinteren Ritzeln (z.B. G1-G11). Eine seitliche Bewegung der Käfigplatte 93, des Spannrades 100 und des Führungsrades 104 kann die seitliche Position der Kette C zur Ausrichtung auf ein ausgewähltes der hinteren Ritzel (z.B. G1-G11) bestimmen.
Obwohl hier nicht dargestellt, kann an dem Lenker 68 eine Steuereinheit zum Betätigen des Motormoduls 94 und zum Betätigen des hinteren Schaltwerks 80 montiert sein, um einen Gangwechsel und eine Gangauswahl durchzuführen. Die Steuereinheit kann jedoch an einer beliebigen Stelle des Fahrrads 50 angeordnet sein oder alternativ auf verschiedene Komponenten des Fahrrads 50 verteilt sein mit einer Führung einer Kommunikationsverbindung zur Aufnahme der erforderlichen Signal- und Energiepfade. Die Steuereinheit kann auch an einer anderen Stelle als an dem Fahrrad 50 angeordnet sein, wie beispielsweise an einem Handgelenk des Fahrers oder in einer Trikottasche. Die Kommunikationsverbindung kann Drähte umfassen, kann drahtlos sein oder kann eine Kombination daraus sein. In einem Beispiel kann die Steuereinheit in das hintere Schaltwerk 80 integriert sein, um Steuerbefehle zwischen Komponenten zu übertragen. Die Steuereinheit kann eine Verarbeitungseinheit, eine Kommunikationsvorrichtung (z.B. eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung), einen Speicher und eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen umfassen.
Die Batterie 96 kann stattdessen eine alternative Energieversorgung oder Energiequelle sein und kann andere elektrische Komponenten des Fahrrads 50 innerhalb eines verbundenen Systems betreiben. Ferner können mehrere Energieversorgungen vorgesehen sein, die gemeinsam oder einzeln die elektrischen Komponenten des Systems, einschließlich des hinteren Schaltwerks 80, versorgen können, wie beispielsweise einen Antriebsmotor für ein Ausführungsbeispiel, das ein elektrisch angetriebenes Fahrrad beinhaltet. Zusätzliche Batterien oder andere Energieversorgungen können an dem Schaltwerk oder an anderen Positionen, wie beispielsweise an dem Rahmen 52, angebracht sein. In diesem Beispiel ist die Batterie 96 jedoch so konfiguriert, dass sie direkt an dem hinteren Schaltwerk 80 angebracht ist und die Komponenten des hinteren Schaltwerks 80 mit Energie versorgt. In einem Ausführungsbeispiel ist das hintere Schaltwerk 80 so konfiguriert, dass die Batterie 96 nur die Komponenten des hinteren Schaltwerks 80 mit Energie versorgt.
Bei dem hinteren Schaltwerk 80 kann es sich um eine beliebige Anzahl andere Schaltwerkstypen handeln, für die eine Gangkalibrierung vorzusehen ist. Zum Beispiel kann das hintere Schaltwerk 80 ein linear wirkendes Schaltwerk oder eine Gangschaltvorrichtung sein, die auf eine Nabe mit Innenverzahnung oder ein an einem Rahmen montiertes Mehrganggetriebe wirkt. Es können zusätzliche Schaltwerktypen verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 ist eine Leiterplatte (PCB) 204 innerhalb des beweglichen Elements 90 aufgenommen. In anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Fahrrad 50 zusätzliche PCB in oder an dem hinteren Schaltwerk 80 und/oder andere Komponenten des Fahrrads 50. Die Batterie 96 zum Beispiel versorgt Komponenten, die über Stifte 180, ein Kabel 128, einem Verbindungselement 198 und/oder einem Verbindungselement 202 mit der PCB 204 elektrisch verbunden sind, wenn die Batterie 96 installiert ist. Die PCB 204 unterstützt und/oder die Batterie 96 versorgt eine beliebige Anzahl von Komponenten innerhalb zum Beispiel des hinteren Schaltwerks 80 (z.B. innerhalb des beweglichen Elements 90). Zum Beispiel, wie in den Beispielen von 4 und 5 gezeigt, unterstützt die PCB 204 eine oder mehrere Antennen 206 (z.B. zwei Antennen), und versorgt die Batterie 96 einen Motor über einen Motoranschluss 208, der zwei verschiedene Seiten der PCB 204 elektrisch verbindet. Die PCB 204 kann zusätzliche, weniger und/oder verschiedene Komponenten unterstützen und/oder die Batterie 96 kann zusätzliche, weniger und/oder verschiedene Komponenten versorgen.
Zum Beispiel kann die PCB 204 eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten (z.B. eine Verarbeitungseinheit) und einen oder mehrere Speicherplätze (z.B. einen Speicher) in Kommunikation mit der einen oder den mehreren Verarbeitungseinheiten unterstützen. Der Speicher kann vorbestimmte Daten speichern, wie beispielsweise Daten, die Zahnradpositionsziele repräsentieren (z.B. eine zweidimensionale Tabelle von Zahnradpositionszielen, wobei eine Dimension ein Zielzahnradindex und die andere Dimension ein Einstellungsindex ist), Daten, die erwartete Raspelpositionen repräsentieren (z.B. eine zweidimensionale Tabelle von erwarteten Raspelpositionen für jeden Zielzahnradindex für jeden Einstellungsindex), Daten, die ungefähre Versätze repräsentieren (z.B. eine eindimensionale Tabelle eines ungefähren Versatzes für jedes Zahnrad von jedem Einstellungsindex), und/oder zusätzliche Daten.
Bei der Verarbeitungseinheit (z.B. einem Mikroprozessor) kann es sich um eine beliebige Anzahl verschiedener Typen von Verarbeitungseinheiten handeln, zum Beispiel um einen Universalprozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), ein Field Programmable Gate Array (FPGA), einen analogen Schaltkreis, einen digitalen Schaltkreis, Kombinationen davon oder andere jetzt bekannte oder später entwickelte Verarbeitungseinheiten. Die Verarbeitungseinheit kann eine einzelne Vorrichtung oder Kombinationen von Vorrichtungen sein, beispielsweise durch eine gemeinsame oder parallele Verarbeitung.
Der Speicher kann ein flüchtiger Speicher oder ein nichtflüchtiger Speicher sein. Der Speicher kann einen oder mehrere aus einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Flash-Speicher, einem elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) und/oder anderen Speichertypen umfassen. Der Speicher kann von der PCB 204 entfernbar sein, wie beispielsweise eine sichere digitale (SD) Speicherkarte. In einem bestimmten, nicht einschränkenden, beispielhaften Ausführungsbeispiel kann ein computerlesbares Medium einen Festkörperspeicher, wie beispielsweise eine Speicherkarte oder ein anderes Paket umfassen, das einen oder mehrere nichtflüchtige Nur-Lese-Speicher aufnimmt. Ferner kann das computerlesbare Medium ein Direktzugriffsspeicher oder ein anderer flüchtiger, wiederbeschreibbarer Speicher sein. Zusätzlich kann das computerlesbare Medium ein magnetooptisches oder optisches Medium, wie beispielsweise eine Diskette oder ein Band oder eine andere Speichervorrichtung, umfassen. Dementsprechend wird die Offenbarung als ein oder mehrere computerlesbare Medien und andere Äquivalente und Nachfolgemedien umfassend angesehen, in denen Daten oder Anweisungen gespeichert werden können. Der Speicher wird verwendet, um Anweisungen für die Verarbeitungseinheit zu speichern.
Der Speicher kann ein nicht-transitorisches, computerlesbares Medium sein und als ein einziges Medium beschrieben werden. Der Begriff „computerlesbares Medium“ umfasst jedoch ein einzelnes Medium oder mehrere Medien, wie beispielsweise eine zentralisierte oder verteilte Speicherstruktur und/oder zugehörige Caches, die zum Speichern eines oder mehrerer Sätze von Anweisungen und anderen Daten betriebsfähig sind. Der Begriff „computerlesbares Medium“ soll auch jedes Medium umfassen, das in der Lage ist, einen Satz von Anweisungen zum Ausführen durch eine Verarbeitungseinheit zu speichern, zu kodieren oder zu übertragen, oder das ein Computersystem veranlasst, eine oder mehrere der hierin offenbarten Verfahren oder Betätigungen auszuführen.
Dedizierte Hardware-Implementierungen, wie ASICS, programmierbare Logik-Arrays und andere Hardware-Geräte, können so konstruiert sein, dass sie eine oder mehrere der hier beschriebenen Verfahren implementieren. Anwendungen, die Apparate und Systeme verschiedener Ausführungsbeispiele umfassen können, können im allgemein eine Auswahl von elektronischen Systemen und Computersystemen umfassen. Ein oder mehrere hierin beschriebene Ausführungsbeispiele können Funktionen unter Verwendung von zwei oder mehr spezifischen, miteinander verbundenen Hardwaremodulen oder -vorrichtungen mit zugehörigen Steuer- und Datensignalen implementieren, die zwischen den Modulen und durch die Module oder als Teile einer ASIC kommuniziert werden können. Dementsprechend umfasst das vorliegende System Software-, Firmware- und Hardware-Implementierungen.
Die PCB 204 kann auch einen oder mehrere Sensoren unterstützen. Beispielsweise kann die PCB 204 einen oder mehrere Beschleunigungssensoren und einen Positionsrückmeldesensor unterstützen und mit Energie versorgen. Der eine oder die mehreren Beschleunigungssensoren und der Positionsrückmeldesensor können in Kommunikation mit der Verarbeitungseinheit und dem Speicher stehen. Der eine oder die mehreren Beschleunigungssensoren und der Positionsrückmeldungssensor können an anderer Stelle an und/oder in dem Schaltwerk 80 oder dem Fahrrad 50 gehalten sein.
In Bezug auf 6 und 7 kann das bewegliche Element 90 zum Beispiel einen Motor 210, einen Antriebsstrang 212 und einen Encoder 214 umfassen, die von der PCB 204 unterstützt und elektrisch über diese verbunden sind. Der Encoder 214 kann eine Wellendrehung des Motors 210 verfolgen, so dass auch eine Position des hinteren Schaltwerks 80 verfolgt werden kann. Die Batterie 96 versorgt den Motor 210 und treibt den Antriebsstrang 212 über ein Abtriebsschneckengetriebe 216 an, wie in 7 gezeigt. Der mit Energie versorgte Motor 210 treibt den Antriebsstrang 212 an, um die Kette C zwischen verschiedenen Ritzeln G1-G11 zu bewegen.
8a-8b zeigen zusammen ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur automatischen Einstellung eines hinteren Fahrradschaltwerks. Wie in den folgenden Abschnitten dargestellt, können die Handlungen unter Verwendung einer beliebigen Kombination der in den vorhergehenden Figuren angegebenen Komponenten und/oder anderer Komponenten durchgeführt werden. Zum Beispiel können die folgenden Handlungen mit Komponenten durchgeführt werden, die von der PCB 204 unterstützt werden (z.B. die Verarbeitungseinheit und der Speicher), sowie mit zusätzlichen und/oder anderen Komponenten. Zusätzliche, andere oder weniger Handlungen können vorgesehen sein. Die Handlungen werden in der angegebenen Reihenfolge oder in anderen Reihenfolgen durchgeführt. Die Handlungen können wiederholt werden.
Im Handlung 800 wird ein automatischer Einstellungsmodus für ein hinteres Schaltwerk eingeleitet. Der automatische Einstellungsmodus kann auf einer beliebigen Anzahl von Wegen eingeleitet werden, zum Beispiel durch eine Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks, das den automatischen Einstellungsmodus als Reaktion auf Daten (z.B. eine Anfrage) einleitet, die von der Verarbeitungseinheit erhalten wird. Zum Beispiel kann ein Benutzer mit einer Schnittstelle (z.B. einem Knopf) an dem hinteren Schaltwerk, einer Schnittstelle an einer anderen Stelle an dem Fahrrad (z.B. an der am Lenker 68 montierten Steuereinheit) und/oder einer Schnittstelle an einer mobilen Vorrichtung interagieren, die mit dem hinteren Schaltwerk in Verbindung steht, und kann die Schnittstelle basierend auf der Interaktion die Anfrage erzeugen und an die Verarbeitungseinheit übertragen.
Zum Beispiel kann der Benutzer den Knopf an dem hinteren Schaltwerk mehrmals drücken (z.B. dreimal schnell drücken), um den automatischen Einstellungsmodus für das hintere Schaltwerk einzuleiten. Alternativ kann der Benutzer auch einen Knopf an einer anderen Komponente des Fahrrads drücken, beispielsweise einen Schaltknopf, um den automatischen Einstellungsmodus einzuleiten. Der automatische Einstellungsmodus kann auch auf andere Weise eingeleitet werden. Zum Beispiel kann die Verarbeitungseinheit den automatischen Einstellungsmodus automatisch einleiten basierend auf einer identifizierten Bewegung des Fahrrads (z.B. ein Treten des Fahrrads innerhalb eines vorbestimmten Geschwindigkeitsbereichs für mindestens eine vorbestimmte Zeitdauer) und/oder einer identifizierten Position des Fahrrads (z.B. als auf dem Kopf stehend identifiziert basierend auf Daten von einem oder mehreren Beschleunigungssensoren des hinteren Schaltwerks).
Bei einem hinteren Schaltwerk mit einer einstellbaren „B-Lücke“ muss die „B-Lücke“ korrekt eingestellt sein. Bei Schaltwerken mit hohen und niedrigen Schaltwegbegrenzungen sind die hohen und niedrigen Begrenzungen korrekt einzustellen. Typischerweise ist zum Einstellen der hohen und niedrigen Begrenzungen und der „B-Lücke“ das hintere Schaltwerk ungefähr richtig einzustellen, bevor die automatische Einstellfunktion ausgeführt wird. Ein hinteres Schaltwerk, das keine „B-Lücke“-Einstellung oder Begrenzungsschrauben benötigt, braucht vor einem Ausführen der automatischen Einstellung nicht eingestellt zu werden. Dass die automatische Einstellung funktioniert, kann das Fahrrad in einem Wartungsständer stehend oder umgedreht mit dem Sattel und dem Lenker auf dem Boden aufliegend gesichert werden, so dass das Fahrrad bei frei drehendem Hinterrad vorwärts getreten werden kann.
In Handlung 802 bestimmt die Verarbeitungseinheit, ob der Benutzer innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne in die Pedale tritt. Mit anderen Worten, sobald der automatische Einstellungsmodus in Handlung 800 eingeleitet wird, erwartet die Verarbeitungseinheit, dass der Benutzer mit dem Treten des Fahrrads von Hand beginnt. In einem Ausführungsbeispiel tastet die Verarbeitungseinheit Beschleunigungswerte von einem oder mehreren Beschleunigungssensoren des hinteren Schaltwerks bei einem vorbestimmten Intervall oder kontinuierlich ab. In einem Beispiel verarbeitet die Verarbeitungseinheit die abgetasteten Beschleunigungswerte weiter, indem sie zum Beispiel eine Gesamtbeschleunigung basierend auf abgetasteten Werten von mehr als einem Beschleunigungssensor berechnet und/oder die abgetasteten Beschleunigungswerte mittelt.
Die Verarbeitungseinheit vergleicht die abgetasteten Beschleunigungswerte und/oder die verarbeiteten Beschleunigungswerte mit einem vorbestimmten Beschleunigungsschwellenwert für eine vorbestimmte Zeitspanne. Der vorbestimmte Beschleunigungsschwellenwert kann in dem Speicher des hinteren Schaltwerks oder in einem anderen Speicher gespeichert werden und kann eine Vibration repräsentieren, die in dem hinteren Schaltwerk von der Kette verursacht wird, die sich durch die Stützräder des hinteren Schaltwerks bewegt (z.B. das Spannrad 100 und das Führungsrad 104 des hinteren Schaltwerks 80). Die vorbestimmte Zeitdauer wird in dem Speicher oder einem anderen Speicher gespeichert und kann eine beliebige Anzahl vorbestimmter Zeitabschnitte sein. Die Verarbeitungseinheit kann zum Beispiel die abgetasteten Beschleunigungswerte und/oder die verarbeiteten Beschleunigungswerte zehn Sekunden lang mit dem vorbestimmten Beschleunigungsschwellenwert vergleichen. Während der vorbestimmten Zeitspanne, wenn die Verarbeitungseinheit einen entsprechenden abgetasteten Beschleunigungswert und/oder einen entsprechenden verarbeiteten Beschleunigungswert identifiziert, der größer als der vorbestimmte Beschleunigungsschwellenwert ist, geht das Verfahren zu Handlung 804 über, und der automatische Einstellungsmodus wird fortgesetzt. Wenn die Verarbeitungseinheit während der vorbestimmten Zeitdauer keinen entsprechenden abgetasteten Beschleunigungswert und/oder keinen entsprechenden verarbeiteten Beschleunigungswert identifiziert, der größer als der vorbestimmte Beschleunigungsschwellenwert ist, geht das Verfahren zu Handlung 806 über, wo der automatische Einstellungsmodus ohne jegliche Einstellung abgebrochen wird. Wenn die Verarbeitungseinheit den automatischen Einstellungsmodus in Handlung 806 verlässt, kann die Verarbeitungseinheit in einen normalen Funktionsmodus gehen, in dem eine Bewegung des hinteren Schaltwerks vom Benutzer über eine oder mehrere Benutzerschnittstellen an dem Fahrrad gesteuert werden kann (z.B. an der am Lenker 68 montierten Steuereinheit).
In Handlung 804 steuert die Verarbeitungseinheit einen Strom von einer Energiequelle (z.B. der Batterie 96) des hinteren Schaltwerks zu einem Motor des hinteren Schaltwerks, um einen Teil des hinteren Schaltwerks (z.B. die Käfigplatte 93) in eine vorbestimmte Ausgangsposition zu bringen. Die Verarbeitungseinheit kann den Strom von der Energiequelle zu dem Motor so steuern, dass der Teil des hinteren Schaltwerks schnell in die vorbestimmte Anfangsposition gebracht wird. Die vorbestimmte Anfangsposition kann eine beliebige Anzahl von Positionen sein, die zum Beispiel eine am weitesten außen liegende Position oder eine mit einem kleinsten Ritzel (z.B. dem Ritzel G11) einer hinteren Ritzelanordnung (z.B. der Ritzelanordnung 78) ausgerichtete Position umfasst. Mit anderen Worten, die Verarbeitungseinheit bewegt die Käfigplatte des hinteren Schaltwerks zu einer mit dem kleinsten Ritzel der hinteren Ritzelanordnung ausgerichteten Position, so dass eine Kette um das kleinste Ritzel der hinteren Ritzelanordnung positioniert ist. Es können auch andere vorbestimmte Ausgangspositionen vorgesehen werden, die zum Beispiel eine mit dem größten Ritzel (z.B. dem Ritzel G1) ausgerichtete Position umfassen.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Verarbeitungseinheit weiterhin den abgetasteten Beschleunigungswert überprüfen und/oder liegt der verarbeitete Beschleunigungswert über dem vorbestimmten Beschleunigungsschwellenwert, während der Motor die Käfigplatte zu der vorbestimmten Anfangsposition bewegt. Die Verarbeitungseinheit kann den automatischen Einstellungsmodus abbrechen, wenn die Tretbedingung nicht erfüllt ist. Mit anderen Worten, die Verarbeitungseinheit kann den automatischen Einstellungsmodus abbrechen, wenn der abgetastete Beschleunigungswert und/oder der verarbeitete Beschleunigungswert unterhalb des vorbestimmten Beschleunigungsschwellenwerts liegt.
In einem anderem Ausführungsbeispiel kann das Fahrrad einen kurbelbasierten Trittfrequenzsensor umfassen. Der kurbelbasierte Trittfrequenzsensor kann einen Tretzustand des Fahrrads überwachen und den überwachten Tretzustand zu der Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks kommunizieren. Während einer Bewegung zu der vorbestimmten Anfangsposition kann das hintere Schaltwerk eine Stillstandbedingung basierend auf dem überwachten Tretzustand, der von dem kurbelbasierten Tretfrequenzsensor empfangen wird, und/oder einem Encoderwert erkennen, der anzeigt, dass sich eine Position des hinteren Schaltwerks nicht zu der vorbestimmten Anfangsposition bewegt. Die Verarbeitungseinheit kann den automatischen Erkennungsmodus basierend auf der erfassten Stillstandbedingung abbrechen. In einem Ausführungsbeispiel kann das hintere Schaltwerk eine LED oder einen Geräuschgenerator (z.B. einen Lautsprecher oder eine Alarmschaltung) umfassen, die betriebsfähig sind, den Abbruch oder einen Fehler des automatischen Erkennungsmodus zum Beispiel durch eine kodierte Blinksequenz oder einen Alarmton anzuzeigen.
Die Verarbeitungseinheit steuert den Strom von der Energiequelle des hinteren Schaltwerks zu dem Motor des hinteren Schaltwerks, um den Teil des hinteren Schaltwerks (z.B. die Käfigplatte) in Richtung einer Position an einem entgegengesetzten Ende der hinteren Ritzelanordnung zu bewegen (z.B. zu einer am weitesten innen liegenden Position oder einer mit dem größten Ritzel ausgerichteten Position), während der Benutzer das Fahrrad weiter in die Pedale tritt. Im Handlung 808 initiiert die Verarbeitungseinheit eine Schleife (z.B. Handlungen 808-816), in der Daten an jeder Position der Bewegung, zum Beispiel der Käfigplatte zu der Position an dem größten Ritzel, aufgezeichnet werden.
In Handlung 810 bestimmt und speichert die Verarbeitungseinheit einen Beschleunigungssignal-Energiewert an der jeweiligen Position des hinteren Schaltwerks (z.B. der Käfigplatte des hinteren Schaltwerks). Die Bestimmung des Beschleunigungssignal-Energiewerts umfasst, dass die Verarbeitungseinheit Beschleunigungswerte von mindestens einem des einen oder der mehreren Beschleunigungssensoren abtastet, wenn sich das hintere Schaltwerk an der jeweiligen Position befindet. Mit anderen Worten, zwischen Bewegungen tastet das hintere Schaltwerk die Beschleunigungswerte von dem mindestens einen Beschleunigungssensor ab. Der mindestens eine Beschleunigungssensor ist zum Beispiel in das hintere Schaltwerk integriert. Die Verarbeitungseinheit tastet die Beschleunigungswerte für eine beliebige Anzahl vorbestimmter Zeitabschnitte ab, die zum Beispiel 100 Millisekunden umfassen. Die vorbestimmte Abtastperiode kann in dem Speicher gespeichert sein. Der mindestens eine Beschleunigungssensor wird mit einer beliebigen Anzahl von Raten abgetastet, die zum Beispiel 1.000 Hertz, 100 Hertz, 500 Hertz, 2.000 Hertz oder eine andere Abtastrate umfassen. In einem Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine Beschleunigungssensor in drei zueinander orthogonalen Achsen abtasten. Die abgetasteten Beschleunigungswerte können in dem Speicher oder in einem anderen Speicher gespeichert werden.
Nach der Abtastperiode berechnet die Verarbeitungseinheit einen Mittelwert aller der abgetasteten Beschleunigungswerte und subtrahiert den berechneten Mittelwert von jedem der abgetasteten Beschleunigungswerte. Dadurch wird für jede Beschleunigungssensorachse jeglicher DC-Versatz, wie beispielsweise die Schwerkraft, eliminiert. Alle verarbeiteten Beschleunigungswerte (z.B. abgetastete Beschleunigungswerte mit eliminiertem DC-Versatz) werden dann zu einem einzigen Beschleunigungssignal-Energiewert kombiniert durch ein Summieren des Quadrats jedes der verarbeiteten Beschleunigungswerte, geteilt durch die Anzahl der abgetasteten Beschleunigungswerte. Eine Position des hinteren Schaltwerks (z.B. eine Position einer Käfigplatte des hinteren Schaltwerks oder ein Encoderwert einer Position des hinteren Schaltwerks), an der die Beschleunigungswerte abgetastet wurden, wird in dem Speicher des hinteren Schaltwerks oder in einem anderen Speicher mit dem bestimmten Beschleunigungssignal-Energiewert (z.B. als ein Datenabtastpaar oder als erster Datensatz) gespeichert.
In Handlung 812 steuert die Verarbeitungseinheit den Strom von der Energiequelle des hinteren Schaltwerks zu dem Motor des hinteren Schaltwerks, um den Teil des hinteren Schaltwerks (z.B. die Käfigplatte) in einer kleinen Bewegung zu der entgegengesetzten Endposition (z.B. das Ritzel G1) zu bewegen. Die kleine Bewegung kann ein Prozentsatz eine Gesamtschaltweg-Bewegungsbereichs zwischen der Ausgangsposition (z.B. an dem Ritzel G11) und der entgegengesetzten Endposition (z.B. an dem Ritzel G1) sein. Die kleine Bewegung kann zum Beispiel 0,25 % des Gesamtschaltweg-Bewegungsbereichs sein. Andere vorbestimmte Bewegungen (z.B. andere Prozentsätze der Gesamtbewegung) können vorgesehen sein.
In Handlung 814 bestimmt die Verarbeitungseinheit, ob der Benutzer noch tritt. Wenn die Tretbedingung nicht erfüllt ist, geht das Verfahren zu Handlung 806, wo der automatische Einstellungsmodus abgebrochen wird. Mit anderen Worten, die Verarbeitungseinheit kann den automatischen Einstellungsmodus abbrechen, wenn der abgetastete Beschleunigungswert und/oder der verarbeitete Beschleunigungswert unter dem vorbestimmten Beschleunigungsschwellenwert liegt. Andernfalls geht das Verfahren zu Handlung 816 über, wo die Schleife endet.
Das hintere Schaltwerk (z.B. die Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks) wiederholt die Bewegungs- und Beschleunigungsabtastsequenz (z.B. Handlungen 808-816), bis das hintere Schaltwerk eine entgegengesetzte Schaltwegbegrenzung erreicht (z.B. eine mit dem Ritzel G1 ausgerichtete Position). Daraus ergibt sich eine Tabelle mit Positions- und Beschleunigungssignalenergie-Paaren, die in dem Speicher des hinteren Schaltwerks oder in einem anderen Speicher gespeichert sein kann. Wenn das hintere Schaltwerk während des Bewegungsschwungs für eine vorbestimmte Anzahl von Versuchen nicht in der Lage ist, sich zu einer Zielposition zu bewegen, kann die Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks den automatischen Einstellungsmodus verlassen, ohne eine Einstellung vorzunehmen. Eine LED an dem hinteren Schaltwerk kann zum Beispiel den Abbruch (z.B. einen Fehler) des automatischen Einstellungsmodus durch eine codierte Blinksequenz anzeigen.
Wenn sich das hintere Schaltwerk über die hintere Ritzelanordnung bewegt, schaltet das hintere Schaltwerk durch jedes Ritzel vom kleinsten (z.B. das Ritzel G11) zum größten (z.B. das Ritzel G1). Während eines Fortschreitens von einem Ritzel zu dem nächsten, gibt es kurz vor dem Entgleisen der Kette zu dem nächsten Ritzel eine Reihe von Positionen, in denen die Kette an dem benachbarte größeren Ritzel raspelt. 9 stellt ein Beispiel für das Kettenraspeln an einem benachbarten größeren Ritzel dar, und 10 stellt ein Beispiel der Kette C an einem Ritzel nach dem Schalten dar. Dieses Raspeln ist zum Beispiel mit dem in dem hinteren Schaltwerk integrierten Beschleunigungssensor erfassbar. Nachdem das hintere Schaltwerk die Endposition (z.B. die entgegengesetzte Endposition) bei der Bewegung des hinteren Schaltwerks über die Ritzelanordnung erreicht hat, verarbeitet die Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks Positions- und Beschleunigungsdaten aus der Tabelle von Positions- und Beschleunigungssignalenergie-Paaren, die in Handlungen 808-816 erzeugt und gespeichert wurden.
In Handlung 818 bestimmt die Verarbeitungseinheit einen Schwellenwert der Beschleunigungssignalenergie. In einem Ausführungsbeispiel wird der Schwellenwert des Beschleunigungssignals basierend auf einer durchschnittlichen Beschleunigungssignalenergie aller Beschleunigungssignalenergie-Abtastungen oder basierend auf einem skalierten Wert der durchschnittlichen Beschleunigungssignalenergie bestimmt. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Schwellenwert der Beschleunigungssignalenergie ein vorprogrammierter Wert, der in dem Speicher des hinteren Schaltwerks oder in einem anderen Speicher gespeichert und durch die Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks identifiziert wird. 11 zeigt ein beispielhaftes Diagramm einer Beschleunigungssignalenergie und einer mittleren Beschleunigung im Vergleich zu einer Encoderposition des hinteren Schaltwerks.
In Handlung 820 leitet die Verarbeitungseinheit eine Schleife (z.B. Handlungen 822-828) ein, in der Peaks innerhalb der in dem Speicher gespeicherter Datenabtastpaare erfasst werden. Die Handlungen 822-828 werden für jedes Datenabtastpaar in einer Reihenfolge ausgeführt, in der die Datenabtastpaare gespeichert wurden. Beginnt man zum Beispiel mit einem in dem Speicher gespeicherten ersten Datenabtastpaar und iteriert sequentiell durch jedes Datenabtastpaar in der aufgezeichneten Reihenfolge, identifiziert das Schaltwerk potenzielle Stellen eines Anfangs jedes Raspelbereichs.
Für die Handlungen 822 und 824 vergleicht die Verarbeitungseinheit die Beschleunigungssignalenergie des jeweiligen Datenabtastpaares mit dem in Handlung 818 bestimmten Schwellenwert der Beschleunigungssignalenergie. In Handlung 822 bestimmt die Verarbeitungseinheit, ob die jeweilige Beschleunigungssignalenergie den Schwellenwert der Beschleunigungssignalenergie überschreitet. In Handlung 824 bestimmt die Verarbeitungseinheit, ob die vorherige Beschleunigungssignalenergie kleiner als der Schwellenwert der Beschleunigungssignalenergie ist oder ob eine konfigurierbare Anzahl von vorherigen Beschleunigungssignalenergien kleiner als der Schwellenwert der Beschleunigungssignalenergie ist. Wenn die Verarbeitungseinheit die Bedingungen von Handlung 822 bzw. Handlung 824 als wahr bestimmt, kann die entsprechende Position (z.B. die Encoderposition des Schaltwerks) des jeweiligen Datenabtastpaares als potenzielle Stelle des Beginns eines Raspelbereichs betrachtet werden, und das Verfahren geht zu Handlung 826 über. In Handlung 826 wird die potenzielle Stelle des Beginns des Raspelbereichs in den Speicher des hinteren Schaltwerks oder in einen anderen Speicher gespeichert. Das Verfahren geht dann zu Handlung 828 über, wo die jeweilige Schleife endet. Wenn die Verarbeitungseinheit bestimmt, dass die Bedingung von Handlung 822 oder die Bedingung von Handlung 824 nicht wahr ist, geht das Verfahren zu Handlung 828 über, und eine entsprechende Schleife endet.
Jeder potenzielle Rand der Raspelposition wird in dem Speicher des hinteren Schaltwerks oder in einem anderen Speicher gespeichert. Sobald jedes Datenabtastpaar verarbeitet ist, korreliert die Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks die möglichen Raspelpositionen mit den erwarteten Raspelpositionen jedes Zahnrads für jeden möglichen Einstellungswert. Für jede Zahnradstelle, für jeden Einstellungswert berechnet die Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks eine entsprechende Stelle oder ruft diese ab, bei der ein Beginn eines Raspelns erwartet wird, wenn sich zum Beispiel das hintere Schaltwerk nach innen bewegt. Die erwartete Raspelstelle kann aus einer Tabelle mit einem Eintrag für jede Einstell-/Zahnradkombination (siehe z.B. Tabelle 2) oder einer Tabelle mit einem Eintrag für jedes Zahnrad, der bei einem beliebigen Einstellungswert angewendet werden kann, entnommen werden (siehe Tabelle 3).
Die zuvor erläuterten Tabellen können vorbestimmt und in dem Speicher des Schaltwerks oder in einem anderen Speicher gespeichert werden. Im Folgenden sind beispielhafte Tabellen bereitgestellt: Tabelle 1 ist eine zweidimensionale Tabelle von Zahnradpositionszielen, wobei eine Dimension der Zielzahnradindex und die andere Dimension ein Einstellungsindex ist; Tabelle 2 ist eine zweidimensionale Tabelle erwarteter Raspelpositionen für jeden Zielzahnradindex für jeden Einstellungsindex (z.B. eine Mehrzahl zweiter Datensätze, wobei jeder zweite Datensatz der Mehrzahl zweiter Datensätze eine Spalte der Tabelle bildet, die einem entsprechenden Einstellungsindex zugeordnet ist); und Tabelle 3 ist eine eindimensionale Tabelle eines ungefähren Versatzes für jedes Zahnrad von jedem Einstellungsindex.
Ein hinteres Schaltwerk, das dazu geeignet ist, mit mehreren hinteren Ritzelanordnungen (z. B. Kassetten) mit unterschiedlichen Zahnzahlen pro Ritzel, einer unterschiedlichen Anzahl von Ritzeln oder unterschiedlichen Herstellungsverfahren kombiniert zu werden, kann unterschiedliche erwartete Raspelstellen für jede einzelne Kassette aufweisen. Die Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks kann die Kassette, mit der das hintere Schaltwerk konfiguriert ist, zum Beispiel über eine mobile Vorrichtung (z.B. eine Smartphone-Anwendung) oder eine andere Schnittstelle identifizieren. Der Einstellungswert mit der besten Korrelation erwarteter Raspelstellen mit beobachteten Raspelstellen kann als ein idealer Einstellungswert gewählt werden.
Um die beobachteten möglichen Raspelstellen mit den erwarteten Stellen zu korrelieren, berechnet die Verarbeitungseinheit des hinteren Schaltwerks für jede Einstellung einen Fehlerwert. In Handlung 830 identifiziert die Verarbeitungseinheit in dem Speicher oder einem anderen Speicher gespeicherte Daten zum Bestimmen erwarteter Raspelpositionen. Zum Beispiel identifiziert die Verarbeitungseinheit eine in dem Speicher gespeicherte zweidimensionale Tabelle (siehe Tabelle 2) zum Bestimmen erwarteter Raspelpositionen. Die identifizierte zweidimensionale Tabelle kann der speziellen hinteren Ritzelanordnung entsprechen, die an dem Fahrrad installiert ist. Die identifizierte zweidimensionale Tabelle kann eine zweidimensionale Tabelle erwarteter Raspelpositionen für jeden Zielzahnradindex für jeden Einstellungsindex sein. In Handlung 830 startet die Verarbeitungseinheit des Schaltwerks eine Schleife, in der für jeden Einstellungsindex ein Korrelationsfehler bestimmt wird. In einem Ausführungsbeispiel bezieht sich jede Schleife auf eine Spalte der identifizierten zweidimensionalen Tabelle.
In Handlung 832 sorgt die Verarbeitungseinheit für einen gegebenen Einstellungswert (z.B. einen Einstellungsindex) für eine Übereinstimmung jeder der erwarteten Raspelstellen mit der nächstgelegenen beobachteten möglichen Raspelstelle, die in dem Speicher gespeichert ist. In Handlung 834 quadriert die Verarbeitungseinheit für jeden Zahnradindex eine Differenz zwischen der erwarteten Raspelstelle und der beobachteten Raspelstelle. Die Verarbeitungseinheit summiert die quadrierten Differenzen für jede Raspelstelle zu einem Wert, der einen Korrelationsfehler für den Einstellungswert repräsentiert. In Handlung 836 beendet die Verarbeitungseinheit die Schleife, und das Verfahren kehrt zu Handlung 830 zurück, wenn weitere Spalten der identifizierten Tabelle noch zu verarbeiten sind. 12-16 zeigen jeweils ein beispielhaftes Diagramm einer Beschleunigungssignalenergie im Vergleich zu einer Encoderposition des hinteren Schaltwerks und ein beispielhaftes Diagramm eines Fehlers im Vergleich zu einer Spaltennummer der Tabelle (z.B. eine die dem Einstellungswert entspricht).
Je besser die in dem Einstellungsindex umfassten Zielpositionen (z.B. erwartete Raspelpositionen) mit den beobachteten möglichen Raspelstellen übereinstimmen, desto niedriger wird der Fehlerwert sein. In Handlung 838 wird der Einstellungswert (z.B. der Einstellungsindex) mit dem niedrigsten Fehler betrachtet als derjenige, der die beste Korrelation mit den beobachteten möglichen Raspelstellen aufweist, und er wird als Einstellung für das Schaltwerk ausgewählt. Der Einstellungsindex spezifiziert einen Satz von Positionszielen, der für eine Positionierung eines Schaltwerks während eines normalen Betriebs des Fahrrads (siehe Tabelle 1) verwendet werden soll (z.B. eine Mehrzahl dritter Datensätze, wobei jeder dritte Datensatz der Mehrzahl dritter Datensätze eine Spalte der Tabelle bildet, die einem entsprechenden Einstellungsindex zugeordnet ist). Der ausgewählte Einstellungswert und/oder entsprechende Zielpositionen sind in dem Speicher gespeichert und werden von der Verarbeitungseinheit zur Betätigung des hinteren Schaltwerks verwendet. In einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren von 8 zum automatischen Einstellen eines vorderen Umwerfers verwendet.
Einige hintere Schaltwerke weisen einen sehr großen Einstellungsbereich auf, so dass das hintere Schaltwerk in einer Richtung so weit eingestellt werden kann, dass das hintere Schaltwerk korrekt zwischen Ritzeln schaltet, aber nicht jedes Ritzel erreichen kann, weil das hintere Schaltwerk um einen Abstand von einem oder mehreren ganzen Ritzeln falsch eingestellt ist. Bei solchen hinteren Schaltwerken kann ein Fehlerwert einer inkorrekten Einstellung, der einen oder mehrere weggelassene Gänge repräsentiert, zu dem geringsten Fehler führen.
Um eine Auswahl der falschen Einstellung zu verhindern, kann eine Endposition, die das hintere Schaltwerk während der Abtastbewegungssequenz erreicht hat, dazu verwendet werden, die verfügbaren Einstellungswerte zu begrenzen (z.B. innerhalb der identifizierten Tabelle; Tabelle 2). Die Endposition des hinteren Schaltwerks kann einstellbar sein und/oder kann auf einer physikalischen Begrenzung basieren. Zum Beispiel kann eine Einstellschraube verwendet werden, um die Endposition einzustellen (z.B. eine untere Grenze). Als weiteres Beispiel kann ein Käfig zu Kettenrad Kontakt an, zum Beispiel dem größten Ritzel der hinteren Ritzelanordnung die Endposition definieren, die das hintere Schaltwerk während der Abtastbewegung erreichen kann.
Wenn eine innere Begrenzungsschraube richtig eingestellt ist, kann die Endposition, die das hintere Schaltwerk erreicht, relativ nahe an einem tatsächlichen Positionierungsziel für das innerste Zahnrad liegen. Der Einstellungsindex mit der Zielposition des inneren Ritzels, die der Endposition des hinteren Schaltwerks am nächsten liegt, kann eine vernünftige Annäherung an den korrekten Einstellungsindex sein. Beim Identifizieren eines Einstellungsindexes mit dem geringsten Fehler werden nur Einstellungsindizes innerhalb eines spezifizierten Bereichs des übereinstimmenden Zielindexes berücksichtigt.
In einem Ausführungsbeispiel können die Beschleunigungssensor-Signalenergie-Abtastungen oder eine Teilmenge der Beschleunigungssensor-Signalenergie-Abtastungen anstelle einer Auswahl eines minimalen Fehlers von der Verarbeitungseinheit zum Erzeugen einer polynomischen Regressionsfunktion verwendet werden. Ein Minimum der Polynomfunktion kann den besten Einstellungsindex identifizieren.
In einem Ausführungsbeispiel kann eine Beschleunigungssensor-Signalenergie im Vergleich zu einem Positionsdatensatz (z.B. Datenabtastpaare) auch über die Zeit erzeugt werden, während der Benutzer oder ein anderer Benutzer das Fahrrad fährt, indem der mindestens eine Beschleunigungssensor während Schaltungen abgetastet wird. Sobald genügend Daten gesammelt worden sind, kann die Verarbeitungseinheit einen Korrelationsalgorithmus ausführen (z.B. mindestens Handlungen 830-836). Wenn der Korrelationsalgorithmus eine bessere Einstellung für das hintere Schaltwerk erfasst, kann die Verarbeitungseinheit entweder automatisch die Einstellung vornehmen oder den Benutzer darauf hinweisen, dass das hintere Schaltwerk eingestellt werden muss.
Der minimale Korrelationswert kann ein Indikator für andere Systemprobleme sein. Wenn der minimale Korrelationswert zum Beispiel größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, kann ein Fahrradschaltauge des hinteren Schaltwerks verbogen sein. Andere verfolgbare Indikatoren für Systemschäden oder Fehleinstellungen können beispielsweise eine Differenz zwischen einem minimalen Fehler und einem maximalen Fehler oder eine nichtlineare Korrelation pro Zahnrad sein. Dann kann eine Warnung übermittelt werden, dass ein Systemfehler aufgetreten ist und/oder eine Wartung für eine ordnungsgemäße Leistung erforderlich ist. Die Warnung kann eine beliebige Anzahl verschiedener Arten von Warnungen sein, die zum Beispiel eine akustische Warnung, eine visuelle Warnung, die dem Fahrer über (z.B. auf einer Ausgabevorrichtung eines Computers oder einer Steuervorrichtung an dem Lenker des Fahrrads) angezeigt wird, und/oder eine Textmitteilung auf einer mobilen Vorrichtung, die sich nicht am Fahrrad befindet.
In einem Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Beschleunigungssensor nicht in das hintere Schaltwerk integriert, sondern ist an einem Rahmen des Fahrrads montiert. In einem anderen Beispiel kann ein Mikrofon den Beschleunigungssensor an dem Fahrrad ersetzen oder zusätzlich zum Beschleunigungssensor vorgesehen sein, um mögliche Kettenraspelpositionen zu identifizieren. In einem noch anderen Ausführungsbeispiel wird anstelle eines Messens von Vibrationen (z.B. mit dem Beschleunigungssensor) oder Geräuschen (z.B. mit dem Mikrofon) eine Abwesenheit von Vibrationen oder Geräuschen verwendet, um Kalibrierpositionen zu identifizieren. Rückkopplungsarme Bereiche können als mittlere Positionen zwischen zwei Kettenraspelpositionen gemittelt werden, was auf eine Kettenradbreite oder eine Position zwischen Kettenradgängen hindeuten kann. In einem Ausführungsbeispiel wird, wenn sich das hintere Schaltwerk während eines Kalibrierens bewegt, eine Vorderkante oder eine Vibration oder ein Geräusch als relevante Position aufgezeichnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine Hinterkante (z.B. dort, wo die Vibration oder das Geräusch aufhört) aufgezeichnet und mit gespeicherten Werten verglichen.
In einem Ausführungsbeispiel bewegt sich der Bewegungsschwung relativ zu dem Rahmen des Fahrrads von dem innersten Zahnrad zu dem äußersten Zahnrad, anstelle von dem äußersten Zahnrad zu dem innersten Zahnrad. In einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren auf eine Untergruppe von Zahnrädern oder Ritzeln anstelle aller Ritzel der hinteren Ritzelanordnung angewendet. In einem anderen Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Zahnräder (z.B. eine Gesamtzahl von Zahnrädern oder eine Untergruppe von Zahnrädern) eine höhere Kalibrierpriorität haben als ein mittleres Zahnrad. Beispielsweise können größere Zahnräder mit mehr Schaltpositionen mehr oder weniger empfindlich auf Fehlschaltungen reagieren, so dass ein Kalibrierablauf die Kalibrierung der größeren Zahnräder mit einer höheren Präzision als der Durchschnitt aller der Zahnräder priorisieren kann. In einem Ausführungsbeispiel kann der Fahrer den Zahnrädern den Vorrang geben, die für ihn am wichtigsten sind, um zum Beispiel optimierte Schaltvorgänge bei langsamen Bergauffahrgeschwindigkeiten oder hohen Fahrgeschwindigkeiten zu ermöglichen. Eine solche Priorisierung kann z.B. durch ein Gewichten der in Handlung 834 berechneten Unterschiede erfolgen.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren ausgeführt werden, ohne dass das hintere Schaltwerk in eine Begrenzungsschraube läuft (z.B., wenn es unwahrscheinlich ist, dass das hintere Schaltwerk durch ein ganzes Zahnrad oder Ritzel falsch eingestellt ist). In einem Ausführungsbeispiel kann das Verfahren auf einen vorderen Umwerfer anstelle eines hinteren Schaltwerks oder zusätzlich zu einem hinteren Schaltwerk angewandt werden.
Jedes der zuvor beschriebenen Beispiele veranschaulicht, dass die Konfiguration und Konstruktion des hinteren Fahrradschaltwerks auf unterschiedliche Weise variiert werden kann. Es sind jedoch auch andere Beispiele möglich, die sich von den hierin offenbarten und beschriebenen unterscheiden. Es ist nicht beabsichtigt, die Erfindung und die Offenbarung auf die zuvor diskutierten Beispiele zu beschränken.
Obwohl bestimmte Fahrradschaltungen, Fahrräder und Verfahren in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung hierin beschrieben wurden, ist der Geltungsbereich dieses Patents nicht darauf beschränkt. Im Gegenteil, dieses Patent deckt alle Ausführungsbeispiele der Lehren der Offenbarung ab, die fairerweise in den Geltungsbereich zulässiger Äquivalente fallen.
Die Abbildungen der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen ein allgemeines Verständnis der Struktur der verschiedenen Ausführungsbeispiele vermitteln. Die Abbildungen sollen nicht als vollständige Beschreibung aller Elemente und Merkmale von Apparaten und Systemen dienen, die die hierin beschriebenen Strukturen oder Verfahren verwenden. Viele andere Ausführungsbeispiele können für diejenigen, die sich in diesem Gebiert auskennen, nach Durchsicht der Offenbarung ersichtlich sein. Andere Ausführungsbeispiele können verwendet und aus der Offenbarung hergeleitet werden, so dass strukturelle und logische Ersetzungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass von dem Geltungsbereich der Offenbarung abgewichen wird. Darüber hinaus sind die Abbildungen lediglich repräsentativ und können nicht maßstabsgetreu gezeichnet sein. Bestimmte Proportionen innerhalb der Abbildungen können vergrößert sein und andere Proportionen können verkleinert sein. Dementsprechend sind die Offenbarung und die Figuren eher als illustrativ als einschränkend zu betrachten.
Obwohl diese Spezifikation viele Besonderheiten enthält, sollten diese nicht als Beschränkungen des Geltungsbereichs der Erfindung oder dessen, was beansprucht werden kann, ausgelegt werden, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung spezifisch sind. Bestimmte Merkmale, die in dieser Spezifikation in dem Zusammenhang mit separaten Ausführungsbeispielen beschrieben sind, können auch in Kombination in ein einziges Ausführungsbeispiel implementiert sein. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die in dem Zusammenhang mit einem einzigen Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch in mehreren Ausführungsbeispielen getrennt oder in jeder geeigneten Unterkombination implementiert sein. Darüber hinaus können, obwohl Merkmale zuvor als in bestimmten Kombinationen wirkend beschrieben und sogar anfänglich als solche beansprucht wurden, in einigen Fällen ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination aus der Kombination herausgelöst werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
In ähnlicher Weise, auch wenn Betätigungen und/oder Handlungen in den Zeichnungen dargestellt und hierin in einer bestimmten Reihenfolge beschrieben werden, sollte dies nicht so verstanden werden, dass diese Betätigungen in der gezeigten Reihenfolge oder in sequentieller Reihenfolge ausgeführt werden müssen oder dass alle dargestellten Betätigungen ausgeführt werden müssen, um gewünschte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen können Multitasking und Parallelverarbeitung vorteilhaft sein. Darüber hinaus sollte die Trennung verschiedener Systemkomponenten in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen nicht so verstanden werden, dass eine solche Trennung in allen Ausführungsbeispielen erforderlich ist, und es sollte verstanden werden, dass beliebige beschriebene Programmkomponenten und Systeme im Allgemeinen zusammen in ein einziges Softwareprodukt integriert oder in mehrere Softwareprodukte gepackt werden können.
Auf eine oder mehrere Ausführungsbeispiele der Offenbarung kann hier einzeln und/oder kollektiv mit dem Begriff „Erfindung“ verwiesen werden, lediglich der Einfachheit halber und ohne die Absicht, den Geltungsbereich dieser Anmeldung freiwillig auf eine bestimmte Erfindung oder ein bestimmtes erfinderisches Konzept zu beschränken. Obwohl hierin spezifische Ausführungsbeispiele veranschaulicht und beschrieben wurden, ist darüber hinaus wünschenswert, dass eine beliebige spätere Anordnung, mit der der gleiche oder ein ähnlicher Zweck erreicht werden soll, unter die gezeigten spezifischen Ausführungsbeispiele zu substituieren ist. Diese Offenbarung soll alle späteren Anpassungen oder Variationen verschiedener Ausführungsbeispiele abdecken. Kombinationen der zuvor genannten Ausführungsbeispiele und andere Ausführungsbeispiele, die hier nicht ausdrücklich beschrieben sind, sind für den Fachmann auf diesem Gebiet nach Durchsicht der Beschreibung offensichtlich.
Die Zusammenfassung der Offenbarung wird in Übereinstimmung mit 37 C.F.R. §1.72(b) zur Verfügung gestellt und wird mit der Maßgabe eingereicht, dass sie nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Umfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Darüber hinaus können in der vorstehenden detaillierten Beschreibung verschiedene Merkmale zum Zweck der Straffung der Offenbarung in einem einzigen Ausführungsbeispiel zusammengefasst oder beschrieben sein. Diese Offenbarung ist nicht so auszulegen, als spiegele sie die Absicht wider, dass die beanspruchten Ausführungsbeispiele mehr Merkmale erfordern, als in jedem Anspruch ausdrücklich aufgeführt sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche widerspiegeln, der erfinderische Gegenstand auf weniger als alle Merkmale eines der offenbarten Ausführungsbeispiele ausgerichtet sein. Daher werden die folgenden Ansprüche in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein steht und den beanspruchten Gegenstand separat definiert.
Es ist beabsichtigt, dass die vorstehende detaillierte Beschreibung eher als illustrativ denn als beschränkend angesehen wird und dass davon ausgegangen wird, dass die folgenden Ansprüche einschließlich aller Äquivalente dazu dienen, den Geltungsbereich der Erfindung zu definieren. Die Ansprüche sollten nicht so gelesen werden, als seien sie auf die beschriebene Reihenfolge oder die beschriebenen Elemente beschränkt, es sei denn, dies wird zu diesem Zweck angegeben. Daher werden alle Ausführungsbeispiele, die in den Anwendungsbereich und Geist der folgenden Ansprüche und deren Äquivalente fallen, als Erfindung beansprucht.

Claims

Elektromechanisches Schaltwerk für ein Fahrrad, wobei das elektromechanische Schaltwerk umfasst: ein Basiselement, das an einem Rahmen des Fahrrads montierbar ist; ein bewegliches Element, das mit dem Basiselement beweglich gekoppelt ist; eine Kettenführungsanordnung, die mit dem beweglichen Element drehbar verbunden ist; und eine Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist zum: Identifizieren möglicher Kettenraspelpositionen basierend auf Sensordaten; Identifizieren einer Mehrzahl von Datensätzen, wobei jeder Datensatz der Mehrzahl von Datensätzen erwartete Kettenraspelpositionen für jedes Zahnrad einer Mehrzahl von Zahnrädern repräsentiert; Identifizieren einer Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk basierend auf den möglichen Kettenraspelpositionen und der Mehrzahl von Datensätzen; und Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der identifizierten Einstellung.
Elektromechanisches Schaltwerk nach Anspruch 1, wobei die Identifikation der möglichen Kettenraspelpositionen basierend auf Sensordaten eine Identifikation einer Mehrzahl erster Datensätze umfasst, wobei jeder erste Datensatz der Mehrzahl erster Datensätze Daten umfasst, die eine Beschleunigung eines Abschnitts des elektromechanischen Schaltwerks an einer jeweiligen Position der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement repräsentieren, und wobei die Mehrzahl von Datensätzen eine Mehrzahl zweiter Datensätze ist.
Elektromechanisches Schaltwerk nach Anspruch 2, wobei die Identifikation der Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk umfasst: einen Vergleich der möglichen Kettenraspelpositionen mit der Mehrzahl zweiter Datensätze; und eine Identifikation eines zweiten Datensatzes der Mehrzahl zweiter Datensätze basierend auf dem Vergleich, wobei ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der identifizierten Einstellung ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der Identifikation des zweiten Datensatzes umfasst.
Elektromechanisches Schaltwerk nach Anspruch 3, das ferner einen Speicher umfasst, der so konfiguriert ist, dass er die Mehrzahl erster Datensätze, die identifizierten möglichen Kettenraspelpositionen, die Mehrzahl zweiter Datensätze oder eine beliebige Kombination davon speichert.
Elektromechanisches Schaltwerk nach Anspruch 4, wobei der Speicher so konfiguriert ist, dass er die Mehrzahl erster Datensätze in einer sequentiellen Reihenfolge speichert, wobei die Identifikation möglicher Kettenraspelpositionen umfasst: in der sequentiellen Reihenfolge, für jeden ersten Datensatz von mindestens einigen ersten Datensätzen aus der Mehrzahl erster Datensätze: eine Bestimmung, ob die jeweilige Beschleunigung größer als eine vorbestimmte Schwellenwertbeschleunigung ist; eine Bestimmung, ob die jeweilige Beschleunigung größer ist als jede einer vorbestimmten Anzahl sequenziell vorhergehender Beschleunigungen der Mehrzahl erster Datensätze; und eine Identifikation der jeweiligen Position als eine der möglichen Kettenraspelpositionen basierend auf den Bestimmungen, wenn die jeweilige Beschleunigung größer ist als die vorbestimmte Schwellenwertbeschleunigung und die jeweilige Beschleunigung größer ist als jede der vorbestimmten Anzahl sequenziell vorhergehender Beschleunigungen.
Elektromechanisches Schaltwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Identifikation der Mehrzahl zweiter Datensätze eine Identifikation einer Tabelle umfasst, wobei jeder zweite Datensatz der Mehrzahl zweiter Datensätze eine Spalte oder eine Zeile der Tabelle bildet und einem jeweiligen Einstellungsindex zugeordnet ist, und wobei ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der Identifikation des zweiten Datensatzes ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf dem dem identifizierten zweiten Datensatz zugeordneten Einstellungsindex umfasst.
Elektromechanisches Schaltwerk nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungseinheit ferner so konfiguriert ist, dass sie einen oder mehrere dritte Datensätze identifiziert, wobei jeder dritte Datensatz des einen oder der mehreren dritten Datensätze ein Positionsziel für jedes Zahnrad der Mehrzahl von Zahnrädern repräsentiert und einem entsprechenden Einstellungsindex zugeordnet ist, und wobei ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf dem dem identifizierten zweiten Datensatz zugeordneten Einstellungsindex umfasst: eine Identifikation eines dritten Datensatzes der Mehrzahl dritter Datensätze basierend auf dem dem identifizierten zweiten Datensatz zugeordneten Einstellungsindex; und ein Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf dem identifizierten dritten Datensatz.
Elektromechanisches Schaltwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner mindestens einen Beschleunigungssensor umfasst, der in dem beweglichen Element, der Kettenführungsanordnung oder dem beweglichen Element und der Kettenführungsanordnung angeordnet ist, wobei der mindestens eine Beschleunigungssensor so konfiguriert ist, dass er die die Beschleunigung repräsentierenden Daten erzeugt, und wobei der Abschnitt des elektromechanischen Schaltwerks das bewegliche Element umfasst.
Elektromechanisches Schaltwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen Motor umfasst, der so konfiguriert ist, dass er das bewegliche Element relativ zu dem Basiselement bewegt, wobei die Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze umfasst: eine Bewegung des beweglichen Elements mit dem Motor relativ zu dem Basiselement, so dass die Kettenführungsanordnung in einer ersten der Positionen der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement positioniert wird; eine Identifikation eines oder mehrerer Beschleunigungswerte für den Abschnitt des elektromechanischen Schaltwerks mit einem oder mehreren Sensoren, wenn sich die Kettenführungsanordnung in der ersten Position befindet; für jede der Positionen der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement: eine Bewegung des beweglichen Elements mit dem Motor relativ zu dem Basiselement, so dass die Kettenführungsanordnung in einer entsprechenden der Positionen relativ zu dem Basiselement positioniert wird; und eine Identifikation eines oder mehrerer Beschleunigungswerte für den Abschnitt des elektromechanischen Schaltwerks mit dem einen oder den mehreren Sensoren, wenn sich die Kettenführungsanordnung in der entsprechenden Position befindet; und eine Erzeugung der Mehrzahl erster Datensätze basierend auf den Beschleunigungswerten, die entsprechend für die Positionen der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement identifiziert wurden.
Elektromechanisches Schaltwerk nach Anspruch 9, wobei die Positionen der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement einen Bewegungsbereich zwischen einem kleinsten Zahnrad der Mehrzahl von Zahnrädern und einem größten Zahnrad der Mehrzahl von Zahnrädern definieren, und wobei die Kettenführungsanordnung auf das kleinste Zahnrad ausgerichtet ist, wenn sich die Kettenführungsanordnung in der ersten Position befindet.
Elektromechanisches Schaltwerk nach Anspruch 9 oder 10, wobei der eine oder die mehreren Sensoren einen oder mehrere Beschleunigungssensoren umfassen, die in das elektromechanische Schaltwerk integriert sind.
Elektromechanisches Schaltwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinheit ferner konfiguriert ist zum: Einleiten eines automatischen Einstellungsmodus, wobei der automatische Einstellungsmodus die Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze, die Identifikation möglicher Kettenraspelpositionen, die Identifikation der Mehrzahl zweiter Datensätze und die Identifikation der Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk umfasst; Bestimmen, ob eine Tretbedingung erfüllt ist, nach dem Einleiten des automatischen Einstellungsmodus und vor der Identifikation der Mehrzahl erster Datensätze; Abbrechen des automatischen Einstellungsmodus, wenn die Verarbeitungseinheit bestimmt, dass die Tretbedingung nicht erfüllt ist.
Elektromechanisches Schaltwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verarbeitungseinheit ferner zum Empfangen von Benutzereingabedaten konfiguriert ist, und wobei das Einleiten des automatischen Einstellungsmodus ein Einleiten des automatischen Einstellungsmodus als Reaktion auf die empfangenen Benutzereingabedaten umfasst.
Elektromechanisches Schaltwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Ausgabevorrichtung umfasst, wobei die Verarbeitungseinheit ferner dazu konfiguriert ist, mit der Ausgabevorrichtung eine Audioausgabe, eine visuelle Ausgabe oder eine Audioausgabe und eine visuelle Ausgabe zu erzeugen, wenn der automatische Einstellungsmodus abgebrochen wird.
Elektromechanisches Schaltwerk nach Anspruch 14, wobei die Ausgabevorrichtung einen Rauschgenerator, eine Leuchtdiode (LED) oder den Rauschgenerator und die LED umfasst.
Verfahren zum automatischen Einstellen eines elektromechanischen Schaltwerks für ein Fahrrad, wobei das Verfahren umfasst: Identifizieren einer Mehrzahl erster Datensätze durch eine Verarbeitungseinheit, wobei jeder erste Datensatz der Mehrzahl erster Datensätze Daten umfasst, die eine Beschleunigung eines Abschnitts des Fahrrads repräsentieren, und Daten, die eine entsprechende Position einer Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement repräsentieren; Identifizieren möglicher Kettenraspelpositionen basierend auf der Mehrzahl erster Datensätze durch die Verarbeitungseinheit; Identifizieren einer Mehrzahl zweiter Datensätze durch die Verarbeitungseinheit, wobei jeder zweite Datensatz der Mehrzahl zweiter Datensätze erwartete Kettenraspelpositionen für jedes Zahnrad einer Mehrzahl von Zahnrädern repräsentiert; Identifizieren einer Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk basierend auf den identifizierten möglichen Kettenraspelpositionen und der Mehrzahl zweiter Datensätze durch die Verarbeitungseinheit; und Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der identifizierten Einstellung durch die Verarbeitungseinheit.
Verfahren nach Anspruch 16, das ferner ein Speichern der Mehrzahl erster Datensätze durch einen Speicher umfasst, wobei das Identifizieren der Mehrzahl erster Datensätze ein Identifizieren der Mehrzahl erster Datensätze aus dem Speicher umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Identifizieren der Einstellung für das elektromechanische Schaltwerk umfasst: Vergleichen der möglichen Kettenraspelpositionen mit der Mehrzahl zweiter Datensätze; und Identifizieren eines zweiten Datensatzes der Mehrzahl zweiter Datensätze basierend auf das Vergleichen, wobei das Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks basierend auf der identifizierten Einstellung ein Anweisen eines Motors des elektromechanischen Schaltwerks durch die Verarbeitungseinheit umfasst, die Kettenführungsanordnung basierend auf der Identifikation des zweiten Datensatzes zu bewegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Betätigen des elektromechanischen Schaltwerks ferner umfasst: Empfangen einer Gangschaltanforderung durch die Verarbeitungseinheit, die als Reaktion auf eine Benutzereingabe erzeugt wurde; und Anweisen des Motors durch die Verarbeitungseinheit, sich basierend auf der empfangenen Anforderung und eines dem identifizierten zweiten Datensatzes zugeordneten Indexes zu bewegen.
Hinteres Schaltwerk für ein Fahrrad, wobei das hintere Schaltwerk umfasst: ein Basiselement, das an einem Rahmen des Fahrrads montierbar ist; ein bewegliches Element, das mit dem Basiselement beweglich gekoppelt ist; eine Kettenführungsanordnung, die mit dem beweglichen Element drehbar verbunden ist; und eine Verarbeitungseinheit, die konfiguriert ist zum: Einleiten eines automatischen Einstellungsmodus, wobei der automatische Einstellungsmodus umfasst eine Erzeugung einer Mehrzahl erster Datensätze, wobei jeder erste Datensatz der Mehrzahl erster Datensätze Daten umfasst, die eine Beschleunigung eines Abschnitts des hinteren Schaltwerks repräsentieren, und Daten, die eine entsprechende Position der Kettenführungsanordnung relativ zu dem Basiselement repräsentieren; eine Identifikation möglicher Kettenraspelpositionen basierend auf der Mehrzahl erster Datensätze; eine Identifikation einer Mehrzahl zweiter Datensätze, wobei jeder zweite Datensatz der Mehrzahl zweiter Datensätze erwartete Kettenraspelpositionen für jedes Zahnrad einer Mehrzahl von Zahnrädern repräsentiert; einen Vergleich der identifizierten möglichen Kettenraspelpositionen mit der Mehrzahl zweiter Datensätze; Auswählen eines zweiten Datensatzes aus der Mehrzahl zweiter Datensätze basierend auf dem Vergleich; und eine Identifikation von Zielpositionen zum Schalten basierend auf den ausgewählten zweiten Datensatz; und Betätigen des hinteren Schaltwerks basierend auf den identifizierten Zielpositionen.