TWI648198B - 自行車及其變速裝置 - Google Patents

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Abstract

一種自行車及其變速裝置，該變速裝置包括一第一撥鏈單元、一第二撥鏈單元、一主控制器、一纜線、一主電源單元以及一第一變速控制單元。第一撥鏈單元以及第二撥鏈單元分別對應一自行車的第一齒盤單元以及第二齒盤單元設置，而用以改變鏈條在第一齒盤單元及第二齒盤單元上的位置，纜線連接主控制器、第一撥鏈單元以及第二撥鏈單元，主電源單元經由纜線電性連接於主控制器、第一撥鏈單元以及第二撥鏈單元，並供電於主控制器、第一撥鏈單元以及第二撥鏈單元，第一變速控制單元無線地傳輸一第一控制訊號至該主控制器。

Description

自行車及其變速裝置
本發明係有關於一種自行車及其變速裝置，特別是有關於一種可變速的自行車以及一種變速控制開關以無線的方式傳送控制訊號至前撥鏈單元或後撥鏈單元，而前撥鏈單元與後撥鏈單元之間則是以有線的方式彼此電性連接的變速裝置。
習知的具有變速裝置的自行車，如美國專利US7798929所示，輸入元件是以訊號纜線分別連接於前撥鏈單元與後撥鏈單元，而電源則以電源纜線分別連接於輸入元件、前撥鏈單元及後撥鏈單元，這樣的配置會形成複雜的線路結構，而線材也會增加整體的車重。
另一種習知的具有變速裝置的自行車，如美國專利US7760078所示，輸入元件是以無線的方式分別控制前撥鏈單元及後撥鏈單元，而前撥鏈單元及後撥鏈單元分別設置電池作為電源，也就是完全以無線的方式操作，這種構造雖然沒有複雜的線路，但是會導致電池數量過多，而且在多人使用的環境中，蓋頻的機率增加而導致錯誤接收判斷的增加。
本發明的目的在於提供一種變速裝置，主控制器、第一撥鏈單元與第二撥鏈單元之間以纜線連接，而第一變速控制單元及第二變速控制單元則以無線的方式與主控制器連接。由於主控制器、第一撥鏈單元與第二撥鏈單元之間是以纜線連接，可以由一個主電源單元同時供電給主控制器、第一撥鏈單元與第二撥鏈單元，而由於第一變速控制單元及第二變速控制單元是以無線的方式與主控制器連接，可以避免複雜的線路結構，並減輕整體的車重，所以本發明的變速裝置可以說是結合了無線控制與有線控制的優點，但避免了各自的缺點。
本發明所提供的變速裝置的一實施例包括第一撥鏈單元、第二撥鏈單元、主控制器、纜線、主電源單元以及第一變速控制單元。第一撥鏈單元鄰近於一自行車的第一齒盤單元設置，且用以改變鏈條在第一齒盤單元上的位置，第二撥鏈單元鄰近於該自行車的一第二齒盤單元設置，且用以改變鏈條在第二齒盤單元上的位置，纜線連接主控制器、第一撥鏈單元以及第二撥鏈單元，主電源單元經由纜線電性連接於主控制器、第一撥鏈單元以及第二撥鏈單元，並供電於主控制器、第一撥鏈單元以及第二撥鏈單元，第一變速控制單元無線地傳輸一第一控制訊號至該主控制器。
在另一實施例中，第一變速控制單元包括第一電源、第一輸入元件、第一無線收發器以及第一天線，第一輸入元件被觸動使第一無線收發器產生第一控制訊號，並經由第一天線發送。
在另一實施例中，更包含有一第二變速控制單元無線地傳輸一第二控制訊號至該第一撥鏈單元。
在另一實施例中，第二變速控制單元包括第二電源、第二輸入元件、第二無線收發器以及第二天線，第二輸入元件被觸動使第二無線收發器產生第二控制訊號，並經由第二天線發送。
在另一實施例中，主控制器設置於第一撥鏈單元，且第一撥鏈單元包括第一驅動器、第三無線收發器以及第三天線，第二撥鏈單元包括副控制器以及第二驅動器，第三無線收發器經由該第三天線接收到第一控制訊號以及第二控制訊號後，傳送至主控制器，主控制器控制第一驅動器以驅動第一撥鏈單元撥動鏈條，主控制器控制副控制器，使副控制器控制第二驅動器以驅動第二撥鏈單元撥動鏈條。
在另一實施例中，主控制器設置於該第二撥鏈單元，且第一撥鏈單元更包括副控制器、第一驅動器，第二撥鏈單元包括第二驅動器、第三無線收發器以及第三天線，第三無線收發器經由第三天線接收到第一控制訊號後，傳送至主控制器，主控制器控制第二驅動器以驅動第二撥鏈單元移動，或主控制器控制副控制器，使副控制器控制該第一驅動器以驅動第一撥鏈單元移動。
在另一實施例中，第一撥鏈單元更包括第一感測器，用以偵測第一驅動器之物理參數，第二撥鏈單元更包括一第二感測器，用以偵測第二驅動器之物理參數。
在另一實施例中，第一驅動器包括一第一馬達，第二驅動器包括一第二馬達，第一感測器包括一第一編碼器，並藉由第一編碼器將第一驅動器之物理參數編碼為數位資訊，第二感測器包括一第二編碼器，並藉由第二編碼器將第二驅動器之物理參數編碼為數位資訊。
在另一實施例中，第一撥鏈單元更包括一記憶單元，用以紀錄第一編碼器輸出之數位資訊以及第二編碼器輸出之數位資訊。
由於本發明的變速裝置省略了第一變速控制單元與第二變速控制單元至第一撥鏈單元與第二撥鏈單元的配線，使得整車的裝配無需考慮線路的配置，也不會產生風阻及配重等的問題，而第一撥鏈單元與第二撥鏈單元之間以纜線連接，可以提升控制的準確率，而避免組件間訊號傳遞因無線的方式所產生的失真甚至蓋頻等相互影響的缺點。
本發明所提供的自行車的一實施例包括車架、一對曲柄組、第一齒盤單元、第二齒盤單元以及變速裝置。曲柄組可旋轉地安裝於該車架，第一齒盤單元安裝於車架，由該對曲柄組驅動而旋轉，第二齒盤單元安裝於車架，鏈條連結第一齒盤單元以及第二齒盤單元，變速裝置則為如上所述之變速裝置。
在另一實施例中，本發明的自行車更包括握把以及一對煞車把手，該煞車把手設置於該握把，第一變速控制單元以及第二變速控制單元係分別設置於該對煞車把手中。
由於本發明的變速裝置的第一變速控制單元以及第二變速控制單元分別設置於煞車把手中，可以有效增加應用空間，並可增加天線的面積。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參閱圖1及圖2，其表示本發明的變速裝置的第一實施例。本發明的變速裝置的第一實施例包括一第一變速控制單元100、一第二變速控制單元200、一第一撥鏈單元300、一第二撥鏈單元400、一主控制器320、一纜線510以及一主電源單元500。其中，第一變速控制單元100及第二變速控制單元200係以無線的方式傳輸訊號與主控制器320連接，主控制器320、第一撥鏈單元300及第二撥鏈單元400之間係由纜線510做電性連接，如圖3所示，且主電源單元500也以纜線510電性連接於主控制器320、第一撥鏈單元300及第二撥鏈單元400且分別供電於主控制器320、第一撥鏈單元300及第二撥鏈單元400。在本實施例中，主電源單元500為一電池。
在第一實施例中，本發明的變速裝置可安裝於一自行車1000，自行車1000具有一車架10、一對曲柄組20、一第一齒盤單元30、一第二齒盤單元40以及一鏈條50，第一齒盤單元30及第二齒盤單元40安裝於車架10，第一齒盤單元30與曲柄組20連接，第二齒盤單元40結合於自行車1000的後輪70，當使用者踩踏曲柄組20時，驅動第一齒盤單元30轉動，第一齒盤單元30的轉動經由鏈條50傳遞至第二齒盤單元40，使自行車1000的後輪70轉動，並藉此使自行車1000前進。在本實施例中，第一齒盤單元30具有多數個不同直徑齒盤且該等齒盤依直徑大小排列，第二齒盤單元40也具有多數個不同直徑的齒盤且該等齒盤依直徑大小排列，鏈條50連結第一齒盤單元30中的任一齒盤以及第二齒輪組40中的任一齒盤，本發明的變速裝置可以改變鏈條50連結於第一齒盤單元30及第二齒盤單元40上不同位置的齒盤，而產生變速的功能。自行車1000更包括一握把12以及兩個煞車把手600，握把12連動於前輪60，可以控制自行車1000前進的方向，煞車把手600安裝於握把12上，按壓煞車握把600可以實施煞車。
在第一實施例中，本發明的變速裝置的主控制器320係設置於第一撥鏈單元300，第一撥鏈單元300係安裝於車架10上，並鄰近於第一齒盤單元30，第二撥鏈單元400安裝於車架10上，並鄰近於第二齒盤單元40，主控制器320、第一撥鏈單元300與第二撥鏈單元400藉由纜線510做電性連接，主控制器320並藉此控制第一撥鏈單元300與第二撥鏈單元400做動，主電源單元500則藉由纜線510分別電性連接於主控制器320、第一撥鏈單元300與第二撥鏈單元400，並供電於主控制器320、第一撥鏈單元300及第二撥鏈單元400。第一變速控制單元100與第二變速控制單元200則分別設置於兩個煞車把手600中，圖5表示第一變速控制單元100設置於煞車把手，第一變速控制單元100與第二變速控制單元200接受來自使用者的操作後分別產生一第一控制訊號以及一第二控制訊號，第一變速控制單元100與第二變速控制單元200係以無線的方式分別將第一控制訊號及第二控制訊號傳送至主控制器320，藉此控制第一撥鏈單元300與第二撥鏈單元400來撥動鏈條50，以分別改變鏈條50在第一齒盤單元30與第二齒盤單元40中結合於不同位置的齒盤。當使用者欲進行變速操作時，只要觸動設置在煞車把手600的第一變速控制單元100與第二變速控制單元200，即可控制第一撥鏈單元300與第二撥鏈單元400作動以撥動鏈條50，以改變鏈條50在第一齒盤單元30與第二齒盤單元40中結合於不同位置的齒盤，產生變速的作用。以下詳述本發明的變速裝置的各元件。
請參閱圖1，第一變速控制單元100包括一第一輸入元件110、一第一無線收發器120以及一第一天線130，第一輸入元件110包括一第一輸入元件(升檔)110a以及一第一輸入元件(降檔)110b，圖5表示第一輸入元件(升檔)110a以及第一輸入元件(降檔)110b設置於煞車把手600上的一實施例，另外，第一變速控制單元100還包括一第一電源140，用來供電給第一變速控制單元100。第二變速控制單元200包括一第二輸入元件210、一第二無線收發器220以及一第二天線230，第二輸入元件210包括一第二輸入元件(升檔)210a以及一第二輸入元件(降檔)210b，另外，第二變速控制單元200還包括一第二電源240，用來供電給第二變速控制單元200。
第一撥鏈單元300包括一第一驅動器340、一第三無線收發器310以及一第三天線330。第二撥鏈單元400包括一副控制器420以及一第二驅動器440。第一撥鏈單元300更包括一第一感測器350，用以偵測第一驅動器340的物理參數，在第一實施例中，第一驅動器340及第二驅動器440為馬達，第一感測器350係用以偵測第一驅動器340的轉動圈數，第二撥鏈單元400更包括一第二感測器450，用以偵測第二驅動器440的物理參數，在第一實施例中，第二感測器450偵測第二驅動器440的轉動圈數。在第一實施例中，第一感測器350包括一第一編碼器，第二感測器450包括一第二編碼器，藉由第一編碼器將第一驅動器340的物理參數編碼為數位資訊，藉由第二編碼器將第二驅動器440的物理參數編碼為數位資訊，在第一實施例中，第一編碼器將第一驅動器340的轉動圈數編碼為數位資訊，第二編碼器將第二驅動器440的轉動圈數編碼為數位資訊。在第一實施例中，第一撥鏈單元300更包括一記憶單元360，用來儲存第一編碼器輸出之數位資訊以及第二編碼器輸出之數位資訊。
在第一實施例中，當使用者觸動第一輸入元件(升檔)110a或第一輸入元件(降檔)110b進行升檔或降檔時產生第一控制訊號，同樣地，當使用者觸動第二輸入元件(升檔)210a或第二輸入元件(降檔)210b進行升檔或降檔時產生第二控制訊號，第一控制訊號經由第一無線收發器120以及第一天線130傳送至第三天線330，而第二控制訊號經由第二無線收發器220以及第二天線230傳送至第三天線330。第三無線收發器310經由第三天線330接收到第一控制訊號以及第二控制訊號後，傳送至主控制器320，主控制器320控制第一驅動器340驅動第一撥鏈單元300以撥動鏈條50，主控制器320經由纜線將第二控制訊號傳送至第二撥鏈單元400的副控制器420，使副控制器420控制第二驅動器440驅動第二撥鏈單元400以撥動鏈條50。
在第一實施例中，雖然是將第三無線收發器310、主控制器320以及第三天線330設置於第一撥鏈單元300，副控制器420設置於第二撥鏈單元400，但不限於此，在第二實施例中，如圖4所示，即將第三無線收發器310、主控制器320以及第三天線330設於第二撥鏈單元400，而副控制器420則設置於第一撥鏈單元300，如此第一變速控制單元100與第二變速控制單元200的第一控制訊號與第二控制訊號則傳送至位於第二撥鏈單元400的主控制器320，由位於第二撥鏈單元400主控制器320控制位於第一撥鏈單元300的副控制器420驅動第一驅動器440驅動第一撥鏈單元300。
由於本發明的變速裝置省略了第一變速控制單元與第二變速控制單元至第一撥鏈單元與第二撥鏈單元的配線，使得整車的裝配無需考慮線路的配置，也不會產生風阻及配重等的問題，而第一撥鏈單元與第二撥鏈單元之間以纜線連接，可以提升控制的準確率，而避免組件間訊號傳遞因無線的方式所產生的失真甚至蓋頻等相互影響的缺點。
另外，由於本發明的變速裝置的第一變速控制單元以及第二變速控制單元分別設置於煞車把手中，可以有效增加應用空間，並可增加天線的面積。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為准。
10‧‧‧車架
12‧‧‧握把
20‧‧‧曲柄組
30‧‧‧第一齒盤單元
40‧‧‧第二齒盤單元
50‧‧‧鏈條
70‧‧‧後輪
60‧‧‧前輪
100‧‧‧第一變速控制單元
110‧‧‧第一輸入元件
110a‧‧‧第一輸入元件(升檔)
110b‧‧‧第一輸入元件(降檔)
120‧‧‧第一無線收發器
130‧‧‧第一天線
140‧‧‧第一電源
200‧‧‧第二變速控制單元
210‧‧‧第二輸入元件
210a‧‧‧第二輸入元件(升檔)
210b‧‧‧第二輸入元件(降檔)
220‧‧‧第二無線收發器
230‧‧‧第二天線
240‧‧‧第二電源
300‧‧‧第一撥鏈單元
310‧‧‧第三無線收發器
320‧‧‧主控制器
330‧‧‧第三天線
340‧‧‧第一驅動器
350‧‧‧第一感測器
360‧‧‧記憶單元
400‧‧‧第二撥鏈單元
420‧‧‧副控制器
440‧‧‧第二驅動器
450‧‧‧第二感測器
500‧‧‧主電源單元
510‧‧‧纜線
600‧‧‧煞車把手
1000‧‧‧自行車
圖1為本發明的變速裝置的第一實施例的系統方塊圖。 圖2為本發明的具有圖1所示的變速裝置的自行車的一實施例的示意圖。 圖3為圖2中A部分的放大圖。 圖4為本發明的變速裝置的第二實施例的系統方塊圖。 圖5為本發明的變速裝置的第一變速控制單元以及第二變速控制單元設置於煞車把手上的示意圖。

Claims (13)

  1. 一種變速裝置，用於一自行車，該自行車包括一車架、一第一齒盤單元、一第二齒盤單元以及一鏈條，該第一齒盤單元及該第二齒盤單元安裝於該車架上，該鏈條連結該第一齒盤單元以及該第二齒盤單元，該變速裝置包括：一第一撥鏈單元，設置於該車架上鄰近該第一齒盤單元，且用以改變該鏈條在該第一齒盤單元上之位置；一第二撥鏈單元，設置於該車架上鄰近該第二齒盤單元，且用以改變該鏈條在該第二齒盤單元上之位置；一主控制器，用以控制該第一撥鏈單元與該第二撥鏈單元作動，且該主控制器設置於該第一撥鏈單元或該第二撥鏈單元的其中之一，而另一該第一撥鏈單元或該第二撥鏈單元設置有一副控制器；一纜線，電性連接該主控制器、該第一撥鏈單元以及該第二撥鏈單元；一主電源單元，經由該纜線電性連接於該主控制器、該第一撥鏈單元以及該第二撥鏈單元，並供電於該主控制器、第一撥鏈單元以及該第二撥鏈單元；以及一第一變速控制單元，無線地傳送一第一控制訊號至該主控制器，且該主控制器驅動該第一撥鏈單元或該第二撥鏈單元移動，或控制該副控制器，使該副控制器控制另一該第一撥鏈單元或該第二撥鏈單元移動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之變速裝置，其中該第一變速控制單元包括一第一電源、一第一輸入元件、一第一無線收發器以及一第一天線，該第一輸入元件被觸動產生該第一控制訊號並由該第一無線收發器經該第一天線發送。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之變速裝置，其更包括一第二變速控制單元，無線地傳送一第二控制訊號至該主控制器，該第二變速控制單元包括一第二電源、一第二輸入元件、一第二無線收發器以及一第二天線，該第二輸入元件被觸動產生該第二控制訊號並由該第二無線收發器經該第二天線發送並由該主控制器接收。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之變速裝置，其中該主控制器設置於該第一撥鏈單元，且該第一撥鏈單元更包括一第一驅動器、一第三無線收發器以及一第三天線，該第二撥鏈單元包括該副控制器以及一第二驅動器，該第三無線收發器經由該第三天線接收到該第一控制訊號後，傳送至該主控制器，該主控制器控制該第一驅動器以驅動該第一撥鏈單元移動，或該主控制器控制該副控制器，使該副控制器控制該第二驅動器以驅動該第二撥鏈單元移動。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之變速裝置，其中該主控制器設置於該第二撥鏈單元，且該第一撥鏈單元更包括該副控制器、一第一驅動器，該第二撥鏈單元包括一第二驅動器、一第三無線收發器以及一第三天線，該第三無線收發器經由該第三天線接收到該第一控制訊號後，傳送至該主控制器，該主控制器控制該第二驅動器以驅動該第二撥鏈單元移動，或該主控制器控制該副控制器，使該副控制器控制該第一驅動器以驅動該第一撥鏈單元移動。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之變速裝置，其中該第一撥鏈單元更包括一第一感測器，用以偵測該第一驅動器之物理參數，該第二撥鏈單元更包括一第二感測器，用以偵測該第二驅動器之物理參數。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之變速裝置，其中該第一撥鏈單元更包括一第一感測器，用以偵測該第一驅動器之物理參數，該第二撥鏈單元更包括一第二感測器，用以偵測該第二驅動器之物理參數。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之變速裝置，其中該第一驅動器包括一第一馬達，該第二驅動器包括一第二馬達，該第一感測器包括一第一編碼器，並藉由該第一編碼器將該第一驅動器之物理參數編碼為數位資訊，該第二感測器包括一第二編碼器，並藉由該第二編碼器將該第二驅動器之物理參數編碼為數位資訊。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之變速裝置，其中該第一驅動器包括一第一馬達，該第二驅動器包括一第二馬達，該第一感測器包括一第一編碼器，並藉由該第一編碼器將該第一驅動器之物理參數編碼為數位資訊，該第二感測器包括一第二編碼器，並藉由該第二編碼器將該第二驅動器之物理參數編碼為數位資訊。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之變速裝置，其中該第一撥鏈單元更包括一記憶單元，用以紀錄該第一編碼器輸出之數位資訊以及該第二編碼器輸出之數位資訊。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之變速裝置，其中該第一撥鏈單元更包括一記憶單元，用以紀錄該第一編碼器輸出之數位資訊以及該第二編碼器輸出之數位資訊。
  12. 一種自行車，包括：一車架；一對曲柄組，可旋轉地安裝於該車架；一第一齒盤單元，安裝於該車架，由該對曲柄組驅動而旋轉；一第二齒盤單元，安裝於該車架；一鏈條，連結該第一齒盤單元以及該第二齒盤單元；以及一如申請專利範圍第1項到第11項中任一項所述之變速裝置。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之自行車，其更包括一握把以及一對煞車把手，該煞車把手設置於該握把，該第一變速控制單元以及該第二變速控制單元係分別設置於該對煞車把手中。
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