АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПЕРЕДАЧ ДЛЯ ВЕЛОСИПЕДА Российский патент 2005 года по МПК B62M25/08 

Область техники

Настоящее изобретение относится к велосипедным трансмиссиям с автоматическим переключением. Более конкретно, оно относится к стратегиям управления порядком переключения передач в подобных трансмиссиях.

Уровень техники

В последнее время велосипеды начали оснащаться автоматическими трансмиссиями. Подобные трансмиссии по своей конфигурации могут быть электронными или механическими. В трансмиссиях механического типа для переключения шестерен (звездочек) трансмиссии используются центробежные силы. В трансмиссии электронного типа обеспечивается возможность определения некоторых рабочих параметров, на основе которых выдается сигнал желательности переключения передач. Некоторые трансмиссии электронного типа контролируют текущую скорость велосипеда, чтобы определить, когда следует обеспечить переключение передач.

Автоматические трансмиссии могут быть использованы на велосипедах, у которых количество ступеней переключения имеет тенденцию к возрастанию. Например, в велосипедах, имеющих цепной привод с набором передних звездочек и набором задних звездочек, узел задних звездочек может обеспечивать десять или более передач, тогда как узел передних звездочек может обеспечивать три или более передачи. Увеличение количества доступных передач позволяет велосипедисту выбирать подходящую комбинацию передач для любых конкретных условий движения. Кроме того, при езде на велосипеде с ручной трансмиссией (или работающего в режиме ручной трансмиссии) велосипедист имеет возможность пропустить промежуточные передачи и обеспечить удобный режим переключения.

Однако большое количество доступных передач вызывает трудности в случае автоматических трансмиссий. Когда велосипедист быстро увеличивает скорость велосипеда, автоматическая трансмиссия может начать быстрое последовательное переключение звездочек. Было обнаружено, что такое быстрое переключение может быть неудобно для велосипедиста. Кроме того, может оказаться желательным не использовать в обычных ситуациях передачи с самым низким передаточным отношением. Далее, как следствие большого количества имеющихся передач, трансмиссия будет переключать передачи в соответствии с режимом, при котором смене передач соответствует очень небольшой интервал скорости. По этой причине переключение передач может иметь место даже в случае, когда велосипедист пытается поддерживать постоянную скорость.

Сущность изобретения

Таким образом, желательно иметь такую систему управления автоматической трансмиссией, в которой набор переключаемых шестерен (звездочек) задается велосипедистом. Подобная система должна автоматически переключать шестерни в пределах предварительно подобранного набора шестерен. Желательно, чтобы велосипедист имел возможность по своему желанию изменять этот предварительно заданный набор. Как следствие, трансмиссия будет не так часто переключать шестерни и ее можно будет адаптировать к конкретным условиям езды. В результате сокращения числа доступных передач, диапазоны скоростей, ассоциированные с каждой передачей, будут увеличены, с соответствующим уменьшением вероятности нежелательного переключения. Чтобы еще более уменьшить вероятность подобных переключений, система должна быть способна к перенастройке (корректировке) программы переключений после того, как велосипедист достиг относительно стабильной скорости. Наконец, трансмиссия должна быть в состоянии обнаруживать быстрое уменьшение скорости и повышать эффективность процесса последовательного переключения передач в направлении понижения передаточного отношения путем сокращения количества шестерен в предварительно подобранном наборе.

В соответствии с изложенным в одном из своих аспектов настоящее изобретение предусматривает создание устройства управления велосипедной трансмиссией, способной обеспечивать автоматическое переключение. Устройство содержит трансмиссию, имеющую первый набор передач, и контроллер переключений, который выполнен с возможностью устанавливать трансмиссию на каждую из передач, имеющихся в первом наборе. С контроллером электрически соединен модуль управления. Модуль управления выполнен с возможностью селективно приводить в действие указанный контроллер в автоматическом режиме, при использовании второго набора передач, выбранного из первого набора. Второй набор передач содержит, по меньшей мере, на одну передачу меньше, чем первый набор передач. Модуль управления автоматически приводит в действие указанный контроллер для того, чтобы в зависимости от измеренной текущей скорости переключить трансмиссию между, по меньшей мере, двумя передачами второго набора передач.

В еще одном аспекте настоящее изобретение предусматривает создание способа управления переключением в велосипедной трансмиссии, способной обеспечивать автоматическое переключение. Способ включает в себя измерение текущей скорости велосипеда, мониторинг интервала времени между переключениями в трансмиссии, определение истечения заданного интервала времени между переключениями трансмиссии и перенастройку верхнего предела скорости и нижнего предела скорости для передачи, используемой в данный момент.

В своем следующем аспекте настоящее изобретение предусматривает создание другого способа управления переключением в велосипедной трансмиссии, способной обеспечивать автоматическое переключение. Способ включает в себя измерение текущей скорости велосипеда, автоматическое переключение передач в пределах первого подобранного набора передач в зависимости от текущей скорости велосипеда, проверку, не имеет ли место быстрое уменьшение текущей скорости ниже первой пороговой текущей скорости, переход на второй подобранный набор передач, зависящий от текущей скорости велосипеда, причем первый подобранный набор передач содержит больше передач, чем второй подобранный набор передач.

Еще в одном своем аспекте настоящее изобретение предусматривает создание еще одного способа управления переключением в велосипедной трансмиссии, способной обеспечивать автоматическое переключение. Способ включает в себя выбор автоматического режима переключения, выбор первого подобранного набора передач из ряда подобранных наборов передач и управление трансмиссией в пределах выбранного подобранного набора передач.

В дальнейшем своем аспекте изобретение относится к велосипеду с трансмиссией, способной обеспечивать автоматическое переключение. Велосипед содержит раму, переднее колесо и заднее колесо, связанные с рамой с обеспечением возможности их вращения. Имеется также связанный с рамой педальный вал с шатунами. Трансмиссия связывает педальный вал и заднее колесо, приводя его во вращение. Датчик скорости связан, по меньшей мере, с одним (передним или задним) колесом. Модуль управления электрически соединен с датчиком скорости. Первый узел переключений и второй узел переключений электрически соединены с модулем управления. Приводной механизм функционально связан с модулем управления и трансмиссией и выполнен с возможностью осуществления переключения трансмиссии в пределах набора шестерен. Модуль управления содержит запоминающее устройство для данных о первом подобранном наборе шестерен и о соответствующих ему скоростях, при которых производятся переключения, о втором подобранном наборе шестерен и о соответствующих ему скоростях, при которых производятся переключения, а также о третьем подобранном наборе шестерен и о соответствующих ему скоростях, при которых производятся переключения. Первый и второй подобранные наборы шестерен взаимно перекрываются; второй и третий подобранные наборы шестерен также взаимно перекрываются.

Перечень фигур

Указанные и прочие признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения будут далее описаны со ссылкой на чертежи предпочтительного варианта осуществления, который приводится только в качестве примера, не ограничивающего изобретение.

Фиг.1 представляет собой общий вид велосипеда, снабженного автоматическим устройством управления переключением, выполненного согласно изобретению.

Фиг.2 - это перспективное изображение, в увеличенном масштабе, рулевой трубы велосипеда по фиг.1.

Фиг 3 соответствует блок-схеме автоматического устройства управления переключением, воплощающего некоторые признаки, аспекты и достоинства настоящего изобретения.

Фиг.4 соответствует блок-схеме алгоритма работы автоматического устройства управления переключением в круизном режиме.

Фиг.5 соответствует блок-схеме алгоритма работы автоматического устройства управления переключением в режиме "пропускания".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг.1 представлено изображение велосипеда, обозначенного в целом как 10. Изображенный велосипед 10 будет служить примером объекта, в котором может быть использовано настоящее изобретение. Разумеется, существует также много других типов велосипедов и других подвижных средств, приводимых в движение мускульной силой человека, к которым применимы определенные признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения. В связи с этим, хотя устройство и система согласно изобретению будут описаны в контексте представленного велосипеда, должно быть понятно, что различные признаки, аспекты и преимущества устройства и системы по настоящему изобретению могут найти приложение и в других объектах.

Представленный велосипед 10 имеет сварную раму 12, подобную рамам, хорошо известным из уровня техники. Узел 14 передней вилки и руля шарнирно закреплен на передней части рамы 12. Переднее колесо 16 установлено с возможностью вращения в узле 14 передней вилки и руля. Переднее колесо 16 может направляться любым приемлемым образом посредством руля (рулевой трубы) 18. Как показано на фиг.2, рулевая труба 18 предпочтительно установлена на соответствующей части узла 14 передней вилки и руля посредством выноса 20. Хотя изображенная рулевая труба 18 является, по существу, прямой, другие, криволинейные варианты рулевой трубы 18 также могут быть использованы совместно с настоящим изобретением. Например, рулевая труба 18 может быть загнута вверх и вперед, вверх и назад, вниз и вперед или вниз и назад.

Заднее колесо 22 установлено, также с возможностью вращения, на раме 12. Передача мощности на заднее колесо может осуществляться посредством соответствующей трансмиссии 24, с подачей энергии от педалей 26, установленных на шатунах 28. Приемлемая трансмиссия может быть выполнена на основе, например, цепной передачи. Трансмиссия должна включать в себя механизм изменения скорости, посредством которого может быть произведено переключение трансмиссии в пределах ряда передаточных отношений. Подобные трансмиссии хорошо известны из уровня техники; они могут включать в себя как внешние элементы (звездочки), так и внутренние элементы (например, втулки со встроенными шестернями).

В приведенном примере на заднем колесе установлен задний узел 30 звездочек. Узел 30 задних (ведомых) звездочек может обеспечивать ряд передаточных отношений, которые задаются количеством зубцов на звездочках. В одной из возможных конфигураций узел 30 задних звездочек обеспечивает три различные передачи. В другой конфигурации узел 30 задних звездочек обеспечивает восемь различных передач, причем количество зубцов на звездочках может находиться в интервале от 11 до 33. В принципе, может быть использовано любое количество передач. Эти передачи далее будут рассмотрены более детально. Рассматриваемый вариант снабжен также узлом 32 передних (ведущих) звездочек. В некоторых вариантах может иметься только одна передняя звездочка. В других вариантах может быть применена двойная передняя звездочка. Вариант, который в настоящее время представляется предпочтительным, содержит двойную переднюю звездочку, имеющую 34 и 46 зубьев. В приведенном примере узел 32 передних звездочек и узел 30 задних звездочек сопряжены цепью 34.

Переключение описанной трансмиссии 24 производится с помощью переключателя, связанного с исполнительным переключающим механизмом. Задний переключатель 36 обеспечивает перебрасывание цепи между звездочками заднего узла 30, а передний переключатель 38 - между звездочками переднего узла 32. Переключатели 36, 38 могут включать в себя приводной механизм, использующий двигатель или электромагнит. Подобные переключатели 36, 38 известны специалистам в данной области техники. Переключатели перебрасывают цепь, обеспечивая переход с одной передачи на другую. С каждым из переключателей может быть связан датчик положения, отслеживающий положение переключателя. Далее будет более детально описан способ управления указанными механизмами.

У изображенного велосипеда имеются также передний тормоз и задний тормоз. Как известно, нажатием на рычаг 40 тормоза можно вытянуть трос 42 боуденовского типа. При вытягивании троса 42 произойдет срабатывание тормоза. В приведенном на чертежах варианте будет иметь место зажимающее воздействие в зоне передней кромки суппорта 44 переднего тормоза. Аналогичная схема может быть также использована для заднего колеса. В этом случае рычаг 46 заднего тормоза управляет тросом 48 и суппортом 50 заднего тормоза. Как показано на фиг.2, рычаги 40, 46 предпочтительно расположены в непосредственной близости от рукояток 52, предусмотренных на рулевой трубе.

Из фиг.2 видно также, что корпус 54 модуля управления смонтирован на велосипеде 10. Предпочтительно, чтобы корпус 54 модуля управления был установлен либо на раме 12, либо на узле 14 передней вилки и руля. В приведенном примере корпус 54 модуля управления установлен в непосредственной близости от выноса 20 и рулевой трубы 18.

Внутри корпуса 54 модуля управления предпочтительно установлено несколько компонентов. Так, в представленном примере предусмотрено наличие дисплея 56. Дисплей 56 может служить для отображения различных параметров велосипеда 10 и имеющейся в нем трансмиссии 24. Например, в некоторых вариантах на дисплее может отображаться, какой выбран режим переключения передач (автоматический или ручной), находится ли велосипед в круизном режиме, и другие рабочие параметры. В других вариантах дисплей может обеспечивать визуальное отображение скорости, вращающего момента на педалях и аналогичных параметров.

Представленный на фиг.2 корпус 54 заключает в себе также центральный процессор или контроллер 58 другого типа. В представленном варианте контроллер 58 электрически связан с рядом входных и выходных устройств. Так, например, контроллер 58 электрически связан с датчиком 60 скорости, который предназначен для измерения текущей скорости велосипеда 10. В представленном примере датчик 60 скорости установлен на узле 14 передней вилки, в непосредственной близости от переднего колеса 16. Возможны и другие варианты положения датчика, в частности вблизи заднего колеса 22. В рассматриваемом примере датчик 60 скорости содержит излучатель и приемник или магнит 62 и приемник 64. Могут быть применены и другие варианты выполнения.

Как показано на фиг.2, контроллер 58 может быть также электрически связан с первым узлом 66 управления переключением и вторым узлом 68 управления переключением. Хотя в изображенном варианте первый узел 66 управления расположен на левой стороне рулевой трубы 18, а второй узел 68 - на ее правой стороне, возможны и иные варианты расположения узлов 66, 68. Например, их можно поменять местами, сместить в другую зону рулевой трубы 18 или вообще разместить на другой части рамы 12. В рассматриваемом варианте узлы 66, 68 управления переключением непосредственно электрически связаны с контроллером посредством проводов 70; однако предполагается, что могут быть применены и другие варианты электрического соединения (например, посредством инфракрасных или радиоволн и т.п.).

Как далее показано на фиг.2, каждый из узлов 66, 68 содержит пару контактных клавиш 72, 74. Эта пара клавиш может быть использована для выдачи первого сигнала и второго сигнала. В рассматриваемом варианте первая клавиша 72 может быть использована для выдачи сигнала на повышение передачи, а вторая клавиша 74 - для выдачи сигнала на понижение передачи. Разумеется, функции клавиш можно поменять местами. Кроме того, вместо представленной пары клавиш в других вариантах осуществления изобретения могут быть применены трехпозиционные устройства управления, тумблеры или другие переключающие устройства.

В рассматриваемом варианте изобретения первый узел 66 управления предназначен для выдачи сигналов на передний переключатель 38, который предпочтительно имеет ручное, а не автоматическое управление. Переход на более высокую или более низкую передачу может быть осуществлен за счет соответствующего перемещения компонентов переднего переключателя 38. Соответственно, второй узел 68 управления служит для выдачи сигналов на задний переключатель 36. Второй узел 68 управления может использоваться в сочетании с режимом либо ручного, либо автоматического управления. Так, он может служить для переключения звездочек в заднем узле 30 звездочек. В дополнение к этому узел 68, как будет показано далее, может быть использован для перехода между различными группами звездочек в автоматическом режиме.

Представленный контроллер 58 электрически связан также с парой ключей 76, 78, которые расположены на самом корпусе 54. Первый ключ этой пары - это ключ 76 подачи питания. Данный ключ подсоединяет и отсоединяет источник 77 питания (например, батарею), который может устанавливаться в корпусе 54, от контроллера 58 и/или от приводных механизмов переключателей 36, 38. Второй ключ 78 - это коммутатор режимов, который может быть использован для выбора автоматического или ручного режима переключения передач. Различные варианты выполнения настоящего изобретения будут подробно описаны далее. Ключи 76, 78 предпочтительно электрически связаны с контроллером 58. Как и в предыдущем случае, могут быть использованы различные варианты такого соединения, как контактные, так и бесконтактные.

В приведенном примере передний и задний переключатели 36, 38 снабжены датчиком положения (не изображен), который генерирует сигнал, указывающий положение приводного механизма или цепи 34 в соответствующем узле 30, 32 звездочек. Данный сигнал принимается контроллером 58. Контроллер 58 в рассматриваемом варианте может быть также связан с дисплеем 56.

Таким образом, контроллер 58 получает входные сигналы от датчика 60 скорости, датчика положения (не изображен), устройств 66, 68 управления переключением, ключа питания 76 и коммутатора 78 режимов. Получаемые данные обрабатываются, и на их основе могут генерироваться выходные сигналы, которые подаются на дисплей 56, задний переключатель 36 и передний переключатель 38. Как показано на фиг.1, между контроллером 58 и двумя переключателями 36, 38 установлена соединительная коробка 80. В рассматриваемом варианте соединительная коробка 80 и контроллер 58 соединены единственным проводом 82.

По этому проводу 82 могут передаваться входные данные от датчика положения и выходные данные от контроллера 58.

В состав контроллера 58 входит также запоминающее устройство 84 любого подходящего типа. В рассматриваемом варианте запоминающее устройство 84 хранит данные, относящиеся к передачам и скоростям. Запоминающее устройство может быть постоянным, т.е. типа ПЗУ (ROM), или, в некоторых применениях, с произвольной выборкой, т.е. типа RAM. Устройство второго типа может быть использовано для слежения за различными данными, по желанию оператора. Хранящиеся в памяти данные о передачах и скоростях могут быть записаны в табличной форме, т.е. включать таблицы, подобные описываемым далее.

Описанная выше трансмиссия имеет автоматический и ручной режимы. В ручном режиме оператор может выбирать передачи способом, хорошо известным специалистам в данной области. В автоматическом режиме оператор может выбирать наборы передач в соответствии с некоторыми признаками, аспектами и достоинствами настоящего изобретения. В одном из вариантов каждый набор передач включает в себя, по меньшей мере, одну передачу, причем количество передач в наборе, по меньшей мере, на одну передачу меньше, чем общее количество доступных передач. Общее количество передач, доступное в пределах набора, предпочтительно определяется количеством передач, задаваемых одним узлом звездочек. В результате все передачи, входящие в набор, обеспечиваются одним узлом звездочек, а не комбинацией этих узлов (т.е. заданием передаточного отношения вместо задания номера передачи), что имело бы место в случае синхронной трансмиссии. Подобный выбор передачи в пределах одного узла звездочек позволяет получить простую конструкцию и простой режим работы. Таким образом, желательно, чтобы каждый набор передач соответствовал части (подмножеству) доступного набора передач. Еще более желательно, чтобы передачи в каждом выбранном наборе следовали друг за другом.

Предпочтительный вариант системы управления иллюстрируется Таблицей 1.

ТАБЛИЦА 1Скорость при переключении0-V1V1-V2V2 - Vn-1...Vn-1 - Vn-2Vn-2Выбор по умолчанию234...n-2n-1Повысить345...n-1nПонизить234...n-2n-1Понизить123...n-3n-2Повысить234...n-2n-1Повысить345...n-1nПовысить456...nn

Как показано в Таблице 1, которая может храниться в запоминающем устройстве, трансмиссия может иметь набор передач. В приведенном примере у трансмиссии имеются n передач. При повышении или уменьшении скорости велосипеда происходит переключение передачи. Однако оператор (велосипедист) может выбрать набор передач, в пределах которого производится выбор передач трансмиссии. Например, в приведенном примере, выбор по умолчанию включает передачи от 2 до n-1. При выборе этого набора в случае, когда скорость велосипеда превысит V1, произойдет переключение с передачи 2 на передачу 3. Когда скорость велосипеда превысит V2, произойдет переключение передач с 3 на 4. Аналогично, в случае, когда скорость велосипеда станет ниже V2, произойдет переключение передач с 4 на 3.

Один из аспектов настоящего изобретения заключается в возможности выбора используемого набора передач. Любой набор передач охватывает предпочтительно некоторое количество передач, которое, по меньшей мере, на одну меньше, чем в полном наборе доступных передач. Например, в одном варианте каждый набор передач в трансмиссии, обеспечивающей n передач, может включать n-2 передачи. В других вариантах количество передач в любом наборе передач может равняться n-3 или n-4.

Как далее показано в Таблице 1, оператор может выдать команду "Повысить" или "Понизить", что приведет к соответствующему переключению наборов передач. Подобное переключение в рассматриваемом примере может быть инициировано с помощью второго узла 68 управления. Например, в случае движения при сильном попутном ветре оператор, нажатием на клавишу 72, может перейти на набор передач, соответствующий более высоким передаточным отношениям. В результате такого перехода вместо передач с 2 по n-1 будут выбираться передачи с 3 по n. Естественно, на подъеме оператор, нажатием на клавишу 74, может перейти на набор передач, соответствующий более низким передаточным отношениям. Диапазон более низких передач (соответствующий в примере, приведенном в Таблице 1, двукратному нажатию клавиши "Понизить") будет охватывать передачи с 1 по n-2. Приведенный пример соответствует пошаговому выбору набора передач. Разумеется, может быть предусмотрена схема, позволяющая при переключении миновать один или два набора, т.е. производить, например, двойное повышение или понижение передаточных отношений.

Предусматривается, что переключение может также производиться с помощью набора других датчиков. Например, установка переднего переключателя 38 на более низкую передачу может также служить индикатором желательности переключения на диапазон более низких передач. А именно, в случае выбора режима автоматического переключения перевод переднего переключателя на более низкую передачу может рассматриваться как эквивалент команды на понижение, а переключение переднего переключателя на более высокую передачу - как эквивалент команды на переход к набору более высоких передач.

Кроме того, с контроллером 58 может быть электрически связан датчик уклона (не изображен). Датчик уклона может быть использован для перестройки наборов передач. Например, если датчик уклона обнаруживает уклон, превышающий первое заданное значение, набор передач может быть изменен в сторону повышения передач; если же датчик уклона обнаружит уклон, меньший второго заданного значения, набор передач может быть изменен в сторону понижения. Разумеется, в некоторых вариантах первое и второе заданные значения уклона могут совпадать.

Кроме того, для управления выбором набора передач могут быть использованы датчик пульса или датчик вращающего момента на педалях. Например, в качестве граничной частоты пульса для выбора соответствующего набора передач может быть выбрана частота, равная 150, с тем чтобы поддерживать частоту пульса велосипедиста в заданном интервале. Аналогично, датчик вращающего момента на педалях может быть применен, чтобы посредством подбора набора передач повысить или понизить значение вращающего момента. Могут быть использованы также и другие датчики и органы управления.

Приводимая далее Таблица 2 иллюстрирует вариант реализации, который представляется наиболее предпочтительным и который соответствует 8 ступеням переключения передачи (т.е. трансмиссии с 16 скоростями).

ТАБЛИЦА 2Скорость0-99-1313-1717-2121-2525-Выбор по умолчанию234567Повысить345678Понизить234567Понизить123456Повысить234567Повысить345678Повысить456788

Вариант, который иллюстрируется Таблицей 2, функционирует аналогично варианту, представленному в Таблице 1. Выбор по умолчанию может соответствовать любому из наборов. В представленном примере переключения соответствуют скоростям 9 км/ч, 13 км/ч, 17 км/ч, 21 км/ч и 25 км/ч. Следовательно, в приведенном примере набор из 8 передач преобразован в ряд наборов по 6 передач в каждом. Диапазон, выбираемый по умолчанию, в данном примере соответствует передачам 2 -7. Данный диапазон по желанию может быть изменен в сторону как повышения, так и понижения в пределах всей гаммы интервалов. Когда скорость велосипеда превысит 9 км/ч, задний переключатель изменяет передачу с 2 на 3. Если оператор захочет изменить набор в целом (в сторону повышения), задний переключатель изменит передачу с 3 на 4, когда скорость велосипеда лежит в интервале от 9 км/ч до 13 км/ч. Далее переключение будет производиться в пределах выбранного диапазона до тех пор, пока не будет выбран новый набор. Следует также отметить, что хотя вариант, представленный в Таблице 2, обеспечивает возможность выбора 6 передач из имеющихся 8 передач, изобретение никак не ограничивает это количество, так что набор может включать, например, 5 или 7 передач.

Таблица 3 иллюстрирует набор возможных круизных стратегий. Приведенные стратегии круизного режима могут быть реализованы при использовании системы управления, построенной в соответствии с определенными признаками, аспектами и преимуществами настоящего изобретения.

Со ссылкой на Таблицу 3 будут рассмотрены два круизных режима движения, реализующие определенные признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения. Оба режима реализуются в целом аналогично, однако перенастройка (корректировка) диапазонов скоростей (т.е. максимальной и минимальной скоростей) производится для этих режимов по-разному. Кроме того, следует отметить, что круизный режим движения и автоматический режим могут быть осуществлены независимо от выбора передней звездочки.

На фиг.4 приведена блок-схема алгоритма, соответствующего круизному режиму в общем виде, который охватывает оба режима, приведенные в Таблице 3. При использовании велосипеда в режиме автоматического переключения передач осуществляется измерение (мониторинг) скорости велосипеда (S-1). В представленном варианте мониторинг скорости производится, по существу, непрерывно. В некоторых вариантах прием сигнала скорости может производиться через заданные интервалы времени. В дополнение к мониторингу скорости, производится также мониторинг временных интервалов между переключением передачи (S-2). Хотя мониторинг скорости и интервалов времени представлен на фиг.4 в виде двух отдельных блоков, обе операции могут производиться одновременно.

Затем контроллер 58 проверяет, не превышено ли заданное значение временного интервала между переключениями (S-3). В рассматриваемом примере заданное значение соответствует 10 с. Если велосипед двигался в течение этого интервала с использованием единственной передачи (т.е. со скоростью, лежащей между минимальным и максимальным значениями для данной передачи), это может привести к автоматическому выбору круизного режима движения. Достоинство круизного режима заключается в снижении вероятности того, что произойдет автоматическое переключение трансмиссии в связи с небольшими изменениями скорости. Таким образом, если время между переключениями превышает заданный интервал, контроллер 58 производит перенастройку минимальной скорости, максимальной скорости или обеих этих скоростей (S-4). Интервал, определяемый разностью между максимальной и минимальной скоростями, предпочтительно смещается или расширяется так, как это будет описано далее.

В приведенном примере для того, чтобы дезактивировать круизный режим, производится переключение передачи. Следует отметить, что в некоторых вариантах автоматическая активация и дезактивация круизного режима могут быть заменены установкой круизного режима вручную. Кроме того, могут быть реализованы другие варианты активации и дезактивации; однако в приведенном примере контроллер ожидает сигнала на переключение передачи (S-5), прежде чем начать дезактивацию круизного режима. После проведения дезактивации контроллер предпочтительно устанавливает минимальные и максимальные скорости соответствующими заданным значениям по умолчанию (S-6).

Далее, с повторным обращением к Таблице 3, будут более подробно описаны два варианта перенастройки, хотя могут использоваться и другие варианты. В первом варианте, который обозначен в Таблице 3 как Круизный режим 1, перенастройка производится смещением центрального значения для интервала. Более конкретно, рассчитывается средняя скорость в течение заданного интервала. В рассматриваемом примере заданный интервал времени выбран таким же, что и заданный интервал для активации круизного режима (например, 10 с). Затем соответствующий диапазон скоростей делится на два, и половина диапазона вычитается из средней скорости, а половина диапазона суммируется с ней. В результате этой операции средняя скорость становится соответствующей середине диапазона скоростей. Предполагается, что границы диапазона скоростей могут быть скорректированы и другими способами, например, с использованием менее чем половины диапазона. В примере, приведенном в Таблице 3, в том случае, если при установленной передаче 4 рассчитанная средняя скорость оказалась равной 14 км/ч, производят деление соответствующего диапазона скоростей (17 км/ч - 13 км/ч = 4 км/ч) на 2 (4 км/ч/ 2 = 2 км/ч) и производят центрирование диапазона у 14 км/ч. Таким образом, минимальная скорость диапазона для передачи 4 составит 12 км/ч, а максимальная скорость - 16 км/ч, вместо значений по умолчанию, равных 13 км/ч и 17 км/ч. Данная процедура перенастройки предпочтительно производится в конце каждого заданного интервала времени.

В соответствии со вторым вариантом перенастройки, который обозначен в Таблице 3 как Круизный режим 2, диапазон между минимальной скоростью и максимальной скоростью увеличивается, а количество передач, соответствующих данному диапазону, уменьшается. Разумеется, в некоторых вариантах количество передач в пределах одного диапазона может быть неизменным. В рассматриваемом примере в предположении, что средняя скорость составила 18 км/ч при установленной передаче 5, диапазон скоростей расширяется до 5 км/ч по сравнению с диапазоном 4 км/ч, устанавливаемым по умолчанию. При этом минимальная скорость снижается до 16 км/ч, а максимальная скорость остается равной 21 км/ч. В результате средняя скорость оказывается соответствующей середине диапазона. Чтобы добиться лучшего соответствия увеличенному диапазону скоростей, количество передач может быть уменьшено. Данный вариант перенастройки может производиться периодически. Однако благодаря расширению диапазонов скоростей и сокращению количества передач вероятность нежелательного переключения передач уменьшается. Поэтому при использовании Круизного режима 2 перенастройка может быть выполнена один раз или производиться менее часто, чем в случае пользования Круизным режимом 1.

Таблица 4 и фиг.5 иллюстрируют режим "пропускания". Режим пропускания может быть использован в случае резкого замедления движения. Например, если велосипед движется со скоростью 24 км/ч в автоматическом режиме и скорость резко падает ниже порогового уровня, трансмиссия, в попытке следовать за скоростью велосипеда, начнет быстро переключать передачи в сторону понижения передаточного отношения. Более того, если велосипед резко остановится, понижение передаточного отношения будет происходить в то время, когда оператор попытается возобновить движение. В связи с этим режим пропускания обнаруживает подобное быстрое замедление движения или остановку велосипеда и уменьшает набор доступных передач. За счет сокращения количества доступных передач трансмиссия не будет производить так много переключений и оператору будет легче управлять велосипедом при возобновлении движения.

Как показано на фиг.5, контроллер 58 осуществляет измерение (мониторинг) скорости велосипеда (операция Р-1) и обеспечивает управление трансмиссией с переключением передач, соответствующих выбранному диапазону (операция Р-2). Когда контроллер обнаруживает, что скорость велосипеда быстро уменьшилась и стала ниже порогового уровня (Р-3), контроллер 58 переходит в режим "пропускания". Для варианта, рассмотренного в Таблице 4, пороговая скорость Y соответствует максимальной скорости для диапазона скоростей для самой низкой передачи в задействованном наборе передач (т.е. 9 км/ч). Предполагается, что в качестве пороговой скорости Y могут быть выбраны и другие скорости. В любом случае, из рассматриваемого примера видно, что при переходе в данный режим из задействованного диапазона передач исключается передача, соответствующая самому низкому передаточному отношению.

Таким образом, в режиме пропускания контроллер изменяет набор передач, входящих в задействованный диапазон передач с исключением, по меньшей мере, одной из самых низких передач в данном диапазоне (Р-4). В рассматриваемом примере исключение передачи с самым низким передаточным отношением обеспечивается путем изменения диапазона скоростей, соответствующего передаче, следующей за самой низкой передачей. Остальные диапазоны скоростей не изменяются. В некоторых других вариантах при исключении самой низкой передачи может производиться перенастройка всех других диапазонов скоростей, чтобы учесть изменения, внесенные в диапазон наименьших скоростей.

После перенастройки набора передач трансмиссия функционирует с меньшим набором передач до тех пор, пока скорость велосипеда не превысит снова пороговое значение Z (Р-5). Хотя это не показано на фиг.5, функционирование трансмиссии с уменьшенным набором передач включает слежение за скоростью велосипеда и автоматическое переключение передач в пределах меньшего набора. В рассматриваемом примере, как только скорость превысит некоторую пороговую скорость Z, контроллер возвращает исключенную передачу или передачи в активный набор передач (Р-6). В одном из вариантов пороговые скорости Y, Z представляют собой одну и ту ж скорость, тогда как в других вариантах пороговые скорости Y, Z выбраны различными.

Хотя настоящее изобретение было описано применительно к конкретному варианту его осуществления, другие варианты, очевидные для специалистов в данной области, также входят в объем настоящего изобретения. Таким образом, без выхода за пределы объема и идеи изобретения в него могут быть внесены различные изменения и модификации. Например, могут быть изменены положения различных компонентов; могут быть также изменены или переставлены некоторые из описанных операций. Кроме того, не все из приведенных признаков, аспектов и преимуществ являются необходимыми для осуществления настоящего изобретения. Соответственно, объем охраны настоящего изобретения должен определяться только прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к управлению контроллером автоматического переключателя передач. Для предотвращения частого переключения передач пропускается часть передаточных чисел трансмиссии следующим образом. Предусмотрен ряд наборов передач и каждый из наборов имеет меньше передач, чем предыдущий. При выборе велосипедистом желательного набора передач контроллер обеспечивает переключение передач в пределах выбранного набора передач. Велосипедист может выбирать другие наборы передач путем повышения или понижения передачи. Контроллер обеспечивает также круизный режим, при котором уменьшается вероятность нежелательного переключения. Для резкого замедления и последующего возобновления движения предусмотрен режим “пропускания”, обеспечивающий дополнительное сокращения количества доступных передач. Техническое решение направлено на уменьшение частоты переключений, позволяя адаптировать трансмиссию к конкретным условиям езды. 5 с. и 41 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл.

1. Устройство управления велосипедной трансмиссией (24), обеспечивающей автоматическое переключение передач, содержащее трансмиссию (24), имеющую первый набор передач, контроллер (36, 38) переключений, выполненный с возможностью переключения указанной трансмиссии (24) между каждой передачей из указанного первого набора передач, модуль (54) управления, электрически соединенный с указанным контроллером (36, 38) переключений и выполненный с возможностью селективно приводить в действие указанный контроллер (36, 38) переключений в автоматическом режиме при использовании второго набора передач, выбранного из указанного первого набора и содержащего, по меньшей мере, на одну передачу меньше, чем указанный первый набор передач, причем указанный модуль (54) управления выполнен с возможностью автоматически приводить в действие указанный контроллер (36, 38) переключений для переключения указанной трансмиссии (24) между, по меньшей мере, двумя передачами из указанного второго набора передач в зависимости от измеренной текущей скорости велосипеда (10).2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный второй набор передач является частью указанного первого набора передач.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что указанный второй набор передач представляет собой непрерывный ряд передач.4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный первый набор передач содержит восемь передач, а указанный второй набор передач содержит шесть передач из числа указанных восьми передач.5. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что содержит узел (66, 68) переключений, электрически соединенный с указанным модулем (54) управления.6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что указанный узел (66, 68) переключений содержит первый компонент (66) и второй компонент (68), выполненные таким образом, что срабатывание указанного первого компонента (66) вызывает перенастройку указанного второго набора передач в направлении повышения передаточного отношения, а срабатывание указанного второго компонента (68) вызывает перенастройку указанного второго набора передач в направлении понижения передаточного отношения.7. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный второй набор передач является частью указанного первого набора передач, а указанный первый набор передач включает в себя указанный второй набор передач, одну более высокую передачу и одну более низкую передачу.8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанная перенастройка указанного второго набора передач в направлении повышения передаточного отношения предусматривает перенастройку второго набора передач таким образом, чтобы указанный первый набор передач включал в себя указанный второй набор передач и две передачи с более низким передаточным отношением.9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанная перенастройка указанного второго набора передач в направлении понижения передаточного отношения предусматривает перенастройку второго набора передач таким образом, чтобы указанный первый набор передач включал в себя указанный второй набор передач и две передачи с более высоким передаточным отношением.10. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный управляющий модуль (54) выполнен с возможностью выбора вручную указанного второго набора передач из ряда наборов передач, причем указанный выбор осуществляется посредством указанного узла (66, 68) переключений.11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что установка указанного узла (66, 68) переключений в первое положение обеспечивает выбор набора передач, соответствующего более высокой нагрузке, а установка указанного узла (66, 68) переключений во второе положение обеспечивает выбор набора передач, соответствующего более низкой нагрузке.12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный модуль (54) управления выполнен с возможностью управления вручную установкой в заданное положение указанного контроллера (36, 38) переключений.13. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный узел (66, 68) переключений содержит первый компонент (66) управления переключением и второй компонент (68) управления переключением, выполненные таким образом, что срабатывание первого компонента (66) обеспечивает переключение указанной трансмиссии (24) на более высокую передачу, а срабатывание второго компонента (68) обеспечивает переключение указанной трансмиссии (24) на более низкую передачу.14. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный контроллер (36, 38) содержит задний приводной механизм (36).15. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанный контроллер (36, 38) дополнительно содержит механизированный исполнительный механизм.16. Способ управления переключениями в велосипедной трансмиссии, способной обеспечивать автоматическое переключение, предусматривающий измерение текущей скорости велосипеда (10), мониторинг интервала времени между переключениями в трансмиссии, определение истечения заданного интервала времени между переключениями трансмиссии и перенастройку верхнего предела скорости и нижнего предела скорости для передачи, используемой в данный момент.17. Способ по п.16, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает по истечении заданного интервала времени между переключениями трансмиссии перенастройку верхнего предела скорости и нижнего предела скорости для доступных передач.18. Способ по п.16 или 17, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает расчет средней скорости для указанного заданного интервала времени, а перенастройка включает в себя изменение указанного верхнего предела скорости и указанного нижнего предела скорости таким образом, чтобы указанная средняя скорость соответствовала, по существу, середине интервала между указанными верхним и нижним пределами скорости.19. Способ по любому из пп.16-18, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает расчет разности между значениями указанных верхнего и нижнего пределов скорости, расчет средней скорости для указанного заданного интервала времени, суммирование половины указанной разности с указанной средней скоростью с получением заменяющего значения верхнего предела скорости и вычитание половины указанной разности из указанной средней скорости с получением заменяющего значения нижнего предела скорости.20. Способ по любому из пп.16-19, отличающийся тем, что перенастройка указанных значений верхнего и нижнего пределов скорости включает расширение заданного диапазона между указанными значениями верхнего и нижнего пределов скоростей для всех доступных передач.21. Способ по любому из пп.16-20, отличающийся тем, что перенастройка указанных значений верхнего и нижнего пределов скоростей дополнительно предусматривает сокращение количества доступных передач для обеспечения расширения диапазонов для всех доступных передач.22. Способ по любому из пп.16-21, отличающийся тем, что перенастройка указанных значений верхнего и нижнего пределов скоростей предусматривает расширение диапазона между указанными верхним и нижним пределами скоростей для текущей передачи.23. Способ по любому из пп.16-22, отличающийся тем, что производят непрерывный мониторинг указанного интервала времени между переключениями трансмиссии и указанную перенастройку производят после истечения каждого заданного интервала времени.24. Способ по любому из пп.16-23, отличающийся тем, что переключение передачи отменяет указанную перенастройку.25. Способ по любому из пп.16-24, отличающийся тем, что при обнаружении переключения передачи производят установку начальных значений указанных верхнего и нижнего пределов скорости.26. Способ управления переключением в велосипедной трансмиссии (24), способной обеспечивать автоматическое переключение, предусматривающий измерение текущей скорости велосипеда (10), автоматическое переключение передач в пределах первого подобранного набора передач в зависимости от текущей скорости велосипеда (10), проверку, не имеет ли место быстрое уменьшение текущей скорости ниже первой пороговой текущей скорости, переход на второй подобранный набор передач, когда указанная текущая скорость быстро уменьшится до значения, меньшего указанной первой пороговой скорости, автоматическое переключение передач в пределах второго подобранного набора передач в зависимости от текущей скорости велосипеда (10), причем первый подобранный набор передач содержит больше передач, чем второй подобранный набор передач.27. Способ по п.26, отличающийся тем, что предусматривает автоматическое переключение передач в пределах первого подобранного набора передач после того, как указанная текущая скорость превысит вторую пороговую текущую скорость.28. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что указанные первая и вторая пороговые текущие скорости соответствуют одной и той же текущей скорости.29. Способ по любому из пп.26-28, отличающийся тем, что указанная первая пороговая текущая скорость представляет собой верхний предел скорости для передачи с самым низким передаточным отношением из указанного первого подобранного набора передач.30. Способ управления переключением в велосипедной трансмиссии (24), способной обеспечивать автоматическое переключение, предусматривающий выбор автоматического режима переключения, выбор первого подобранного набора передач из ряда подобранных наборов передач и управление указанной велосипедной трансмиссией (24) в пределах выбранного подобранного набора передач.31. Способ по п.30, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает выбор второго подобранного набора передач из указанного ряда подобранных наборов передач.32. Способ по п.31, отличающийся тем, что выбор указанного второго подобранного набора передач включает в себя прием выходного сигнала от датчика уклона для определения того, имеет ли поверхность, по которой движется велосипед (10), уклон вверх или вниз.33. Способ по п.31 или 32, отличающийся тем, что указанный выбор второго подобранного набора передач включает в себя определение положения приводного механизма переднего переключателя (38), чтобы определить, имеет ли поверхность, по которой движется велосипед (10), уклон вверх или вниз.34. Способ по любому из пп.31-33, отличающийся тем, что указанный выбор второго подобранного набора передач включает в себя измерение частоты пульса велосипедиста для того, чтобы определить, не превышает ли измеренное значение заданную желательную частоту пульса.35. Способ по любому из пп.31-34, отличающийся тем, что указанный выбор второго подобранного набора передач включает в себя измерение вращающего момента на педалях велосипеда (10) для того, чтобы определить, не превышает ли измеренное значение заданный вращающий момент.36. Способ по любому из пп.31-35, отличающийся тем, что указанный выбор второго подобранного набора передач включает в себя обнаружение срабатывания первого узла (66) переключений.37. Способ по п.36, отличающийся тем, что подобранные наборы передач в указанном ряду взаимно смещены, так что обнаружение срабатывания первого узла (66) переключений в первом направлении обеспечивает выбор указанного второго подобранного набора передач, который смещен на одну передачу в сторону повышения передаточного отношения относительно указанного первого подобранного набора передач, а обнаружение срабатывания указанного первого узла (66) переключений во втором направлении обеспечивает выбор указанного второго подобранного набора передач, который смещен на одну передачу в сторону понижения передаточного отношения относительно указанного первого подобранного набора передач.38. Велосипед (10) с трансмиссией (24), способной обеспечивать автоматическое переключение, содержащий раму (12), переднее колесо (16) и заднее колесо (22), связанные с указанной рамой (12) с обеспечением возможности вращения, связанный с рамой (12) педальный вал с шатунами (28), который связан посредством трансмиссии с задним колесом (22) для приведения его во вращение, датчик (60) скорости, связанный, по меньшей мере, с одним, передним или задним, колесом, модуль (54) управления, электрически соединенный с датчиком скорости (60), первый узел (66) переключений и второй узел (68) переключений, электрически соединенные с указанным модулем (54) управления, приводной механизм (36, 38), функционально связанный с указанным модулем (54) управления и указанной трансмиссией (24) и выполненный с возможностью осуществления переключения трансмиссии (24) в пределах набора шестерен, причем указанный модуль (54) управления содержит запоминающее устройство (84) для данных о первом подобранном наборе шестерен и о соответствующих ему скоростях, при которых производятся переключения, о втором подобранном наборе шестерен и о соответствующих ему скоростях, при которых производятся переключения, а также о третьем подобранном наборе шестерен и о соответствующих ему скоростях, при которых производятся переключения, при этом первый и второй подобранные наборы шестерен, а также второй и третий подобранные наборы шестерен взаимно перекрываются.39. Велосипед (10) по п.38, отличающийся тем, что указанный первый подобранный набор шестерен и указанный третий подобранный набор шестерен включают в себя соответственно шестерню, соответствующую самому низкому и самому высокому передаточному отношению в указанном наборе шестерен.40. Велосипед (10) по п.38 или 39, отличающийся тем, что указанный модуль (54) управления содержит дисплей (56), ключ (76) подачи питания и коммутатор (78) режимов.41. Велосипед (10) по любому из пп.38-40, отличающийся тем, что указанный модуль (54) управления содержит источник питания.42. Велосипед (10) по любому из пп.38-41, отличающийся тем, что указанный второй узел (68) переключений обеспечивает выбор между указанными первым, вторым и третьим подобранными наборами шестерен.43. Велосипед (10) по любому из пп.38-42, отличающийся тем, что дополнительно содержит соединительную коробку, установленную между указанным модулем (54) управления и указанным приводным механизмом (36, 38).44. Велосипед (10) по любому из пп.38-43, отличающийся тем, что указанный датчик скорости связан с указанным передним колесом (16).45. Велосипед (10) по любому из пп.38-44, отличающийся тем, что указанная трансмиссия (24) содержит первый узел (32) шестерен, функционально связанный с указанным педальным валом (28), второй узел (30) шестерен, функционально связанный с задним колесом (22), цепь (34), сопрягающую указанный первый узел (32) и указанный второй узел (30) шестерен, а также передний приводной механизм (38) и задний приводной механизм (36), установленные на указанной раме (12).46. Велосипед (10) по п.45, отличающийся тем, что указанный переключатель передач содержит передний переключатель передач, связанный с указанным передним приводным механизмом (38), и задний переключатель передач, связанный с указанным задним приводным механизмом (36).