模拟和数字组合式拨链器位置处理装置 〔技术领域〕
本发明涉及一种自行车，更具体地说，本发明涉及一种拨链器位置处理装置。
〔背景技术〕
用拨链器操纵的自行车传动机构通常包括多个与另一个转动部件(例如，自行车的前曲柄和/或后轮)一起转动的链轮和一个用于在多个链轮之间移动链条的拨链器。传统的拨链器传动机构通过手动致动器例如固定在自行车把手上的连杆或扭柄来手动控制，其中，拨链器通过Bowden索缆与致动器相连。最近，人们已采用各种电子装置来确定拨链器的一个或多个工作参数。这些参数可用于指示信息或对拨链器进行电子控制。
一种常见的通用工作参数是拨链器相对于多个链轮的位置。过去，人们采用与拨链器的各个运动部件相配合的电位计来确定拨链器的位置。通常，拨链器的运动范围相对较小，因此，需要高精度的电位计。在电位计所提供的信息由电子装置利用以便在多个链轮之间移动链条时尤为如此。令人遗憾的是，高精度的电位计价格相对较高，因此，采用高精度电位计的电控拨链器不适合用于大批量生产。价格便宜的电位计具有非线性的特性，且这种特性是一种电位计不同于另一种电位计。因此，通过这种电位计很难确定拨链器的实际位置，且一种电位计与另一种电位计的这种不可预见性也造成使用这种电位计的拨链器不适合用于大批量生产。
〔发明内容〕
本发明涉及一种拨链器位置处理装置的多个特征。在本发明的一个方面，拨链器位置处理装置包括与拨链器一起运动的拨链器运动部件、可操纵地与拨链器运动部件相连地模拟信号提供机构，其中，模拟信号提供机构响应于拨链器运动部件的运动来提供模拟位置信号；以及可操纵地与拨链器运动部件相连的数字信号提供机构，其中，数字信号提供机构响应于拨链器运动部件的运动来提供数字位置信号。
本发明另外的特征从下面的说明书中可清楚地得出，且这些特征可与上述特征相组合而得到其它的优点。
〔附图说明〕
图1是装有本发明特定实施例的电控自行车传动装置的自行车的侧视图；
图2是安装在把手上的电控自行车传动装置的部件的斜视图；
图3是图1所示的后拨链器和链轮组件的详图；
图4是图3所示拨链器的局部分解图；
图5是后拨链器控制外壳的视图，其示出了数字位置传感器的一个特定实施例；
图6是数字位置传感器的详图；
图7是后拨链器控制外壳的视图，其示出了模拟位置传感器的一个特定实施例；
图8是电控自行车传动装置相关结构的一个特定实施例的方框图；
图9是在制造工厂存储于模拟位置存储器和数字位置存储器中的一个实施例的初始数值表；
图10是在装配过程中存储在模拟位置存储器和数字位置存储器中的一个实施例的数值表；
图11是在对装置进行初始操纵过程中存储在模拟位置存储器和数字位置存储器中的一个实施例的数值表；
图12是模拟位置存储器中的所有数值更新后存储在模拟位置存储器和数字位置存储器中的一个实施例的数值表；
图13是表示在操纵装置过程中如何对位置读数值进行更新的表。
〔具体实施方式〕
图1是装有本发明一个特定实施例的电控自行车传动装置的自行车10的侧视图。自行车10具有车架14、可转动地支承在车架14的前端管22上的前叉18、由前叉18可转动地支承的前轮26、用于朝所需的方向转动前叉18(并因此而转动前轮26)的把手30和可转动地支承在车架14后部的后轮34。一对曲柄38安装在轴46上，每个曲柄38支承着一个踏板42，轴46可转动地支承在车架14的下部。多个前链轮50安装在右侧曲柄38上，以便与右侧曲柄38一起转动，链轮装置54包括多个后链轮54a-54g(图3)，链轮装置54安装在后轮34上，以便与后轮34一起转动。链条58与多个前链轮50中的一个和多个后链轮54a-54g中的一个相啮合。前拨链器62安装在靠近多个前链轮50的车架14上，以便在多个前链轮50之间移动链条58，后拨链器66安装在靠近链轮装置50的车架14上，以便在多个后链轮54a-54g之间移动链条58。前刹车装置70安装在前叉18上，用于对前轮26进行制动，后刹车装置74安装在车架14的后部，用于对后轮34进行制动。如图2所示，前刹车装置70与Bowden型控制索缆78相连，控制索缆78与安装在把手30右侧的刹车手柄组件82相连。类似地，后刹车装置74与Bowden型控制索缆88相连，控制索缆88与安装在把手30左侧的刹车手柄组件92相连。
如图1和2所示，具有液晶显示器(LCD)104的显示器罩100与固定在把手30上的固定托架108相连。右开关罩190固定在把手30的右侧，其内含有模式开关194、后拨链器加速开关198和后拨链器减速开关202。类似地，左开关罩250固定在把手30的左侧，其内含有模式开关254、前拨链器加速开关258和前拨链器减速开关262。设置在右开关罩190内的元件通过连接通路206与显示器罩100中的元件相连接，设置在左开关罩250内的元件通过连接通路266与显示器罩100中的元件相连接。模式开关194和254可用于在手动变速模式和一个或多个自动变速模式之间进行切换，以及用于改变显示器104上所显示的信息等。主拨链器控制装置310安装在车架14上，其通过中间连接通路314与固定托架108电连接。后拨链器控制箱315固定在后拨链器66上，并通过中间连接通路316与主拨链器控制装置310电连接。设有曲柄转动传感器343用于检测来自与左侧曲柄38相连的磁铁(未示出)的信号，以便通过已知的方式来确定曲柄38的转速，设有车轮转动传感器345用于检测来自固定于前轮26上的磁铁348的信号，以便通过已知的方式来确定自行车的速度。曲柄转动传感器343通过连接通路350与主拨链器控制装置310相连(图8)，车轮转动传感器345通过连接通路354与主拨链器控制装置310相连。
如图3和4所示，后拨链器控制箱315固定在基件400和后拨链器66的外壳404之间。基件400以公知的方式可摆动地安装在车架14上，其包括用于与中间连接通路316上的互配连接器403相连的电连接器402。如图4所示，外壳404和后拨链器控制箱315通过螺钉408和410固定在基件400上。螺钉408穿过外壳404上的孔412，穿过间隔套管416并拧入到基件400上的螺纹孔424中，间隔套管416延伸穿过后拨链器控制箱盖422上的孔420。螺钉410穿过外壳404上的孔428，穿过后拨链器控制箱盖422上的孔432并拧入到基件400上的螺纹孔436中。
后拨链器66还包括连杆440和444，其通过各自的枢轴448和452可转动地连接到后拨链器控制箱315上，其中，连杆444通过平面453不可转动地固定在枢轴452上(图7)。枢轴452仅仅是可与拨链器一起运动的拨链器运动元件的一个例子。连杆440和444的另一端分别通过各自的枢轴460和462可转动地与活动件456相连。活动件456可转动地支承链条导向器466，链条导向器466又可转动地以公知的方式支承与链条58相啮合的导向轮470和张紧轮474。下面进行详细的描述，马达480(图5-7)使枢轴452转动，从而使连杆444沿横向移动活动件456和链条导向器466，以便将链条58在多个后链轮54a-54g之间转换。
图5-7示出了后拨链器控制箱315内所装的部件，后拨链器控制箱的后拨链器控制箱盖422(以及下面所要进行描述的接触板534(图7))已拆卸掉了。如图5所示，马达480包括齿轮驱动轴484，齿轮驱动轴484通过齿轮减速机构来驱动枢轴452，齿轮减速机构包括齿轮488、492、496、500和504，其中，在动力传递路线中，每个齿轮488、492、496和500的小直径齿轮部分驱动相邻齿轮的大直径齿轮部分。齿轮504与枢轴452一体转动。以数字位置传感器508形式存在的数字信号提供机构安装在后拨链器控制箱315中。如图5和6所示，数字位置传感器508包括与齿轮驱动轴484一起转动的遮挡轮512、设置在遮挡轮512一侧的光源例如发光二极管(LED)516以及设置在遮挡轮512另一侧的光检测器例如光电晶体管520。遮挡轮512与齿轮驱动轴484一起转动，使得从LED516到光电晶体管520的光通路被周期性地阻断，从而就形成具有一定周期的数字信号，该周期由遮挡轮512的转速决定。因此，根据工作状态，数字信号的形状通常是方形或矩形。因此，在该实施例中，数字位置传感器508就用作一个脉动光传感器。
如图7所示，以模拟位置传感器530形式存在的模拟信号提供机构也安装在后拨链器控制箱315中。模拟位置传感器530包括接触板534和刷板538。接触板534通过拧入到螺纹孔546(图5)中的螺钉542固定在后拨链器控制箱315上，其包括电阻触头550a和550b。刷板538与枢轴452一起转动，其包括用于与电阻触头550a和550b接触以便象电位计一样以公知的方式进行工作的电刷554a和554b。
图8是电控自行车传动装置特别是主拨链器控制装置310的相关部分的一个特定实施例的方框图。主拨链器控制装置310是一个处理机构，其包括处理单元600、用于存储多个模拟位置数值的模拟位置存储器604、用于存储多个数字位置数值的数字位置存储器608、位置计数器610、用于对模拟位置存储器604和数字位置存储器608中的至少一个进行更新的更新机构612、前拨链器马达驱动装置616和后拨链器马达驱动装置620，前拨链器马达驱动装置616用于提供使驱动前拨链器62的马达(未示出)进行运动的信号，后拨链器马达驱动装置620用于通过连接通路316c提供使后拨链器控制箱315中的马达480进行运动的信号，连接通路316c构成连接通路316的一部分。处理单元600在连接通路316a和316b上利用分别从数字位置传感器508和模拟位置传感器530接收到的信号而形成用于驱动马达480的适当信号，连接通路316a和316b也构成连接通路316的一部分。
该实施例按如下方式进行工作。在制造工厂，当后拨链器66处于选定位置(例如与第五齿轮相对应的位置)时，将来自模拟位置传感器530的模拟数值选作参照值。将该值提供给后面的安装人员。而且，给数字位置存储器608赋予读数值，处理器600可利用该读数值来驱动马达480从而使后拨链器66可移动到每个链轮上。在该实施例中，在装置离开制造工厂之后，不更改数字位置存储器608中的数值，但这不是必须的，数值可随后在其它应用过程中进行更改。最后，将与后拨链器66的每个位置相对应的模拟位置数值有选择地输入到模拟位置存储器604的适当位置。此时的模拟位置存储器604和数字位置存储器608的状态显示在图9中。
在拨链器离开制造工厂之后，安装人员将参照值输入到模拟位置存储器604中。该数值可以与在制造工厂中输入到模拟位置存储器604中的数值相同，或者也可以是不同的数值。假定参照值为(e’)，其对应于第五齿轮位置。此时的模拟位置存储器604和数字位置存储器608的内容显示在图10中。
本发明的一个特征是在对拨链器的后续操作过程中参照值(e’)仍保持相同。这可能是因为在忽略电位计的非线性分布的情况下，当电位计处于参照位置时，电位计仍具有参照值(e’)。因此，不必存储每个拨链器的每个位置的所有电阻值，而如果只使用一个电位计则是必须的。而且，在此时，处理器600可辨别，当来自模拟位置传感器的数值变为e’时，位置计数器610中的值就应当是E。因此，数字位置计数器610可初始化为数值E。
如果需要，此时可利用数字位置传感器508操纵后拨链器66经过所有的链轮位置，以便对模拟位置存储器604进行重新校准。例如，如果后拨链器66处于来自模拟位置传感器530的数值e’所表示的位置上，处理器600就驱动马达480来移动后拨链器66，直到位置计数器610的数值为D。然后，更新机构612从电位计530得到当前值(例如d’)并计算更新值，该更新值是平均值d”＝(d+d’)/2。将该数值d”作为图11所示的更新值存储在模拟位置存储器604中。继续该过程直到如图12所示对所有的值进行了更新(除了参照值(e’))。
在模拟位置存储器604中的所有可更新数值进行了更新之后，利用来自模拟位置传感器530的信号来控制后拨链器66的移动。例如，当需要将后拨链器66移动到第四齿轮位置时，处理器600就操纵马达480，直到模拟位置传感器530提供与数值d”(或者在模拟位置存储器604以前未进行更新时是d’)相对应的信号。位置计数器610进行相应递增或递减。
该实施例的另一个特征是，当位置计数器610中的数值变为与数字位置存储器608中的其中一个数值相等时，就以上述类似的方式对模拟位置存储器604中的相应数值进行更新。因此，当位置计数器610中的数值变为D时，更新机构612就从电位计530得到当前信号(例如，与数值d”相对应)并计算更新值，该更新值为平均值d＝(d’+d”)/2。将该值d作为更新值(与图11所示类似)存储在模拟位置存储器604中。此时来自模拟位置传感器530的信号可能对应于与存储在模拟位置存储器604中的数值相同的值。在此情况下，在该实施例所计算的更新值将与已存储在模拟位置存储器中的数值相同，在此情况下，就不必对模拟位置存储器604进行更新。可选择的是，通过这种方式来更新模拟位置存储器604将保证可对后拨链器66进行非常精确的控制，因为与来自模拟位置传感器530的信号相对应的数值已变为对应特定的齿轮。
其风险是由于来自数字位置传感器608的读数遗漏或发生错误，位置计数器610中的数值将变得不准确。换句话说，当后拨链器66位于第四齿轮时，位置计数器610中的数值可以是D’，而正确的数值应当是D。尽管略微的不准确不会影响拨链器的工作，但这种差错会长时间累积到一定程度，后拨链器66就会开始发生故障。为了避免这种情况的发生，处理器600检测来自模拟位置传感器630的信号究竟何时与等于参照值e’的数值相一致。由于此时读数值应当是E，因此，更新机构612就如图13所示将位置计数器610中的数值更新为E。由于后拨链器66很可能将非常频繁地通过第五齿轮位置，因此，位置计数器610中的数值也同样将频繁地得到更新，从而使位置计数器610的读数为导致后拨链器66发生故障的数值的风险最小。
尽管上面已对本发明特征的各个实施方式进行了说明，但在不脱离本发明宗旨和范围的情况下还可有各种的变型。例如，虽然在上述实施例中处理器600是利用来自模拟位置传感器530的信号来操纵后拨链器66，但处理器600也可利用来自数字位置传感器608的信号、存储在数字位置存储器608中的数字位置数值以及存储在位置计数器610中的数值来驱动马达480，且可利用模拟位置存储器604中的数值来在显示器104上表示后拨链器66的位置，或用于其它的目的。在此情况下，可以上述同样的方式更新位置计数器610中的数值，而不管何时与模拟位置传感器530提供的信号相对应的数值达到选定值。
模拟位置传感器530可包括磁装置、接触装置、电场装置或可提供模拟信号的其它任何适当的装置。数字位置传感器508可包括磁装置、接触装置、电场装置或可在广义离散信号意义上提供数字信号的其它任何适当的装置。尽管在已描述的实施例中采用的是方形或矩形信号，但也可采用三角形、锯齿形和其它形状的信号。数字信号同样也可包括多位信号。位置处理装置可与前拨链器一起使用。位置传感器可与使拨链器运动的传动装置的任何活动部件可操纵地相连接。数字位置存储器608的数值不必在制造工厂进行设定，安装人员不必对模拟位置存储器604进行重新校准。可改变参照值来适应电位计的老化。
可根据需要来改变各个部件的尺寸、形状、位置或取向。图示相互直接连接或接触的部件可具有设置在其之间的中间结构。一个元件的功能可通过两个元件来实现，反之亦然。一个实施例的结构和功能可用于另一个实施例中。不必将所有的优点同时置于一个特定的实施例中。不同于现有技术的每一个特征，单独或与其它特征组合也应当认为是本申请人对另一个发明所进行的单独的描述，其包括由这些特征构成的结构和/或功能。因此，本发明的范围不应当由所描述的特定结构来限定，或者明显地集中于一个特定的结构或特征。