電動自行車光學的轉換檢測與控制的制作方法

電動自行車光學的轉換檢測與控制的制作方法
【專利摘要】電動自行車光學的轉換檢測與控制。多個變型可包括用于確定線纜移動的線纜移動檢測器。光源可以指向線纜。光檢測器可以接收來自線纜的光源的反射。
【專利說明】
電動自行車光學的轉換檢測與控制
技術領域
[0001]本公開大致所涉及的領域包括電動自行車，并且更為具體地，所述領域包括電動自行車中的線纜移動檢測。
【背景技術】
[0002]自行車可使用由線纜操作的可變傳動裝置和制動器。一個可變傳動裝置是提供可變比率傳動的變速器(derailleur)傳動系統。變速器通常包括鏈引導裝置，所述鏈引導裝置通過桿或轉把式轉換器操作的線纜而移動。桿的位置變化使得鏈引導裝置移動，從而將鏈在齒輪或鏈輪之間導向。另一可變傳動裝置是內部傳動輪轂，其可采用行星式或其它傳動形式。同樣，傳動之間的轉換通過經由線纜與輪轂連接的手動操作裝置完成。電動自行車可采用補充來自操作者的手動扭矩的功率單元。在電動自行車中，期望實現平滑的轉換和再生式制動。

【發明內容】

[0003]多個闡釋性變型可包括用于確定線纜移動的線纜移動檢測器。光源可以指向線纜。光檢測器可以接收來自線纜的光源的反射。
[0004]多個其它闡釋性變型可包括用于與電動自行車一起使用的產品。線纜可連接在電動自行車中。線纜可控制電動自行車的操作功能。線纜移動檢測器可定位成緊鄰線纜。線纜的移動可由線纜移動檢測器檢測，所述線纜移動檢測器可根據移動產生信號。所述信號可用于影響操作功能。
[0005]另外的闡釋性變型可包括操作電動自行車的方法。電動自行車可包括用于驅使電動自行車的電動機-發電機單元、通過第一線纜與轉換桿連接的可變傳動單元、以及通過第二線纜與制動桿連接的制動器。線纜移動檢測器可設置成緊鄰所述第一和第二線纜的至少一個。所述第一和第二線纜的至少一個的移動量可以確定。所述電動機-發電機單元可響應于移動量而被控制。
[0006]根據本文所提供的【具體實施方式】，落入本發明范圍的其它闡釋性變型將變得顯而易見。應該理解的是，盡管所述【具體實施方式】和特定示例公開了落入本發明范圍的變型，其用途僅僅旨在用于闡釋，而非旨在限制本發明的范圍。
[0007]本發明包括如下方案。
[0008]1.一種用于確定線纜移動的線纜移動檢測器，所述線纜移動檢測器包括:指向線纜的光源；以及接收來自線纜的光源的反射的光檢測器。
[0009]2.根據方案I所述的線纜移動檢測器還包括接收來自所述光檢測器的信號的數字信號處理器，所述數字信號處理器根據所述信號確定所述移動的幅度。
[0010]3.根據方案I所述的線纜移動檢測器，其中，所述線纜具有帶有由所述光檢測器感測的特征的外表面。
[0011]4.根據方案I所述的線纜移動檢測器，其中，所述光源以一角度指向所述線纜。
[0012]5.根據方案I所述的線纜移動檢測器，其中，所述線纜穿過所述線纜移動檢測器。
[0013]6.根據方案5所述的線纜移動檢測器，其中，所述線纜具有在所述線纜移動檢測器內的裸露段。
[0014]7.—種與電動自行車一起使用的產品，所述產品包括:
連接在所述電動自行車中的線纜，所述線纜控制所述電動自行車的操作功能；以及定位成緊鄰所述線纜的線纜移動檢測器；
其中所述線纜的移動由所述線纜移動檢測器檢測，其中所述線纜移動檢測器根據所述移動產生信號，所述信號用于影響所述操作功能。
[0015]8.根據方案7所述的產品，其中，所述線纜移動檢測器包括指向所述線纜的光源，以及光檢測器，所述光檢測器定位成接收離開所述線纜的光源的反射。
[0016]9.根據方案8所述的產品，還包括接收來自所述光檢測器的信號的數字信號處理器，其中，所述數字信號處理器根據所述信號確定所述移動的幅度。
[0017]10.根據方案7所述的產品，其中，所述線纜具有帶有由所述線纜移動檢測器感測的特征的外表面。
[0018]11.根據方案7所述的產品，其中，所述光源以一角度指向所述線纜。
[0019]12.根據方案7所述的產品，其中，所述線纜穿過所述線纜移動檢測器。
[0020]13.根據方案7所述的產品，其中，所述線纜具有在所述線纜移動檢測器內的裸露段。
[0021]14.根據方案7所述的產品，其中，所述操作功能是傳動轉換。
[0022]15.根據方案14所述的產品，還包括配置成將驅動扭矩提供至所述電動自行車的電動機-發電機單元，其中，當線纜移動檢測器檢測到線纜的移動以轉換至目標傳動時，所述驅動扭矩被移除，其中，所述目標傳動具有所述電動機-發電機單元的優選輸出速度，并且其中，當所述驅動扭矩移除后，所述電動機-發電機單元的操作速度與用于所述目標傳動的所述優選輸出速度相匹配。
[0023]16.根據方案7所述的產品，其中，所述操作功能是制動動作。
[0024]17.—種操作電動自行車的方法，所述電動自行車包括用于驅使電動自行車的電動機-發電機單元、具有轉換桿的可變傳動單元、以及具有制動桿的制動器，所述轉換桿通過第一線纜與可變傳動單元連接，所述制動桿通過第二線纜與制動器連接;所述方法包括:
提供緊鄰所述第一和第二線纜的至少一個的線纜移動檢測器；
確定所述第一和第二線纜的所述至少一個的移動量;和響應于所述移動量而控制所述電動機-發電機單元。
[0025]18.根據方案17所述的方法，還包括以下步驟:基于所述移動量移除由所述電動機-發電機單元傳送的扭矩;確定所述電動機-發電機單元的目標速度；以及控制所述電動機-發電機單元以與所述目標速度相匹配。
[0026]19.根據方案18所述的方法，還包括以下步驟:基于所述移動量確定所述可變傳動單元的目標傳動，基于所述目標傳動確定時間量;以及移除所述扭矩達所述時間量。
[0027]20.根據方案17所述的方法，還包括以下步驟:基于所述移動量通過所述電動機-發電機單元施加再生式制動動作。
【附圖說明】
[0028]根據【具體實施方式】和附圖，落入本發明范圍的所選變型示例將得到更全面的理解，其中，
圖1是根據多個變型的自行車的示意圖。
[0029]圖2是根據多個變型的光學檢測器的示意圖。
[0030]圖3是根據多個變型的與光學檢測器一起使用的線纜的片斷圖。
[0031]圖4是根據多個變型的電動自行車線纜移動檢測與控制系統的框圖。
【具體實施方式】
[0032]對于變型的以下描述在本質上僅僅是闡釋性的，而絕非旨在限制本發明的范圍、應用以及使用。
[0033]多個變型可參照圖1進行描述，圖1圖示了電動自行車10。所述電動自行車10可以是具有曲柄組件14的兩輪自行車、三輪自行車或四輪電動自行車，所述曲柄組件14構造并設置成允許乘客在其上提供輸入。所述曲柄組件14可以通過鏈接元件例如鏈20與后輪15接合。電動自行車10可以包括電動機-發電機單元16，其可用于通過鏈20驅使電動自行車10并從電機制動產生電力。在任意的多個變型中，電動機-發電機單元16可通過任意的多個電池(在圖4中表示)提供功率。電動機-發電機單元16可以附接至自行車框架12。
[0034]在一個變型中，自行車10可包括位于后輪20輪轂或位于前鏈環21處的可變傳動裝置18。可變傳動裝置18可以是變速器或內部輪轂或其它類型的傳動裝置。可變傳動裝置18可通過線纜24連接至轉換桿22。部分線纜24可穿過管狀殼體用以保護。轉換桿22可被操作以平移線纜24并在可變傳動裝置18中轉換傳動。線纜移動檢測器26(其可為光學檢測裝置)可連接到框架12，并且可定位成緊鄰線纜24。在傳動轉換事件中，線纜移動檢測器26可以檢測線纜24的移動，并且可以辨識相對移動量。線纜移動檢測器26可與電動機-發電機單元16鏈接，這可通過傳導器束27或無線裝置來實現。
[0035]在另一變型中，自行車10可包括定位于叉狀件28上的制動鉗25，所述制動鉗25可構造并設置成與前輪30、或可選地與后輪15或二者接合。桿32可設置在把手34上，并且可通過線纜36連接至制動鉗25。部分線纜36可通過管狀殼體進行保護。類似的制動器可設置以用于后輪15。可選地，圓盤制動系統可在前輪30和后輪15的輪轂處使用。線纜移動檢測器38(其可為光學檢測裝置)可連接到框架12，并且可定位成緊鄰線纜36。在制動事件中，線纜移動檢測器38可以檢測線纜36的移動，并且可以辨識相對移動量。線纜移動檢測器38可與電動機-發電機單元16鏈接，這可通過傳導器束27或無線裝置來實現。
[0036]線纜移動檢測器26和38可以是參照圖2而進一步描述的類型，圖2圖示了線纜移動檢測器40。線纜移動檢測器40可跨過線纜50的開口部分安裝。線纜移動檢測器40可包括具有基部42的殼體41，所述基部42可適于連接至線纜組件44。線纜組件44可包括管狀殼體段46和48，線纜50延伸通過所述管狀殼體段46和48。基部42可包括端52，所述端52可包括由環形法蘭54圍繞的開口 53。線纜50可延伸通過開口 53。線纜殼體段46可具有座落在法蘭54內的端55 ο類似地，基部42可包括端56，所述端56可包括由環形法蘭58圍繞的開口 57。線纜50可延伸通過開口 57 ο線纜殼體段48可具有座落在法蘭58內的端59。作為結果，線纜50的裸露段60延伸通過殼體41。線纜50可以由適合在張力下實現裝置(例如制動器和可變傳動單元)平移的材料制成。線纜50的特征可以是便于檢測從而感測運動的非平滑表面。線纜50可以在其外表面具有特征，例如重復一致的圖案62。圖案62可以是印刻的，或可以是作為構造的結果而形成的，例如，通過結合多個扭曲的或編織的股線以形成線纜50。可選地，線纜63可設置有如圖3所示的隨機織造的表面圖案65，以作為線纜移動檢測器38感測的特征。隨機圖案在一些應用中可以是優選的。
[0037]線纜檢測裝置40可以包括光源64，所述光源64可以是發光二極管(LED)，或其它優選地展示出低的功率消耗和相對的明亮性的合適的源。光源64可包括光束61，所述光束61或直接地或通過光學導向裝置65例如棱鏡而指向線纜50的段60。光學導向裝置可以以一銳角67將由光源64發出的光束61朝著線纜50指向并聚焦。角度67可以在光學導向裝置65定位的方向與線纜50之間測量。由箭頭68表示的光束61的至少一部分可以反射離開線纜50。在線纜50平移的事件中，當圖案62穿過從光源64指向至線纜50的光束61時，反射光68的特性可以改變。反射光68可以或直接或通過光學裝置72而指向至光檢測器70上，所述光學裝置72可以將反射光68聚焦或投射到光檢測器70上。
[0038]光檢測器70可以包括傳感器74，例如光電二極管陣列，或圖像傳感器例如互補金屬氧化物半導體(CMOS)。當作為線纜50上的圖案62在光束61內移動的結果，反射光68改變時，傳感器74可以檢測移動。傳感器74可與數字信號處理器76(DSP)通信以用于分析圖象數據。DSP解析在其所接收的圖像中所檢測到的圖案62，并且辨識線纜50是如何在連續的圖像中移動的。基于跨過一系列圖像的圖案的變化，DSP確定線纜50所移動的距離。
[0039]參照圖4，用于線纜移動檢測器40使用的多個變型可相對于線纜移動檢測與控制系統79進行描述。所述系統79可與電動自行車例如電動自行車10—起使用，并且來自圖1和圖2的相應附圖標記在對系統79的描述中使用。系統79可包括轉換桿22，所述轉換桿22可用于控制操作功能例如傳動變化。系統79還可包括制動桿32，所述制動桿32可用于控制操作功能例如制動。轉換桿22可通過線纜24與可變傳動單元18可操作地連接。傳動的變化可通過旋轉轉換桿22來實現，這導致線纜24的平移傳遞到可變傳動單元18。制動桿32可通過線纜36與輪鉗制動器25可操作地連接。制動動作可通過旋轉制動桿32來實現，這導致線纜36的平移傳遞到制動器25。
[0040]線纜移動檢測器26可與線纜24關聯，使得在傳動轉換事件中，線纜24的移動以及移動方向可以檢測。所檢測的移動量和移動方向可從線纜移動檢測器傳達并通過框80表示。一個或多個傳感器82可與可變傳動單元18和/或電動機-發電機單元16關聯。傳感器82可用于確定當前傳動(系統79正在以所述當前傳動而操作)和/或電動機-發電機單元16的旋轉速度。在表示傳感器82的框處的關于所感測的當前傳動和速度的信息以及在框80處的線纜移動數據可傳達到框84，在框84處可變傳動單元18正在轉換成的目標傳動可確定。所述當前傳動可以可選地根據電動機-發電機單元16、輪15和曲柄14的旋轉速度來確定。所述確定可通過使用查找表格來做出。
[0041 ]來自框84的關于目標傳動的信息可傳達到框86，在框86處可使用查找表格來確定實現從當前傳動到目標傳動的傳動轉換所需的時間量。從所確定的傳動轉換時間，系統79可前行到框87，在框87處信號89可發送到電動機-發電機單元16以從動力傳動系統移除扭矩。在框88處，系統79可中止在框86處確定的傳動轉換時間的大小。當期望速度匹配時，系統79可在框90處確定用于目標傳動的電動機-發電機單元16的目標速度，并且可在再次接合扭矩前發送信號91至電動機-發電機單元16。電動機-發電機單元16可響應于信號91并與目標速度匹配。
[0042]隨著扭矩移除，可變傳動單元18可以如通過線纜24命令的那樣前行到目標傳動。在所確定的傳動轉換時間過去之后，系統79可前行到框92，在框92處信號93可發送到電動機-發電機單元16以基于當前情況恢復扭矩或扭矩的比例。用于傳動轉換的扭矩移除可能是可取的，因為來自電動機-發電機單元16的扭矩輸入可以是恒定的。扭矩移除可以例如通過卸載內部傳動輪轂而便于轉換，并且可以提供更平滑的轉換。
[0043]電動機-發電機單元16可與電池單元94關聯。在系統79的操作期間，當期望輸入扭矩來驅使電動自行車10時，電動機-發電機單元16可以作為電動機操作，并且可以從電池單元94汲取功率。當期望使電動自行車10變慢時，電動機-發電機單元16可作為發電機操作，并且可以通過再生式制動將功率傳送給電池單元94用于存儲。為了使得再生式制動最佳化，可以使用線纜移動檢測器38。
[0044]線纜移動檢測器38可與線纜36關聯，使得在制動事件中，可以檢測線纜36的移動。所檢測到的移動可以從線纜移動檢測器38傳達，并且可以通過框96表示。在框96處的關于線纜移動量的信息可以傳達到框98，在框98處可以確定與線纜36的移動量成比例的再生式制動量。表示所確定的再生式制動量的信號9 9可以傳達到電動機-發電機單元16。電動機-發電機單元16可作為發電機操作，所述發電機為電池單元94充電并且使得電動自行車10變慢。通過線纜移動檢測器38的使用，再生式制動可在線纜36初始移動時啟動。再生式制動可在線纜36連續移動時成比例地增強，并且可在制動線纜36放松時減弱。重復使用制動鉗25可用于記錄在所感測的移動中的操作趨勢，從而補償制動器磨損和/或線纜36的拉伸。
[0045]變體的以下描述僅僅是闡釋了被視為落入本發明范圍的部件、元件、動作、產品以及方法，而絕非通過具體公開的或沒有明確提出的內容來限制本范圍。本文所描述的部件、元件、產品以及方法可以組合并且重新布置，而非如本文中所明確描述的那樣，并且其仍然視為落入本發明的范圍之內。
[0046]變型I可包括用于確定線纜移動的線纜移動檢測器。光源可以指向線纜。光檢測器可接收來自線纜的光源的反射。
[0047]變型2可包括根據變型I的線纜移動檢測器，并且可以包括接收來自光檢測器的信號的數字信號處理器。數字信號處理器可根據信號確定移動幅度。
[0048]變型3可包括根據變型I或2的線纜移動檢測器，其中線纜可具有帶有由光檢測器感測的特征的外表面。
[0049]變型4可包括根據變型1-3中任意一個的線纜移動檢測器，其中光源可以一角度指向至線纜。
[0050]變型5可包括根據變型1-4中任意一個的線纜移動檢測器，其中線纜可穿過線纜移動檢測器。
[0051]變型6可包括根據變型1-5中任意一個的線纜移動檢測器，其中線纜可具有在線纜移動檢測器內的裸露段。
[0052]變型7可包括用于與電動自行車一起使用的產品。線纜可連接在電動自行車中。線纜可控制電動自行車的操作功能。線纜移動檢測器可定位成緊鄰線纜。線纜的移動可由線纜移動檢測器檢測，所述線纜移動檢測器可根據移動產生信號。所述信號可用于影響操作功能。
[0053]變型8可包括根據變型7的產品，其中線纜移動檢測器可包括指向線纜的光源。光檢測器可定位成接收離開線纜的光源的反射。
[0054]變型9可包括根據變型7或8的產品，并且可包括接收來自光檢測器的信號的數字信號處理器。所述數字信號處理器可根據信號確定移動幅度。
[0055]變型10可包括根據變型7-9中任意一個的產品，其中線纜可具有帶有由線纜移動檢測器檢測的特征的外表面。
[0056]變型11可包括根據變型8或9的產品，其中光源以一角度指向線纜。
[0057]變型12可包括根據變型7-11中任意一個的產品，其中線纜可穿過線纜移動檢測器。
[0058]變型13可包括根據變型7-13中任意一個的產品，其中線纜可具有在線纜移動檢測器內的裸露段。
[0059]變型14可包括根據變型7-13中任意一個的產品，其中操作功能可以是傳動轉換。
[0060]變型15可包括根據變型14的產品，并且可以包括配置成將驅動扭矩提供給電動自行車的電動機-發電機單元。當線纜移動裝置檢測到線纜的移動從而轉換至目標傳動時，驅動扭矩可移除，所述目標傳動具有電動機-發電機單元的優選輸出速度。當驅動扭矩移除后，電動機-發電機單元的速度可與用于目標傳動的優選輸出速度相匹配。
[0061]變型16可包括根據變型7-15中任意一個的產品，其中操作功能可以是制動動作。
[0062]變型17可以包括操作電動自行車的方法，所述電動自行車包括用于驅使電動自行車的電動機-發電機單元、具有轉換桿的可變傳動單元、以及具有制動桿的制動器，所述轉換桿通過第一線纜與可變傳動單元連接，所述制動桿通過第二線纜與制動器連接。線纜移動檢測器可設置成緊鄰所述第一和第二線纜的至少一個。所述第一和第二線纜的至少一個的移動量可以確定。所述電動機-發電機單元可響應于移動量而被控制。
[0063]變型18可包括根據變型17的方法，并且可以包括根據移動量來移除通過電動機-發電機單元傳送的扭矩。電動機-發電機單元的目標速度可以確定，并且電動機-發電機單元可控制成與所述目標速度相匹配。
[0064]變型19可包括根據變型18的方法，并且可以包括根據移動量來確定可變傳動單元的目標傳動。基于目標傳動的時間量可以確定。扭矩可以移除達所述時間量。
[0065]變型20可以包括根據變型17-19的任意一個的方法，并且可以包括基于移動量通過電動機-發電機單元施加再生式制動動作的步驟。
[0066]落入本發明范圍的所選變型的以上描述在本質上僅僅是闡釋性的，因此其變型或變體并不視為偏離本發明的精神和范圍。
【主權項】
1.一種用于確定線纜移動的線纜移動檢測器，所述線纜移動檢測器包括:指向線纜的光源；以及接收來自線纜的光源的反射的光檢測器。2.根據權利要求1所述的線纜移動檢測器還包括接收來自所述光檢測器的信號的數字信號處理器，所述數字信號處理器根據所述信號確定所述移動的幅度。3.根據權利要求1所述的線纜移動檢測器，其中，所述線纜具有帶有由所述光檢測器感測的特征的外表面。4.根據權利要求1所述的線纜移動檢測器，其中，所述光源以一角度指向所述線纜。5.根據權利要求1所述的線纜移動檢測器，其中，所述線纜穿過所述線纜移動檢測器。6.根據權利要求5所述的線纜移動檢測器，其中，所述線纜具有在所述線纜移動檢測器內的裸露段。7.—種與電動自行車一起使用的產品，所述產品包括: 連接在所述電動自行車中的線纜，所述線纜控制所述電動自行車的操作功能；以及定位成緊鄰所述線纜的線纜移動檢測器； 其中所述線纜的移動由所述線纜移動檢測器檢測，其中所述線纜移動檢測器根據所述移動產生信號，所述信號用于影響所述操作功能。8.根據權利要求7所述的產品，其中，所述線纜移動檢測器包括指向所述線纜的光源，以及光檢測器，所述光檢測器定位成接收離開所述線纜的光源的反射。9.根據權利要求8所述的產品，還包括接收來自所述光檢測器的信號的數字信號處理器，其中，所述數字信號處理器根據所述信號確定所述移動的幅度。10.一種操作電動自行車的方法，所述電動自行車包括用于驅使電動自行車的電動機-發電機單元、具有轉換桿的可變傳動單元、以及具有制動桿的制動器，所述轉換桿通過第一線纜與可變傳動單元連接，所述制動桿通過第二線纜與制動器連接;所述方法包括: 提供緊鄰所述第一和第二線纜的至少一個的線纜移動檢測器； 確定所述第一和第二線纜的所述至少一個的移動量;和 響應于所述移動量而控制所述電動機-發電機單元。
【文檔編號】G01D5/26GK105987713SQ201610155284
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】S.L.海斯勒特, J.W.延博爾
【申請人】通用汽車環球科技運作有限責任公司