电动自行车光学的转换检测与控制的制作方法

电动自行车光学的转换检测与控制的制作方法
【专利摘要】电动自行车光学的转换检测与控制。多个变型可包括用于确定线缆移动的线缆移动检测器。光源可以指向线缆。光检测器可以接收来自线缆的光源的反射。
【专利说明】
电动自行车光学的转换检测与控制
技术领域
[0001]本公开大致所涉及的领域包括电动自行车，并且更为具体地，所述领域包括电动自行车中的线缆移动检测。
【背景技术】
[0002]自行车可使用由线缆操作的可变传动装置和制动器。一个可变传动装置是提供可变比率传动的变速器(derailleur)传动系统。变速器通常包括链引导装置，所述链引导装置通过杆或转把式转换器操作的线缆而移动。杆的位置变化使得链引导装置移动，从而将链在齿轮或链轮之间导向。另一可变传动装置是内部传动轮毂，其可采用行星式或其它传动形式。同样，传动之间的转换通过经由线缆与轮毂连接的手动操作装置完成。电动自行车可采用补充来自操作者的手动扭矩的功率单元。在电动自行车中，期望实现平滑的转换和再生式制动。

【发明内容】

[0003]多个阐释性变型可包括用于确定线缆移动的线缆移动检测器。光源可以指向线缆。光检测器可以接收来自线缆的光源的反射。
[0004]多个其它阐释性变型可包括用于与电动自行车一起使用的产品。线缆可连接在电动自行车中。线缆可控制电动自行车的操作功能。线缆移动检测器可定位成紧邻线缆。线缆的移动可由线缆移动检测器检测，所述线缆移动检测器可根据移动产生信号。所述信号可用于影响操作功能。
[0005]另外的阐释性变型可包括操作电动自行车的方法。电动自行车可包括用于驱使电动自行车的电动机-发电机单元、通过第一线缆与转换杆连接的可变传动单元、以及通过第二线缆与制动杆连接的制动器。线缆移动检测器可设置成紧邻所述第一和第二线缆的至少一个。所述第一和第二线缆的至少一个的移动量可以确定。所述电动机-发电机单元可响应于移动量而被控制。
[0006]根据本文所提供的【具体实施方式】，落入本发明范围的其它阐释性变型将变得显而易见。应该理解的是，尽管所述【具体实施方式】和特定示例公开了落入本发明范围的变型，其用途仅仅旨在用于阐释，而非旨在限制本发明的范围。
[0007]本发明包括如下方案。
[0008]1.一种用于确定线缆移动的线缆移动检测器，所述线缆移动检测器包括:指向线缆的光源；以及接收来自线缆的光源的反射的光检测器。
[0009]2.根据方案I所述的线缆移动检测器还包括接收来自所述光检测器的信号的数字信号处理器，所述数字信号处理器根据所述信号确定所述移动的幅度。
[0010]3.根据方案I所述的线缆移动检测器，其中，所述线缆具有带有由所述光检测器感测的特征的外表面。
[0011]4.根据方案I所述的线缆移动检测器，其中，所述光源以一角度指向所述线缆。
[0012]5.根据方案I所述的线缆移动检测器，其中，所述线缆穿过所述线缆移动检测器。
[0013]6.根据方案5所述的线缆移动检测器，其中，所述线缆具有在所述线缆移动检测器内的裸露段。
[0014]7.—种与电动自行车一起使用的产品，所述产品包括:
连接在所述电动自行车中的线缆，所述线缆控制所述电动自行车的操作功能；以及定位成紧邻所述线缆的线缆移动检测器；
其中所述线缆的移动由所述线缆移动检测器检测，其中所述线缆移动检测器根据所述移动产生信号，所述信号用于影响所述操作功能。
[0015]8.根据方案7所述的产品，其中，所述线缆移动检测器包括指向所述线缆的光源，以及光检测器，所述光检测器定位成接收离开所述线缆的光源的反射。
[0016]9.根据方案8所述的产品，还包括接收来自所述光检测器的信号的数字信号处理器，其中，所述数字信号处理器根据所述信号确定所述移动的幅度。
[0017]10.根据方案7所述的产品，其中，所述线缆具有带有由所述线缆移动检测器感测的特征的外表面。
[0018]11.根据方案7所述的产品，其中，所述光源以一角度指向所述线缆。
[0019]12.根据方案7所述的产品，其中，所述线缆穿过所述线缆移动检测器。
[0020]13.根据方案7所述的产品，其中，所述线缆具有在所述线缆移动检测器内的裸露段。
[0021]14.根据方案7所述的产品，其中，所述操作功能是传动转换。
[0022]15.根据方案14所述的产品，还包括配置成将驱动扭矩提供至所述电动自行车的电动机-发电机单元，其中，当线缆移动检测器检测到线缆的移动以转换至目标传动时，所述驱动扭矩被移除，其中，所述目标传动具有所述电动机-发电机单元的优选输出速度，并且其中，当所述驱动扭矩移除后，所述电动机-发电机单元的操作速度与用于所述目标传动的所述优选输出速度相匹配。
[0023]16.根据方案7所述的产品，其中，所述操作功能是制动动作。
[0024]17.—种操作电动自行车的方法，所述电动自行车包括用于驱使电动自行车的电动机-发电机单元、具有转换杆的可变传动单元、以及具有制动杆的制动器，所述转换杆通过第一线缆与可变传动单元连接，所述制动杆通过第二线缆与制动器连接;所述方法包括:
提供紧邻所述第一和第二线缆的至少一个的线缆移动检测器；
确定所述第一和第二线缆的所述至少一个的移动量;和响应于所述移动量而控制所述电动机-发电机单元。
[0025]18.根据方案17所述的方法，还包括以下步骤:基于所述移动量移除由所述电动机-发电机单元传送的扭矩;确定所述电动机-发电机单元的目标速度；以及控制所述电动机-发电机单元以与所述目标速度相匹配。
[0026]19.根据方案18所述的方法，还包括以下步骤:基于所述移动量确定所述可变传动单元的目标传动，基于所述目标传动确定时间量;以及移除所述扭矩达所述时间量。
[0027]20.根据方案17所述的方法，还包括以下步骤:基于所述移动量通过所述电动机-发电机单元施加再生式制动动作。
【附图说明】
[0028]根据【具体实施方式】和附图，落入本发明范围的所选变型示例将得到更全面的理解，其中，
图1是根据多个变型的自行车的示意图。
[0029]图2是根据多个变型的光学检测器的示意图。
[0030]图3是根据多个变型的与光学检测器一起使用的线缆的片断图。
[0031]图4是根据多个变型的电动自行车线缆移动检测与控制系统的框图。
【具体实施方式】
[0032]对于变型的以下描述在本质上仅仅是阐释性的，而绝非旨在限制本发明的范围、应用以及使用。
[0033]多个变型可参照图1进行描述，图1图示了电动自行车10。所述电动自行车10可以是具有曲柄组件14的两轮自行车、三轮自行车或四轮电动自行车，所述曲柄组件14构造并设置成允许乘客在其上提供输入。所述曲柄组件14可以通过链接元件例如链20与后轮15接合。电动自行车10可以包括电动机-发电机单元16，其可用于通过链20驱使电动自行车10并从电机制动产生电力。在任意的多个变型中，电动机-发电机单元16可通过任意的多个电池(在图4中表示)提供功率。电动机-发电机单元16可以附接至自行车框架12。
[0034]在一个变型中，自行车10可包括位于后轮20轮毂或位于前链环21处的可变传动装置18。可变传动装置18可以是变速器或内部轮毂或其它类型的传动装置。可变传动装置18可通过线缆24连接至转换杆22。部分线缆24可穿过管状壳体用以保护。转换杆22可被操作以平移线缆24并在可变传动装置18中转换传动。线缆移动检测器26(其可为光学检测装置)可连接到框架12，并且可定位成紧邻线缆24。在传动转换事件中，线缆移动检测器26可以检测线缆24的移动，并且可以辨识相对移动量。线缆移动检测器26可与电动机-发电机单元16链接，这可通过传导器束27或无线装置来实现。
[0035]在另一变型中，自行车10可包括定位于叉状件28上的制动钳25，所述制动钳25可构造并设置成与前轮30、或可选地与后轮15或二者接合。杆32可设置在把手34上，并且可通过线缆36连接至制动钳25。部分线缆36可通过管状壳体进行保护。类似的制动器可设置以用于后轮15。可选地，圆盘制动系统可在前轮30和后轮15的轮毂处使用。线缆移动检测器38(其可为光学检测装置)可连接到框架12，并且可定位成紧邻线缆36。在制动事件中，线缆移动检测器38可以检测线缆36的移动，并且可以辨识相对移动量。线缆移动检测器38可与电动机-发电机单元16链接，这可通过传导器束27或无线装置来实现。
[0036]线缆移动检测器26和38可以是参照图2而进一步描述的类型，图2图示了线缆移动检测器40。线缆移动检测器40可跨过线缆50的开口部分安装。线缆移动检测器40可包括具有基部42的壳体41，所述基部42可适于连接至线缆组件44。线缆组件44可包括管状壳体段46和48，线缆50延伸通过所述管状壳体段46和48。基部42可包括端52，所述端52可包括由环形法兰54围绕的开口 53。线缆50可延伸通过开口 53。线缆壳体段46可具有座落在法兰54内的端55 ο类似地，基部42可包括端56，所述端56可包括由环形法兰58围绕的开口 57。线缆50可延伸通过开口 57 ο线缆壳体段48可具有座落在法兰58内的端59。作为结果，线缆50的裸露段60延伸通过壳体41。线缆50可以由适合在张力下实现装置(例如制动器和可变传动单元)平移的材料制成。线缆50的特征可以是便于检测从而感测运动的非平滑表面。线缆50可以在其外表面具有特征，例如重复一致的图案62。图案62可以是印刻的，或可以是作为构造的结果而形成的，例如，通过结合多个扭曲的或编织的股线以形成线缆50。可选地，线缆63可设置有如图3所示的随机织造的表面图案65，以作为线缆移动检测器38感测的特征。随机图案在一些应用中可以是优选的。
[0037]线缆检测装置40可以包括光源64，所述光源64可以是发光二极管(LED)，或其它优选地展示出低的功率消耗和相对的明亮性的合适的源。光源64可包括光束61，所述光束61或直接地或通过光学导向装置65例如棱镜而指向线缆50的段60。光学导向装置可以以一锐角67将由光源64发出的光束61朝着线缆50指向并聚焦。角度67可以在光学导向装置65定位的方向与线缆50之间测量。由箭头68表示的光束61的至少一部分可以反射离开线缆50。在线缆50平移的事件中，当图案62穿过从光源64指向至线缆50的光束61时，反射光68的特性可以改变。反射光68可以或直接或通过光学装置72而指向至光检测器70上，所述光学装置72可以将反射光68聚焦或投射到光检测器70上。
[0038]光检测器70可以包括传感器74，例如光电二极管阵列，或图像传感器例如互补金属氧化物半导体(CMOS)。当作为线缆50上的图案62在光束61内移动的结果，反射光68改变时，传感器74可以检测移动。传感器74可与数字信号处理器76(DSP)通信以用于分析图象数据。DSP解析在其所接收的图像中所检测到的图案62，并且辨识线缆50是如何在连续的图像中移动的。基于跨过一系列图像的图案的变化，DSP确定线缆50所移动的距离。
[0039]参照图4，用于线缆移动检测器40使用的多个变型可相对于线缆移动检测与控制系统79进行描述。所述系统79可与电动自行车例如电动自行车10—起使用，并且来自图1和图2的相应附图标记在对系统79的描述中使用。系统79可包括转换杆22，所述转换杆22可用于控制操作功能例如传动变化。系统79还可包括制动杆32，所述制动杆32可用于控制操作功能例如制动。转换杆22可通过线缆24与可变传动单元18可操作地连接。传动的变化可通过旋转转换杆22来实现，这导致线缆24的平移传递到可变传动单元18。制动杆32可通过线缆36与轮钳制动器25可操作地连接。制动动作可通过旋转制动杆32来实现，这导致线缆36的平移传递到制动器25。
[0040]线缆移动检测器26可与线缆24关联，使得在传动转换事件中，线缆24的移动以及移动方向可以检测。所检测的移动量和移动方向可从线缆移动检测器传达并通过框80表示。一个或多个传感器82可与可变传动单元18和/或电动机-发电机单元16关联。传感器82可用于确定当前传动(系统79正在以所述当前传动而操作)和/或电动机-发电机单元16的旋转速度。在表示传感器82的框处的关于所感测的当前传动和速度的信息以及在框80处的线缆移动数据可传达到框84，在框84处可变传动单元18正在转换成的目标传动可确定。所述当前传动可以可选地根据电动机-发电机单元16、轮15和曲柄14的旋转速度来确定。所述确定可通过使用查找表格来做出。
[0041 ]来自框84的关于目标传动的信息可传达到框86，在框86处可使用查找表格来确定实现从当前传动到目标传动的传动转换所需的时间量。从所确定的传动转换时间，系统79可前行到框87，在框87处信号89可发送到电动机-发电机单元16以从动力传动系统移除扭矩。在框88处，系统79可中止在框86处确定的传动转换时间的大小。当期望速度匹配时，系统79可在框90处确定用于目标传动的电动机-发电机单元16的目标速度，并且可在再次接合扭矩前发送信号91至电动机-发电机单元16。电动机-发电机单元16可响应于信号91并与目标速度匹配。
[0042]随着扭矩移除，可变传动单元18可以如通过线缆24命令的那样前行到目标传动。在所确定的传动转换时间过去之后，系统79可前行到框92，在框92处信号93可发送到电动机-发电机单元16以基于当前情况恢复扭矩或扭矩的比例。用于传动转换的扭矩移除可能是可取的，因为来自电动机-发电机单元16的扭矩输入可以是恒定的。扭矩移除可以例如通过卸载内部传动轮毂而便于转换，并且可以提供更平滑的转换。
[0043]电动机-发电机单元16可与电池单元94关联。在系统79的操作期间，当期望输入扭矩来驱使电动自行车10时，电动机-发电机单元16可以作为电动机操作，并且可以从电池单元94汲取功率。当期望使电动自行车10变慢时，电动机-发电机单元16可作为发电机操作，并且可以通过再生式制动将功率传送给电池单元94用于存储。为了使得再生式制动最佳化，可以使用线缆移动检测器38。
[0044]线缆移动检测器38可与线缆36关联，使得在制动事件中，可以检测线缆36的移动。所检测到的移动可以从线缆移动检测器38传达，并且可以通过框96表示。在框96处的关于线缆移动量的信息可以传达到框98，在框98处可以确定与线缆36的移动量成比例的再生式制动量。表示所确定的再生式制动量的信号9 9可以传达到电动机-发电机单元16。电动机-发电机单元16可作为发电机操作，所述发电机为电池单元94充电并且使得电动自行车10变慢。通过线缆移动检测器38的使用，再生式制动可在线缆36初始移动时启动。再生式制动可在线缆36连续移动时成比例地增强，并且可在制动线缆36放松时减弱。重复使用制动钳25可用于记录在所感测的移动中的操作趋势，从而补偿制动器磨损和/或线缆36的拉伸。
[0045]变体的以下描述仅仅是阐释了被视为落入本发明范围的部件、元件、动作、产品以及方法，而绝非通过具体公开的或没有明确提出的内容来限制本范围。本文所描述的部件、元件、产品以及方法可以组合并且重新布置，而非如本文中所明确描述的那样，并且其仍然视为落入本发明的范围之内。
[0046]变型I可包括用于确定线缆移动的线缆移动检测器。光源可以指向线缆。光检测器可接收来自线缆的光源的反射。
[0047]变型2可包括根据变型I的线缆移动检测器，并且可以包括接收来自光检测器的信号的数字信号处理器。数字信号处理器可根据信号确定移动幅度。
[0048]变型3可包括根据变型I或2的线缆移动检测器，其中线缆可具有带有由光检测器感测的特征的外表面。
[0049]变型4可包括根据变型1-3中任意一个的线缆移动检测器，其中光源可以一角度指向至线缆。
[0050]变型5可包括根据变型1-4中任意一个的线缆移动检测器，其中线缆可穿过线缆移动检测器。
[0051]变型6可包括根据变型1-5中任意一个的线缆移动检测器，其中线缆可具有在线缆移动检测器内的裸露段。
[0052]变型7可包括用于与电动自行车一起使用的产品。线缆可连接在电动自行车中。线缆可控制电动自行车的操作功能。线缆移动检测器可定位成紧邻线缆。线缆的移动可由线缆移动检测器检测，所述线缆移动检测器可根据移动产生信号。所述信号可用于影响操作功能。
[0053]变型8可包括根据变型7的产品，其中线缆移动检测器可包括指向线缆的光源。光检测器可定位成接收离开线缆的光源的反射。
[0054]变型9可包括根据变型7或8的产品，并且可包括接收来自光检测器的信号的数字信号处理器。所述数字信号处理器可根据信号确定移动幅度。
[0055]变型10可包括根据变型7-9中任意一个的产品，其中线缆可具有带有由线缆移动检测器检测的特征的外表面。
[0056]变型11可包括根据变型8或9的产品，其中光源以一角度指向线缆。
[0057]变型12可包括根据变型7-11中任意一个的产品，其中线缆可穿过线缆移动检测器。
[0058]变型13可包括根据变型7-13中任意一个的产品，其中线缆可具有在线缆移动检测器内的裸露段。
[0059]变型14可包括根据变型7-13中任意一个的产品，其中操作功能可以是传动转换。
[0060]变型15可包括根据变型14的产品，并且可以包括配置成将驱动扭矩提供给电动自行车的电动机-发电机单元。当线缆移动装置检测到线缆的移动从而转换至目标传动时，驱动扭矩可移除，所述目标传动具有电动机-发电机单元的优选输出速度。当驱动扭矩移除后，电动机-发电机单元的速度可与用于目标传动的优选输出速度相匹配。
[0061]变型16可包括根据变型7-15中任意一个的产品，其中操作功能可以是制动动作。
[0062]变型17可以包括操作电动自行车的方法，所述电动自行车包括用于驱使电动自行车的电动机-发电机单元、具有转换杆的可变传动单元、以及具有制动杆的制动器，所述转换杆通过第一线缆与可变传动单元连接，所述制动杆通过第二线缆与制动器连接。线缆移动检测器可设置成紧邻所述第一和第二线缆的至少一个。所述第一和第二线缆的至少一个的移动量可以确定。所述电动机-发电机单元可响应于移动量而被控制。
[0063]变型18可包括根据变型17的方法，并且可以包括根据移动量来移除通过电动机-发电机单元传送的扭矩。电动机-发电机单元的目标速度可以确定，并且电动机-发电机单元可控制成与所述目标速度相匹配。
[0064]变型19可包括根据变型18的方法，并且可以包括根据移动量来确定可变传动单元的目标传动。基于目标传动的时间量可以确定。扭矩可以移除达所述时间量。
[0065]变型20可以包括根据变型17-19的任意一个的方法，并且可以包括基于移动量通过电动机-发电机单元施加再生式制动动作的步骤。
[0066]落入本发明范围的所选变型的以上描述在本质上仅仅是阐释性的，因此其变型或变体并不视为偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种用于确定线缆移动的线缆移动检测器，所述线缆移动检测器包括:指向线缆的光源；以及接收来自线缆的光源的反射的光检测器。2.根据权利要求1所述的线缆移动检测器还包括接收来自所述光检测器的信号的数字信号处理器，所述数字信号处理器根据所述信号确定所述移动的幅度。3.根据权利要求1所述的线缆移动检测器，其中，所述线缆具有带有由所述光检测器感测的特征的外表面。4.根据权利要求1所述的线缆移动检测器，其中，所述光源以一角度指向所述线缆。5.根据权利要求1所述的线缆移动检测器，其中，所述线缆穿过所述线缆移动检测器。6.根据权利要求5所述的线缆移动检测器，其中，所述线缆具有在所述线缆移动检测器内的裸露段。7.—种与电动自行车一起使用的产品，所述产品包括: 连接在所述电动自行车中的线缆，所述线缆控制所述电动自行车的操作功能；以及定位成紧邻所述线缆的线缆移动检测器； 其中所述线缆的移动由所述线缆移动检测器检测，其中所述线缆移动检测器根据所述移动产生信号，所述信号用于影响所述操作功能。8.根据权利要求7所述的产品，其中，所述线缆移动检测器包括指向所述线缆的光源，以及光检测器，所述光检测器定位成接收离开所述线缆的光源的反射。9.根据权利要求8所述的产品，还包括接收来自所述光检测器的信号的数字信号处理器，其中，所述数字信号处理器根据所述信号确定所述移动的幅度。10.一种操作电动自行车的方法，所述电动自行车包括用于驱使电动自行车的电动机-发电机单元、具有转换杆的可变传动单元、以及具有制动杆的制动器，所述转换杆通过第一线缆与可变传动单元连接，所述制动杆通过第二线缆与制动器连接;所述方法包括: 提供紧邻所述第一和第二线缆的至少一个的线缆移动检测器； 确定所述第一和第二线缆的所述至少一个的移动量;和 响应于所述移动量而控制所述电动机-发电机单元。
【文档编号】G01D5/26GK105987713SQ201610155284
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】S.L.海斯勒特, J.W.延博尔
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司