CN105109613B - 一种智能自行车的变速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能自行车的变速系统，包括控制器和与控制器连接的链条换档拨动装置，自行车的脚踏板装有压力测量装置，压力测量装置检测骑行者脚踏的压力，将脚踏压力信号传送给控制器，控制器根据脚踏压力变化的周期计算出踏频，并由踏频和脚踏压力计算出最适合当前骑行的档位，通过链条换档拨动装置拨动链条进行换档。本发明换档智能化程度高，档位准确，骑行车舒适度好。

Description

一种智能自行车的变速系统

[技术领域]

本发明涉及智能自行车，尤其涉及一种智能自行车的变速系统。

[背景技术]

传统自行车的齿轮比调节装置都是手动的调节装置，自动化程度低，齿轮比选择不当也将降低骑行体验的舒适度

申请号为CN201310576557.5的发明公开了一种智能自行车的变速系统及其工作方法，智能自行车的变速系统包括安装在自行车上的速度传感器、踏频传感器、控制器和两个调节马达，两个调节马达分别控制自行车的前拨和后拨，速度传感器、踏频传感器和两个调节马达都与控制器相连。智能自行车的变速系统可根据车速和踏频判断自行车当前所处的路况，并根据这两个数据自动调节自行车的齿轮比。

上述的智能自行车骑行时，使用脚踏的频率和骑行的速度计算出飞轮与牙盘的档位，例如，

时速(千米/小时)＝踏频(转/分钟)×60分钟×速比×车轮周长(米)/1000；

即：速比＝速度/(踏频×车轮周长)＝前盘齿数/后飞轮齿数。

也就是说，如果踏频是90转/分钟，对于同一种型号的自行车，速度对应的齿比是固定的，当有坡度和逆风时，速度对应的仍是正常行驶状态的速比，计算出的运动量和换算出来的飞轮与牙盘之间的速比并不准确，如果踏频不改变，则需要增加踏力，影响骑行车的舒适度。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种换档智能化程度高，档位准确，骑行车舒适度好的智能自行车的变速系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种智能自行车的变速系统，包括控制器和与控制器连接的链条换档拨动装置，自行车的脚踏板装有压力测量装置，压力测量装置检测骑行者脚踏的压力，将脚踏压力信号传送给控制器，控制器根据脚踏压力变化的周期计算出踏频，并由踏频和脚踏压力计算出最适合当前骑行的档位，通过链条换档拨动装置拨动链条进行换档。

以上所述的变速系统，控制器是智能设备，所述的智能设备包括手机、码表或自行车中控设备，压力测量装置与控制器无线连接。

以上所述的变速系统，压力测量装置包括外壳、施力踏板和安装在外壳中的测量电路，测量电路包括电源、微控制器、压力传感器和无线发射电路，电源向测量电路的元器件供电；压力传感器的信号输出端接微控制器，微控制器的压力数据信号输出端接无线发射电路；外壳固定在自行车脚踏板的踏板本体上。

以上所述的变速系统，施力踏板布置在外壳的上方，压力传感器布置在外壳顶板的下方；施力踏板包括复数个施力柱，施力柱穿过外壳顶板的通孔作用到压力传感器上。

以上所述的变速系统，外壳包括盒盖和盒体，顶板布置在盒盖上，盒盖扣合在盒体上；盒体包括自行车脚踏板轴的避让槽。

以上所述的变速系统，测量电路包括电路板，微控制器和无线发射电路布置在电路板上；电源包括电池；盒体包括电池室和电池室盖；电池安装在电池室中，电路板布置在电池上方，压力传感器的下方。

以上所述的变速系统，档位的速比按下式计算：速比＝速度/{[1—(当前踏力—平均踏力)/平均踏力]×踏频×车轮周长}＝前盘齿数/后飞轮齿数。

以上所述的变速系统，控制器与链条换档拨动装置无线连接。

本发明智能自行车变速系统的换档智能化程度高，档位准确，骑行车舒适度好。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例智能自行车脚踏板的结构示意图。

图2是本发明实施例脚踏压力测量装置的电路框图。

图3是本发明实施例智能自行车的变速系统的原理框图。

[具体实施方式]

本发明实施例智能自行车的变速系统的结构和原理如图1至图3所示。

智能自行车脚踏板的结构如图1和图2所示，包括踏板本体1和脚踏压力测量装置。

脚踏压力测量装置包括外壳，施力踏板2和安装在外壳中的测量电路。

外壳包括盒盖3和盒体4，顶板布置在盒盖3上，盒盖3扣合在盒体4上。盒体4包括自行车脚踏板轴的避让槽401。脚踏压力测量装置的盒体4固定在踏板本体1上。

测量电路包括电源、微控制器、压力传感器和无线发射电路，电源向测量电路的元器件供电。压力传感器的信号输出端接微控制器，微控制器的压力数据信号输出端接无线发射电路。

施力踏板2布置在盒盖3的上方，压力传感器5布置在盒盖顶板301的下方。施力踏板2有多个施力柱201，施力柱穿过盒盖顶板301的通孔作用到压力传感器5上。

测量电路包括电路板6，微控制器和无线发射电路布置在电路板6上；电源包括电池7；盒体4包括电池室402和电池室盖403，电池7安装在电池室402中。电路板6布置在电池7上方，压力传感器5的下方。

本发明以上实施例智能自行车的变速系统如图3所示，包括控制器和与控制器连接的链条换档拨动装置，控制器是智能设备，可以是智能手机、码表或自行车的中控设备，压力测量装置与控制器蓝牙无线连接。控制器与链条换档拨动装置蓝牙无线连接。

压力测量装置检测骑行者脚踏的压力，将脚踏压力信号传送给控制器，骑行时脚用力踩脚踏让中轴旋转，每旋转一周，脚踏板向下半周，向上半周。当脚踏板向下时，脚对脚踏板用力。当脚踏板向上时，脚对于脚踏不用力，用脚踏的压力设备可测量出每周脚踏的受力变化，压力由大到小为脚踏板旋转一周，根据压力由大到小的时间计算出踏频。并由踏频和脚踏压力计算出最适合当前骑行的档位，通过链条换档拨动装置拨动链条进行换档，档位的速比按下式计算：

速比＝速度/{[1—(当前踏力—平均踏力)/平均踏力]×踏频×车轮周长}＝前盘齿数/后飞轮齿数。

其中，骑行运动最佳踏频是90转/分钟；

时速(千米/小时)＝【1—(当前踏力—平均踏力)/平均踏力】×踏频(转/分钟)×60分钟×速比×车轮周长(米)/1000；

根据不同型号的轮圈选择不同的车轮周长。

本发明以上实施例在自行车的脚踏板装上脚踏压力测量装置，当骑车者对脚踏板产生压力时，压力传感器测算出压力，并通过无线传输给码表或者手机APP，便于码表或智能手机根据自行车脚踏压力数据换算出骑行消耗的运动量计算出飞轮和牙盘的档位，由链条换档拨动装置拨动链条进行换档。当有坡度和逆风时，踏力增加，速度和速比之间产生一个系数，使速度不再对应固定的速比，保证最佳踏频(90转/分钟)和合适的踏力，换档智能化程度高，档位准确，骑行车舒适度好。

Claims (6)

1.一种智能自行车的变速系统，包括控制器和与控制器连接的链条换档拨动装置，其特征在于，自行车的脚踏板装有压力测量装置，压力测量装置检测骑行者脚踏的压力，将脚踏压力信号传送给控制器，控制器根据脚踏压力变化的周期计算出踏频，并由踏频和脚踏压力计算出最适合当前骑行的档位，通过链条换档拨动装置拨动链条进行换档，压力测量装置包括外壳、施力踏板和安装在外壳中的测量电路，测量电路包括电源、微控制器、压力传感器和无线发射电路，电源向测量电路的元器件供电；压力传感器的信号输出端接微控制器，微控制器的压力数据信号输出端接无线发射电路；外壳固定在自行车脚踏板的踏板本体上，外壳包括盒盖和盒体，盒盖顶板布置在盒盖上，盒盖扣合在盒体上；盒体包括自行车脚踏板轴的避让槽。

2.根据权利要求1所述的变速系统，其特征在于，控制器是智能设备，所述的智能设备包括手机、码表或自行车中控设备，压力测量装置与控制器无线连接。

3.根据权利要求1所述的变速系统，其特征在于，施力踏板布置在盒盖顶板的上方，压力传感器布置在盒盖顶板的下方；施力踏板包括复数个施力柱，施力柱穿过盒盖顶板的通孔作用到压力传感器上。

4.根据权利要求1所述的变速系统，其特征在于，测量电路包括电路板，微控制器和无线发射电路布置在电路板上；电源包括电池；盒体包括电池室和电池室盖；电池安装在电池室中，电路板布置在电池上方，压力传感器的下方。

5.根据权利要求1所述的变速系统，其特征在于，档位的速比按下式计算：速比＝速度/{[1—(当前踏力—平均踏力)/平均踏力]×踏频×车轮周长}＝前盘齿数/后飞轮齿数。

6.根据权利要求1所述的变速系统，其特征在于，控制器与链条换档拨动装置无线连接。