CN106904244A - 一种共享单车的助力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共享单车的助力装置，它能根据用户施加于共享单车脚踏的频率以及道路的坡度、车速等信息，将骑行者对共享单车施加的驱动力放大。由于采用上述装置，解决了现有技术中共享单车均为单级飞轮连接，爬坡费力、坡道起步困难等技术问题，并且该单车使用方式与现有单车使用习惯一致，不会存在操作上的难度。
Description
技术领域
本发明属于共享单车领域，尤其涉及一种共享单车的助力装置。
背景技术
共享单车是指单车运营公司在校园、地铁站点、公交站点、居民区、商业区、公共服务区等提供自行车单车共享服务，是共享经济的一种新形态。《2016中国共享单车市场研究报告》显示，截至2016年底，中国共享单车市场整体用户数量已达到1886万。预计2017年，共享单车市场用户规模将继续保持大幅增长，年底将达5000万用户规模。
在现有技术中，共享单车传动方式均为单级飞轮连接，此种方式由于传动比固定不变，会带来爬坡费力等技术问题。在一定程度上，降低了用户的体验。而如果通过布置像现有技术中那样的自行车变速器，会改变单车的整体结构，对车架强度、前叉布置等有着特殊要求，并且变速器档位调整要靠骑行者有一定经验才能完成，不一定适合每一位骑行用户。
发明内容
本发明的内容在于，提供一种共享单车的助力装置，能根据用户施加于共享单车脚踏的频率以及道路的坡度、车速等信息，将骑行者对共享单车施加的驱动力按一定比例放大，解决了现有技术中共享单车爬坡费力、坡道起步困难等技术问题。
本发明的方案如下，一种共享单车的助力装置，包括设置在自行车后轮上的助力机构，所述助力机构与牙盘通过链条连接，牙盘通过曲柄连接有脚踏，所述助力机构能将骑行者施加于脚踏的力矩放大并传递至自行车后轮。
进一步的，所述助力机构包括互相连接的飞轮和传动盒；所述飞轮通过链条与牙盘连接，所述飞轮与自行车后轮连接，所述传动盒能驱动飞轮旋转。
进一步的，所述传动盒包括电机和助力转轴，所述助力转轴通过电机与飞轮连接；所述电机启动时带动助力转轴转动，助力转轴驱动飞轮旋转。
由于采用上诉技术方案，通过助力装置将骑行者施加于脚踏的力矩放大，有助于骑行者在爬坡、坡道起步时的操作，提升了便利性，大大的增强了用户体验。
进一步的，所述助力装置还包括助力检测模块，所述助力检测模块包括坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块、中央处理器模块和动力输出控制模块；所述坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块分别通过中央处理器模块与动力输出控制模块通信连接；所述坡度检测模块将骑行的坡度变化转换为坡度电信号并传输至中央处理器模块；所述踏频检测模块将骑行者的踏频转换为踏频电信号并传输至中央处理器模块；所述速度检测模块将飞轮转速转换为速度电信号并传输至中央处理器模块；所述中央处理器模块接收坡度电信号、踏频电信号和速度电信号分别并进行阈值比对，并将阈值比对结果进行判断是否向动力输出控制模块发出助力装置启动信号；所述动力输出控制模块接收所述中央处理器模块发出的助力装置启动信号并将其转换为电流信号控制电机启动。
进一步的，所述坡度检测模块包括设置在传动盒内互相通信连接的三轴陀螺仪、坡度信号转换器，所述坡度信号转换器与中央处理器模块通信连接；所述三轴陀螺仪检测共享单车坡度；所述坡度信号转换器将三轴陀螺仪角度变化转换为坡度电信号并传输至中央处理器模块。
进一步的，所述踏频检测模块包括分别设置在脚踏和牙盘上的踏频检测器、踏频信号转换器，所述踏频检测器与踏频信号转换器通信连接，所述踏频信号转换器与中央处理器模块通信连接；所述踏频信号转换器将踏频转换为踏频电信号并传输至中央处理器模块。
进一步的，所述速度检测模块包括设置在飞轮上的速度测定器和速度信号转换器，所述速度测定器通过速度信号转换器与中央处理器模块通信连接，所述速度信号转换器将飞轮转速转换为速度电信号并传输至中央处理器模块。
进一步的，所述中央处理器模块包括设置在传动盒内并依次通信连接的接收单元、阈值比对单元和启动信号发射单元；所述接收单元分别与坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块通信连接并接受坡度电信号、踏频电信号和速度电信号；所述阈值比对单元提取接收单元接受的坡度电信号、踏频电信号和速度电信号并进行阈值比对和结果判断，并将阈值判断结果发送至启动信号发射单元；所述启动信号发射单元与动力输出控制模块通信连接，所述启动信号发射单元根据阈值比对单元发送的阈值判断结果选择是否向动力输出控制模块发送助力装置启动信号。
进一步的，所述电机采用变频电机，所述动力输出控制模块为设置变频电机控制电路内的动力信号转换装置，所述动力信号转换装置与中央处理器模块通信连接；所述动力信号转换装置接收所述中央处理器模块发出的助力装置启动信号并将其转换为电流信号控制变频电机的转速。
在上诉技术方案，所述中央处理器模块分别进行阈值比对，再根据比对结果判断是否向动力输出控制模块发送助力装置启动信号。所述中央处理器模块只达到比对和判断的功能，可以选用现有技术中常见的单片机或整体的嵌入式电路板来完成该功能。并且技术人员可以通过在阈值比对单元内设置不同的信号逻辑或/和信号数值关系，来实现不同使用情境下的助力控制，如将情境设置为必须通过骑行者踩踏板才能启动助力功能等。具体阈值设置举例如下：当阈值比对单元提取的坡度电信号≥15°、踏频电信号≤45r/min和速度电信号≤5km/h，则阈值判断结果为“是”，此时启动信号发射单元向动力输出控制模块发送助力装置启动信号；或者当阈值比对单元提取的坡度电信号≥30°和10r/min≤踏频电信号≤15r/min或速度电信号≤2km/h，则阈值判断结果为“是”，此时启动信号发射单元向动力输出控制模块发送助力装置启动信号。而技术人员还可以根据不同用车环境，如在投放在平原、丘陵、山区城市的不同设定不同的比较阈值，更进一步的提高了共享单车的便利性和可控性，极大的提高了用户体验和适用范围，并且不会改变单车仍然需要骑行者对踏板施力才能移动的骑车习惯，其助力方式与电瓶车等具有本质不同。
进一步的，在所述中央处理器模块与动力输出控制模块信号通路之间通信连接有骑行检测模块，所述中央处理器模块与动力输出控制模块的信号传输通断受控于所述骑行检测模块；所述骑行检测模块包括设置在共享单车车架内的电子称重仪、以及设置在中央处理器模块与动力输出控制模块信号通路上的开关，所述开关与电子称重仪通信连接，所述开关的开闭状态受控于所述电子称重仪的电流信号变化。
由于采用上诉技术方案，在开关接收到将电子称重仪电流信号变化时，选择不同的开闭状态以达到控制动力输出的目的。并且通过该设置技术人员能对开关设定不同数值的启动电流，可方便的检测到该共享单车是否有人在使用，只有在骑行对象使用时电子称重仪才会带来电流信号变化，助力功能才会启动，避免了因为误操作（如运输、卸车等过程）造成了电机空转、损坏和电力浪费。
综上所述，由于采用了上诉技术手段，本发明的有益效果为：
1、解决了现有技术中共享单车爬坡费力、坡道起步困难等技术问题。
2、智能可控，极大的提高了用户体验和便利性。
3、助力装置可以由布置在共享单车内的太阳能电池板提供动力，保证了使用周期足够。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为助力机构的构成及其与车轮连接示意图；
图3为传动盒构成及其内部装置连接示意图；
图4为助力检测模块构成及其组成功能模块连接示意图；
图5为各个组成模块的内部连接关系示意图；
图中标记：1、助力机构；2、牙盘；3、链条；4、脚踏；101、飞轮；102、传动盒；103、电机；104、助力转轴。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1至图 5对本发明的结构作详细的描述。
实施例1： 如图1至4所示，一种共享单车的助力装置，包括设置在自行车后轮上的助力机构1，助力机构1包括互相连接的飞轮101和传动盒102，飞轮101与牙盘2通过链条3连接，牙盘2通过曲柄连接有脚踏4。
传动盒102包括电机103和助力转轴104，助力转轴104通过电机103与飞轮101连接，电机103启动时带动助力转轴104转动，助力转轴104驱动飞轮101旋转。
在所述助力装置内设置有助力检测模块，助力检测模块包括坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块、中央处理器模块和动力输出控制模块；所述坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块分别通过中央处理器模块与动力输出控制模块通信连接；所述坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块分别将坡度电信号、踏频电信号和速度电信号发送到所述中央处理器模块接收并进行阈值比对，中央处理器模块将阈值比对结果进行判断是否向动力输出控制模块发出助力装置启动信号；所述动力输出控制模块接收所述中央处理器模块发出的助力装置启动信号并将其转换为电流信号控制电机103启动。
实施例2：如图4至5所示，一种用于控制共享单车的助力装置的助力检测模块包括：坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块、中央处理器模块、骑行检测模块和动力输出控制模块。
坡度检测模块包括通信连接的三轴陀螺仪、坡度信号转换器，坡度信号转换器将三轴陀螺仪角度变化转换为坡度电信号；
踏频检测模块包括通信连接的的踏频检测器和踏频信号转换器，踏频信号转换器将踏频转换为踏频电信号；
速度检测模块包括速度测定器和速度信号转换器，速度信号转换器将转速换为速度电信号；
中央处理器模块包括依次通信连接的接收单元、阈值比对单元和启动信号发射单元；
骑行检测模块包括依次通信连接的电子称重仪和开关，开关的开闭状态受控于所述电子称重仪的电流信号变化；
动力输出控制模块包括动力信号转换装置和变频电机，动力信号转换装置控制变频电机的转速；
接收单元分别与坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块通信连接并接受坡度电信号、踏频电信号和速度电信号。阈值比对单元提取接收单元接受的坡度电信号、踏频电信号和速度电信号并进行阈值比对和结果判断，并将阈值判断结果发送至启动信号发射单元。启动信号发射单元与动力输出控制模块通信连接，所述启动信号发射单元根据阈值比对单元发送的阈值判断结果选择是否向动力信号转换装置发送助力装置启动信号。开关设置在启动信号发射单元与动力信号转换装置的信号通路上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种共享单车的助力装置，其特征在于：包括设置在自行车后轮上的助力机构（1），所述助力机构（1）与牙盘（2）通过链条（3）连接，牙盘（2）通过曲柄连接有脚踏（4），所述助力机构（1）能将骑行者施加于脚踏（4）的力矩放大并传递至自行车后轮。
2.如权利要求1所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：所述助力机构（1）包括互相连接的飞轮（101）和传动盒（102）；所述飞轮（101）通过链条（3）与牙盘（2）连接，所述飞轮（101）与自行车后轮连接，所述传动盒（102）能驱动飞轮（101）旋转。
3.如权利要求2所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：所述传动盒（102）包括电机（103）和助力转轴（104），所述助力转轴（104）通过电机（103）与飞轮（101）连接；所述电机（103）启动时带动助力转轴（104）转动，助力转轴（104）驱动飞轮（101）旋转。
4.如权利要求3所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：还包括助力检测模块，所述助力检测模块包括坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块、中央处理器模块和动力输出控制模块；所述坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块分别通过中央处理器模块与动力输出控制模块通信连接；所述坡度检测模块将骑行的坡度变化转换为坡度电信号并传输至中央处理器模块；所述踏频检测模块将骑行者的踏频转换为踏频电信号并传输至中央处理器模块；所述速度检测模块将飞轮（101）转速转换为速度电信号并传输至中央处理器模块；所述中央处理器模块接收坡度电信号、踏频电信号和速度电信号并进行阈值比对，并将阈值比对结果进行判断是否向动力输出控制模块发出助力装置启动信号；所述动力输出控制模块接收所述中央处理器模块发出的助力装置启动信号并将其转换为电流信号控制电机（103）启动。
5.如权利要求4所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：所述坡度检测模块包括设置在传动盒（102）内互相通信连接的三轴陀螺仪、坡度信号转换器，所述坡度信号转换器与中央处理器模块通信连接；所述三轴陀螺仪检测共享单车坡度；所述坡度信号转换器将三轴陀螺仪角度变化转换为坡度电信号并传输至中央处理器模块。
6.如权利要求4所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：所述踏频检测模块包括分别设置在脚踏（4）和牙盘（2）上的踏频检测器、踏频信号转换器，所述踏频检测器与踏频信号转换器通信连接，所述踏频信号转换器与中央处理器模块通信连接；所述踏频信号转换器将踏频转换为踏频电信号并传输至中央处理器模块。
7.如权利要求4所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：所述速度检测模块包括设置在飞轮（101）上的速度测定器和速度信号转换器，所述速度测定器通过速度信号转换器与中央处理器模块通信连接，所述速度信号转换器将飞轮（101）转速转换为速度电信号并传输至中央处理器模块。
8.如权利要求4所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：所述中央处理器模块包括设置在传动盒（102）内并依次通信连接的接收单元、阈值比对单元和启动信号发射单元；所述接收单元分别与坡度检测模块、踏频检测模块、速度检测模块通信连接并接受坡度电信号、踏频电信号和速度电信号；所述阈值比对单元提取接收单元接受的坡度电信号、踏频电信号和速度电信号并进行阈值比对和结果判断，并将阈值判断结果发送至启动信号发射单元；所述启动信号发射单元与动力输出控制模块通信连接，所述启动信号发射单元根据阈值比对单元发送的阈值判断结果选择是否向动力输出控制模块发送助力装置启动信号。
9.如权利要求4所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：所述电机（103）为变频电机；所述动力输出控制模块为设置变频电机控制电路内的动力信号转换装置，所述动力信号转换装置与中央处理器模块通信连接；所述动力信号转换装置接收所述中央处理器模块发出的助力装置启动信号并将其转换为电流信号控制变频电机的转速。
10.如权利要求4所述的一种共享单车的助力装置，其特征在于：还包括骑行检测模块，所述骑行检测模块将中央处理器模块与动力输出控制模块通信连接，所述中央处理器模块与动力输出控制模块的信号传输通断受控于所述骑行检测模块；所述骑行检测模块包括设置在共享单车车架内的电子称重仪、以及设置在中央处理器模块与动力输出控制模块信号通路上的开关，所述开关与电子称重仪通信连接，所述开关的开闭状态受控于所述电子称重仪的电流信号变化。
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