CN108482567A - 一种智能自行车助力装置 - Google Patents

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颜明阳
冯俊凯
姜亚锋
余日新
曹守启
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Abstract

本发明公开了一种智能自行车助力装置，包括助力装置、Arduino主控芯片、霍尔传感器、码盘、磁铁、按键、OLED显示屏、电子调速器以及角加速度器；所述助力装置包括电机外壳、电机、舵机、舵机摆臂、舵机架、弹簧以及安装架。所述安装架通过螺栓固定在自行车的后叉之间，安装架与舵机架之间采用定位销与垫片配合固定，电机外壳套设于电机的一端，舵机摆臂与电机外壳通过铰链连接设于电机外壳的下方，舵机摆臂与舵机的端部通过若干螺栓连接，舵机的侧面通过若干螺栓连接设于舵机架的凹槽内。本发明轻量化、智能化、人性化、更安全、更环保，可自行判断自行车是否运作，从而自动进行助力加速，实现无级加速，清洁环保，零排放量。

Description

一种智能自行车助力装置
技术领域
本发明涉及一种出行装置技术领域，具体地说有效地实现了自行车骑行时的助力，实现自行车的无极调速，特别涉及到一种智能自行车助力装置。
背景技术
现阶段，城市车辆剧增导致交通拥堵，尤其在上下班时间出行困难的现象比较严重。为了出行方便，缓解交通拥堵，我们提倡多骑车来放慢生活的节奏。但在骑行过程中，也出现了一些待处理的问题。其中最为明显的就是骑行过程中的体能消耗问题，本专利就体能消耗量大提出了较为实用的方案，使自行车更加智能化、安全化。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种智能自行车助力装置，以解决现有技术中存在的问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种智能自行车助力装置，包括助力装置、Arduino主控芯片、霍尔传感器、码盘、磁铁、按键、OLED显示屏、电子调速器以及角加速度器；所述助力装置包括电机外壳、电机、舵机、舵机摆臂、舵机架、弹簧以及安装架。
所述用于连接自行车与助力装置的安装架通过螺栓固定在自行车的后叉之间，安装架与舵机架之间采用定位销与垫片配合固定，所述电机外壳套设于电机的一端，电机与电机外壳通过若干螺栓固定连接，舵机摆臂与电机外壳通过铰链连接设于电机外壳的下方，弹簧通过螺栓固定配合设于电机与舵机摆臂之间，舵机摆臂与舵机的端部通过若干螺栓连接，舵机的侧面通过若干螺栓连接设于舵机架的凹槽内。
所述用于检测踏频的码盘套设于与脚踏板相连的中转轴上，码盘上嵌有磁铁，且磁铁与码盘同步旋转；所述Arduino主控芯片、霍尔传感器、电子调速器以及角加速度器均设于自行车的连接杆的底部，连接杆的侧面安装了按钮开关；所述用于观察的OLED显示屏设于车头。
进一步的，所述电机外壳的侧面设有螺栓孔，螺栓将电机与电机外壳连接时为嵌入式固定，所述电机表面覆盖一层用于增大摩擦力的橡胶。
进一步的，所述安装架为长方体，且安装架的上侧设有U型凹槽，侧面设有若干用于螺栓固定的小孔，所述连接在安装架上的舵机架为左右可偏移的活动连接。
进一步的，所述舵机摆臂和舵机上均设有若干螺栓孔，且螺栓孔的大小相同。
进一步的，所述舵机架为工字型结构，舵机架的左右两侧各有一个凹槽，左侧的凹槽与舵机通过若干螺栓连接配合。
进一步的，所述调速装置包括电子调速器和角加速度器。
进一步的，所述连接杆上设有卡槽、卡槽盖以及保护壳；
Arduino主控芯片设于卡槽里，且用卡槽盖密封；霍尔传感器设于卡槽的下方，且通过紧固件固定；调速装置设于霍尔传感器的下方，且电子调速器插入保护壳的内部，角加速度器通过紧固件安装在保护壳的外部。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明轻量化，其重量为1.5kg，装卸方便，可随身携带；更加智能化，可自行判断自行车是否运作，从而自动进行助力加速，实现无级加速；更加人性化，装置配备了OLED显示屏，随时监测剩余电量和反馈自行车车速；加入感应灯，夜间行驶更安全；本发明清洁环保，零排放量。
附图说明
图1为本发明所述的一种智能自行车助力装置的助力装置图。
图2为本发明所述的一种智能自行车助力装置的装置效果图。
图3为本发明所述的一种智能自行车助力装置的整体效果图。
图4为本发明所述的安装架结构示意图。
图5为本发明所述的安装架侧面结构示意图。
图6为本发明所述舵机的结构示意图。
图7为本发明所述的舵机侧面结构示意图。
图8为本发明所述的舵机架结构示意图。
图9为本发明所述的舵机架侧面结构示意图。
图10为本发明所述的电机摆臂结构示意图。
图11为本发明所述的电机摆臂侧面结构示意图。
图12为本发明所述的电机外壳结构示意图。
图13为本发明所述的电机外壳侧面结构示意图。
图14为本发明所述的电机结构示意图。
图15为本发明所述的电机侧面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1至图15，本发明所述的一种智能自行车助力装置，包括助力装置1、Arduino主控芯片5、霍尔传感器6、码盘2、磁铁3、按钮开关7、OLED显示屏8、调速装置4；所述助力装置1包括电机外壳11、电机12、舵机14、舵机摆臂13、舵机架15、弹簧17以及安装架16。
所述用于连接自行车与助力装置的安装架16通过螺栓固定在自行车的后叉之间，安装架16与舵机架15之间采用定位销与垫片配合固定，所述电机外壳11套设于电机12的一端，电机外壳11与电机12通过若干螺栓固定连接，舵机摆臂13与电机外壳11通过铰链连接设于电机外壳11的下方，弹簧17通过螺栓固定配合设于电机12与舵机摆臂13之间，舵机摆臂13与舵机14的端部通过若干螺栓连接，舵机14的侧面通过若干螺栓连接固定设于舵机架15的凹槽内。
所述用于检测踏频的码盘2套设于与脚踏板相连的中转轴上，码盘2上嵌有磁铁3，且磁铁3与码盘2同步旋转；所述Arduino主控芯片5、霍尔传感器6、调速装置4均设于自行车的连接杆的底部，连接杆的侧面安装了按钮开关7；所述用于观察的OLED显示屏8设于车头。
当自行车开始动作，码盘2也随之动作，码盘2上固定的磁铁3会先后经过传感器6中的霍尔元件，使霍尔元件的四周磁场发生变化，再通过霍尔传感器6将霍尔元件接受到的信号加强转化为霍尔电流传送给Arduino主控芯片5再进行进一步的操作。
所述电机外壳11的侧面设有螺栓孔，螺栓将电机12与电机外壳11连接时为嵌入式固定，所述电机12的表面覆盖一层用于增大摩擦力的橡胶。
所述安装架16为长方体，且安装架16的上侧设有U型凹槽，侧面设有若干用于螺栓固定的小孔，所述连接在安装架16上的舵机架15为左右可偏移的活动连接。
所述舵机摆臂13和舵机14上均设有若干螺栓孔，且螺栓孔的大小相同。
所述舵机架15为工字型结构，舵机架15的左右两侧各有一个凹槽，左侧的凹槽与舵机14通过若干螺栓连接配合。
所述调速装置包括电子调速器42和角加速度器41，角加速度器41可判断上坡下坡和平路，做进一步的助力程度处理。
所述连接杆上设有卡槽、卡槽盖以及保护壳，卡槽与连接杆、保护壳与连接杆均为一体成型；Arduino主控芯片5设于卡槽里，且用卡槽盖密封；霍尔传感器6设于卡槽的下方，且通过紧固件固定；调速装置4设于霍尔传感器6的下方，且电子调速器插入保护壳的内部，角加速度器通过紧固件安装在保护壳的外部。
实施原理：
所述助力装置安装在自行车上，一旦自行车开始运作，可在半秒内启动；自行车停止运作，则自动停止助力。自行车行驶时，驱动力和行驶阻力同时起作用传给轮胎，构成驱动自行车运动的驱动力。在不同路况的情况下调节按钮控制给予电机的电量，进而控制自行车的助力大小及是否停止助力。
所述Arduino主控芯片5实时检测霍尔传感器6传输回来的数据以判断当前的脚踏程度，根据一系列算法处理，当速度达到一定值时，控制舵机14通过角度调整器将电机12压合在轮胎外圈，通过大功率、大扭矩的电机12配合表面橡胶与轮胎的摩擦力将动力传输给轮胎，从而起到助力效果；所述舵机摆臂13与电机外壳11的连接处，采取了起到了消抖减震作用的弹簧17间接相连接，电机12经过舵机14的转动，迫使其压合在自行车外胎上，利用电机12与轮胎的摩擦力，将输出扭矩传递到轮胎上，从而达到助力的效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种智能自行车助力装置，其特征在于：包括助力装置、Arduino主控芯片、霍尔传感器、码盘、磁铁、按键、OLED显示屏、电子调速器以及角加速度器；所述助力装置包括电机外壳、电机、舵机、舵机摆臂、舵机架、弹簧以及安装架；
所述用于连接自行车与助力装置的安装架通过螺栓固定在自行车的后叉之间，安装架与舵机架之间采用定位销与垫片配合固定，所述电机外壳套设于电机的一端，电机与电机外壳通过若干螺栓固定连接，舵机摆臂与电机外壳通过铰链连接设于电机外壳的下方，弹簧通过螺栓固定配合设于电机与舵机摆臂之间，舵机摆臂与舵机的端部通过若干螺栓连接，舵机的侧面通过若干螺栓连接设于舵机架的凹槽内；
所述用于检测踏频的码盘套设于与脚踏板相连的中转轴上，码盘上嵌有磁铁，且磁铁与码盘同步旋转；所述Arduino主控芯片、霍尔传感器以及调速装置均设于自行车的连接杆的底部，连接杆的侧面安装了按钮开关；所述用于观察的OLED显示屏设于车头。
2.根据权利要求1所述的一种的智能自行车助力装置，其特征在于：所述电机外壳的侧面设有螺栓孔，螺栓将电机与电机外壳连接时为嵌入式固定，所述电机表面覆盖一层用于增大摩擦力的橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种的智能自行车助力装置，其特征在于：所述安装架为长方体，且安装架的上侧设有U型凹槽，侧面设有若干用于螺栓固定的小孔，所述连接在安装架上的舵机架为左右可偏移的活动连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能自行车助力装置，其特征在于：所述舵机摆臂和舵机上均设有若干螺栓孔，且螺栓孔的大小相同。
5.根据权利要求1所述的一种智能自行车助力装置，其特征在于：所述舵机架为工字型结构，舵机架的左右两侧各有一个凹槽，左侧的凹槽与舵机通过若干螺栓连接配合。
6.根据权利要求1所述的一种智能自行车助力装置，其特征在于：所述调速装置包括电子调速器和角加速度器。
7.根据权利要求1所述的一种智能自行车助力装置，其特征在于：所述连接杆上设有卡槽、卡槽盖以及保护壳；Arduino主控芯片设于卡槽里，且用卡槽盖密封；霍尔传感器设于卡槽的下方，且通过紧固件固定；调速装置设于霍尔传感器的下方，且电子调速器插入保护壳的内部，角加速度器通过紧固件安装在保护壳的外部。
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