CN110626457A - 一种自行车变速装置、变速自行车及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行车变速装置、变速自行车及方法，包括：速度检测机构：用于安装在自行车后轮的轮辐上；倾角传感器：用于与自行车的车架固定连接；后拨机构：包括用于与自行车后轮处的车架部分转动连接的固定杆，固定杆固定有驱动机构，固定杆与弹性件的一端连接，弹性件的另一端用于连接自行车后轮处的车架，驱动机构与摆杆连接，摆杆与中间轴固定连接，中间轴转动连接有第一齿盘，自行车的链条能够绕接第一齿盘；控制器：用于固定在自行车的车架上，与速度检测装置、倾角传感器及驱动机构连接，使用本发明的变速装置骑行人员体验好。

Description

一种自行车变速装置、变速自行车及方法

技术领域

本发明涉及自行车技术领域，具体涉及一种自行车变速装置、变速自行车及方法。

背景技术

变速自行车具有变速装置，变速装置的作用就是改变链条和不同的前、后大小齿轮盘的配合比来改变车速快慢，前齿盘的大小和后齿盘的大小决定了自行车旋动脚蹬时的力度，前齿盘越大，后齿盘越小时，脚蹬时越感到费力，前齿盘越小，后齿盘越大是，脚蹬时越感到轻松，根据不同车手能力，即可通过调整前、后齿盘的大小调整自行车的车速，或是应对不同的路段、路况。

发明人发现，现有的变速自从车的变速装置都是通过骑手自己改变的，操作不方便，尤其是刚开始使用变速自行车时，无法根据路况达到一个合适的前齿盘和后齿盘的传动比，影响了骑行的体验。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种自行车变速装置，能够根据车速和路况自动改变前后齿盘的传动比，骑行体验好。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种自行车变速装置，包括：

速度检测机构：用于安装在自行车后轮的轮辐上，能够检测自行车后轮的转速。

倾角传感器：用于与自行车的车架固定连接，能够检测自行车的倾角。

后拨机构：包括用于与自行车后轮处的车架部分转动连接的固定杆，固定杆固定有驱动机构，固定杆与弹性件的一端连接，弹性件的另一端用于连接自行车后轮处的车架，驱动机构与摆杆连接，摆杆与中间轴固定连接，中间轴转动连接有第一齿盘，自行车的链条能够绕接第一齿盘，驱动机构能够通过第一齿盘拨动链条，实现链条在自行车不同后齿盘上的切换。

控制器：用于固定在自行车的车架上，与速度检测装置、倾角传感器及驱动机构连接，能够接收速度检测装置及倾角传感器检测的信息，并控制驱动机构工作。

进一步的，所述中间轴一端与摆杆固定连接，另一端与与连接杆的一端固定连接，连接杆的另一端转动连接有第二齿盘，自行车的链条能够绕接第一齿盘和第二齿盘。

进一步的，所述第二齿盘设置在第一齿盘的侧下方。

进一步的，所述速度检测机构包括用于安装在自行车后轮车架处的霍尔传感器及用于安装在自行车后轮轮辐上的磁铁。

进一步的，所述驱动机构采用舵机，所述舵机的输出轴与摆杆固定连接，能够驱动摆杆的摆动。

进一步的，所述弹性件采用弹簧，所述弹簧一端与固定杆固定连接，另一端用于与自行车后轮处的车架固定连接。

进一步的，所述自行车变速装置还包括太阳能充电板和电池，所述电池能够与自行车的车架固定连接，所述电池上方设置太阳能充电板，太阳能充电板与电池连接，能够将太阳能转换为电能对电池进行充电，所述电池与控制器连接，用于对控制器进行供电。

进一步的，所述倾角传感器固定在电池的下方。

本发明还公开了一种变速自行车，安装有所述的自行车变速装置。

本发明还公开了一种变速自行车的变速方法：

速度检测机构检测自行车的当前车速，将检测得到的车速信息传输给控制器，控制器根据得到的车速信息控制驱动机构工作，驱动机构带动摆臂摆动，第一齿盘拨动链条，实现链条在自行车后轮处不同后齿盘的切换。

倾角传感器检测当前自行车所在的路面倾角信息，将检测得到的倾角信息传输给控制器，控制器根据得到的倾角信息控制驱动机构工作，驱动机构带动摆臂摆动，第一齿盘拨动链条，实现链条在自行车后轮处不同后齿盘的切换。

本发明的有益效果：

1.本发明的自行车变速装置，能够根据检测的自行车倾角信息及车速信息，利用控制器控制驱动机构工作，驱动机构带动自行车链条在不同后齿盘上进行切换，无需人工进行切换，操作简便，骑行体验好。

2.本发明的自行车变速装置，固定杆能够通过弹性件与自行车后轮处的车架部分连接，链条切换后能够在弹性件的作用下对链条进行张紧，避免了链条切换不同后齿盘时产生松动而造成掉链现象。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例2变速装置与后轮及车架装配轴测示意图；

图2为本发明实施例2变速装置与后轮及车架装配主视示意图；

图3为本发明图1中的A处放大示意图；

图4为本发明图2中的B处放大示意图；

其中，1.车架，2.后轮，3.后齿盘，4.固定杆，5.弹簧，6.舵机，7.摆杆，8.第一齿盘，9.连接杆，10.第二齿盘，11.链条，12.Basra控制板，13.3144霍尔传感器，14.磁铁，15.ADXL345倾角传感器，16.电池，17.太阳能电池板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有的变速自行车变速时采用人工进行，骑行体验不好，针对上述问题，本申请提出了一种自行车变速装置。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，一种自行车变速装置，包括速度检测机构、倾角传感器、后拨机构及控制器。

所述控制器采用Basra控制板，用于安装在自行车后轮处的车架上。

所述速度检测机构包括霍尔传感器及磁铁，所述霍尔传感器采用3144霍尔传感器，用于安装在自行车后车轮处的车架上，所述磁铁用于固定在自行车后车轮的轮辐上。所述3144霍尔传感器与Basra控制板连接，能够将采集的信息传输给Basra控制板，当磁铁随自行车后轮转动一圈后，3144霍尔传感器能够向Basra控制板发出相应信号，Basra控制板结合自行车后轮的直径及后轮转动一圈的时间可得到自行车的速度。

所述后拨机构包括固定杆，所述固定杆一端用于与自行车后轮处的车架转动连接，且连接位置位于自行车后轮转轴的侧下方，所述固定杆的另一端与驱动机构连接，所述驱动机构采用舵机，所述舵机与Basra控制板连接，能够接收Basra控制板的指令进行工作，所述舵机的输出轴与摆杆7的一端固定连接，所述摆杆的另一端与中间轴的一端固定连接，舵机能够带动摆杆的摆动，进而带动中间轴的摆动，所述中间轴上转动连接有第一齿盘8，所述第一齿盘能够与自行车的链条啮合并且绕接连接，舵机能够带动摆杆摆动，进而通过第一齿盘拨动自行车的链条，进而实现链条在不同的自行车后齿盘上的切换。

所述中间轴的另一端与连接杆9的一端固定连接，连接杆的另一端转动连接有第二齿盘10，所述第二齿盘能够与自行车的链条啮合并且绕接连接。

所述第二齿盘设置在第一齿盘的侧下方，第二齿盘能够对自行车链条施加向下的作用力，从而防止链条与第一齿盘脱离。

所述固定杆还与弹性件的一端固定连接，弹性件的另一端用于与自行车后轮处的车架固定连接，本实施例中，所述弹性件采用弹簧。

所述自行车变速装置还包括电池及太阳能电池板，所述电池采用2500mAh5v的可充电电池，能够固定设置在自行车的车架上，所述电池的上方设置太阳能电池板，所述太阳能电池板与电池连接，能够将太阳能转换为电能对电池进行充电，所述电池与Basra控制板连接，能够对Basra控制板进行供电。

所述倾角传感器采用ADXL345倾角传感器，能够与自行车的车架固定设置，所述ADXL345倾角传感器与Basra控制板连接，能够将采集的自行车的倾角信息传输给Basra控制板。

实施例2：

本实施例公开了一种变速自行车，如图1-4所示，包括自行车本体，所述自行车本体包括车架1、前轮、后轮2、脚蹬、一个前齿盘及三个后齿盘3，其结构及连接方式与现有的变速自行车的连接方式相同，在此不进行详细叙述。

定义自行车的前轮所在一侧为前侧，后轮所在一侧为后侧。

所述自行车本体安装有实施例1所述的自行车变速装置，具体的，后轮处的车架底端位于自行车后轮转轴的后侧下方，所述固定杆4一端与后轮处的车架底端转动连接，弹簧5一端与固定杆固定连接，另一端与后轮处的车架固定连接。所述固定杆的另一端固定有舵机6。

所述第一齿盘位于后轮转轴的前侧下方，第二齿盘位于第一齿盘的后侧下方，但位于后轮转轴的前侧下方，自行车的链条11依次绕接前齿盘、后齿盘、第一齿盘和第二齿盘，形成环形链条回路，链条经第一齿盘上侧和前侧绕过第一齿盘，链条经过第二齿盘的后侧和下侧绕过第二齿盘，第二齿盘能够对链条施加向下的作用力，防止链条从第一齿盘上脱离。

本实施例中，所述Basra控制板12固定在后轮位置的车架上，所述3144霍尔传感器13固定在后轮位置的车架上，且3144霍尔传感器固定在车架的侧面，磁铁14固定在后轮的轮辐上，磁铁经过3144霍尔传感器后，3144霍尔传感器能够检测到磁铁经过的信号。

本实施例中，所述车架固定有电池支撑板18，电池支撑板的一端与车架固定连接，电池支撑板与电池16固定连接，太阳能电池板17固定在电池的上表面并且与电池连接，能够对电池进行充电。

所述ADXL345倾角传感器15固定在电池支撑板的底面上。

本实施例中，Basra控制板、3144霍尔传感器、倾角传感器等元件外周设置防水罩。

实施例3：

本实施例公开了一种变速自行车的变速方法：预先在Basra控制板中设置自行车前齿盘与不同后齿盘通过链条连接时所对应的速度范围，设置自行车前齿盘与不同后齿盘通过链条连接时所对应的自行车倾角范围。

骑行过程中，在平坦或下坡的道路上行驶时，倾角传感器检测到的倾角值在设定范围内，此时Basra控制板只能根据3144霍尔传感器采集的信息控制舵机的工作，利用3144霍尔传感器和磁铁得到自行车的车速信息，并传输给Basra控制板，Basra控制板判断采集的速度信息落入的范围，然后向舵机发送指令，舵机带动摆杆摆动设定角度，摆杆带动第一齿盘和第二齿盘运动，拨动链条至相应的自行车的后齿盘上，使后齿盘与前齿盘具有合适的传动比，使骑行人员具有较好的骑行体验。

骑行过程中，在具有一定上坡的路面行驶时，倾角传感器检测到的倾角值在设定范围内时，此时Basra控制板只能根据倾角传感器检测得到的信息控制舵机工作，利用倾角传感器检测得到自行车的倾角信息，Basra控制板判断倾角值落入的倾角范围，然后向舵机发送指令，利用舵机将链条切换到相应的后齿盘上，节省骑行人员上坡时的费力，使骑行人员具有较好的骑行体验。

本实施例中，变速自行车能够根据车速信息和倾角信息自动进行链条在不同后齿盘上的切换，无需骑行人员手动操作，具有较好的骑行体验。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种自行车变速装置，其特征在于，包括：

速度检测机构：用于安装在自行车后轮的轮辐上，能够检测自行车后轮的转速；

倾角传感器：用于与自行车的车架固定连接，能够检测自行车的倾角；

后拨机构：包括用于与自行车后轮处的车架部分转动连接的固定杆，固定杆固定有驱动机构，固定杆与弹性件的一端连接，弹性件的另一端用于连接自行车后轮处的车架，驱动机构与摆杆连接，摆杆与中间轴固定连接，中间轴转动连接有第一齿盘，自行车的链条能够绕接第一齿盘，驱动机构能够通过第一齿盘拨动链条，实现链条在自行车不同后齿盘上的切换；

控制器：用于固定在自行车的车架上，与速度检测装置、倾角传感器及驱动机构连接，能够接收速度检测装置及倾角传感器检测的信息，并控制驱动机构工作。

2.如权利要求1所述的一种自行车变速装置，其特征在于，所述中间轴一端与摆杆固定连接，另一端与与连接杆的一端固定连接，连接杆的另一端转动连接有第二齿盘，自行车的链条能够绕接第一齿盘和第二齿盘。

3.如权利要求2所述的一种自行车变速装置，其特征在于，所述第二齿盘设置在第一齿盘的侧下方。

4.如权利要求1所述的一种自行车变速装置，其特征在于，所述速度检测机构包括用于安装在自行车后轮车架处的霍尔传感器及用于安装在自行车后轮轮辐上的磁铁。

5.如权利要求1所述的一种自行车变速装置，其特征在于，所述驱动机构采用舵机，所述舵机的输出轴与摆杆固定连接，能够驱动摆杆的摆动。

6.如权利要求1所述的一种自行车变速装置，其特征在于，所述弹性件采用弹簧，所述弹簧一端与固定杆固定连接，另一端用于与自行车后轮处的车架固定连接。

7.如权利要求1所述的一种自行车变速装置，其特征在于，所述自行车变速装置还包括太阳能充电板和电池，所述电池能够与自行车的车架固定连接，所述电池上方设置太阳能充电板，太阳能充电板与电池连接，能够将太阳能转换为电能对电池进行充电，所述电池与控制器连接，用于对控制器进行供电。

8.如权利要求7所述的一种自行车变速装置，其特征在于，所述倾角传感器固定在电池的下方。

9.一种变速自行车，其特征在于，安装有权利要求1-8任一项所述的自行车变速装置。

10.一种权利要求9所述的变速自行车的变速方法，其特征在于，速度检测机构检测自行车的当前车速，将检测得到的车速信息传输给控制器，控制器根据得到的车速信息控制驱动机构工作，驱动机构带动摆臂摆动，第一齿盘拨动链条，实现链条在自行车后轮处不同后齿盘的切换；

倾角传感器检测当前自行车所在的路面倾角信息，将检测得到的倾角信息传输给控制器，控制器根据得到的倾角信息控制驱动机构工作，驱动机构带动摆臂摆动，第一齿盘拨动链条，实现链条在自行车后轮处不同后齿盘的切换。