CN118107708A - 一种避震器电驱动装置及提高运行性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避震器电驱动装置及提高运行性能的方法，包括避震器和电驱动器单元，驱动器单元下端连接避震器。驱动器单元包括内为安装腔的壳体，壳体内设有微型减速电机、第一线路板、第二线路板、聚合物锂电池。第一线路板上设有按键和充电接口，第二线路板上设有蓝牙模块、LED指示灯。微型减速电机的输出转轴连接一传动杆，传动杆下端连接螺丝头，传动杆带动螺丝头旋进或旋出实现控制避震器的减震开启或锁定。微型减速电机、第一线路板、第二线路板、聚合物锂电池设计紧凑型装配结构装配于壳体内。传动杆及螺丝头内设置一压缩弹簧件实现减轻对微型减速电机的负载力，从而在采用同速比、同工作电压的微型减速电机，实现响应速度更快。

Description

一种避震器电驱动装置及提高运行性能的方法

技术领域

本发明涉及避震器驱动技术领域，特别是涉及一种避震器电驱动装置，主要应用于自行车前叉避震。

背景技术

随着自行车技术的发展，自行车为提升骑行的舒适性，大多设有前叉避震器（可调阻尼器）结构，使其行使于崎岖路面或遇坑洼时，车轮可透过该避震结构而适时产生避震缓冲效果，有助于骑乘的舒适性。但是自行车在非坑洼路面的陡坡上行驶时，因坡度仰角因素，避震前叉的避震力的作用，会将骑行者用力蹬踏产生的牵引力抵消掉一部分，增加爬坡时骑行者的体力消耗。因此，需要设计对避震器的弹性功能进行控制开启或锁定，在非坑洼路面不管是上坡或者是平路，将避震器锁定不工作，都能够减少骑行者体力的支出。只是在颠簸路面将其开启避震结构工作，减轻路面的颠簸对骑行者的冲击，使得骑行更为舒适。

现有的驱动避震结构开启或锁定的方式有三种，分别是手动旋钮直接调节、手动拉线调节、无线电子调节。前二者的调节方式均为机械调节方式，后者为电力驱动调节方式。以机械式旋钮组件或拉线作避震开启或锁定控制，导致操控不方便、有外露的拉线，结构复杂，致制造组装上困难，维护不易等诸多问题点。对于无线电子调节，是通过一控制器（通常设置在车把上）蓝牙或其他无线信号发射控制驱动电机正转或翻转的指令，电机带动传动块旋进按压避震器上的控制杆实现开启避震器的弹性功能，电机带动传动块旋出则控制杆回弹复位，避震器的弹性功能锁定。目前无线电子调节的驱动装置结构装配未能很好地集成装配电机、电池及控制板，通常会通过电源线连接将电池单元装配在自行车前叉的另一前叉内管内。同时，避震器的控制杆的弹力作用，需要较大的力实现对其按压，电机下端的传动块承受的力较大。因此，电机转速慢，控制调节切换速度也慢。当然，可以通过使用速比高一些电机，升压电路等提高电机驱动力，从而提升响应速度。而本方案通过机械结构的改进实现降低被驱动对象的工作力（避震器控制杆弹力抵接传动块的力），减轻驱动电机的负载，在同等速比、工作电压的电机，实现控制调节避震杆切换状态响应速度更快。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种避震器电驱动装置，其主要应用于自行车带避震器（可调阻尼器）的自行车前叉，外设一蓝牙遥控器，蓝牙遥控器通常固定在自行车车把上。本方案控制避震器的开启或锁定的驱动装置结构装配空间利用率更高，结构设计更为合理，同等速比、工作电压的电机，实现控制调节避震杆切换状态响应速度更快。

本发明所采用的技术方案是：一种避震器电驱动装置，包括一驱动器单元，驱动器单元下端连接传动机构，传动机构下端抵于避震器上的控制杆上。所述驱动器单元包括上盖、内为安装腔的壳体，壳体内设有微型减速电机、第一线路板、第二线路板、聚合物锂电池。壳体的底部设有与底部连通的外螺纹通孔管部，微型减速电机的输出转轴插接一传动杆，传动杆穿出于外螺纹通孔管部，传动杆下端设有一螺丝头，避震器上端为内螺纹连接管部，避震器的控制杆在内螺纹连接管部内，外螺纹通孔管部与内螺纹连接管部连接，且螺丝头旋转入内螺纹连接部，螺丝头抵于避震器内的控制杆上端。第一线路板和第二线路板、聚合物锂电池、微型减速电机电性连接；第一线路板和第二线路板、聚合物锂电池、微型减速电机设置紧凑型装配结构装配于壳体内。

紧凑型装配结构为微型减速电机的输出转轴垂直朝下在壳体内居中布置，聚合物锂电池、第二线路板呈竖向分别插接于微型减速电机的两侧与壳体内形成的两个空间位，第一线路板呈横向布置在微型减速电机的顶部。第一线路板侧边设有凸沿，第二线路板上设有槽口，凸沿插接于槽口内，第一线路板和第二线路板呈倒“L”形结构。

第一线路板上设有按键和充电接口，第二线路板上设有指示灯、蓝牙模块；蓝牙模块信号连接一外置的遥控器，遥控器蓝牙传输信号控制微型减速电机正转或反转，传动杆带动螺丝头旋进或旋出实现控制避震器的减震开启或锁定。

第一线路板之上设有一内盖板，内盖板与第一线路板螺丝固定，内盖板上设有穿出按键和充电接口的孔位，按键上设置一透光按键帽，上盖上设有穿出透光按键帽顶部的按键孔位。

内盖板上设有一通孔口，第二线路板上端一侧设有向上延伸的凸沿板体，凸沿板体穿出盖通孔口，凸沿板体内侧设置蓝牙天线。

微型减速电机底部和壳体内底部之间设有一电机固定座，电机固定座设有穿插输出转轴和传动杆的第一通孔，壳体底部和电机固定座上设有第一螺丝孔，对应壳体底部设有沉头螺丝孔位，电机固定座与壳体通过螺丝固定，电机固定座上设有第二螺丝孔，微型减速电机与电机固定座通过螺丝连接固定。

进一步所述传动杆采用中空六棱柱体，中空六棱柱体内为横截面为“D”形的“D”型通孔，微型减速电机的输出转轴为横截面为“D”形的“D”型杆，输出转轴插接于“D”型通孔内实现带动传动杆转动；所述螺丝头的上端设有内六角凹槽，传动杆的下端插接于内六角凹槽内，传动杆带动螺丝头转动。

提高避震器电驱动装置运行性能的方法，该方法包括：将螺丝头的下端设计为与内六角凹槽相通的通孔；由螺丝头下端通孔插入一压缩弹簧，压缩弹簧穿入传动杆内，传动杆下部分内为圆通孔，上部分内为“D”型通孔，压缩弹簧上端抵接于“D”型通孔口处，压缩弹簧的下端抵接于避震器内控制杆顶部；通过压缩弹簧的形变能来抵消控制杆向上弹起的部分作用力，微型减速电机负载的力减小，微型减速电机响应速度会加快，控制避震器开启或锁定的时间会缩短，从而提高避震器电驱动装置的运行性能。

本发明的有益效果为：通过本方案设计的避震器电驱动装置，主要是应用于带避震器（可调阻尼器）的自行车前叉，该电驱动装置集成于一壳体内，由于自行车前叉的内管口径规格一般是直径36mm或38mm,所以本方案设计紧凑型装配结构，将第一线路板和第二线路板、聚合物锂电池、微型减速电机装配于壳体内，结构设计合理，空间利用率最大化。

另外，在微型减速电机的输出转轴连接的传动机构的螺丝头的下端设计为与内六角凹槽相通的通孔，由螺丝头下端通孔插入一压缩弹簧，压缩弹簧穿入传动杆内，传动杆下部分内为圆通孔，上部分内为“D”型通孔，压缩弹簧上端抵接于“D”型通孔口处。通过压缩弹簧的弹力，压缩弹簧的上端向上弹使得传动杆与输出转轴很好的抵接，并且压缩弹簧的下端的弹力作用于控制杆上端，压缩弹簧的弹力抵消掉控制杆向上的弹力，减轻驱动微型减速电机的负载，微型减速电机工作更省力，在同等速比、工作电压的电机，实现控制调节避震器切换状态响应速度更快，提高了避震器电驱动装置运行性能。

附图说明

图1为本发明的驱动器单元和避震器结构示意图。

图2为驱动器单元结构分解示意图。

图3为驱动器单元另一视角结构分解示意图。

图4为驱动器单元整体结构示意图。

图5为驱动器单元下端与避震器上端连接示意图。

图6为传动杆、螺丝头和压缩弹簧结构分解示意图。

图7为传动杆和螺丝头内装配压缩弹簧的结构示意图。

图8为驱动器单元的剖面图。

图9为本发明应用于自行车前叉示意图。

图10为本发明的电路结构原理框图。

图11为本发明提供的遥控器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图9，一种避震器电驱动装置，包括一驱动器单元5，驱动器单元5下端连接传动机构，传动机构下端抵于避震器6上的控制杆上。其主要应用于自行车带避震器6（可调阻尼器）的自行车前叉上，（参照图8）自行车前叉主体包括转向管1、叉冠2、内管3和外管4，内管3和外管4各包含两个，内管3内设置避震器6和驱动器单元5。

请参阅图1至图5，驱动器单元5包括上盖51、内为安装腔的壳体52，壳体52内设有微型减速电机53、第一线路板55、第二线路板56、聚合物锂电池54。壳体52的底部设有与底部连通的外螺纹通孔管部521，微型减速电机53的输出转轴531插接一传动杆57，传动杆57穿出于外螺纹通孔管部521，传动杆57下端设有一螺丝头58，避震器6上端为内螺纹连接管部，避震器的控制杆在内螺纹连接管部内，外螺纹通孔管部与内螺纹连接管部连接，且螺丝头58旋转入内螺纹连接部，螺丝头抵于避震器6内的控制杆上端。通过微型减速电机53的输出转轴531带动传动杆57正转或反转，传动杆57带动螺丝头58旋进或旋出，实现按压避震器6上的控制杆开启避震功能，螺丝头58旋出，避震器6上的控制杆会弹起复位，从而避震功能被锁定。

第一线路板55和第二线路板56、聚合物锂电池54、微型减速电机53电性连接。第一线路板55和第二线路板56、聚合物锂电池54、微型减速电机53设置紧凑型装配结构装配于壳体内。

优选的，所述紧凑型装配结构为微型减速电机53的输出转轴垂直朝下在壳体52内居中布置，聚合物锂电池54、第二线路板56呈竖向分别插接于微型减速电机53的两侧与壳体52内形成的两个空间位，第一线路板55呈横向布置在微型减速电机53的顶部；第一线路板55侧边设有凸沿552，第二线路板56上设有槽口561，凸沿552插接于槽口561内，第一线路板55和第二线路板56呈倒“L”形结构（参照图2）。

第一线路板55上设有按键和充电接口551，第二线路板56上设有指示灯563、蓝牙模块；蓝牙模块信号连接一外置的遥控器，遥控器蓝牙传输信号控制微型减速电机53正转或反转，传动杆57带动螺丝头58旋进或旋出实现控制避震器6的减震开启或锁定。

第一线路板55之上设有一内盖板60，内盖板60与第一线路板55螺丝固定，内盖板60上设有穿出按键和充电接口551的孔位，按键上设置一透光按键帽552，上盖51上设有穿出透光按键帽552顶部的按键孔位511，按键采用带LED指示灯的按键。

内盖板60上设有一通孔口601，第二线路板56上端一侧设有向上延伸的凸沿板体562，凸沿板体562穿出盖通孔口601，凸沿板体562内侧设置蓝牙天线563。

优选的，参照图2、图3，所述微型减速电机53底部和壳体52内底部之间设有一电机固定座59，电机固定座59设有穿插输出转轴531和传动杆57的第一通孔591，壳体（52）底部和电机固定座59上设有第一螺丝孔592，对应壳体52底部设有沉头螺丝孔位，电机固定座59与壳体52通过螺丝固定，电机固定座59上设有第二螺丝孔593，微型减速电机53与电机固定座59通过螺丝连接固定。

参阅图2、图3，优选的，所述传动杆57采用中空六棱柱体，中空六棱柱体内为横截面为“D”形的“D”型通孔，微型减速电机53的输出转轴531为横截面为“D”形的“D”型杆，输出转轴531插接于“D”型通孔内实现带动传动杆57转动；所述螺丝头58的上端设有内六角凹槽581，传动杆57的下端插接于内六角凹槽581内，传动杆57带动螺丝头58转动。

请参阅图4至图8，优选的，所述螺丝头58的下端底部为封闭结构，或者螺丝头58的下端底部为设有通孔，通孔与内六角凹槽相通；螺丝头58的下端底部设为通孔时，螺丝头58和传动杆57内设有一压缩弹簧，传动杆57下部分内为圆通孔，上部分内为“D”型通孔，压缩弹簧上端抵接于“D”型通孔口处，压缩弹簧下端抵接避震器6内控制杆上端。

螺丝头58的下端底部为封闭结构，通过微型减速电机53带动传动杆57顺时针转动时，螺丝头58向下旋入抵接避震器6上的控制杆，同时传动杆57也是由重力自然向下移动的，插接于传动杆57内的输出转轴531部分减少，这样在微型减速电机53驱动逆时针旋转时，输出转轴531未能与传动杆57很好的抵接，需要较大的力带动，且螺丝头58底部被避震器6的控制杆弹力抵接，微型减速电机53的负载会加大，从而响应速度慢。

请参阅图4至图8，实施例提出的提高避震器电驱动装置运行性能的方法，该方法包括：将螺丝头58的下端设计为与内六角凹槽581相通的通孔；由螺丝头58下端通孔插入一压缩弹簧，压缩弹簧穿入传动杆57内，传动杆57下部分内为圆通孔，上部分内为“D”型通孔，压缩弹簧上端抵接于“D”型通孔口处，压缩弹簧的下端抵接于避震器6内控制杆顶部；通过压缩弹簧的形变能来抵消控制杆向上弹起的部分作用力，微型减速电机53负载的力减小，微型减速电机53响应速度会加快，控制避震器开启或锁定的时间会缩短，从而提高避震器电驱动装置的运行性能。

螺丝头58的下端底部设为通孔时，螺丝头58和传动杆57内设有一压缩弹簧，通过压缩弹簧的弹力，压缩弹簧的上端向上弹使得传动杆57与输出转轴531很好的抵接，传动杆57下端需保证不会与螺丝头58的内六角凹槽581脱离（由内六角凹槽581的深度及插入的传动杆58的长度决定）。并且压缩弹簧的下端的弹力作用于控制杆上端，压缩弹簧的弹力抵消掉控制杆向上的弹力，减轻驱动微型减速电机的负载，微型减速电机53工作更省力，在同等速比、工作电压的电机，实现控制调节避震器6切换状态响应速度更快。

经过实验，当不使用压缩弹簧时，采用N20减速电机，额定电压6v，减速比298，堵转力矩1900g.cm，堵转电流200mA。才能驱动传动杆57旋转，并拧紧螺丝头58。当电压低于5.5v时，由于堵转力矩小于1700g.cm，而无法驱动传动杆57拧紧螺丝头58。

当采用预压缩力为0.3kg的压缩弹簧时， 可以将微型减速电机的电压降低到5v，堵转扭矩为1500g.cm也可以实现拧紧螺丝头58的功能，避震器控制传动杆57拧紧扭力约为1700g.cm。

无压缩弹簧的时候，电机响应速度参数：约1000ms；采用了预压缩力为0.3kg的压缩弹簧，约可以抵消传动杆57扭力约400g.cm，电机驱动电压为6.1V时，响应速度提升到700ms，从而提高避震器电驱动装置的运行性能。

由于自行车的前叉内管3的直径通常是36mm或38mm,所以壳体52的口径略小于内管3的口径，内部空间有限，设计一块线路板无法在一块小面积电路板集成所有元器件，所以将控制板设计为第一线路板55和第二线路板56两块组成。

本实施例所述的避震器6（可调阻尼器）、遥控器均属于现有技术的产品，本方案采用的是广州铁盈弹簧科技有限公司售卖的，商品名称：可调阻尼器，型号为：510/170-20/10。遥控器（图11）较为方便的是固定在自行车车把手的位置，方便操控遥控器上的按钮。图11所示遥控器示意图仅仅作为一种举例，并不作为具体遥控器结构的保护要求。

本实施例所述的是采用蓝牙信号作为无线传输控制信号，作为无线通讯信号之一，当然也可以采用其他的实现无线通讯的技术手段实现配对无线控制，对于本方案的第一线路板55、第二线路板56涉及的电路结构为现有成熟的电路技术（参照图10），故不对具体电路结构的阐述。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。而对于属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种避震器电驱动装置，包括一驱动器单元（5），驱动器单元（5）下端连接传动机构，传动机构下端抵于避震器（6）上的控制杆上，其特征在于：所述驱动器单元（5）包括上盖（51）、内为安装腔的壳体（52），壳体（52）内设有微型减速电机（53）、第一线路板（55）、第二线路板（56）、聚合物锂电池（54）；壳体（52）的底部设有与底部连通的外螺纹通孔管部（521），传功机构包括传动杆（57）和螺丝头（58），微型减速电机（53）的输出转轴（531）插接于传动杆（57）内，传动杆（57）穿出于外螺纹通孔管部（521），传动杆（57）下端插接螺丝头（58），避震器（6）上端为内螺纹连接管部，避震器（6）的控制杆在内螺纹连接管部内，外螺纹通孔管部与内螺纹连接管部连接，且螺丝头（58）旋转入内螺纹连接管部，螺丝头（58）抵于避震器（6）内的控制杆上端；第一线路板（55）和第二线路板（56）、聚合物锂电池（54）、微型减速电机（53）电性连接；第一线路板（55）和第二线路板（56）、聚合物锂电池（54）、微型减速电机（53）设置紧凑型装配结构装配于壳体内。

2.根据权利要求1所述的一种避震器电驱动装置，其特征在于：所述紧凑型装配结构为微型减速电机（53）的输出转轴垂直朝下在壳体（52）内居中布置，聚合物锂电池（54）、第二线路板（56）呈竖向分别插接于微型减速电机（53）的两侧与壳体（52）内形成的两个空间位，第一线路板（55）呈横向布置在微型减速电机（53）的顶部；第一线路板（55）侧边设有凸沿（552），第二线路板（56）上设有槽口（561），凸沿（552）插接于槽口（561）内，第一线路板（55）和第二线路板（56）呈倒“L”形结构。

3.根据权利要求1所述的一种避震器电驱动装置，其特征在于：所述第一线路板（55）上设有按键和充电接口（551），第二线路板（56）上设有指示灯（563）、蓝牙模块；蓝牙模块信号连接一外置的遥控器，遥控器蓝牙传输信号控制微型减速电机（53）正转或反转，传动杆（57）带动螺丝头（58）旋进或旋出实现控制避震器（6）的减震开启或锁定。

4.根据权利要求2所述的一种避震器电驱动装置，其特征在于：所述第一线路板（55）之上设有一内盖板（60），内盖板（60）与第一线路板（55）螺丝固定，内盖板（60）上设有穿出按键和充电接口（551）的孔位，按键上设置一透光按键帽（552），上盖（51）上设有穿出透光按键帽（552）顶部的按键孔位（511）。

5.根据权利要求4所述的一种避震器电驱动装置，其特征在于：所述内盖板（60）上设有一通孔口（601），第二线路板（56）上端一侧设有向上延伸的凸沿板体（562），凸沿板体（562）穿出盖通孔口（601），凸沿板体（562）内侧设置蓝牙天线（563）。

6.根据权利要求1所述的一种避震器电驱动装置，其特征在于：所述微型减速电机（53）底部和壳体（52）内底部之间设有一电机固定座（59），电机固定座（59）设有穿插输出转轴（531）和传动杆（57）的第一通孔（591），壳体（52）底部和电机固定座（59）上设有第一螺丝孔（592），对应壳体（52）底部设有沉头螺丝孔位，电机固定座（59）与壳体（52）通过螺丝固定，电机固定座（59）上设有第二螺丝孔（593），微型减速电机（53）与电机固定座（59）通过螺丝连接固定。

7.根据权利要求1所述的一种避震器电驱动装置，其特征在于：所述传动杆（57）采用中空六棱柱体，中空六棱柱体内为横截面为“D”形的“D”型通孔，微型减速电机（53）的输出转轴（531）为横截面为“D”形的“D”型杆，输出转轴（531）插接于“D”型通孔内实现带动传动杆（57）转动；所述螺丝头（58）的上端设有内六角凹槽（581），传动杆（57）的下端插接于内六角凹槽（581）内，传动杆（57）带动螺丝头（58）转动。

8.一种提高避震器电驱动装置运行性能的方法，其采用权利要求7所述的一种避震器电驱动装置实现，该方法包括：将螺丝头（58）的下端设计为与内六角凹槽（581）相通的通孔；由螺丝头（58）下端通孔插入一压缩弹簧，压缩弹簧穿入传动杆内，传动杆（57）下部分内为圆通孔，上部分内为“D”型通孔，压缩弹簧上端抵接于“D”型通孔口处，压缩弹簧的下端抵接于避震器（6）内控制杆顶部；通过压缩弹簧的形变能来抵消控制杆向上弹起的部分作用力，微型减速电机（53）负载的力减小，微型减速电机（53）响应速度会加快，控制避震器开启或锁定的时间会缩短，从而提高避震器电驱动装置的运行性能。