CN204878697U - 一种智能变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能变速器，所述变速器具有智能控制系统，所述智能控制系统包括控制模块以及若干直流电机，所述控制模块具有通信端口，通过通信模块与外部终端设备连接，通过终端设备发出控制信号，控制模块的输出端口分别与直流电机连接，所述直流电机通过凸轮转动控制棘爪控制杆，控制对应中心轮的棘爪弹出和压制，实现对应中心轮和变速器主轴的离合，配合其他的信号采集单元，即实现变速器挡位智能切换。

Description

一种智能变速器

技术领域

本实用新型属于变速器以及电机控制技术领域，具体涉及一种智能变速器及使用的电机控制方法。

背景技术

自行车内变速器是以行星齿轮机构作为传动主体，同时封闭装配在自行车的后车轮轴的花鼓内，能够克服外变速器存在的缺陷，提供自行车较佳的传动性能，其在自行车的生产应用中越来越普及。

现有的自行车内变速器均为手动控制切换挡位，目前市场上的自动变速器是用电机代替指拨或转拨功能，采用电动切换实现自动换挡，其切换的原理也十分简单，仅通过电动部件进行换挡执行部件，没办法实现越挡切换，无法满足较复杂的自行车骑行体验。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：针对现有自行车内变速器自动换挡的缺陷，提供一种智能变速器，能够根据各种不同骑行状况提供最佳的挡位，智能化程度高，换挡准确迅速。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种智能变速器，所述内变速器采用行星齿轮内变速器，内变速器通过控制行星齿轮系的中心轮与变速器主轴离合实现挡位控制，其中中心轮和变速器主轴之间的离合部件为弹性伸出的棘爪，所述棘爪通过弹簧设置在主轴上，所述中心轮的内圆设有棘齿与棘爪配合，

其中，所述内变速器具有智能控制系统；

所述智能控制系统包括控制模块以及若干直流电机；

所述控制模块具有通信端口，通过通信模块与外部终端设备连接，通过终端设备发出控制信号，所述控制模块的输出端口分别与直流电机连接；

若干直流电机分别通过凸轮控制棘爪控制杆转动，实现各个中心轮与主轴的离合，其中，棘爪控制杆通过棘爪弹簧转动嵌装于主轴的轴向凹槽上，棘爪控制杆端部设有凸块与凸轮接触，另一端棘爪与中心轮内圆棘齿配合，直流电机带动凸轮旋转，凸轮的轮廓变化控制棘爪控制杆的转动，实现中心轮和主轴离合。

进一步的，所述直流电机分为两部分，分别布置在内变速器的轴向两端。

所述内变速器的端部设有电机固定座，所述电机固定座一端紧固装配于变速器主轴上，另一端装配于支撑座上，直流电机以及控制模块的控制主板紧固于电机固定座上，凸轮安装于直流电机输出轴上，凸轮轮廓与棘爪控制杆凸块接触。

进一步的，电机固定座在每个凸轮旁电机固定座均固定有定位传感器，所述凸轮上设有与定位传感器配合的定位面，用于确定各个凸轮的转动位置，所述定位传感器与控制模块的信号端连接。

优选的，靠近变速器端部的中心轮的一侧直流电机可通过凸轮直接接触该中心轮的棘爪实现控制。

在本实用新型中，所述内变速器还包括自锁机构，由其中一个直流电机驱动；

所述自锁机构包括固定在内变速器输出轮毂上的锁齿以及由直流电机驱动的鱼尾锁卡，所述鱼尾锁卡通过鱼尾销铰支在电机固定座上，并通过第二弹簧与鱼尾锁卡连接，保持鱼尾锁卡和锁齿保持常分离状态，所述鱼尾锁卡一端具有与锁齿咬合的棘齿结构，另一端通过第一弹簧与该直流电机连接的凸轮连接。

优选的，所述直流电机连接的凸轮为盘形凸轮。

另一优选的，所述直流电机连接的凸轮为圆柱凸轮，圆柱凸轮安装于直流电机输出轴上，圆柱凸轮上包含高位面、低位面、弹起断面、压紧斜面和定位面；其中高位面、压紧斜面、低位面、弹起断面依次连接成封闭环状曲面，定位面位于圆柱凸轮侧面，与定位传感器对应，直流电机带动圆柱凸轮单方向旋转，圆柱凸轮上的定位面碰触定位传感器时对圆柱凸轮进行初始位定位。

在本实用新型中，所述智能控制系统还包括速度检测模块，所述速度检测模块包括固定在内变速器内部的霍尔传感器以及随内变速器输出轮毂一同转动的磁钢；所述磁钢通过螺母密封装配在变速器输出轮毂的刹车端侧面，磁钢位于输出轮毂内侧，所述霍尔传感器通过传感器安装座固定在内变速器内部，霍尔传感器的感应面与磁钢旋转轨迹面保持在感应范围内安装，与磁钢配合进行输出轮毂旋转速度监测；所述霍尔传感器与控制模块连接，通过通信模块将转化得到的变速器搭载的行驶设备实时速度及行驶里程输送至外部终端设备。

进一步的，所述智能控制系统还包括重力传感器，所述重力传感器固定设置在控制模块的控制主板上，通过监测车辆的倾斜程度计算行驶的坡度，结合霍尔传感器检测的行驶速度控制挡位变化。

优选的，所述外部终端设备包括操控设备和电源，所述操控设备包括自行车码表或手机移动终端。

在本实用新型中，所述内变速器的动力传递组件采用两组行星齿轮系共用一组中心轮的结构布置，两组行星齿轮系的行星轮及内齿圈参数一致，第一级行星齿轮系的内齿圈与第二级行星齿轮系的行星架紧固相连，第一级行星架通过第一级行星轮和单向离合器与第一级内齿圈相连，第二级行星齿轮系通过第二级行星轮与第二级内齿圈相配合。

本实用新型还公开了一种上述智能变速器使用的电机控制方法：其中，直流电机可采用单向旋转控制，所述直流电机只向一个固定方向旋转，通过凸轮轮廓变化驱动棘爪控制杆；

直流电机转动至凸轮轮廓的远端与棘爪控制杆接触时，棘爪控制杆处于压制状态，所控制的中心轮和主轴之间处于自由状态，且此时凸轮上的定位面碰触定位传感器，并将信号传到控制模块，控制直流电机停转；

当需要将中心轮与主轴卡住时，通过直流电机继续沿原方向旋转，凸轮轮廓由远端突变到近端，棘爪控制杆在弹簧作用下快速弹起，从而将主轴与中心轮卡住，其中，凸轮转至近端的时机通过控制模块的定时单元实现，即在凸轮定位面离开定位传感器后的设定时间内，控制直流电机的停止，此时凸轮的近端与棘爪控制杆接触。

另外，直流电机也可采用双向旋转控制，所述直流电机朝正、反两个方向转动；

所述直流电机正向旋转，凸轮轮廓由近端到远端转动，将棘爪控制杆压下，使中心轮和主轴之间处于自由状态，在凸轮的定位面碰触定位传感器时，将控制信号传到控制模块，直流电机停止，并且在凸轮的远端设有凸起，防止凸轮过转导致棘爪控制杆再次弹起；

当需要将中心轮与主轴卡住时，控制直流电机往相反方向旋转，凸轮轮廓由远端突变到近端，凸轮与棘爪控制杆接触于凸轮近端，棘爪控制杆在弹簧作用下快速弹起，从而将主轴与中心轮卡住，其中，凸轮转至近端的时机通过控制模块的定时单元实现，即在凸轮定位面离开定位传感器后的设定时间内，控制直流电机的停止，此时凸轮的近端与棘爪控制杆接触。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的智能变速器，其最基本的功能是可通过外部终端设备控制内变速器进行挡位的切换，不需要像传统的手动切换(直流电机带动拉绳换挡)逐一换挡，有手动和自动两种模式；手动模式下，骑手可通过手动直接切换到任意挡位；自动模式下，结合控制模块内部的控制系统，可根据骑行的车速和行车状态自动切换至合适的挡位。

另外，本实用新型的智能控制系统通过控制模块连接多个外部信号采集单元，如速度检测模块，不仅可作为自动换挡的速度监测单元，还可记录每次以及总行驶里程，同时实时显示骑行的车速等。重力传感器，可根据骑行爬坡的情况，根据设备的倾斜角度判断骑行的坡度，结合骑行的速度综合分析骑行适合的挡位，进一步完善自动换挡的合理性。

本实用新型在内变速器上还集成有自锁机构，可用作搭载行驶设备的防盗模块，通过外部终端设备控制自锁机构将内变速器的动力传递系统锁止，这样，即使在搭载行驶设备的外部防盗锁失效的情况下，设备仍然不能正常行驶，提高自行车的防盗性能。

以自行车为例，本实用新型采用固定在自行车上的码表行驶的仪器或移动的手机终端等，通过有线或无线的通信模块，可实现内变速器的智能控制，结合开发应用在手机上的APP等智能软件，可进一步提升自行车的使用性能。

本实用新型可监测内部元器件状态，出现故障可及时报警，并将报警信息传送至内变速器外部终端设备或手机APP上。方便进行及时维护。如磁钢失效时提示用户取出螺母对磁钢进行清洗维护；电机、定位传感器、重力传感器等出现故障时及时反馈至用户；当自行车行驶至一定里程提示用户进行保养，如添加润滑油；当自行车处于行进过程中(速度大于一定值)时，关闭自锁功能，防止行进中自锁误操作导致骤停事故。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型应用的十二速内变速器的内部示意图。

图2为本实用新型应用的十二速内变速器的飞轮端直流电机布置示意图。

图3为图2的剖视图。

图4为本实用新型应用的十二速内变速器的刹车端直流电机布置示意图，包括自锁机构的示意图。

图5为图4的剖视图。

图6a、6b为本实用新型应用的十二速内变速器的另一种直流电机连接的凸轮结构。

图7为本实用新型应用的十二速内变速器的各个中心轮与挡位的配合时序对照表。

具体实施方式

实施例

本实施例以应用本实用新型技术方案的自行车十二速内变速器为例进行说明。

参见图1，十二速的内变速器包括主轴1、输出轮毂19、动力输入组件、动力传递组件、挡位控制组件、智能控制系统。

动力输入组件包括飞轮3、飞轮座4、飞轮卡簧32，飞轮3紧固装配于飞轮座4上，由飞轮卡簧32卡紧，自行车动力通过飞轮3带动飞轮座4旋转。

内十二速变速器动力传递组件由四组行星齿轮系组成，包括三个行星架、四组行星轮、三个内齿圈、五个中心轮、三个单向离合器。其中飞轮座4通过飞轮座销31与第一行星架6紧固，第一内齿圈36与第二行星架10紧固装配；第一行星轮45通过第一行星轮销5安装，并与第一内齿圈36配合；第二行星轮9和第三行星轮13的小齿轮共用第二内齿圈11；第二行星轮9通过第二行星轮销8安装，第三行星轮13和第四行星轮25分别通过第三行星轮销12和第四行星轮销24安装于第三行星架18上；第三内齿圈17与第四行星轮25的大齿轮配合；单向离合器座15紧固装配于第三行星架18上；第一单向离合器7安装于第一保持架6上，与第一内齿圈36配合；第二单向离合器14安装于单向离合器座15上，与输出轮毂19配合；第三单向离合器16安装于第三内齿圈17上，与输出轮毂配合。动力传递组件通过第二单向离合器14和第三单向离合器16将不同速比的动力传递至输出轮毂19。

内变速器的输出轮毂19和主轴1之间、输出轮毂19和飞轮座4之间以及飞轮座4与挡位控制组件之间分别通过第一珠架39、第二珠架40和第三珠架42转动装配，主轴与输出轮毂靠近刹车端通过固定螺母38锁紧，并且在内变速器的输出轮毂、主轴、飞轮座和挡位控制组件的各个连接处通过第一密封圈37、第二密封圈41、第三密封圈43和第四密封圈44实现密封装配。

其中，本内变速器中的动力传递组件中有两组行星齿轮系共用同一个中心轮，其行星轮及内齿圈参数一致，其中第一级行星齿轮系的内齿圈与第二级行星齿轮系的行星架紧固相连，第一组行星架通过第一行星轮和第一单向离合器与第一内齿圈相连；第二级行星齿轮系通过第二行星轮与第二内齿圈相配合。通过控制中心轮的离合可获得两个行星齿轮系传动比的乘积速比。采用该方法可获得大速比，且不增加内齿圈直径大小，即内变速器输出轮毂可尽量做小。

内变速器采用行星齿轮内变速器，内变速器通过控制行星齿轮系的中心轮与变速器主轴离合实现挡位控制，其中中心轮和变速器主轴之间的离合部件为弹性伸出棘爪，棘爪通过弹簧设置在主轴上，中心轮的内圆设有棘齿与棘爪配合，

针对棘爪的挡位控制组件由棘爪控制杆、若干直流电机组成，棘爪控制杆一端与中心轮内圆的棘齿配合，控制中心轮某一方向的锁止，另一端与直流电机输出轴上的凸轮配合，通过直流电机带动凸轮旋转，控制棘爪控制杆的弹起与压制，实现中心轮的离合控制。几组行星齿轮系组合使用，通过控制中心轮的离合配合关系，可实现不同的传动比输出。

内变速器具有智能控制系统，智能控制系统包括控制模块以及若干直流电机；

控制模块具有通信端口，通过通信模块与外部终端设备连接，通过终端设备发出控制信号，控制模块的输出端口分别与直流电机连接；

直流电机输出连接凸轮机构，其中凸轮与直流电机输出轴连接，对应凸轮的为一棘爪控制杆，棘爪控制杆沿轴向可转动地嵌装在变速器主轴上，一端通过凸块与凸轮接触，另一端延伸连接至对应的中心轮棘爪，对应直流电机通过凸轮转动控制棘爪控制杆，控制对应中心轮的棘爪弹出和压制，实现对应中心轮和变速器主轴的离合。

直流电机分为两部分，一部分作为整体部件安装于飞轮侧，一部分安装于刹车侧用于控制第五中心轮26及锁齿23，避免直流电机全部堆积在变速器一侧造成结构臃肿。智能控制系统通过控制各直流电机对五个中心轮进行离合控制，从而实现十二挡传动比输出。

结合参见图2和图3，位于飞轮侧的直流电机控制系统包括电机固定座2、第一直流电机50、第一凸轮51、第二凸轮55、定位传感器54、控制主板56、橡胶套52。其中电机固定座2一端紧固装配于主轴1上，另一端装配于支撑座35上；第一直流电机50紧固于电机固定座2上；第一凸轮和第二凸轮分别安装于两个第一直流电机50输出轴上，第一直流电机50即为变速器该侧的直流电机；凸轮分别与各棘爪控制杆相连，直流电机旋转带动凸轮转动，通过凸轮轮廓变化控制对应的棘爪控制杆转动，进而实现棘爪控制杆连接的棘爪弹起与压制；电机固定座2上凸轮旁均固定有定位传感器54，用于确定各凸轮初始位置。

直流电机控制组件通过凸轮控制棘爪控制杆有两种方式：

一种方式是直流电机采用单向旋转控制，所述直流电机只向一个固定方向旋转，通过凸轮轮廓变化驱动棘爪控制杆；直流电机转动至凸轮轮廓的远端与棘爪控制杆接触时，棘爪控制杆处于压制状态，所控制的中心轮和主轴之间处于自由状态，且此时凸轮上的定位面碰触定位传感器，并将信号传到控制模块，控制直流电机停转；当需要将中心轮与主轴卡住时，通过直流电机继续沿原方向旋转，凸轮轮廓由远端突变到近端，棘爪控制杆在弹簧作用下快速弹起，从而将主轴与中心轮卡住，其中，凸轮转至近端的时机通过控制模块的定时单元实现，即在凸轮定位面离开定位传感器后的设定时间内，控制直流电机的停止，此时凸轮的近端与棘爪控制杆接触。采用此方法可使棘爪控制杆迅速弹起，避免棘爪控制杆棘爪与中心轮内圆棘齿缓慢接触，更为可靠。

另一种方法是直流电机采用双向旋转控制，所述直流电机朝正、反两个方向转动；所述直流电机正向旋转，凸轮轮廓由近端到远端转动，将棘爪控制杆压下，使中心轮和主轴之间处于自由状态，在凸轮的定位面碰触定位传感器时，将控制信号传到控制模块，直流电机停止，并且在凸轮的远端设有凸起，如第二凸轮55所示，防止凸轮过转导致棘爪控制杆再次弹起；当需要将中心轮与主轴卡住时，控制直流电机往相反方向旋转，凸轮轮廓由远端突变到近端，凸轮与棘爪控制杆接触于凸轮近端，棘爪控制杆在弹簧作用下快速弹起，从而将主轴与中心轮卡住，其中，凸轮转至近端的时机通过控制模块的定时单元实现，即在凸轮定位面离开定位传感器后的设定时间内，控制直流电机的停止，此时凸轮的近端与棘爪控制杆接触。

凸轮轨迹在近端设计一定的等距圆弧，能确保靠设定时间内可靠地使棘爪控制杆弹起至工作位置。

在主轴1上开设由用于传感器连接走线的过线槽74。

结合参见图4和图5，位于刹车侧的直流电机控制系统包括棘爪固定座64、棘爪70、第二直流电机65、第三凸轮68、定位传感器54、第三弹簧69。棘爪固定座64通过销轴75紧固于主轴1上，棘爪70安装于棘爪固定座64半圆槽上，绕半圆槽旋转一定角度。第三弹簧69一端安装于棘爪固定座64孔上，另一端与棘爪70接触，用于弹起棘爪70，卡住中心轮。第二直流电机65安装于棘爪固定座64上，此时棘爪固定座相当于电机固定座，减速直流电机相当于第三凸轮68的直流电机，输出轴上安装有第三凸轮68，根据控制系统指令直流电机正反转，正转时压下棘爪，反转一定角度弹起棘爪。在第三凸轮68旁同样安装有定位传感器54，用于确定第三凸轮68的初始位置。

输出轮毂19上紧固有锁齿23，棘爪固定座64上安装有鱼尾锁卡63，鱼尾锁卡63绕棘爪固定座64上的鱼尾销76旋转，第二弹簧62一端安装于棘爪固定座64孔上，另一端用于压下鱼尾锁卡63，使鱼尾锁卡63脱离锁齿23；第一弹簧61一端安装于鱼尾锁卡63上，另一端与第三凸轮68接触，当第三凸轮68旋转至低位时，第一弹簧61使鱼尾锁卡63翘起，鱼尾锁卡63棘齿端与锁齿23配合，使锁齿23正反两方向均处于锁住状态，从而锁住输出轮毂19，实现自行车的电控自锁功能。此外，第一弹簧61还起着弹性缓冲作用，可从结构上避免自行车行进过程中鱼尾锁卡63误操作弹起骤停，起保护作用。

内变速器内部还设有速度检测模块，速度检测模块包括固定在内变速器内部的霍尔传感器以及随内变速器输出轮毂一同转动的磁钢；输出轮毂19刹车端侧面装有一个带磁钢22的螺母20，磁钢22位于输出轮毂19里侧。螺母20与输出轮毂19之间有O型圈21密封。此外通过该螺纹孔可注入润滑油，且螺母20可方便取出对磁钢22进行清洗维护。在输出轮毂19内部装有霍尔传感器66，霍尔传感器66安装于绝缘材质的传感器安装座67上，与磁钢22配合进行输出轮毂19旋转速度监测，通过软件计算可获得自行车行进实时速度及行进里程。霍尔传感器通过传感器安装座固定在内变速器内部，霍尔传感器的感应面与磁钢旋转轨迹面保持在感应范围内安装，与磁钢配合进行输出轮毂旋转速度监测，霍尔传感器与控制模块连接，通过通信模块将转化得到的自行车实时速度及行驶里程输送至外部终端设备。

上述实施例中的直流电机连接的凸轮为盘形凸轮，具体的来说，凸轮轮廓的近端到远端之间采用平缓过渡的曲线，从远端到近端之间采用突变的曲线，保证棘爪能够快速地从主轴中弹起，实现中心轮和主轴的快速结合。

作为本实用新型的另一种优选实施方式，直流电机连接的凸轮为圆柱凸轮。如图6a和图6b所示，包括棘爪控制杆、圆柱凸轮81、第一直流电机50、定位传感器54。圆柱凸轮81安装于第一直流电机50输出轴上，包含高位面83、低位面84、弹起断面85、压紧斜面86、定位面87特征；棘爪控制杆71/72/73控制端与圆柱凸轮81相连，，棘爪控制杆71/72/73分别对应控制内变速器中的三个中心轮与主轴离合。第一直流电机50带动圆柱凸轮81旋转，当棘爪控制杆与圆柱凸轮接触于高位面时，棘爪控制杆处于弹起状态，卡紧中心轮，当棘爪控制杆与圆柱凸轮接触于低位面时，棘爪控制杆处于压制状态，中心轮自由。圆柱凸轮低位面到高位面之间的弹起断面很陡，当直流电机带动圆柱凸轮旋转时，棘爪控制杆从压制状态到弹起状态时间很短，可以直接卡紧中心轮；圆柱凸轮高位面到低位面之间的压紧斜面斜度平缓，圆柱凸轮压下棘爪控制杆力度较小。直流电机带动圆柱凸轮单方向旋转，圆柱凸轮上的定位面碰触定位传感器时对圆柱凸轮进行初始位定位。

进一步的，智能控制系统还包括重力传感器，重力传感器连接于控制模块上，重力传感器不随内变速器旋转而转动，用于测量自行车与地面角度。根据测得的角度数值可自动判断自行车是处于爬坡、平路或下坡，坡度多大，为变速器智能控制提供数据支持。

直流电机控制组件上装有控制主板56，控制主板上集成有控制器等单元模块，内变速器上的所有直流电机、霍尔传感器、定位传感器、重力传感器等器件均连接于控制主板56的输入端口上，且由控制主板56程序进行控制。此外控制主板56提供通信端口通过数据传输线53连接内变速器外部终端设备80，使外部终端设备80可以与控制主板56进行通讯，也可以采用无线传输模块，从而控制智能变速器。外部终端设备80可以是安装于自行车上的控制终端，也可以是如手机的移动终端。智能控制系统是内变速器的管理系统，控制程序通过控制主板56对变速器内元器件进行智能控制。

智能内变速器具有手动及自动两种模式，可自由切换。当选择手动模式时，骑手通过内变速器外部终端设备选择所需挡位，控制主板接收指令，驱动各直流电机工作，使内变速器切换至指定挡位状态。此外骑手可任意切换挡位，无需逐挡切换，快捷精确。当选择自动模式时，系统通过智能内变速器测速传感器、重力传感器获得自行车行进实时速度、自行车与地面角度，根据系统程序自动切换到最优挡位。

智能控制系统是内变速器的管理系统，具有测速、手自动变速、电子锁、坡度判断等功能。在自行车踏板曲轴处安装扭力传感器，可监测踏频及输入扭矩。智能内变速器可控制挡位变换时的时间点。根据试验，当自行车踏板处于高点时，此时进行挡位切换对内变速器零部件受力情况最好。由此智能内变速器控制系统通过扭力传感器获得扭力输入状态，当处于高点时，进行变速，从而达到保护内变速器零部件，延长使用寿命。

智能内变速器通过内部霍尔传感器可测得自行车实时行进速度，并将数据传输至外部终端设备显示，且具有记忆累计功能。

智能内变速器具有电动自锁功能。用户可通过无线设备或外部终端设备直接控制自行车的自锁机构实现内变速器的自锁。控制主板接收指令后，刹车侧减速直流电机旋转至设定位置，使鱼尾锁卡翘起卡住锁齿，使自行车处于自锁状态。

智能内变速器可监测内部元器件状态，出现故障可及时报警，并将报警信息传送至内变速器外部终端设备或手机APP上。方便进行及时维护。如磁钢失效时提示用户取出螺母对磁钢进行清洗维护；直流电机、定位传感器、重力传感器等出现故障时及时反馈至用户；当自行车行驶至一定里程提示用户进行保养，如添加润滑油；当自行车处于行进过程中速度大于一定值时，关闭自锁功能，防止行进中自锁误操作导致骤停事故。

以下对内十二速的智能内变速器工作流程进行详细说明：

动力通过飞轮3带动飞轮座4转动，从而带动第一行星架6旋转。

第一内齿圈36与第二行星架10紧固装配，第一行星轮45和第二行星轮9共用第一中心轮30。第一行星架6可通过第一单向离合器7和第一行星轮45带动第一内齿圈36旋转，从而带动第二行星架10旋转，再通过第二行星轮9传递至第二内齿圈11。当第一中心轮30固定时，第一单向离合器7被超速，第二内齿圈11输出高速挡；当第一中心轮30自由时，第二内齿圈11输出直接挡。

第二内齿圈11带动第三行星轮13旋转，从而带动第三行星架18转动，通过控制第二中心轮29和第三中心轮28的离合，可输出两种不同传动比。

第三行星架18带动第四行星轮25旋转，当第四中心轮27和第五中心轮26均自由时，动力由第二单向离合器14传递至输出轮毂19；当第四中心轮27和第五中心轮26有一个处于固定时，动力由第三单向离合器16传递至输出轮毂19。

内变速器的挡位控制组件(直流电机)通过控制五个中心轮的离合关系，在内变速器的智能控制系统的作用下实现十二个挡位的传动比输出。其中飞轮侧挡位控制装置(直流电机)用于控制第一中心轮、第三中心轮和第四中心轮，刹车侧挡位控制装置(直流电机)用于控制第五中心轮，第二中心轮由单向保持架座33和单向保持架34组成的单向离合器控制。当棘爪控制杆处于弹起状态时，中心轮卡紧固定，当棘爪控制杆处于压制状态时，中心轮处于自由状态。

内十二速各中心轮具体的工作状态配合时序如下图7所示。

本实用新型以内十二速变速器为例，但不局限于内十二速变速器，内变速器与自行车的装配结合为现有技术，本实用新型着重保护的为应用该内变速器的自行车。本领域的技术人员应该明白，本实用新型所涉及的内变速器应该不限定于上述速别的变速器，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在其他速别的内变速器上对本实用新型所作出的各种应用，都属于本实用新型的保护范围。同时，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种智能变速器，所述变速器采用行星齿轮内变速器，内变速器通过控制行星齿轮系的中心轮与变速器主轴离合实现挡位控制，其中中心轮和变速器主轴之间的离合部件为弹性伸出的棘爪，所述棘爪通过弹簧设置在主轴上，所述中心轮的内圆设有棘齿与棘爪配合，

其特征在于：

所述内变速器具有智能控制系统；

所述智能控制系统包括控制模块以及若干直流电机；

所述控制模块具有通信端口，通过通信模块与外部终端设备连接，通过终端设备发出控制信号，所述控制模块的输出端口分别与直流电机连接；

若干直流电机分别通过凸轮控制棘爪控制杆转动，实现各个中心轮与主轴的离合，其中，棘爪控制杆通过棘爪弹簧转动嵌装于主轴的轴向凹槽上，棘爪控制杆端部设有凸块与凸轮接触，另一端棘爪与中心轮内圆棘齿配合，直流电机带动凸轮旋转，凸轮的轮廓变化控制棘爪控制杆的转动，实现中心轮和主轴离合。

2.根据权利要求1所述的一种智能变速器，所述直流电机分为两部分，分别布置在内变速器的轴向两端；

所述内变速器的端部设有电机固定座，所述电机固定座一端紧固装配于变速器主轴上，另一端装配于支撑座上，直流电机以及控制模块的控制主板紧固于电机固定座上，凸轮安装于直流电机输出轴上，凸轮轮廓与棘爪控制杆凸块接触；

靠近变速器端部的中心轮的一侧直流电机可通过凸轮直接接触该中心轮的棘爪实现控制。

3.根据权利要求2所述的一种智能变速器，电机固定座在每个凸轮旁电机固定座均固定有定位传感器，所述凸轮上设有与定位传感器配合的定位面，用于确定各个凸轮的转动位置，所述定位传感器与控制模块的信号端连接。

4.根据权利要求3所述的一种智能变速器，所述内变速器还包括自锁机构，由其中一个直流电机驱动；

所述自锁机构包括固定在内变速器输出轮毂上的锁齿以及由直流电机驱动的鱼尾锁卡，所述鱼尾锁卡通过鱼尾销铰支在电机固定座上，并通过第二弹簧与鱼尾锁卡连接，保持鱼尾锁卡和锁齿保持常分离状态，所述鱼尾锁卡一端具有与锁齿咬合的棘齿结构，另一端通过第一弹簧与该直流电机连接的凸轮连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种智能变速器，所述直流电机连接的凸轮为盘形凸轮。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种智能变速器，所述直流电机连接的凸轮为圆柱凸轮，圆柱凸轮安装于直流电机输出轴上，圆柱凸轮上包含高位面、低位面、弹起断面、压紧斜面和定位面；其中高位面、压紧斜面、低位面、弹起断面依次连接成封闭环状曲面，定位面位于圆柱凸轮侧面，与定位传感器对应，直流电机带动圆柱凸轮单方向旋转，圆柱凸轮上的定位面碰触定位传感器时对圆柱凸轮进行初始位定位。

7.根据权利要求1所述的一种智能变速器，所述智能控制系统还包括速度检测模块，所述速度检测模块包括固定在内变速器内部的霍尔传感器以及随内变速器输出轮毂一同转动的磁钢；

所述磁钢通过螺母密封装配在变速器输出轮毂的刹车端侧面，磁钢位于输出轮毂内侧，所述霍尔传感器通过传感器安装座固定在内变速器内部，霍尔传感器的感应面与磁钢旋转轨迹面保持在感应范围内安装，与磁钢配合进行输出轮毂旋转速度监测；

所述霍尔传感器与控制模块连接，通过通信模块将转化得到的自行车实时速度及行驶里程输送至外部终端设备。

8.根据权利要求7所述的一种智能变速器，所述智能控制系统还包括重力传感器，所述重力传感器固定设置在控制模块的控制主板上，通过监测车辆的倾斜程度计算行驶的坡度，结合霍尔传感器检测的行驶速度控制挡位变化。

9.根据权利要求7或8所述的一种智能变速器，所述外部终端设备包括操控设备和电源，所述操控设备包括自行车码表或手机移动终端。

10.根据权利要求1所述的一种智能变速器，所述内变速器的动力传递组件采用两组行星齿轮系共用一组中心轮的结构布置，两组行星齿轮系的行星轮及内齿圈参数一致，第一级行星齿轮系的内齿圈与第二级行星齿轮系的行星架紧固相连，第一级行星架通过第一级行星轮和单向离合器与第一级内齿圈相连，第二级行星齿轮系通过第二级行星轮与第二级内齿圈相配合。