變速自行車的自動(dòng)變速裝置及其自行車、變速方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及自行車領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種變速自行車的自動(dòng)變速裝置及其自行車， 還設(shè)及運(yùn)種變速自行車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前市面上帶自動(dòng)變速的自行車，其自動(dòng)變速器只能與內(nèi)變速的后花鼓配合，原 因是內(nèi)變后花鼓能在任何情況下(轉(zhuǎn)動(dòng)或者靜止)都可W變速。其工作原理為自行車在靜止 壯態(tài)下，自動(dòng)變速器會(huì)有一個(gè)默認(rèn)的啟動(dòng)檔位，當(dāng)開始騎行之后，自動(dòng)變速器會(huì)跟據(jù)當(dāng)前的 速度自動(dòng)換檔達(dá)到自動(dòng)變速的目的，當(dāng)騎行緊急剎車制動(dòng)時(shí)，騎行從高速突然變成靜止，此 時(shí)因?yàn)閮?nèi)變后花鼓可W在靜止的情況下變速，自動(dòng)變速器會(huì)自動(dòng)復(fù)位，恢復(fù)到默認(rèn)狀態(tài)。
[0003] 因?yàn)閮?nèi)變速后花鼓性能上的缺點(diǎn)：重量太重和阻尼大，不能應(yīng)用在山地車上，所W 目前也沒有能自動(dòng)變速的山地車。主要原因是山地車上的變速是由變速飛輪、拔鏈器、鏈條 完成變速的。在靜止情況下，飛輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)變速鏈條無法跳到相應(yīng)的齒輪上，鏈條會(huì)和 拔鏈器形成一定的角度，當(dāng)運(yùn)個(gè)角度大到一定程度時(shí)就會(huì)拉環(huán)拔鏈器。因 W上原因山地車 不能在靜止的情況下變速，又因?yàn)椴荒茉陟o止情況下變速，當(dāng)自行車在高速時(shí)，自行車的變 速組合一般為鏈條在牙盤的最大片齒輪在飛輪的最小片，如果此時(shí)緊急制動(dòng)，鏈條還會(huì)停 在運(yùn)個(gè)組合上，當(dāng)再次啟動(dòng)時(shí)，牙盤和飛輪的速比太大，無法正常啟動(dòng)。所W目前的自動(dòng)變 速器不能應(yīng)用在山地車上。
[0004] 內(nèi)變速具有結(jié)構(gòu)緊密、外形美觀和無噪音的特點(diǎn)。它改變速比輕巧牢靠。變速級(jí)差 一般都在5級(jí)W內(nèi)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的W3級(jí)變速為多。內(nèi)變速齒輪的摩擦損耗大，在生產(chǎn)上對(duì)精度 的要求很嚴(yán)格，工序和部件都比較復(fù)雜，造價(jià)也較高一些。它用于對(duì)輸出功能(撥速，撥力） 要求不太嚴(yán)格，用不著隨便改變級(jí)差的短距離、低速度、騎行時(shí)間短的車種較合適。在我國(guó)， 它大都裝配在中、高檔的輕便車上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變速自行車的自 動(dòng)變速裝置及其自行車、自動(dòng)變速的方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種變速自行車的自動(dòng)變速裝 置，包括一個(gè)用于和變速自行車撥鏈器相連接的自動(dòng)變速器，及與所述自動(dòng)變速器進(jìn)行信 號(hào)傳輸?shù)牧貍鞲衅骱退俣葌鞲衅鳌?br>[0007] 進(jìn)一步，所述自動(dòng)變速器包括變速器外殼、變速線、移動(dòng)套、螺桿、步進(jìn)電機(jī)、固定 座和控制模組;變速線的一端用于與變速自行車的拔鏈器連接，另一端穿過變速器外殼的 左端蓋固定在移動(dòng)套上;移動(dòng)套的內(nèi)牙鑲嵌在螺桿上，螺桿兩端通過軸承分別固定在左端 蓋及固定座上;控制模組和步進(jìn)電機(jī)電連接，步進(jìn)電機(jī)鎖固于固定座上并且其轉(zhuǎn)軸與螺桿 相連，左、右端蓋及固定座分別鎖固于變速器外殼內(nèi)。
[000引進(jìn)一步，所述控制模組的控制板上集成了MCU控制單元，控制模組固定在右端蓋 上。
[0009] 進(jìn)一步，所述自動(dòng)變速器的MCU控制單元與力矩傳感器和速度傳感器相互之間采 用無線信號(hào)或有線信號(hào)傳輸。
[0010] -種自動(dòng)變速自行車，包括上述任一所述變速自行車的自動(dòng)變速裝置，所述自動(dòng) 變速器安裝于車架上，所述力矩傳感器和速度傳感器安裝于中軸或后勾爪上，自動(dòng)變速器 與變速自行車的拔鏈器連接。
[0011] -種自動(dòng)變速自行車的自動(dòng)變速的方法，包括W下步驟：
[0012] a.建立力矩實(shí)際測(cè)得數(shù)值和力矩模擬值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，力矩實(shí)際測(cè)得數(shù)值變化達(dá)到 一單元數(shù)值時(shí)，力矩模擬值則相應(yīng)的增加或減少；
[0013] b.設(shè)置程序表，建立力矩模擬值、速度和檔位之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0014] C.自動(dòng)變速器自動(dòng)讀取力矩傳感器所實(shí)際測(cè)得的力矩?cái)?shù)值，分析之后查詢所測(cè)力 矩?cái)?shù)值在程序表中所對(duì)應(yīng)的力矩模擬值的位置；
[0015] d.自動(dòng)變速器自動(dòng)讀取速度傳感器的實(shí)測(cè)數(shù)值，查詢所測(cè)速度數(shù)值在程序表中所 在的位置；
[0016] e.根據(jù)程序表定義的程式，判斷是否需要進(jìn)行加檔或減檔的操作，如需要進(jìn)行加 檔或減檔的操作，則自動(dòng)變速器的控制模組發(fā)出指令控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)加檔或減檔，如不需要 進(jìn)行加檔或減檔操作；
[0017] f、返回步驟C。
[001引進(jìn)一步，還包括W下步驟：
[0019] 自動(dòng)變速器能實(shí)時(shí)記錄當(dāng)前所在檔位，關(guān)掉自動(dòng)變速器之后也能保存當(dāng)前的檔 位，運(yùn)樣可W保證自動(dòng)變速器不會(huì)跳出程序表所設(shè)置的范圍。
[0020] 進(jìn)一步，步驟a內(nèi)力矩模擬值是自定義的分組，步驟b程序表內(nèi)的數(shù)值，可根據(jù)實(shí)測(cè) 數(shù)據(jù)和騎行特性、騎行習(xí)慣由騎行者自行定義。
[0021] 進(jìn)一步，步驟C中自動(dòng)變速器自動(dòng)讀取力矩傳感器所實(shí)際測(cè)得的力矩?cái)?shù)值變化未 達(dá)到一單元數(shù)值時(shí)，力矩模擬值則不變。
[0022] 進(jìn)一步，還設(shè)置有一個(gè)速度標(biāo)志位，通過比較連續(xù)兩次速度采樣的結(jié)果判斷當(dāng)時(shí) 的騎行狀態(tài)是加速度狀態(tài)還是上坡狀態(tài)，如力矩實(shí)測(cè)數(shù)值變大，而速度沒有變化，則為上坡 狀態(tài);設(shè)定力矩模擬值闊值，當(dāng)力矩模擬值達(dá)到設(shè)定的力矩模擬值闊值時(shí)，如果此時(shí)速度變 快，說明是加速度狀態(tài)，則檔位不變，如果速度變慢，說明是上坡狀態(tài)，則按程序表定義的程 式調(diào)整檔位。
[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：
[0024] 1)克服了自動(dòng)變速器只能用在內(nèi)變速后花鼓的缺點(diǎn)，能夠應(yīng)用在山地車上，開拓 了自動(dòng)變速器的市場(chǎng)前景；
[0025] 2)本發(fā)明采用外置自動(dòng)變速器，在騎行過程中自動(dòng)變速是根據(jù)自行車的車速變化 的快慢自動(dòng)完成，不需要手操縱，從根本上取代了手操作變速；
[0026] 3)自動(dòng)變速器的電機(jī)采用直流電機(jī)，通過控制模組，控制模組上集成了MCU控制單 元，可W精確的控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)和通電的時(shí)間，從而可W做到精確的變速效果；
[0027] 4)自動(dòng)變速器的控制模組與力矩傳感器和速度傳感器相互之間采用無線信號(hào)傳 輸，節(jié)省空間，減少安裝工作量，并且避免地了因線路斷路而導(dǎo)致的故障，降低了故障率及 維修成本。
[0028] 5)本發(fā)明通過傳感器實(shí)時(shí)讀取騎行者的踏力和速度做為自動(dòng)變速的基礎(chǔ)，可W保 證騎行者不管是在上坡還是在平路腳上的踏力都是恒定的，腳上用的力都是一樣的，不一 樣的只有速度，增加了騎行的舒適度。
[0029] 6)本發(fā)明的變速組合經(jīng)程式設(shè)定，符合山地車的變速規(guī)范，可W避免部份騎行者 不懂變速規(guī)范強(qiáng)行非法變速而損壞變速裝置，增加了山地自行車的壽命
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明的自動(dòng)變速自行車整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明的自動(dòng)變速器裝設(shè)于自動(dòng)變速自行車的后下叉的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明的自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明的自動(dòng)變速器的局部剖示圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明的自動(dòng)變速器的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖6為本發(fā)明的外置自動(dòng)變速器的工作方法流程示意圖。
[0037] 其中：1、前變速指拔;2、前變速線套;3、后變速線套;4、剎把;5、后變速指拔;6、前 剎車器;7、輪胎;8、福條;9、前花鼓；11、自動(dòng)變速器；12、腳踏；13、前變牙盤；141、中軸；142、 力矩傳感器；143、速度傳感器；15、鏈條；16、自動(dòng)變速器前變速線；17、自動(dòng)變速器后變速 線；18、前拔鏈器；19、后花鼓;20、后拔鏈器;21、后變飛輪;23、后剎車器；111、變速線；112、 左端蓋；113、軸承；114、移動(dòng)套；115、螺桿；116、外殼；117、軸承；118、固定座；119、電機(jī)； 1110、控制板;1111、電源線，1112、右端蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 為了更充分理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn) 一步介紹和說明。
[0039] 如圖1至圖2所示，一種變速自行車的自動(dòng)變速裝置，其包括：自動(dòng)變速器11，該自 動(dòng)變速器11裝設(shè)于該自行車的后下叉、后上叉、下管或上管等任何可W安裝的位置；W及一 個(gè)信息連接該自動(dòng)變速器11的力矩傳感器142和速度傳感器143，力矩傳感器142和速度傳 感器143可W安裝在中軸、后勾爪或者任何可W安裝的地方。一臺(tái)山地自行車可W安裝一個(gè) 或者兩個(gè)自動(dòng)變速，牙盤只有一片齒輪的只安裝一個(gè)自動(dòng)變速器，牙盤齒輪有2片或者2片 W上的安裝兩個(gè)自動(dòng)變速器11。自動(dòng)變速器11的左端蓋2和右端蓋12上有一個(gè)安裝孔，可直 接用螺絲固定在車架的相應(yīng)位置上，變速線111安裝在后拔鏈器20(前拔鏈器18)上。
[0040] 如圖3至圖5所示，具體的，所述變速線111的一端直接固定在變速自行車的前拔鏈 器18和后拔鏈器20上，另一端穿過左端蓋112固定在移動(dòng)套114上;移動(dòng)套114的內(nèi)牙鑲嵌在 螺桿115上，螺桿115兩端通過軸承分別固定在左端蓋112及固定座118上;步進(jìn)電機(jī)119鎖固 于固定座118上并且電機(jī)119的轉(zhuǎn)軸與螺桿115相連，左端蓋112及右端蓋1112及固定座118 分別鎖固于變速器外116殼上。
[0041] 具體的，控制模組和步進(jìn)電機(jī)119電連接，控制模組的控制板1110上集成了MCU控 制單元，控制模組固定在右端蓋1112上。
[0042] 具體的，自動(dòng)變速器的控制板1110上的MCU控制單元與力矩傳感器142和速度傳感 器143相互之間采用無線信號(hào)或有線信號(hào)傳輸。
[0043] 具體的，該步進(jìn)電機(jī)119與控制板1110連接。
[0044] -種自動(dòng)變速自行車，包括上述任一所述變速自行車的自動(dòng)變速裝置，自動(dòng)變速 器11安裝于車架上，力矩傳感器142和速度傳感器143安裝于中軸141上，自動(dòng)變速器與變速 自行車的拔鏈器連接。
[0045] 自動(dòng)變速器的變速原理:控制模組1110上集成了 MCU控制單元內(nèi)部可寫入程式，程 式可跟據(jù)所接收的力矩信號(hào)或速度信號(hào)計(jì)算出需要變速的步數(shù)，然后控制電機(jī)119的正反 轉(zhuǎn)來帶動(dòng)螺桿115的正反轉(zhuǎn)，螺桿115的正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)移動(dòng)套114的左右移動(dòng)