专利名称：一种自行车自动变速装置的制作方法
技术领域：
一种自行车自动变速装置技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种变速器，尤其是涉及一种自行车自动变速装置。
背景技术：
从自行车发明之日起，人们便喜欢上了这一独特的交通工具，它没有废气的排 放，没有噪声，能方便快捷的到达目的地，还能达到健身的目的。随着自行车的普及，有人 发现单速自行车骑行时由于齿比的相对固定，在上坡和起步时相对较累，于是，意大利的 Campagnolo先生发明了全世界第一款自行车变速器，受到了全世界自行车爱好者的欢迎。这款变速器通过后拨链器将传动链在不同齿比的后飞轮之间移动，来改变当时传 动的齿比，起到了变速的功能，变速器能让骑行者根据现实的路况选择适应于目前路况的 齿比，从而达到省力，快速的目的，尤其适合中老年人和长途骑行者的使用。通过查阅相关资料得知，日本的shimano公司已发明出一款自行车自动变速装 置，应用于最高端的公路赛车，整套套件售价高达人民币25000，这个高不可攀的售价更激 励了我们研究的热情，将这一技术能得以普及。现如今，变速自行车早已进入了千家万户，但在使用过程中，人们需要调节转把或 者拨杆来实现自行车变速的功能，这种频繁地使用转动拨杆，使得普通变速车的故障率变 高，这很大程度上阻碍了人们使用变速功能的兴趣。目前采用的速度检测的器材都是根据磁性切割的原理，这样的器材有灵敏度低的 缺陷，当车速低于8KM/H的时候，器材是检测不出速度变化的。此外，自行车自动变速装置 或者手动变速器都是使用钢丝作为推动变速杆或者变速器的动力传递源，由于暴露在空气 中，很容易产生锈蚀等现象，导致钢丝强度大大降低，断裂后则变速器无法正常使用，更换 钢丝的工序繁琐，无形中给用户增加了使用难度和使用成本。发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种省力、快 速、减少了故障率、维护成本降低的自行车自动变速装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种自行车自动变速装置，该 装置包括前叉、后叉、书包架，其特征在于，还包括发电前花鼓、电机盒、变速挡板、内三速变 速花鼓、控制单元盒，所述的发电前花鼓设置在前叉上，所述的电机盒设置在后叉上，所述 的变速挡板连接电机盒，所述的内三速变速花鼓设置在后叉上，所述的控制单元盒设置在 书包架内侧，控制单元盒分别连接发电前花鼓和电机盒。所述的电机盒内设有电机。所述的电机为直线步进电机，该直线步进电机连接变速挡板。所述的直线步进电机为17H185H-04A直线步进电机。所述的内三速变速花鼓的中心设置变速杆。所述的变速挡板抵住内三速变速花鼓的变速杆。[0014]所述的控制单元盒包括MAX471芯片、AD7706芯片、单片机AT89C2051、直流步进电 机驱动器AKS202A、直流电源，所述的发电前花鼓与MAX471芯片连接，所述的MAX471芯片分 别与AD7706芯片、单片机AT89C2051连接，所述的AD7706芯片与单片机AT89C2051连接， 所述的直流步进电机驱动器AKS202A分别与单片机AT89C2051、直流电源连接。所述的直流电源为可充电直流电源。与现有技术相比，本实用新型为一个结构简单，故障率低的自行车全自动变速器， 使广大的自行车使用者、爱好者能更“傻瓜”的享受到自行车变速的乐趣，同样能使中老年 人群无需调节任何拨杆，就能以最轻松的状态上下坡，从而减少下车推车的麻烦。此外，该 实用新型还具有以下优点1)本实用新型采用了自行车发电前花鼓作为自行车车速检测源，解决之前磁力检 测的灵敏度低的问题，能够反映速度最低情况下的速度变化情况，实时反馈车速，使车速检 测更精准；2)本实用新型采用了直线步进电机直接推拉变速器的变速杆，将活动部件减少到 一个，极大的减少了故障率，将后期用户的使用维护成本降到最低，直线步进电机的精密线 性运动使得变速精准度大大提高，使用户的使用流畅感更佳。3)本实用新型在自行车自动变速装置内增加了单片机系统，采用了诸多专用芯 片，在数据处理速度，采样速度上有着得天独厚的优势，能够在最快时间内感知用户车速的 的变化，并使直线步进电机做出相应动作来控制变速器的变速，让用户能够一直保持轻松 的骑行状态，在数据的采集上，使用了 MAXIM的MX471芯片来测量发电花鼓运行时所产生的 电流，并将电流转化为特定的电平信号，信号经过模数转换芯片AD7706的处理，最终传输 给单片机，单片机根据数据的产生不同的电信号驱动直线步进电机。
图1为本实用新型的整体结构图；图2为本实用新型的局部装配图；图3为本实用新型控制单元盒内部的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1-2所示，本实用新型为一种自行车自动变速装置，该装置包括前叉6、后叉 7、书包架8，还包括发电前花鼓1、电机盒2、变速挡板3、内三速变速花鼓5、控制单元盒4， 发电前花鼓1设置在前叉6上，电机盒2设置在后叉7上，变速挡板3连接电机盒2，所述 的内三速变速花鼓5设置在后叉7上，控制单元盒4设置在书包架8内侧，控制单元盒4分 别连接发电前花鼓1和电机盒2。电机盒2内设有电机。电机为直线步进电机9，该直线 步进电机9连接变速挡板3。直线步进电机9为17H185H-04A直线步进电机9。内三速变 速花鼓5的中心设置变速杆。变速挡板3抵住内三速变速花鼓5的变速杆。控制单元盒4 包括MAX471芯片、AD7706芯片、单片机AT89C2051、直流步进电机驱动器AKS202A、直流电 源，发电前花鼓1与MAX471芯片连接，MAX471芯片分别与AD7706芯片、单片机AT89C2051连接，AD7706芯片与单片机AT89C2051连接，直流步进电机驱动器AKS202A分别与单片机 AT89C2051、直流电源连接。直流电源为可充电直流电源。一种以单片机控制使自行车自动变速的方法，其特征在于利用自行车发电前花鼓 产生的电流信号，经过单片机处理后，使直线步进电机动作而驱动变速器换挡。该方法的步 骤包括自行车发电前花鼓转动产生电流；将电流信号转化为电压信号，并且转化为数字电压信号，传入单片机；设定变速临界值，不断采集电压信号样本；随变速器档数设定相当于档数的临界值；比较电压信号值遇临界值相比较，当电压信号超过临界信号时单片机发出信号使 直线步进电机推动变速器进一档位，当电压信号小于临界信号时单片机发出信号使直线步 进电机推动变速器退一档位。如图3所示，本实用新型控制单元盒内部的结构示意图，其控制系统具有以下工 作流程当自行车开始行驶时，发电前花鼓开始滚动并发出电力，电压随着转速的提高而 增加，电力沿着信号线传递到后书报架上的控制单元盒中，电压先通过MAX471芯片由电流 信号转换为电压信号，电压信号通过AD7706芯片转换成数字信号，传入单片机AT89C2051， 单片机根据电压数字信号的大小判断是否达到变速所要的速度，当达到速度时达到单片机 内设的标准时，向直流步进电机驱动器AKS202A发出信号，驱动直流步进电机做出动作，使 变速档板根据电机按照轴的方向平行运动，推动内三速变速花鼓进行变速动作，最终达到 变速的目的。两套12V可充电电源，驱动直线步进电机和单片机工作。
权利要求1.一种自行车自动变速装置，该装置包括前叉、后叉、书包架，其特征在于，还包括发 电前花鼓、电机盒、变速挡板、内三速变速花鼓、控制单元盒，所述的发电前花鼓设置在前叉 上，所述的电机盒设置在后叉上，所述的变速挡板连接电机盒，所述的内三速变速花鼓设置 在后叉上，所述的控制单元盒设置在书包架内侧，控制单元盒分别连接发电前花鼓和电机盒。
2.根据权利要求1所述的一种自行车自动变速装置，其特征在于，所述的电机盒内设 有电机。
3.根据权利要求2所述的一种自行车自动变速装置，其特征在于，所述的电机为直线 步进电机，该直线步进电机连接变速挡板。
4.根据权利要求3所述的一种自行车自动变速装置，其特征在于，所述的直线步进电 机为17H185H-04A直线步进电机。
5.根据权利要求1所述的一种自行车自动变速装置，其特征在于，所述的内三速变速 花鼓的中心设置变速杆。
6.根据权利要求5所述的一种自行车自动变速装置，其特征在于，所述的变速挡板抵 住内三速变速花鼓的变速杆。
7.根据权利要求1所述的一种自行车自动变速装置，其特征在于，所述的控制单元盒 包括MAX471芯片、AD7706芯片、单片机AT89C2051、直流步进电机驱动器AKS202A、直流电 源，所述的发电前花鼓与MAX471芯片连接，所述的MAX471芯片分别与AD7706芯片、单片机 AT89C2051连接，所述的AD7706芯片与单片机AT89C2051连接，所述的直流步进电机驱动器 AKS202A分别与单片机AT89C2051、直流电源、17H185H-04A直线步进电机连接。
8.根据权利要求7所述的一种自行车自动变速装置，其特征在于，所述的直流电源为 可充电直流电源。
专利摘要本实用新型涉及一种自行车自动变速装置，该装置包括前叉、后叉、书包架，还包括发电前花鼓、电机盒、变速挡板、内三速变速花鼓、控制单元盒，所述的发电前花鼓设置在前叉上，所述的电机盒设置在后叉上，所述的变速挡板连接电机盒，所述的内三速变速花鼓设置在后叉上，所述的控制单元盒设置在书包架内侧，控制单元盒分别连接发电前花鼓和电机盒。与现有技术相比，本实用新型具有省力、快速、减少了故障率、维护成本降低等优点。
文档编号B62K23/00GK201834147SQ20102026385
公开日2011年5月18日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者周人杰, 张新泉, 朱毅, 李昱瑶, 蔡烨平, 赵春锋, 郭玮 申请人:上海工程技术大学