一种自行车用电子变速系统装置的制造方法
【专利摘要】一种自行车电子变速系统装置，包括用于牵引机械变速机构的变速模块和用于控制变速模块及显示当前档位的控制模块。本实用新型的目的旨在于提供一种自行车电子变速系统装置，可以极低的成本将传统机械变速系统改造成电子变速系统，并可兼容任何品牌和种类的自行车变速系统，而且系统整体性更强，可减少线路互联带来的可靠性风险及线路损耗。
【专利说明】
一种自行车用电子变速系统装置
技术领域
[0001]本实用涉及一种自行车变速系统装置，具体涉及一种自行车用电子变速系统装置。
【背景技术】
[0002]目前自行车变速产品具有较高垄断性，基本被SMMANO，SRAM及CAMPAGN0L0三家垄断。自行车变速系统传统上只有纯机械结构的产品，由于技术的进步，近几年出现了电子变速系统，并且很快在高端市场上普及(专业自行车运动及少数自行车爱好者)，在专业比赛上更是大量普及，其主要特点是变速比纯机械式更精准，无需运行员分散过多精力在变速系统上，节省运动员体力及注意力。但是，电子变速系统目前仅有SHIMAN0和CAMAGN0L0有相关产品，其不仅价格昂贵，而且不具备兼容性。
[0003]此外，由于自行变速机构体积的局限性，电池无法集成到变速机构上，通常做法是单独配置电池组再用导线将电源连接到变速机构上，使整个系统整体性较差。外置电池组的另外一个问题是需要通过导线连接到变速机构上，增加整体的质量及系统复杂度，无法实现无线电变系统，长导线增加电能的传导损耗并且会降低电池供电电压。较多的导线连接端子同时也增加系统防水结构的设计难度及生产成本。同时可靠性也较难保证。由于是有线连接系统，故在不同的车型中也需要配不同的连接器。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于提供一种自行车电子变速系统装置，可以极低的成本将传统机械变速系统改造成电子变速系统，并可兼容任何品牌和种类的自行车变速系统，而且系统整体性更强，可减少线路互联带来的可靠性风险及线路损耗。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种自行车电子变速系统装置，包括用于牵引机械变速机构的变速模块和用于控制变速模块及显示当前档位的控制模块；
[0007]所述变速模块包括第一变速线、第二变速线、减速齿轮箱、第一电机、第二电机、过流保护电路、控制器、第一电池模块、第一电源管理模块、用于检测第一电机的转速的霍尔传感器Al、用于检测第二电机的转速的霍尔传感器A2、霍尔传感器B1、霍尔传感器B2以及与控制模块通信的第一无线通信模块；
[0008]所述第一变速线的一端与机械变速机构的前拨连接，另一端与减速齿轮箱连接；所述第二变速线的一端与机械变速机构的后拨连接，另一端与减速齿轮箱连接;所述第一电机的一端与减速齿轮箱连接，另一端与过流保护电路连接，所述第二电机的一端与减速齿轮箱连接，另一端与过流保护电路连接；
[0009]所述过流保护电路、第一电源管理模块、霍尔传感器Al、霍尔传感器A2、霍尔传感器B1、霍尔传感器B2以及第一无线通信模块均与控制器连接;所述第一电池模块与第一电源管理模块连接；
[0010]所述控制模块包括与第一无线通信模块通信的第二无线通信模块、显示控制器、第二电池模块、第二电源管理模块、显示屏以及控制按钮;所述第二无线通信模块、第二电源管理模块、显示屏以及控制按钮均与显示控制器连接;所述第二电池模块与第二电源管理模块连接。
[0011]所述减速齿轮箱内包括用于固定第一变速线的第一变速线线盘、用于固定第二变速线的第二变速线线盘、与第一电机连接的第一主动齿轮组、与第二电机连接的第二主动齿轮组;所述第一变速线线盘的中心轴上设有与第一主动齿轮组啮合的第一从动齿轮组，所述第二变速线线盘的中心轴上设有与第二主动齿轮组啮合的第二从动齿轮组;霍尔传感器BI，用于检测第一变速线线盘的转动位置;霍尔传感器B2，用于检测第二变速线线盘的转动位置。
[0012]所述第一变速线线盘包括圆柱形盘体、沿圆柱形盘体高度方向上设置的变速线固定插销孔、位于圆柱形盘体侧面上的圆形变速线槽、位于圆柱形盘体底面外沿上的第一磁铁安装槽口以及位于圆柱形盘体底面外沿上的第二磁铁安装槽口，第一磁铁安装槽口和第二磁铁安装槽口内均安装有磁铁;第二变速线线盘的结构与第一变速线线盘的结构相同；霍尔传感器BI，用于根据所述磁铁检测第一变速线线盘的转动位置;霍尔传感器B2，用于根据所述磁铁检测第二变速线线盘的转动位置。
[0013]所述第一变速线和第二变速线的线管外侧壁均设有变速线管防水圈。
[0014]所述变速模块还包括与控制器连接的内部扩展接口。
[0015]所述变速模块还包括位于变速模块外侧壁的USB连接端子。
[0016]相比现有技术，本实用新型的有益效果在于:其通过采用变速模块和控制模块的结合设计，可以极低的成本将传统机械变速系统改造成电子变速系统，并可兼容任何品牌和种类的自行车变速系统，而且系统整体性更强，可减少线路互联带来的可靠性风险及线路损耗。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置的变速模块结构图；
[0018]图2为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置的控制模块结构图；
[0019]图3为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置的变速模块内部结构侧视图，即图5的A-A线剖视图；
[0020]图4为图3中D区的局部放大图；
[0021]图5为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置的变速模块内部结构俯视图，即图3的B-B线剖视图；
[0022]图6为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置的变速模块侧视图；
[0023]图7为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置的第一变速线线盘侧面结构示意图；
[0024]图8为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置的第一变速线线盘结构示意图，即图7的C-C线剖视图；
[0025]图9为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置的第一变速线线盘结构示意图；
[0026]其中，1、第一变速线；2、第二变速线；3、减速齿轮箱;4、第一电机;5、第二电机;6、第一电池模块;7、第一变速线线盘;8、第二变速线线盘;9、变速线固定插销孔；10、圆形变速线槽；11、第一磁铁安装槽口 ； 12、第二磁铁安装槽口 ； 13、变速线管防水圈；14、USB连接端子;15、固定支架。
【具体实施方式】
[0027]下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本实用新型做进一步描述:
[0028]如图1至图9所示，为本实用新型的一种自行车用电子变速系统装置，包括用于牵引机械变速机构的变速模块和用于控制变速模块及显示当前档位的控制模块；
[0029]所述变速模块包括第一变速线1、第二变速线2、减速齿轮箱3、第一电机4、第二电机5、过流保护电路、控制器、第一电池模块6、第一电源管理模块、用于检测第一电机4的霍尔传感器Al、用于检测第二电机5的转速的霍尔传感器A2、霍尔传感器B1、霍尔传感器B2以及与控制模块通信的第一无线通信模块；
[0030]所述第一变速线I的一端与机械变速机构的前拨连接，另一端与减速齿轮箱3连接;所述第二变速线2的一端与机械变速机构的后拨连接，另一端与减速齿轮箱3连接;所述第一电机4的一端与减速齿轮箱3连接，另一端与过流保护电路连接，所述第二电机5的一端与减速齿轮箱3连接，另一端与过流保护电路连接；
[0031]所述过流保护电路、第一电源管理模块、霍尔传感器Al、霍尔传感器A2、霍尔传感器B1、霍尔传感器B2以及第一无线通信模块均与控制器连接;所述第一电池模块6与第一电源管理模块连接；
[0032]所述减速齿轮箱3内包括用于固定第一变速线I的第一变速线线盘7、用于固定第二变速线2的第二变速线线盘8、与第一电机4连接的第一主动齿轮组、与第二电机5连接的第二主动齿轮组;所述第一变速线线盘7的中心轴上设有与第一主动齿轮组啮合的第一从动齿轮组，所述第二变速线线盘8的中心轴上设有与第二主动齿轮组啮合的第二从动齿轮组;霍尔传感器BI，用于检测第一变速线线盘的转动位置;霍尔传感器B2，用于检测第二变速线线盘的转动位置。
[0033]所述第一变速线线盘7包括圆柱形盘体、沿圆柱形盘体高度方向上设置的变速线固定插销孔9、位于圆柱形盘体侧面上的圆形变速线槽10、位于圆柱形盘体底面外沿上的第一磁铁安装槽口 11以及位于圆柱形盘体底面外沿上的第二磁铁安装槽口 12，第一磁铁安装槽口 i i和第二磁铁安装槽口 12内均安装有磁铁;所述第一磁铁安装槽口 11的数目是两个，所述两个第一磁铁安装槽口 11对称的分布于圆柱形盘体的上底面和下底面;所述第二磁铁安装槽口 12的数目是两个，所述两个第二磁铁安装槽口 12对称的分布于圆柱形盘体的上底面和下底面;第二变速线线盘8的结构与第一变速线线盘7的结构相同；通过上述设计，线盘就可以对称安装在左右两路变速齿轮箱上，即同一个线盘可以安装在左右两个对称的位置上。霍尔传感器BI，用于根据所述磁铁检测第一变速线线盘7的转动位置;霍尔传感器B2，用于根据所述磁铁检测第二变速线线盘8的转动位置。
[0034]所述第一变速线I和第二变速线2的线管外侧壁均设有变速线管防水圈13。第一变速线I和第二变速线2均通过变速线管防水圈13连接到外部的机械变速机构，变速线管防水圈13可以防止水沿着自行车的第一变速线I或第二变速线2流入到变速模块内部。
[0035]所述变速模块还包括与控制器连接的内部扩展接口。
[0036]所述变速模块还包括位于变速模块外侧壁的USB连接端子14，所述USB连接端子14用于连接电脑及充电。
[0037]所述减速齿轮箱3用于将第一电机4的转速和第二电机5的转速降低到合适区间以及将第一电机4的扭力和第二电机5的扭力放大到驱动机械变速机构所需的扭力。
[0038]所述第一电机4和第二电机5用于驱动减速齿轮箱3，通过第一变速线I和第二变速线2带动机械变速机构实现变速。
[0039]所述电流保护电路用于防止第一电机4和第二电机5过载，防止第一电机4、第二电机5以及变速系统的电子元器件损坏。
[0040]所述第一电池模块6为高容量锂电池。
[0041]所述第一电池管理模块用于管理第一电池模块6充放电和为变速模块供电。
[0042]所述第一无线通信模块是用于与控制模块通信，把变速模块的状态信息传送到控制模块，同时接受控制模块的变速信号。
[0043]所述霍尔传感器Al用于检测第一电机4的转速;所述霍尔传感器A2用于检测第二电机5的转速。
[0044]所述霍尔传感器BI用于检测第一变速线线盘7的起始及结束位置;所述霍尔传感器B2用于检测第二变速线线盘8的起始及结束位置。
[0045]所述控制器根据霍尔传感器Al、霍尔传感器A2、霍尔传感器BI以及霍尔传感器B2的转速及位置反馈，控制减速齿轮箱3的第一变速线线盘7和第二变速线线盘8的转动，从而调整第一变速线I和第二变速线2的位置，带动机械变速机构来实现变速。
[0046]所述控制模块包括与第一无线通信模块通信的第二无线通信模块、显示控制器、第二电池模块、第二电源管理模块、显示屏以及控制按钮;所述第二无线通信模块、第二电源管理模块、显示屏以及控制按钮均与显示控制器连接;所述第二电池模块与第二电源管理模块连接。
[0047]所述第二无线通信模块是用于与变速模块通信，把变速信号传送到变速模块，同时接受变速模块的状态信息。
[0048]所述显示控制器用于处理通过第二无线通信模块接收的信息，并将档位信息，电池电量，错误信息等等显示于显示屏上。
[0049]所述第二电池模块为高容量锂电池。
[0050]所述第二电池管理模块用于管理第二电池模块充放电和为控制模块供电。
[0051 ]所述显示屏是用于显示变速系统状态信息。
[0052]机械的工作原理:用户通过控制模块的控制按钮发送变速信号，并且通过第二无线通信模块将变速信号传递给变速模块的第一无线通信模块。变速模块的控制器根据霍尔传感器Al、霍尔传感器A2、霍尔传感器BI以及霍尔传感器B2检测到的位置信息和转速信息确定第一变速线线盘7与第二变速线线盘8所在的位置，同时变速模块的控制器根据第一无线通信模块的变速信号，确定第一变速线线盘7或第二变速线线盘8需要转动的角度和方向，再将第一变速线线盘7与第二变速线线盘8需要转动的角度和方向换算成第一电机4与第二电机5需要的转动的圈数和方向。然后打开控制器的PffM发生器，产生第一电机4与第二电机5的驱动信号，从而驱动第一电机4与第二电机5转动。第一电机4和第二电机5分别驱动减速齿轮箱3的第一主动齿轮组与第二主动齿轮组转动，第一主动齿轮组和第二主动齿轮组分别带动第一从动齿轮组与第二从动齿轮组转动，从而分别驱动第一变速线线盘7与第二变速线线盘8转动，第一变速线线盘7与第二变速线线盘8分别通过固定在上面的第一变速线I和第二变速线2来带动机械变速机构的前拨和后拨产生位移，从而实现自行车的变速。此变速系统可以极低的成本将传统机械变速系统改造成电子变速系统，并可兼容任何品牌和种类的自行车变速系统，而且电子变速系统的减速机构、控制及电池均集成在一个装置中，系统整体性更强，可减少线路互联带来的可靠性风险及线路损耗。
[0053]同时，控制器根据霍尔传感器Al、霍尔传感器A2返回的转速反馈信号计算第一电机4与第二电机5转动的圈数是否达到目标值，如未达到预定的转数，第一电机4与第二电机5将继续转动，直到第一变速线线盘7与第二变速线线盘8转动到预定的位置。所述的变速模块还包括过流保护电路，因此，在第一电机4与第二电机5转动的过程中，控制器会同时监控第一电机4与第二电机5的实际工作电流，实现对第一电机4与第二电机5的过流保护，防止第一电机4与第二电机5被烧坏。
[0054]位置检测原理:所述第一变速线线盘7或第二变速线线盘8还包括第一磁铁安装槽口 11和第二磁铁安装槽口 12。所述第一磁铁安装槽口 11和第二磁铁安装槽口 12中内均安装有磁铁。转动第一变速线线盘7或第二变速线线盘8时，当第一磁铁安装槽口 11转动到霍尔传感器BI或霍尔传感器B2位置时，霍尔传感器BI或霍尔传感器B2会检测到磁场，控制器会认为第一变速线线盘7或第二变速线线盘8已经到达起始位置，停止第一电机4或第二电机5转动，并且禁止逆时针转动，此时，机械变速机构位于最低档位。当第二磁铁安装槽口 12转动到霍尔传感器BI或霍尔传感器B2位置时，霍尔传感器BI或霍尔传感器B2会检测到磁场，控制器会认为第一变速线线盘7或第二变速线线盘8已经达到结束位置(最大行程位置)，停止第一电机4或第二电机5转动，并且禁止顺时针转动，此时，机械变速机构位于最高档位。
[0055]转速检测原理:减速齿轮箱3中靠近霍尔传感器Al或霍尔传感器A2的齿轮上镶嵌有第三磁铁，因此，每当齿轮转动到靠近霍尔传感器Al或霍尔传感器A2时，霍尔传感器Al或霍尔传感器A2会输出一个电平跳变信号，代表齿轮转动一圈，控制器根据此脉冲跳变的频率和齿轮的变速比，计算第一电机4或第二电机5的实际转速。
[0056]所述变速模块还包括一固定支架15，所述固定支架15用于将该自行车用电子变速系统装置固定于自行车架上。
[0057]对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种自行车用电子变速系统装置，其特征在于:包括用于牵引机械变速机构的变速模块和用于控制变速模块及显示当前档位的控制模块； 所述变速模块包括第一变速线、第二变速线、减速齿轮箱、第一电机、第二电机、过流保护电路、控制器、第一电池模块、第一电源管理模块、用于检测第一电机的转速的霍尔传感器Al、用于检测第二电机的转速的霍尔传感器A2、霍尔传感器B1、霍尔传感器B2以及与控制模块通信的第一无线通信模块； 所述第一变速线的一端与机械变速机构的前拨连接，另一端与减速齿轮箱连接;所述第二变速线的一端与机械变速机构的后拨连接，另一端与减速齿轮箱连接;所述第一电机的一端与减速齿轮箱连接，另一端与过流保护电路连接，所述第二电机的一端与减速齿轮箱连接，另一端与过流保护电路连接； 所述过流保护电路、第一电源管理模块、霍尔传感器Al、霍尔传感器A2、霍尔传感器B1、霍尔传感器B2以及第一无线通信模块均与控制器连接;所述第一电池模块与第一电源管理模块连接； 所述控制模块包括与第一无线通信模块通信的第二无线通信模块、显示控制器、第二电池模块、第二电源管理模块、显示屏以及控制按钮;所述第二无线通信模块、第二电源管理模块、显示屏以及控制按钮均与显示控制器连接;所述第二电池模块与第二电源管理模块连接。2.如权利要求1所述的自行车用电子变速系统装置，其特征在于:所述减速齿轮箱内包括用于固定第一变速线的第一变速线线盘、用于固定第二变速线的第二变速线线盘、与第一电机连接的第一主动齿轮组、与第二电机连接的第二主动齿轮组;所述第一变速线线盘的中心轴上设有与第一主动齿轮组啮合的第一从动齿轮组，所述第二变速线线盘的中心轴上设有与第二主动齿轮组啮合的第二从动齿轮组;霍尔传感器BI，用于检测第一变速线线盘的转动位置;霍尔传感器B2，用于检测第二变速线线盘的转动位置。3.如权利要求2所述的自行车用电子变速系统装置，其特征在于:所述第一变速线线盘包括圆柱形盘体、沿圆柱形盘体高度方向上设置的变速线固定插销孔、位于圆柱形盘体侧面上的圆形变速线槽、位于圆柱形盘体底面外沿上的第一磁铁安装槽口以及位于圆柱形盘体底面外沿上的第二磁铁安装槽口，第一磁铁安装槽口和第二磁铁安装槽口内均安装有磁铁;第二变速线线盘的结构与第一变速线线盘的结构相同；霍尔传感器BI，用于根据所述磁铁检测第一变速线线盘的转动位置;霍尔传感器B2，用于根据所述磁铁检测第二变速线线盘的转动位置。4.如权利要求1所述的自行车用电子变速系统装置，其特征在于:所述第一变速线和第二变速线的线管外侧壁均设有变速线管防水圈。5.如权利要求1所述的自行车用电子变速系统装置，其特征在于:所述变速模块还包括与控制器连接的内部扩展接口。6.如权利要求1所述的自行车用电子变速系统装置，其特征在于:所述变速模块还包括位于变速模块外侧壁的USB连接端子。
【文档编号】B62M25/08GK205554505SQ201620147396
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】郭智峰
【申请人】郭智峰