一种自行车电控指拨变速器及自行车的制作方法

1.本实用新型涉及自行车变速操作装置领域，具体涉及一种自行车电控指拨变速器及自行车。


背景技术：

2.自行车指拨变速器用于自行车变速器的换挡，该指拨变速器通过控制线缆连接到自行车变速器进行换挡操作。换挡的过程中，通过切换自行车链条与不同大小的齿轮盘进行配合，调速时，通过线缆拉动拔链器，将链条从当前的飞轮上拨往下一个飞轮，完成档位切换，从而调节前后齿轮的传动比以及驱动踩踏力度，适用不同的使用需求。
3.现有技术中的变速自行车一般是通过手指机械拨动手把上的换挡器，同时通过拉线配合自行车的前拨链器或后拨链器的机械动作来实现变速功能。上述这种通过手指机械拨动换挡器实现自行车变速的方式需要通过左手或右手分别作用对应的换挡器才能实现自行车前轮和后轮的变速，操作方式复杂，影响自行车的变速效率，还带来了一定的安全隐患。而且通过手指机械拨动换挡器，需要较大的力气，对于弱小的人群(例如儿童、女生和老人)，操作起来相当困难。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述存在的问题，提供一种自行车电控指拨变速器，该变速器通过电动控制自行车的变速，具有结构巧妙、操作过程简单、稳定性高、变速效率高以及省时省力等优点，还可以减少行车过程中的安全隐患。
5.本实用新型的另一个目的在于提供一种包含上述自行车电控指拨变速器的自行车。
6.本实用新型的目的通过以下技术方案实现：
7.一种自行车电控指拨变速器，包括变速机构以及用于驱动变速机构进行档位切换的电动驱动机构；其中，
8.所述变速机构包括调速单元、用于驱动调速单元对线缆进行卷绕的推动板以及用于驱动调速单元对线缆进行释放的释放板；
9.所述电动驱动机构包括用于驱动所述推动板和释放板运动的驱动臂、用于驱动所述驱动臂转动的驱动电机以及用于控制所述驱动电机转动的感应装置，其中，所述感应装置包括位于进档位置的第一位置感应装置、位于起始位置的第二位置感应装置以及位于退档位置的第三位置感应装置。
10.上述自行车电控指拨变速器的工作原理是：
11.工作时，当驱动电机带动驱动臂沿着一个方向转动时，驱动臂会触碰到推动板，并驱动推动板运动，带动调速单元对线缆进行卷绕，实现进档操作；当驱动电机带动驱动臂沿着另一个方向转动时，驱动臂会触碰到释放板，带动调速单元对线缆进行释放，实现退档操作。在进档时，驱动电机带动驱动臂沿着一个方向转动，驱动臂转动会接触到第一位置感应
装置，当驱动臂接触到第一位置感应装置时，驱动电机会停止转动，然后再反向转动，当驱动臂接触到第二位置感应装置时，驱动电机停止转动，驱动臂此时回到了起始位置，实现了一个进档的过程。在退档时，驱动电机带动驱动臂沿着另一个方向转动，驱动臂转动会接触到第三位置感应装置，当驱动臂接触到第三位置感应装置时，驱动电机会停止转动，然后再反向转动，当驱动臂接触到第二位置感应装置时，驱动电机停止转动，驱动臂此时回到了起始位置，实现了一个退档的过程。感应装置可以控制驱动电机处于不同的运动状态，从而实现控制自行车的进档与退档。
12.本实用新型的一个优选方案，其中，所述感应装置为接触式感应装置或者非接触式感应装置。接触式感应装置是通过驱动臂直接与第一位置感应装置、第二位置感应装置或者第三位置感应装置直接接触，从而触发信号，控制驱动电机的转动；非接触式感应装置通过感应识别驱动臂的转动位置，从而控制驱动电机的转动。
13.优选地，所述感应装置为微动开关。微动开关属于接触式感应装置，当驱动臂触发与微动开关接触，即可触发信号。
14.本实用新型的一个优选方案，其中，所述驱动臂包括转动台、设置在所述转动台上的第一凸台和第二凸台，所述转动台与所述驱动电机连接；其中，进档时，所述第一凸台与推动板接触，所述转动台与所述第一位置感应装置、第二位置感应装置接触；退档时，所述第二凸台与释放板接触，所述转动台与所述第三位置感应装置、第二位置感应装置接触。上述结构中，当进档时，驱动电机带动转动台沿着一个方向转动，第一凸台和第二凸台也跟着转动，首先第一凸台的侧面会与推动板接触，驱动推动板运动，带动调速单元对线缆进行卷绕，然后转动台的侧面与第一位置感应装置接触，触发第一位置感应装置，驱动电机会停止转动，接着再反向转动，当转动台接触的侧面接触到第二位置感应装置时，驱动电机停止转动，整个驱动臂此时回到了起始位置，整个进档操作完成。当退档时，驱动电机带动转动台沿着另一个方向转动，第一凸台和第二凸台也跟着转动，首先第二凸台的侧面会与释放板接触，驱动释放板运动，带动调速单元对线缆进行释放，然后转动台的侧面与第三位置感应装置接触，触发第三位置感应装置，驱动电机会停止转动，接着再反向转动，当转动台接触的侧面接触到第二位置感应装置时，驱动电机停止转动，整个驱动臂此时回到了起始位置，整个退档操作完成。
15.优选地，所述转动台、所述第一凸台以及所述第二凸台成一体设置，所述第一凸台和所述第二凸台均设置在偏移所述转动台旋转中心的位置上。上述结构中，由于转动台、第一凸台以及第二凸台成一体设置，使得驱动臂的整体结构变得非常紧凑，一体设置形成了一个驱动臂的结构，实现了进档和退档的调节；第一凸台和第二凸台偏心设置，可以增大第一凸台和第二凸台的角位移，可以更好地将第一凸台与推动板接触，第二凸台与释放板接触，从而更好地驱动推动板和释放板运动。
16.优选地，所述第一凸台与第二凸台分别位于所述转动台的两端。通过设置上述结构，第一凸台与第二凸台分别位于驱动臂的两端，可以保证在进档和退档时，第一凸台和第二凸台之间互不影响。
17.优选地，所述第一凸台和第二凸台均为向上凸起的凸台结构。凸台结构可以更好的与推动板或者释放板接触，在驱动过程中更加省力。
18.优选地，所述第一凸台和推动板的侧面均为弧形面，所述第一凸台与推动板接触
时，所述第一凸台的弧形面和推动板的弧形面相互配合连接。通过设置弧形面，能够使得第一凸台在转动时，更好地推动推动板在转轴上旋转，实现进档的调节，可以起到更加省力的效果。
19.优选地，所述推动板位于释放板的下方，所述第一凸台顶部的高度低于所述释放板底部的高度。其目的在于，在进档过程中，可以防止第一凸台会触碰到释放板，从而避免影响进档的调节。
20.优选地，自行车电控指拨变速器还包括控制板，所述驱动电机、第一位置感应装置、第二位置感应装置以及第三位置感应装置均与所述控制板连接。上述结构中，在进档时，控制板控制驱动电机带动驱动臂沿着一个方向转动，当驱动臂触发第一位置感应装置时，控制板控制驱动电机停止转动，然后控制驱动电机反转，当驱动臂触发第二位置感应装置时，控制板控制驱动电机停止转动，驱动臂回到起始位置，实现进档过程。在退档时，控制板控制驱动电机带动驱动臂沿着另一个方向转动，当驱动臂触发第三位置感应装置时，控制板控制驱动电机停止转动，然后控制驱动电机反转，当驱动臂触发第二位置感应装置时，控制板控制驱动电机停止转动，驱动臂回到起始位置，实现退档过程。
21.优选地，所述自行车电控指拨变速器还包括固定板，所述变速机构以及电动驱动机构均设置在所述固定板上。通过设置固定板，便于变速机构以及电动驱动机构的安装。
22.一种自行车，包括车体以及自行车电控指拨变速器，所述车体包括车架、车轮以及把手，所述自行车电控指拨变速器设置在把手或者车架上。
23.本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
24.1、本实用新型中的自行车电控指拨变速，通过驱动电机带动驱动臂运动，从而带动推动板或者释放板运动，进而实现调速单元对线缆进行卷绕或释放，最终实现的自行车的变速；通过驱动电机控制自动换挡，极大地简化了用户的操作，提高了自行车的变速效率，从而提高了用户的骑行体验。
25.2、本实用新型中的自行车电控指拨变速，采用驱动电机进行自动换挡，使得装置整体结构变得更加紧凑，节省了空间，而且采用电动控制，相比机械控制而言，电动控制省时省力，便于弱小人群操作，同时还可以减少行车过程中的安全隐患。
26.3、本实用新型中的自行车电控指拨变速，通过设置感应装置，可以更好地控制驱动电机在进档或者退档过程中的驱动，从而实现对进档和退档的自动控制。
附图说明
27.图1-图3为本实用新型中的一种自行车电控指拨变速器的一种具体实施方式的结构示意图，其中，图1为立体图，图2为主视图，图3为俯视图。
28.图4为本实用新型中的自行车电控指拨变速器的爆炸视图。
29.图5-图8为本实用新型中的自行车电控指拨变速器省去部分结构的示意图，其中，图5为立体图，图6-图8为俯视图，其中，图6为驱动臂在进档位置时的示意图，图7为驱动臂在退档位置时的示意图，图8为驱动臂在起始位置时的示意图。
30.图9为本实用新型中的驱动臂的立体结构示意图。
31.图10为本实用新型中的推动板、释放板以及部分调速单元的立体结构示意图。
32.图11为本实用新型中的推动板、释放板、基板以及部分调速单元的立体结构示意
图。
33.图12为本实用新型中的变档定位棘轮的立体结构示意图。
34.图13为本实用新型中的定位板以及释放板的立体结构示意图。
具体实施方式
35.为了使本领域的技术人员很好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不仅限于此。
36.参见图1-图3，本实施例公开了一种自行车电控指拨变速器，包括固定板3、设置在所述固定板3上的变速机构以及用于驱动变速机构进行档位切换的电动驱动机构4。
37.参见图1-图4，所述变速机构包括固定在所述固定板3上的基板5、设置在所述基板5上的转轴6、设置在所述转轴6上的调速单元7、用于驱动调速单元7对线缆进行卷绕的推动板8以及用于驱动调速单元7对线缆进行释放的释放板9。上述结构中，基板5可以起到固定安装的作用，通过驱动推动板8和释放板9的运动，带动调速单元7对线缆进行卷绕或者释放，实现自行车的进档和退档调节。
38.参见图1-图8，所述电动驱动机构4包括用于驱动所述推动板8和释放板9运动的驱动臂、用于驱动所述驱动臂转动的驱动电机4-2以及用于控制所述驱动电机4-2转动的感应装置1，其中，所述感应装置1包括位于进档位置的第一位置感应装置1-1、位于起始位置的第二位置感应装置1-2以及位于退档位置的第三位置感应装置1-3；所述驱动臂、所述驱动电机4-2以及所述感应装置1均设置在固定板3上，所述进档位置为在固定板3上驱动臂可以驱动推动板8运动时所对应的位置；所述起始位置为在固定板3上驱动臂不与推动板8和释放板9接触时(调速单元7保持着状态不变时)所对应的位置；退档位置为在固定板3上驱动臂可以驱动释放板9运动时所对应的位置。
39.所述第一位置感应装置1-1、第二位置感应装置1-2以及第三位置感应装置1-3可以是独立的，也可以是集成在一起的，可以判断3个以上位置的位置感应装置。
40.所述感应装置1的位置判断方式可以是接触式，也可以是非接触式；接触式感应装置是通过驱动臂直接与第一位置感应装置1-1、第二位置感应装置1-2或者第三位置感应装置1-3接触，从而触发信号，控制驱动电机4-2的转动；非接触式感应装置通过感应识别驱动臂的转动位置，从而控制驱动电机4-2的转动，具体地，非接触式感应装置可以通过红外传感器进行感应，或者角度传感器、或者光栅传感器等。
41.所述感应装置1为微动开关，所述第一位置感应装置1-1为第一微动开关，所述第二位置感应装置1-2为第二微动开关，第三位置感应装置1-3为第三微动开关。微动开关属于接触式感应装置，当驱动臂与微动开关接触，即可触发信号，从而控制驱动电机4-2转动。
42.参见图5-图9，所述驱动臂包括转动设置在所述固定板3上的转动台4-1、设置在所述转动台4-1上的第一凸台4-3和第二凸台4-4，所述转动台4-1与所述驱动电机4-2连接；其中，进档时，所述第一凸台4-3与推动板8接触，所述转动台4-1先后与所述第一位置感应装置1-1、第二位置感应装置1-2接触；退档时，所述第二凸台4-4与释放板9接触，所述转动台4-1先后与所述第三位置感应装置1-3、第二位置感应装置1-2接触。上述结构中，当进档时，驱动电机4-2带动转动台4-1沿着一个方向转动，例如驱动电机4-2带动转动台4-1沿着逆时针运动，第一凸台4-3和第二凸台4-4也跟着转动，首先第一凸台4-3的侧面会与推动板8接
触，驱动推动板8运动，带动调速单元7对线缆进行卷绕，然后转动台4-1的侧面与第一位置感应装置1-1接触，触发第一位置感应装置1-1，驱动电机4-2会停止转动，接着再顺时针转动，当转动台4-1接触的侧面接触到第二位置感应装置1-2时，驱动电机4-2停止转动，整个驱动臂此时回到了起始位置，整个进档操作完成。当退档时，驱动电机4-2带动转动台4-1沿着另一个方向转动，即驱动电机4-2带动转动台4-1沿着顺时针转动，第一凸台4-3和第二凸台4-4也跟着转动，首先第二凸台4-4的侧面会与释放板9接触，驱动释放板9运动，带动调速单元7对线缆进行释放，然后转动台4-1的侧面与第三位置感应装置1-3接触，触发第三位置感应装置1-3，驱动电机4-2会停止转动，接着再逆时针转动，当转动台4-1接触的侧面接触到第二位置感应装置1-2时，驱动电机4-2停止转动，整个驱动臂此时回到了起始位置，整个退档操作完成。由于转动台4-1的形状为凸轮形状，可以实现先后与第一位置感应装置1-1、第二位置感应装置1-2接触，以及先后与第三位置感应装置1-3、第二位置感应装置1-2接触。
43.参见图9，所述转动台4-1、所述第一凸台4-3以及所述第二凸台4-4成一体设置，所述第一凸台4-3和所述第二凸台4-4均设置在偏移所述转动台4-1旋转中心的位置上。上述结构中，由于转动台4-1、第一凸台4-3以及第二凸台4-4成一体设置，使得驱动臂的整体结构变得非常紧凑，一体设置形成了一个驱动臂的结构，实现了进档和退档的调节；第一凸台4-3和第二凸台4-4偏心设置，可以增大第一凸台4-3和第二凸台4-4的角位移，可以更好地将第一凸台4-3与推动板8接触，第二凸台4-4与释放板9接触，从而更好地驱动推动板8和释放板9运动。
44.参见图5-图9，所述第一凸台4-3与第二凸台4-4分别位于所述转动台4-1的两端。通过设置上述结构，第一凸台4-3与第二凸台4-4分别位于驱动臂的两端，可以保证在进档和退档时，第一凸台4-3和第二凸台4-4之间互不影响。
45.5优选地，所述第一凸台4-3和第二凸台4-4均为向上凸起的凸台结构，所述第一凸台4-3为半月形凸台结构，所述第二凸台4-4为圆柱形凸台结构。凸台结构可以更好的与推动板8或者释放板9接触，在驱动过程中更加省力。半月形的第一凸台4-3使得第一凸台4-3类似于细长结构形状，当随着第一凸台4-3绕着转动台4-1的旋转中心转动时，第一凸台4-3与推动板8接触的部位会逐渐远离旋转中心，使得推动板8在转轴6上旋转的角度更大，使得档位充分得到变换，保证进档的操作；第二凸台4-4为圆柱形，使得第二凸台4-4的侧面可以更好地与释放板9的侧面进行接触。
46.参见图3-图4和图9，所述第一凸台4-3和推动板8的侧面均为弧形面，所述第一凸台4-3与推动板8接触时，所述第一凸台4-3的弧形面和推动板8的弧形面相互配合连接。通过设置弧形面，能够使得第一凸台4-3在转动时，更好地推动推动板8在转轴6上旋转，实现进档的调节，可以起到更加省力的效果。
47.参见图2，所述推动板8位于释放板9的下方，所述第一凸台4-3顶部的高度低于所述释放板9底部的高度。其目的在于，在进档过程中，可以防止第一凸台4-3会触碰到释放板9，从而避免影响进档的调节。
48.参见1、图4图10-图13，所述调速单元7包括转动设置在所述转轴6上的变档定位棘轮10、与所述变档定位棘轮10固定连接且用于对线缆进行卷绕与释放的卷线盘11、用于对变档定位棘轮10进行定位的定位机构以及设置在所述变档定位棘轮10与推动板8之间用于
推动变档定位棘轮10转动的推动机构。
49.参见1、图4图10-图13，所述推动机构包括设置在所述变档定位棘轮10的圆周方向上的多个外棘齿10-1、设置在所述推动板8上的用于驱动所述变档定位棘轮10转动的驱动棘爪12，相邻的两个外棘齿10-1之间形成齿槽，所述驱动棘爪12的一端通过转动轴转动连接在所述推动板8上，所述转动轴上设有用于促使驱动棘爪12抵紧在外棘齿10-1之间的齿槽的抵紧弹性件(图中未示出)。
50.参见1、图4图10-图13，所述定位机构包括设置在所述变档定位棘轮10上的内齿结构10-2、滑动设置在所述基板5上的定位板13以及用于定位板13直线移动复位的弹性元件(图中未示出)；所述定位板13设置在所述变档定位棘轮10的下方，该定位板13上设有向上凸起的定位爪13-1，所述内齿结构10-2包括多个内棘齿10-21，相邻的两个内棘齿10-21之间形成齿槽，所述定位爪13-1延伸至所述内棘齿10-21之间的齿槽上；所述释放板9位于所述定位板13的一侧，该释放板9的中部通过转动轴转动连接在所述基板5上。
51.参见1、图4图10-图13，采用上述结构，进档时，第一转动台4-1带动推动板8转动逆时针，带动驱动棘爪12运动，驱动棘爪12会向前推动变档定位棘轮10转动，在变档定位棘轮10转动的同时，在内棘齿10-21于定位爪13-1的作用下，定位板13会克服弹性元件的弹力，做直线移动，使得定位爪13-1越过内棘齿10-21；落入另一个内棘齿10-21之间的齿槽上，换档后，对变档定位棘轮10实现了定位；档定位棘轮转动会带动卷线盘11转动，从而实现对线缆的卷绕。
52.在退档时，第二转动台4-1带动释放板9绕着转动轴转动，转动的过程中会推动定位板13克服弹性元件的弹力进行直线运动，定位板13上的定位爪13-1会脱离内棘齿10-21之间的齿槽，在卷线盘11内置的弹簧的弹性作用下，卷线盘11会顺时针转动，带动定位板13转动，当退了一个档位后，弹性元件驱动定位板13复位，定位爪13-1会落入另一个内棘齿10-21之间的齿槽上，对变档定位棘轮10实现了定位，从而实现对线缆的释放。
53.参见图11和图13，所述定位板13与所述基板5之间设有用于引导所述定位板13在基板5上进行直线往复运动的导向组件；所述导向组件包括设置在所述基板5上的导向槽5-1以及设置在定位板13与所述定位爪13-1之间且与所述导向槽5-1滑动配合的滑块13-2。通过设置导向组件，能够实现定位板13在基板5上沿着直线方向运动，并且使得运动更加稳定。
54.参见图4，所述转轴6由上到下依次穿过所述卷线盘11、变档定位棘轮10、基板5、定位板13以及推动板8。
55.参见图1-图8，自行车电控指拨变速器还包括控制板，所述驱动电机4-2、第一位置感应装置1-1、第二位置感应装置1-2以及第三位置感应装置1-3均与所述控制板连接。上述结构中，在进档时，控制板控制驱动电机4-2带动驱动臂沿着一个方向转动，当驱动臂触发第一位置感应装置1-1时，控制板控制驱动电机4-2停止转动，然后控制驱动电机4-2反转，当驱动臂触发第二位置感应装置1-2时，控制板控制驱动电机4-2停止转动，驱动臂回到起始位置，实现进档过程。在退档时，控制板控制驱动电机4-2带动驱动臂沿着另一个方向转动，当驱动臂触发第三位置感应装置1-3时，控制板控制驱动电机4-2停止转动，然后控制驱动电机4-2反转，当驱动臂触发第二位置感应装置1-2时，控制板控制驱动电机4-2停止转动，驱动臂回到起始位置，实现退档过程。
56.所述自行车电控指拨变速器还包括电池，该电池可以为控制板、所述驱动电机4-2以及感应装置1提供电量。所述控制板可以设置两个按钮，通过触发按钮分别实现进档与退档的操作，这样操作简便、轻快。
57.参见图1-图8，上述自行车电控指拨变速器的工作原理是：
58.工作时，当驱动电机4-2带动驱动臂沿着逆时针方向转动时，驱动臂会触碰到推动板8，并驱动推动板8运动，带动调速单元7对线缆进行卷绕，实现进档操作；当驱动电机4-2带动驱动臂沿着顺时针方向转动时，驱动臂会触碰到释放板9，带动调速单元7对线缆进行释放，实现退档操作。在进档时，驱动电机4-2带动驱动臂沿着逆时针方向转动，驱动臂转动会接触到第一位置感应装置1-1，当驱动臂接触到第一位置感应装置1-1时，驱动电机4-2会停止转动，然后再顺时针方向转动，当驱动臂接触到第二位置感应装置1-2时，驱动电机4-2停止转动，驱动臂此时回到了起始位置，实现了一个进档的过程。在退档时，驱动电机4-2带动驱动臂沿着顺时针方向转动，驱动臂转动会接触到第三位置感应装置1-3，当驱动臂接触到第三位置感应装置1-3时，驱动电机4-2会停止转动，然后再逆时针方向转动，当驱动臂接触到第二位置感应装置1-2时，驱动电机4-2停止转动，驱动臂此时回到了起始位置，实现了一个退档的过程。感应装置1可以控制驱动电机4-2处于不同的运动状态，从而实现控制自行车的进档与退档。
59.本实施例还公开了一种自行车，包括车体以及自行车电控指拨变速器，所述车体包括车架、车轮以及把手，所述自行车电控指拨变速器设置在把手或者车架上。
60.上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。