本實(shí)用新型涉及一種自行車變速系統(tǒng)，具體涉及一種自行車智能變速系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

自行車，俗稱自由車、腳踏車或單車，在19世紀(jì)首次引入中國。其后的一百多年中，自行車逐漸成為人們?nèi)粘１夭豢缮俚慕煌üぞ?，具有無噪聲、無污染、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、物美價(jià)廉、使用和維修方便等特點(diǎn)，既能作為代步和運(yùn)載貨物的工具，又能用于體育運(yùn)動(dòng)。自行車還衍生出了一系列體育競技項(xiàng)目，從1868年至今，國內(nèi)外舉行了很多大型自行車賽事，如世界業(yè)余自行車錦標(biāo)賽、世界職業(yè)自行車錦標(biāo)賽、環(huán)法自行車大賽、場地自行車比賽等。

在自行車的使用過程中，速度調(diào)節(jié)是非常重要的一環(huán)。自行車的變速器能夠改變自行車鏈條和不同的前、后大小的齒輪盤的配合，借此來改變車速快慢。自行車鏈條與不同的齒輪盤配合也導(dǎo)致了使用者出力與輪胎扭力之間的變化，使用者的直觀感受是踏板給予的反作用力變大或變小了。這種變速調(diào)節(jié)導(dǎo)致的踏板壓力變化使得自行車在作為腿部鍛煉工具使用時(shí)，能夠根據(jù)使用者的需求提供不同的蹬踏阻力。另外，即使是在一般騎行的過程中，不同的使用者對蹬踏阻力的喜好也不盡相同。但是，蹬踏阻力除了與自行車的速度檔位相關(guān)，還受到路面粗糙程度、上下坡等路況的影響，因此即使將自行車的速度檔位固定在某一檔位，其蹬踏阻力也是一直在變化的，經(jīng)常導(dǎo)致使用者感覺不愉快，甚至因蹬踏阻力突然變化而使力不當(dāng)，造成肌肉損傷。

現(xiàn)有技術(shù)中，自行車變速系統(tǒng)的相關(guān)專利技術(shù)多不勝數(shù)，但是大多專利技術(shù)為通過改變自行車的機(jī)械結(jié)構(gòu)，達(dá)到省力、耐用的目的。例如，申請?zhí)枮?01020111519.4的中國實(shí)用新型“一種自行車”，提供了一種成本低、加速時(shí)既省力又不改變蹬軸幅度的自行車，但該實(shí)用新型從機(jī)械結(jié)構(gòu)上對自行車進(jìn)行了更改，使其結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜、維修困難。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中，對自行車變速系統(tǒng)的改進(jìn)多通過改變機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，這類自行車無法實(shí)現(xiàn)智能控制，無法根據(jù)個(gè)人的喜好，選擇自行車的速度快慢或阻力大小。同時(shí)，復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)、高難度的維修技術(shù)使這類自行車難以應(yīng)用于日常生活。此外，這類自行車都無法根據(jù)路況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，不能將蹬踏阻力始終維持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制的自行車變速系統(tǒng)，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型提供了一種自行車智能變速系統(tǒng)，其特征在于，包括壓力傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、控制模塊、通信模塊、交互模塊、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及自行車變速器，其中，壓力傳感器安裝在自行車的踏板上，用于檢測踏板上產(chǎn)生的壓力，并根據(jù)壓力產(chǎn)生對應(yīng)的電壓信息，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于接收壓力傳感器所產(chǎn)生的電壓信息，并將該電壓信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息后傳遞給控制模塊，交互模塊安裝有交互軟件以及相應(yīng)的交互界面，用于與使用者進(jìn)行交互，獲得使用者的指令信息，控制模塊通過通信模塊與交互模塊進(jìn)行通信連接，并根據(jù)指令信息以及數(shù)字信息對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與自行車變速器的檔位調(diào)節(jié)鋼絲連接，用于在控制模塊的控制下對自行車變速器的檔位進(jìn)行調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型提供的自行車智能變速系統(tǒng)，還可以具有如下技術(shù)特征：其中，壓力傳感器為應(yīng)變片壓力傳感器、陶瓷壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、壓電壓力傳感器中的任意一種。

本實(shí)用新型提供的自行車智能變速系統(tǒng)，還可以具有如下技術(shù)特征：其中，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路為電壓輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電流輸出型數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、乘算型數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中的任意一種。

本實(shí)用新型提供的自行車智能變速系統(tǒng)，還可以具有如下技術(shù)特征：其中，控制模塊為單片機(jī)。

本實(shí)用新型提供的自行車智能變速系統(tǒng)，還可以具有如下技術(shù)特征：其中，通信模塊為NFC通信模塊、藍(lán)牙通信模塊、zigbee通信模塊中的任意一種。

本實(shí)用新型提供的自行車智能變速系統(tǒng)，還可以具有如下技術(shù)特征：其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為自態(tài)角電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、壓電電動(dòng)機(jī)、舵機(jī)中的任意一種。

實(shí)用新型作用與效果

根據(jù)本實(shí)用新型提供的自行車智能變速系統(tǒng)，由于控制模塊能夠根據(jù)指令信息，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對自行車變速器進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)按照使用者指令的智能調(diào)節(jié)，滿足不同使用者的要求；控制模塊還能夠根據(jù)踏板的壓力信息進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，因此還能夠根據(jù)路況進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)化的調(diào)節(jié)，使自行車在不同的路況下都能夠?qū)⒌盘ぷ枇S持在一定范圍內(nèi)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的自行車智能變速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例來說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。

圖1是本實(shí)用新型的自行車智能變速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本實(shí)用新型的自行車智能變速系統(tǒng)10包括壓力傳感器1、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2、控制模塊3、通信模塊4、交互模塊5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)6以及自行車變速器7。

壓力傳感器1安裝在踏板上，用于檢測踏板上產(chǎn)生的壓力，該壓力傳感器1與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2通過電路引線連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2與控制模塊3具有單向通信連接，能夠單向地將信息傳遞給控制模塊3；控制模塊3與通信模塊4之間、通信模塊4與交互模塊5之間均為雙向通信連接，使得控制模塊3產(chǎn)生的信息能夠通過通信模塊4傳遞給交互模塊5，或者交互模塊5產(chǎn)生的信息能夠通過通信模塊4傳遞給控制模塊3。

通信模塊3與執(zhí)行機(jī)構(gòu)6之間具有單向通信連接，使得通信模塊3能夠?qū)?zhí)行機(jī)構(gòu)6發(fā)出命令，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)6執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作；執(zhí)行機(jī)構(gòu)6的出力端直接與自行車變速器7的檔位調(diào)節(jié)鋼絲連接，使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)6執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作時(shí)，自行車變速器7進(jìn)行相應(yīng)的檔位調(diào)節(jié)。

本實(shí)施例中，壓力傳感器1為振動(dòng)型壓力傳感器；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2為ADC0832；控制模塊3為51系列單片機(jī)；通信模塊4為藍(lán)牙4.0MT-BLE01；交互模塊5為安裝有相應(yīng)APP的智能手機(jī)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)6為JX PDI-6221MG 20KG舵機(jī)；自行車變速器7為目前市場上的常用自行車變速器，能夠通過改變自行車鏈條和不同的前、后大小的齒輪盤的配合，來調(diào)節(jié)蹬踏阻力的大小。

此外，在本實(shí)施例中，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2、控制模塊3、通信模塊4集成在一個(gè)控制盒內(nèi)，該控制盒安裝在自行車上，具體位置可根據(jù)實(shí)際情況任意選擇(例如，自行車的車筐位置)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)6同樣安裝自行車上，位于自行車變速器7附近(例如，自行車橫梁上靠近自行車變速器7的位置)。

以下結(jié)合附圖說明本實(shí)施例的自行車智能變速系統(tǒng)10的工作方式。

在使用前，使用者可先通過交互模塊5上的交互界面選擇相應(yīng)的騎行模式(如競速模式、健身模式、散步模式等)，不同的騎行模式對應(yīng)于不同的蹬踏阻力；使用者也可直接將蹬踏阻力設(shè)定為某一固定值或設(shè)定在某一范圍內(nèi)。

交互模塊5將上述使用者的選擇或設(shè)定結(jié)果作為指令信息，通過通信模塊4傳輸給控制模塊3，控制模塊3根據(jù)指令信息中蹬踏阻力的值或范圍，計(jì)算得出蹬踏阻力應(yīng)當(dāng)維持的范圍(例如，指令信息中的固定值上下浮動(dòng)10％所形成的范圍；或直接采用使用者設(shè)定的范圍)，該范圍即為預(yù)設(shè)阻力范圍，并將指令信息、預(yù)設(shè)阻力范圍等信息存儲在該控制模塊3的存儲單元中。

當(dāng)使用者開始騎行時(shí)，腳踩在踏板上，產(chǎn)生一定壓力，該壓力的大小反映了蹬踏阻力的大小。此時(shí)，壓力傳感器1根據(jù)踏板上的壓力產(chǎn)生相應(yīng)的電壓值，并將電壓值傳輸給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2對電壓值進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將得到的數(shù)字信號傳遞給控制模塊3，控制模塊3對該數(shù)字信號進(jìn)行計(jì)算處理，得到踏板上的實(shí)時(shí)壓力值，并根據(jù)該實(shí)時(shí)壓力值計(jì)算出此時(shí)的實(shí)際蹬踏阻力。然后，控制模塊3將相關(guān)計(jì)算結(jié)果通過通信模塊4傳輸給交互模塊5，使得交互模塊5對實(shí)時(shí)壓力值、實(shí)際蹬踏阻力等信息進(jìn)行輸出或顯示。

同時(shí)，控制模塊3判斷實(shí)際蹬踏阻力是否還在預(yù)設(shè)阻力范圍內(nèi)，如果不在預(yù)設(shè)阻力范圍內(nèi)，控制模塊3則向執(zhí)行機(jī)構(gòu)6發(fā)出信息，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)6對自行車變速器7進(jìn)行速度檔位調(diào)節(jié)，將檔位調(diào)節(jié)至蹬踏阻力更大或更小的檔位。

實(shí)施例作用與效果

根據(jù)本實(shí)施例提供的自行車智能變速系統(tǒng)，由于控制模塊能夠根據(jù)指令信息，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對自行車變速器進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)按照使用者指令的智能調(diào)節(jié)，滿足不同使用者的要求；控制模塊還能夠根據(jù)踏板的壓力信息進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，因此還能夠根據(jù)路況進(jìn)行實(shí)時(shí)、自動(dòng)化的調(diào)節(jié)，使自行車在不同的路況下都能夠?qū)⒌盘ぷ枇S持在一定范圍內(nèi)。

此外，本實(shí)施例提供的自行車智能變速系統(tǒng)中，壓力傳感器直接安裝在踏板上，執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在自行車變速器附近，其他部件則集成在控制盒中，因此安裝、拆卸、維修都極為方便。

上述實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的自行車智能變速系統(tǒng)不僅僅限于上述實(shí)施方式。例如，本實(shí)施例中，交互模塊為安裝有相應(yīng)APP的智能手機(jī)，但在本實(shí)用新型中，該交互模塊還可以是安裝了控制軟件、具有顯示屏幕的專用交互盒。