一种电动自行车变速检测器及控制电动自行车变速的方法
【专利摘要】一种电动自行车变速检测器及变速方法，该检测器包括具有一内腔的壳体；位于内腔内的磁钢、第一弹性部件和第二弹性部件；用于感应磁钢位置的感应机构；贯穿壳体内腔、且两端伸出壳体内腔的钢丝绳；控制器；所述磁钢吸合在钢丝绳上，所述第一弹性部件的一端沿着钢丝绳的方向靠接在磁钢的左端，另一端连接在磁钢左侧的内腔内壁上，所述第二弹性部件的一端沿着钢丝绳的方向靠接在磁钢的右端，另一端连接在磁钢右侧的内腔内壁上。采用该检测器进行变速的方法，通过变速时自动切断电机驱动力，且每次操作后磁钢自动回位，操作方便，保护变速机构，且因变速容易操作，经常使电机工作在最佳效率上，产生了延长续航里程和节约能源的效果。
【专利说明】—种电动自行车变速检测器及控制电动自行车变速的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动自行车制造领域，特别涉及一种效率高、节省能源、续航能力增强的电动自行车变速检测器，以及采用该电动自行车变速检测器控制电动自行车变速的方法。
【背景技术】
[0002]目前电动车在变速时，需要先断电，电机驱动停止后，才能拨动手把上的指拨器进行变速，变速完成后再加电驱动电机继续行驶。然而，这种变速方式操作很不方便，特别是变速时一旦忘了给电机断电，由于链条受电机拉力，张紧力很大，此时如果强行变速，变速机构的拨臂拨动不了链条，造成变速机构故障或者手把上的指拨器损坏。如果行驶在上坡路上，操作不当，还会引起车辆倒退，造成事故。特别是目前流行的助力电动车，由于是根据脚踩的速度或者力度自动输出电机驱动力的，在脚完全停止踩踏后，电机才会停止输出驱动力，造成每次变速时的停顿感，技术不熟练的话，这种现象特别明显，从而造成了很多人骑电动车不喜欢变速操作，没有让电机工作在最佳状态下，电机负荷增大，效率下降，续航里程缩短，也造成了能源的浪费。
[0003]现有电动车的刹车断电装置的原理是每次拉动手刹，里面的霍尔感应器接收到拉线上的磁钢移动，输出一次脉冲，控制器切断电机输出，然后手刹回位，以待下次刹车。但是，由于变速操作时，在升档时，钢丝绳是往一个方向移动的，每次升档只移动一小段距离。同样，降档时每次降档也是往一个方向移动的，不像手刹那样每次操作都会回位。所以要检测变速时每段钢丝线的移动变得困难，检测机构要么设计的复杂庞大，不能适应电动自行车轻便、小巧的特点，要么动作不可靠，实用价值不大。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种电动自行车变速检测器，以及采用该电动自行车变速检测器进行电动自行车变速的方法。
[0005]为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案如下:
[0006]一种电动自行车变速检测器，包括
[0007]具有一内腔的壳体；
[0008]安置在壳体内腔内的磁钢、弹性部件；
[0009]用于感应磁钢位置的感应机构；
[0010]贯穿壳体内腔、且两端伸出壳体内腔的钢丝绳；
[0011]所述弹性部件包括第一弹性部件和第二弹性部件，所述磁钢吸合在钢丝绳上，所述第一弹性部件的一端沿着钢丝绳的方向靠接在磁钢的左端，另一端连接在磁钢左侧的内腔内壁上，所述第二弹性部件的一端沿着钢丝绳的方向靠接在磁钢的右端，另一端连接在磁钢右侧的内腔内壁上；
[0012]所述感应机构安装在磁钢的对应位置，用来感应磁钢的移动。[0013]进一步地，所述壳体内腔为两端具有侧盖的圆筒状，所述第一弹性部件和第二弹性部件的一端分别靠接在两个侧盖的内壁上，所述感应机构安置在壳体内腔外壁上。
[0014]进一步地，所述第一弹性部件和第二弹性部件为弹簧，所述弹簧套装在钢丝绳上，两端分别靠接侧盖内壁和磁钢。
[0015]进一步地，所述内腔一端的侧盖处安装有锁紧螺母，所述锁紧螺母上安装有调节螺丝，所述调节螺丝位于内腔的一端连接弹簧。
[0016]进一步地，所述感应机构为霍尔感应器、光感应装置或红外感应装置。
[0017]进一步地，所述磁钢为两个半圆形的磁钢吸合在钢丝绳上。
[0018]进一步地，所述磁钢上设置有凹陷部，所述凹陷部吸合在钢丝绳上。
[0019]进一步地,所述壳体为不导磁材料。
[0020]采用上述任意一种电动自行车变速检测器进行电动车变速的方法，包括以下步骤:
[0021]步骤(1)将所述电动自行车变速检测器的钢丝绳的两端与变速拉线连接；
[0022]步骤(2)拉动指拨器，使钢丝绳带动磁钢相对于感应机构做轴向移动；
[0023]步骤(3)感应机构接收到磁钢轴向移动的脉冲信号并发送给电动自行车的控制器；
[0024]步骤(4)控制器控制切断电机输出，延时0.5-3秒后，控制器控制电机继续输出。
[0025]进一步地，所述步骤(2)具体为:拉动指拨器，变速拉线带动钢丝绳移动，给钢丝绳上的磁钢一个沿同一方向移动的拉力，所述拉力压缩该方向的弹性部件，当弹性部件的压缩力小于磁钢对钢丝绳的吸合力时，磁钢继续吸合在钢丝绳上压缩弹性部件，磁钢相对于感应机构做轴向移动。
[0026]进一步地，步骤(2)和步骤(3)之间还包括步骤(21):当弹性部件的压缩力大于磁钢对钢丝绳的吸合力时，磁钢相对于钢丝绳做反向移动；由于弹性部件压缩力的惯性推动，磁钢被继续反向推回，与另一弹性部件接触，最终在第一弹性部件和第二弹性部件的共同作用力下，磁钢回复原位。
[0027]采用上述技术方案，本发明的有益效果有:
[0028]本发明不但解决了目前电动车变速难操作的问题，而且在电动自行车行驶时，还可以继续施加踩踏力，在适当的踩踏驱动时也能顺利变速，电动自行车行驶时速度平稳流畅。另一方面，变速简单方便后，电机往往能工作在最佳状态下，也带来了续航里程增加，节约能源使用的好处，符合目前社会发展的需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明结构示意图；
[0030]图2为图1中的截面图；
[0031]图3，图4为本发明一实施例结构示意图。
[0032]其中:1…壳体，11...内腔，12...第二腔室，13...侧盖,14...锁紧螺母,15...调节螺丝，16...定位块，2...磁钢，31...第一弹性部件，32...第二弹性部件，4...感应机构，5…钢丝绳，6…红外发射器，7...红外接收器，8...遮挡块。【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]如图1、图2所示，本发明提供的一种电动自行车变速检测器，包括具有一内腔11的壳体I ;安置在壳体I的内腔11内的磁钢2、弹性部件；用于感应磁钢位置的感应机构4 ；贯穿壳体内腔11、且两端伸出壳体内腔11的钢丝绳5 ;根据感应机构4感应到的信号，控制电机开启和关闭的控制器(图中未示出);所述弹性部件包括第一弹性部件31和第二弹性部件32，所述磁钢2吸合在钢丝绳5上，所述第一弹性部件31的一端沿着钢丝绳5的方向靠接在磁钢2的左端，另一端连接在磁钢2左侧的内腔11内壁上，所述第二弹性部件32的一端沿着钢丝绳5的方向靠接在磁钢2的右端，另一端连接在磁钢2右侧的内腔11内壁上。所述壳体内腔11为两端具有侧盖13的圆筒状，所述第一弹性部件31和第二弹性部件32的一端分别固接在两个侧盖13的内壁上，所述内腔11 一侧还设置有第二腔室12，所述感应机构4安置在第二腔室12内，该感应机构4优选采用霍尔感应器，安装好后，霍尔感应器应当位于正对磁钢2的位置，以便于更好的监测磁钢的移动，以准确及时的输出磁钢2移动的脉冲信号。安装时需要与内腔11隔离，除了设置第二腔室外，也可以直接在壳体上正对磁钢的位置挖设凹槽，安置霍尔感应器，安装调试完成后，需要打上胶水做好密封，以防止电信号进水后失灵，影响正常使用。
[0035]作为本发明一种优选的实施例，如图2所示，在壳体I的内腔11内设置有防止磁钢2在内腔11内转动的定位块16，避免由于磁钢2转动而影响监测的可靠性。
[0036]作为本发明一种优选的实施例，所述第一弹性部件31和第二弹性部件32为弹簧，所述弹簧套装在钢丝绳5上，两端分别连接内腔内壁11和磁钢2。
[0037]作为上述实施例的优选，所述内腔11 一端的侧盖13处安装有锁紧螺母14，所述锁紧螺母14上安装有调节螺丝15，所述调节螺丝15位于内腔11的一端连接弹性部件(弹簧)。锁紧螺母14和调节螺丝15相配合，通过旋转调节螺丝，可以调节弹性部件(弹簧)的压缩力，使之与磁钢的吸合力相配合，另外，在长期使用后，弹簧会因为长期运行而发生变化，通过调节螺丝调节，可以在磁钢磁力和弹簧弹性系数发生变化时，进一步延长设备的使用寿命。
[0038]需要指出的是，本发明所述的感应机构4不仅可以为霍尔感应器，还可以为光感应装置或红外感应装置等能够感应磁钢运动脉冲的感应机构。
[0039]本发明所述的磁钢2需要吸合在钢丝绳5上，即磁钢2与钢丝绳5之间具有吸合力，为实现这一目的，磁钢2的形状可以设置为两个半圆形的磁钢吸合在钢丝绳5上，也可以在具有一定形状的磁钢2上设置有凹陷部，将所述凹陷部吸合在钢丝绳5上。
[0040]本发明所述的壳体I为不导磁材料，可以选用塑料、铝合金等材料制成。
[0041]本发明的电动自行车变速检测器结构小巧紧凑，可以安装在手把上的指拨器出口，也可以安装在变速机构的入口位置，并且也能安装在任何的中间位置。可以适用在任何通过拉线方式完成变速操作的电动车上，并且不限于电动自行车，如拉线是钢丝绳，可将磁钢直接吸合后安装壳体等制成一体式，或者将电动自行车变速检测器的钢丝绳伸出部分制成足够长直接代替原来的钢丝绳，如拉线不是钢丝绳，只要在检测器内这段用钢丝绳替代即可。
[0042]本发明通过磁钢在钢丝绳上吸合力和弹簧的压缩力对比，即使连续按一个方向变速，钢丝绳每次移动后都能导致磁钢回复原位来等待下一次操作，控制器每次都能准确得到变速操作信号来切断电源。不但解决了目前电动车变速难以操作的问题，而且在电动助力车行驶时，还可以继续施加踩踏力，在适当的踩踏驱动时也能顺利变速，助力车行驶时速度平稳流畅。另一方面，变速简单方便后，电机往往能工作在最佳状态下，也带来了续航里程增加，节约能源使用的好处，符合目前社会发展的需求。
[0043]本发明还提供了采用上述的电动自行车变速检测器进行电动车变速的方法，包括如下步骤:
[0044]步骤(I)将所述电动自行车变速检测器的钢丝绳的两端与变速拉线连接；
[0045]步骤(2)拉动指拨器，变速拉线带动钢丝绳移动，给钢丝绳上的磁钢一个沿同一方向移动的拉力，所属拉力压缩该方向的弹性部件，当弹性部件的压缩力小于磁钢对钢丝绳的吸合力时，磁钢继续吸合在钢丝绳上压缩弹性部件，当弹性部件的压缩力大于磁钢对钢丝绳的吸合力时，磁钢相对于钢丝绳做轴向移动；
[0046]步骤(21):由于弹性部件压缩力的惯性推动，磁钢被继续推回，与另一弹性部件接触，最终在第一弹性部件和第二弹性部件的共同作用力下，磁钢回复原位；
[0047]步骤(3)感应机构接收到磁钢轴向移动的脉冲信号并发送给控制器；
[0048]步骤(4)控制器控制切断电机输出，并延时0.5-3秒后，控制器控制电机继续输出。
[0049]图3，图4为本发明一实施例结构示意图，如图所示，感应机构采用光感检测的方法，通过在磁钢2安装遮挡块8，遮挡块8的一侧安置红外发射器6，另一侧安置红外接收器7，根据磁钢2移动时，带动遮挡块8遮挡红外发射器6和红外接收器7之间的信号，实现磁钢2移动脉冲信号的采集。图中箭头方向为弹簧拉磁钢运动的方向。
[0050]本发明关键之处在于磁钢对钢丝绳的吸合力和两边弹性部件的压缩力的变化，当变速操作时，磁钢吸合在钢丝绳上沿某个方向移动，压缩该方向的弹性部件，刚开始时，弹性部件的压缩力小于磁钢对钢丝绳的吸合力，磁钢继续吸合在钢丝绳上压缩弹簧，当指拨器操作到中后期时，此时弹性部件的压缩力越来越大，当大于磁钢吸合力时，磁钢相对于钢丝绳做轴向移动，感应机构由此接收到一个磁钢运动的脉冲信号。并且由于弹簧压缩力的惯性推动，磁钢被继续推回，与另一边的弹簧接触，最终在两边的弹簧共同作用力下，磁钢回复原位。控制器开始从霍尔感应器接收到一个脉冲信号后，切断电机输出，根据操作指拨器通常花费的时间延时1-3秒后，该延时时间根据各种型号调速机构操作行程的不同，在控制器上进行相应的设定即可，控制器重新检测纯电动车调速把输入信号、助力电动车的踩踏力或者踩踏速度信号，根据检测到的信号继续控制电机输出。
[0051]采用上述的方法，通过变速时自动切断电机驱动力，来获得操作方便，保护变速机构的有益效果，而且因变速容易操作，经常使电机工作在最佳效率上，产生了延长续航里程和节约能源的效果。
[0052]以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种电动自行车变速检测器，其特征在于，包括 具有一内腔的壳体； 安置在壳体内腔内的磁钢、弹性部件； 用于感应磁钢位置的感应机构； 贯穿壳体内腔、且两端伸出壳体内腔的钢丝绳； 所述弹性部件包括第一弹性部件和第二弹性部件，所述磁钢吸合在钢丝绳上，所述第一弹性部件的一端沿着钢丝绳的方向靠接在磁钢的左端，另一端连接在磁钢左侧的内腔内壁上，所述第二弹性部件的一端沿着钢丝绳的方向靠接在磁钢的右端，另一端连接在磁钢右侧的内腔内壁上； 所述感应机构安装在磁钢的对应位置，用来感应磁钢的移动。
2.根据权利要求1所述的电动自行车变速检测器，其特征在于，所述壳体内腔为两端具有侧盖的圆筒状，所述第一弹性部件和第二弹性部件的一端分别靠接在两个侧盖的内壁上，所述感应机构安置在壳体内腔外壁上。
3.根据权利要求2所述的电动自行车变速检测器，其特征在于，所述第一弹性部件和第二弹性部件为弹簧，所述弹簧套装在钢丝绳上，两端分别靠接侧盖内壁和磁钢。
4.根据权利要求3所述的电动自行车变速检测器，其特征在于，所述内腔一端的侧盖处安装有锁紧螺母，所述锁紧螺母上安装有调节螺丝，所述调节螺丝位于内腔的一端连接弹黃。
5.根据权利要求1所述的电动自行车变速检测器，其特征在于，所述感应机构为霍尔感应器、光感应装置或红外感应装置。
6.根据权利要求1所述的电动自行车变速检测器，其特征在于，所述磁钢为两个半圆形的磁钢吸合在钢丝绳上。
7.根据权利要求1所述的电动自行车变速检测器，其特征在于，所述磁钢上设置有凹陷部，所述凹陷部吸合在钢丝绳上。
8.根据权利要求1所述的电动自行车变速检测器，其特征在于，所述壳体为不导磁材料。
9.采用权利要求1-8中任意一种电动自行车变速检测器控制电动车变速的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤(1)将所述电动自行车变速检测器的钢丝绳的两端与电动自行车的变速拉线连接； 步骤(2)拉动指拨器，使钢丝绳带动磁钢相对于感应机构做轴向移动； 步骤(3)感应机构接收到磁钢轴向移动的脉冲信号并发送给电动自行车的控制器； 步骤(4)控制器 控制切断电机输出，延时0.5-3秒后，控制器控制电机继续输出。
10.根据权利要求9所述的控制电动车变速的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为:拉动指拨器，变速拉线带动钢丝绳移动，给钢丝绳上的磁钢一个沿同一方向移动的拉力，所述拉力压缩该方向的弹性部件，当弹性部件的压缩力小于磁钢对钢丝绳的吸合力时，磁钢继续吸合在钢丝绳上压缩弹性部件，磁钢相对于感应机构做轴向移动。
11.根据权利要求9或10所述的控制电动车变速的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)之间还包括步骤(21):当弹性部件的压缩力大于磁钢对钢丝绳的吸合力时，磁钢相对于钢丝绳做反向移动；由于弹性部件压缩力的惯性推动，磁钢被继续反向推回，与另一弹性部件接触，最终在第一弹性 部件和第二弹性部件的共同作用力下，磁钢回复原位。
【文档编号】B62M25/08GK103693158SQ201310712804
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】高峰, 吴检兵 申请人:太仓市悦博电动科技有限公司