CN106368529B - 一种三态智能自行车锁 - Google Patents

Abstract

本发明针对传统公共自行车租赁系统，特针对基于固定站点上的锁止器控制机制方面存在的问题，通过特殊设计的锁芯结构和锁舌控制结构，特别是增加两个传感开关的来检测锁舌的锁紧状态和钥匙的还车位状态，实现了传统两态自行车锁向三态智能自行车锁的转变。并通过集成了GPS定位模块、无线通信模块、震动传感器、充电控制线路等多种组件的电子控制主板，与部署在云计算环境下的后台管理平台进行连接，实现公共自行车的借车、开锁、停车（临时停车）、关锁、还车等多种控制功能，摒弃传统的通过固定站点上的锁止器来进行公共自行车租赁控制的方法，为更方便、更灵活的公共自行车租赁系统的实现奠定了基础。

Description

一种三态智能自行车锁

技术领域

本发明是基于物联网的智能自行车租赁系统的核心组件之一，是在传统自行车锁具的基础上，增加特殊设计的车锁三态控制结构，结合物联网和机电一体化，实现电子控制和机械控制相结合的一种新型自行车锁，属于物联网和机电一体化领域。

背景技术

传统公共自行车租赁系统的实现机制基本是基于固定停车站点的锁止器和网络系统，通过发放专用的智能卡（或集成其他智能卡，如公交卡、市民卡），利用站点上的锁止器和后台控制系统识别智能卡来实现租赁行为的控制和管理，自行车本身基本还是传统的自行车，只是配合锁止器在自行车上增加了一个与锁止器相对应的锁具。传统公共自行车租赁系统在推广应用中存在规划难、建设难、维护难、还车难、成本高、利用率低等问题。

本发明针对传统公共自行车系统存在的问题，特别针对基于固定站点上的锁止器控制机制方面存在的问题，提出了一种基于自行车车锁具，结合了物联网和机电一体化技术，将电子控制和机械控制融为一体的三态智能自行车锁的实现方法。利用三态智能自行车锁，可以实现公共自行车的借车、开锁、关锁、还车以及临时停车等多种控制功能，摒弃传统的通过固定站点上的锁止器来进行公共自行车租赁控制的方法，为更方便、更灵活的公共自行车租赁系统的实现奠定了基础。另外，本发明还可以应用于自行车、电动自行车的其他应用领域。

发明内容

本发明的目标是利用物联网的相关技术，设计一种既方便使用，又能进行远程控制和管理的智能自行车锁。利用智能手机作为用户使用的控制设备，通过移动互联网将智能自行车锁和后台管理系统连接起来，可以达到随时借、随地还等更加方便、更加节能环保的应用效果。主要应用效果如下：

1、利用两个传感开关和独特设计的车锁控制结构，实现开锁、停车（包括临时停车）、还车三态控制，既方便用户使用，又便于系统控制和管理；

2、通过传统的钥匙和弹簧锁实现车锁的开关，相比纯电子锁的实现机制来说，有四方面的好处：（1）省电节能；（2）避免车轮和锁位置相冲突带来的各种机械问题；（3）在没有网络信号时，可以用钥匙锁车，避免自行车丢失；（4）方便用户临时停车；

3、通过增加还车位和还车状态传感器，由后台管理系统控制电机将锁芯锁住，钥匙拔不出来，解决了自行车闲置状态下钥匙的保管问题，方便自行车共享和重用。

本发明的具体技术方案是：一种三态智能自行车锁，该锁具包括有：锁壳1、锁壳小密封槽1-1、锁壳大密封槽1-2、防水闸槽1-3、方孔1-4、密封仓1-5、锁壳挂簧钉1-7（参见图2）；小密封圈2；信号窗3；螺钉4a；电子控制组件5（参见图8）、天线5-1、线路板5-2、开关a线5-3、开关b线5-4、离合器线5-5、充电接头线5-6、电池线5-7、锂电池5-8、螺钉4b、离合器5-9、开关a 5-10、开关b 5-11、离合器离合头5-12、开关a触点5-10a、开关b触点5-11a；电池盒6、大密封圈7、防水闸5-13、上盖板8、螺钉4c、锁头组件9（参见图9）、锁头体9-1、锁芯9-2、锁芯锁孔9-2a、锁芯钥匙槽9-2b、插销挡块9-3、插销9-4、插销顶点9-4a、插销锁点9-4b、插销簧9-5、锁芯拨块9-6、锁芯拨块拨点a9-6a、锁芯拨块拨点b9-6b、锁芯拨块触点9-6c、拨动板10（参见图10）、拨动板拨点a10-1、拨动板拨点b10-2、拨动板锁点10-3、拨动板触点10-4、拨动板挂簧点10-5、拨动簧11、拨动簧挂头11-1、锁舌12、锁舌锁口12-1、锁舌挂簧孔12-2、锁舌触点12-3、锁舌簧13、锁舌簧上挂环13-1、锁舌簧下挂环13-2、旋钮14、下盖板15。工作原理是：锁头组件9和拨动板10加上电子控制组件的开关a5-10及开关b5-11共同组成三态的智能锁控制结构，再通过电子控制主板通过无线通信技术后台管理平台连接一起控制离合器5-9的开与合，实现机械锁的锁芯开合以及钥匙的保管功能。

附图说明：

图1：本发明各零件组装主视图、左视图；

图2：本发明锁壳主视图、左视图；

图3：本发明开锁（行车）状态示意图；

图4：本发明临时停车状态示意图；

图5：本发明还车状态示意图；

图6：本发明离合器合上状态示意图；

图7：本发明离合器分离状态示意图；

图8：本发明电子控制组件主视图、左视图；

图9：本发明锁头组件9主视图、俯视图；

图10：本发明拨动板主视图、左视图

具体实施方案：

为了实现本发明目标，本发明设计了高度集成化的三态智能自行车锁，利用智能手机，通过移动互联网来实现自行车锁的控制，在此基础上实现公共自行车的租赁管理需要的各种功能。下面对本发明的几个关键实施例进行详细说明。

自行车开锁机制：

锁头组件9安装在锁壳1中的锁头孔1-6中，插销顶点9-4a与电子控制组件5中的离合器离合头5-12接触，拨动板10安装在锁壳1中的相应位置，并可作上下滑动（如图1所示），当后台管理系统发送指令给电子控制主板，电子控制组件5中的离合器离合头5-12往右作直线运动时，插销簧9-5会推动插销9-4往右作直线运动，从而使插销锁点9-4b脱离锁芯锁孔9-2a（如图7所示），此时锁头组件9中的钥匙槽9-2b就可带动锁芯9-2及锁芯拨块9-6作逆时针方向旋转时，锁芯拨块9-6上的拨点a9-6a与拨动板10上的拨动板拨点a10-1接触并带动其往上作直线运动使拨动板锁点10-3脱离锁舌12上的锁舌锁口12-1，并由锁舌簧13带动锁舌12逆时针方向旋转，达到开锁行车状态，此时锁芯拨块9-6上拨点b9-6b与拨动板10上的拨动板拨点b10-2接触并挡住其不能旋转，使钥匙槽9-2b处于非水平位置，钥匙不能拨出（如图3所示）。

自行车停车和临时停车机制：

当旋钮14带动锁舌12作顺时针方向旋转时，将锁舌12上的锁舌锁口12-1转至拨动板锁点10-3位置时，拨动板10会在拨动簧11上的拨动簧挂头11-1推动拨动板挂簧点10-5的情况下，使拨动板10往下运动并使拨动板锁点10-3掉落至锁舌12上的锁舌锁口内，达到关锁停车状态，此时拨动板10上的拨动板拨点a10-1也随着往下运动并带动锁芯拨块9-6及锁芯9-2、钥匙槽9-2b作旋转运动，使钥匙槽9-2b处于水平位置，钥匙可以拔出，同时拨动板10上的拨动板触点10-4也会随着拨动板10往下运动，触碰到电子控制组件5中的开关b 5-11上的开关触点5-11a，向电子控制主板发送车锁已关信号，电子控制主板把车锁已关状态发送给后台管理系统（如图4所示）。

自行车还车机制：

当钥匙槽9-2b带动锁芯9-2及锁芯拨块9-6继续作逆时针方向旋转时，锁芯拨块9-6上的锁芯拨块触点9-6c会碰到拨动板10上的拨动板拨点a 10-1而被挡住，使其不能再旋转，同时，锁芯拨块9-6上的拨点b 9-6b正好触碰到电子控制组件5中的开关a5-10上的开关触点5-10a（如图5所示），向电子控制主板发送钥匙拧到还车位信号，电子控制主板把车钥匙拧到还车位状态发送给后台管理系统，系统确认用户还车后，后台会指令电子控制组件5中的离合器5-9上的离合器离合头5-12往左作直线运动，并推动锁头组件9里的插销9-4往左作直线运动，使插销锁点9-4b插入锁芯9-2上的锁芯锁孔9-2a中，致使锁芯9-2不能旋转，钥匙也就不能拔出，达到关锁还车状态下钥匙不需要人为管理的应用效果（如图6所示）。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种三态智能自行车锁，包括锁头组件、拨动板、锁舌、锁头体、锁芯、锁芯拨块、插销挡块、插销和插销簧、电子控制组件，

其特征在于：可以实现三态控制，并通过电子控制组件中的电子控制主板控制离合器对锁芯进行锁定和开启；

所述三态控制具体包括：自行车开锁机制、自行车停车和临时停车机制、自行车还车机制；

自行车开锁机制：

锁头组件安装在锁壳中的锁头孔中，插销顶点与电子控制组件中的离合器离合头接触，拨动板安装在锁壳中的相应位置，并可作上下滑动，当后台管理系统发送指令给电子控制主板，电子控制组件中的离合器离合头往右作直线运动时，插销簧会推动插销往右作直线运动，从而使插销锁点脱离锁芯锁孔，此时锁头组件中的钥匙槽带动锁芯及锁芯拨块作逆时针方向旋转时，锁芯拨块上的拨点与拨动板上的拨动板拨点接触并带动其往上作直线运动使拨动板锁点脱离锁舌上的锁舌锁口，并由锁舌簧带动锁舌逆时针方向旋转，达到开锁行车状态，此时锁芯拨块上拨点与拨动板上的拨动板拨点接触并挡住其不能旋转，使钥匙槽处于非水平位置，钥匙不能拨出；

自行车停车和临时停车机制：

当旋钮带动锁舌作顺时针方向旋转时，将锁舌上的锁舌锁口转至拨动板锁点位置时，拨动板会在拨动簧上的拨动簧挂头推动拨动板挂簧点的情况下，使拨动板往下运动并使拨动板锁点掉落至锁舌上的锁舌锁口内，达到关锁停车状态，此时拨动板上的拨动板拨点也随着往下运动并带动锁芯拨块及锁芯、钥匙槽作旋转运动，使钥匙槽处于水平位置，钥匙可以拔出，同时拨动板上的拨动板触点也会随着拨动板往下运动，触碰到电子控制组件中的开关上的开关触点，向电子控制主板发送车锁已关信号，电子控制主板把车锁已关状态发送给后台管理系统；

自行车还车机制：

当钥匙槽带动锁芯及锁芯拨块继续作逆时针方向旋转时，锁芯拨块上的锁芯拨块触点会碰到拨动板上的拨动板拨点而被挡住，使其不能再旋转，同时，锁芯拨块上的拨点正好触碰到电子控制组件中的开关上的开关触点，向电子控制主板发送钥匙拧到还车位信号，电子控制主板把车钥匙拧到还车位状态发送给后台管理系统，系统确认用户还车后，后台会指令电子控制组件中的离合器上的离合器离合头往左作直线运动，并推动锁头组件里的插销往左作直线运动，使插入锁芯上的锁芯锁孔中，致使锁芯不能旋转，钥匙也就不能拔出，达到关锁还车状态下钥匙不需要人为管理的应用效果。

2.如权利要求1所述的三态智能自行车锁，

其特征在于：锁头组件和拨动板、锁舌配合实现自行车锁的开锁和关锁功能，同时，拨动板在锁车状态下会与电子控制组件中的电子开关接触，触发电子控制主板向后台发送车锁已关的指令，开锁时又会触发电子控制主板向后台发送车锁已开的指令。

3.如权利要求1所述的三态智能自行车锁，

其特征在于：锁头组件在车锁已关状态下，增加了还车位状态，当钥匙拧到还车位状态时，锁芯拨块与电子控制组件中的电子开关接触，触发电子控制主板向后台管理平台发送车锁处于还车状态指令； 插销挡块、插销和插销簧是用来和离合器配合实现在还车状态下，对锁芯进行锁紧，让钥匙不能拧动也不能拔出，实现还车状态下钥匙无需人工保管的功能。

4.如权利要求1所述的三态智能自行车锁，其特征在于：电子控制组件包括了电子控制主板、GPS天线、无线通信天线、还车位监测开关、车锁监测开关、离合器、锂电池、充电接头线，

电子控制主板集成了GPS定位模块、无线通信模块、震动传感器、充电控制线路，通过两个监测开关和震动传感器实时监测车锁和自行车的运行状态，并将这些状态上报给后台管理平台；电子控制主板还根据后台管理平台发送的指令实现锁芯锁定和开启功能。