CN107246191A - 一种自动锁具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动锁具，包括锁体，镍钛合金丝以及控制器，所述电源模块提供自动锁具工作电源，所述控制器根据控制指令和/或镍钛合金丝的温度来控制镍钛合金丝的通电状态；所述镍钛合金丝设置在锁体内，根据通电状态的变化产生形变来驱动锁体进行上锁或/和开锁。本发明提供的锁具相对于现有技术，其可靠性高，操作便捷，低成本，低功耗等优点，能够有效解决现有技术所存在的问题。

Description

一种自动锁具

技术领域

本发明涉及锁具技术，具体涉及一种自动锁具技术。

背景技术

传统的自行车锁是一种带钥匙的马蹄锁，这种锁使用量大，广泛普及，但这种锁要携带钥匙极其不便，经常出现丢钥匙或者找找钥匙的情况。再者，现有的自行车锁在实际的使用过程中普遍存在可靠性差的问题，经常会出现无法开锁等问题。

随着智能手机和移动互联网、物联网的普及，如果能用无线控制的方式实现车锁开关，将彻底解决携带钥匙的烦恼，同时带来更加便捷而友好的体验。目前手机已经能控制很多智能硬件，如果能用手机的移动网络、WIFI或者蓝牙控制车锁，将会给用户带来极大便捷，同时也可以实现车锁的物联网化。用手机应用或者智能终端上的APP应用来控制车锁，同时也给车锁的使用带来更多的增值价值。这种车锁还可以使用到公租自行车领域，实现自行车的租车运营。

由此可见，提供一种安全可靠、操作便捷的锁具是本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有锁具所存在问题，需要提供一种安全可靠的锁具。

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种自动锁具，其可靠性高，操作便捷。

为了解决上述技术问题，本发明提供的自动锁具，包括锁体，其还包括镍钛合金丝以及控制器，所述电源模块提供自动锁具工作电源，所述控制器根据控制指令和/或镍钛合金丝的温度来控制镍钛合金丝的通电状态；所述镍钛合金丝设置在锁体内，根据通电状态的变化产生形变来驱动锁体进行上锁或/和开锁。

进一步的，所述锁体包括：

壳体，

锁闩组件，可移动的安置在壳体内，完成上锁或开锁；

锁舌组件，可移动的安置在壳体内，与镍钛合金丝配合对锁闩组件进行锁定或释放。

进一步的，所述锁舌组件在面向锁闩组件的预紧力的驱动下预压锁闩组件；所述镍钛合金丝的中部与锁舌组件配合，其两端固定于壳体上，并分别连接到电源模块的正负极，呈三角形态分布；镍钛合金丝在通电时产生收缩驱动锁舌组件克服预紧力移动，对锁闩组件进行释放或锁定；镍钛合金丝在断电时，回复原状态，锁舌组件在预紧力驱动下回复预压锁闩组件，并驱动镍钛合金丝处于拉直状态。

进一步的，所述锁舌组件在面向锁闩组件的预紧力的驱动下预压锁闩组件；所述镍钛合金丝沿锁舌组件的移动方向布置，其一端与锁舌组件连接，另一端固定设置，且镍钛合金丝的两端与电源模块的正负极电连接；镍钛合金丝在通电收缩驱动锁舌组件克服预紧力移动，对锁闩组件进行释放或锁定；镍钛合金丝在断电时，回复原状态，锁舌组件在预紧力驱动下回复预压锁闩组件，并驱动镍钛合金丝处于拉直状态。

进一步的，所述镍钛合金丝的直径在0.1mm-0.3mm。

进一步的，所述控制器包括：通信模块，电源模块，传感器模块以及管理模块，所述管理模块通过通信模块接收指令，根据指令控制电源模块输出电流给镍钛合金丝；通过传感器模块获取镍钛合金丝环境温度，并根据环境温度控制电源模块输出给镍钛合金丝的电流大小和持续时间。

进一步的，所述控制器还包括加密模块，用于对收发的指令和数据进行加密解密。

进一步的，所述控制器还具有感知管脚，以获知锁具的开锁和关锁状态，并存储状态数据；

进一步的，所述控制器还包括防盗模块，该防盗模块通过防盗检测管脚感知锁体被剪断状态。

进一步的，所述防盗模块具有两个防盗检测管脚，分别连接于锁体，在锁体处于上锁状态时，形成防盗回路，并在锁体被断开时触发告警。

进一步的，所述控制器通过休眠唤醒，在空闲时处于休眠低功耗状态。

本发明提供的锁具相对于现有技术，其可靠性高，操作便捷，低成本，低功耗等优点，能够有效解决现有技术所存在的问题。

另外，本发明提供的锁具方案在具体应用时，可以彻底解决携带钥匙和丢失钥匙问题，可以外部无线控制开锁，不需要携带钥匙，可以用手机等无线智能终端控制开锁；本方案还可以通过锁具的无线管理实现自行车的公租运营；进一步的，还可以通过本锁具将自行车接入物联网管理系统，实现增值业务。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实施例中锁具的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中锁闩结构示意图；

图3为本发明实施例中镍钛合金丝工作示意图；

图4为本发明实施例中锁舌控制机构侧视图；

图5为本发明实施例中锁舌控制机构正视图；

图6为本发明实施例中锁舌控制机构工作原理示意图；

图7为本发明实施例中控制电路组成模块示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明通过镍钛合金丝和控制器配合构成锁具的驱动机构，由控制器根据控制指令(如外部控制指令)和/或镍钛合金丝的温度来控制镍钛合金丝的通电状态，而设置在锁体内的镍钛合金丝则根据通电状态的变化产生形变，由此来驱动锁体进行上锁或/和开锁。

为了清楚说明本方案，以下通过相应的实例来具体说明。

实例1

本实施例结合一种自行车用的马蹄锁进行说明描述，但应理解，本实例的描述不限于本发明的实施范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种实施例的更改和变化。再者本实施例没有特别描述马蹄锁和自行车锁领域的行业公知部件和结构。

本实施例通过无线控制电路来给镍钛合金丝通电，控制镍钛合金丝通电收缩带动锁舌来开锁，由此实现可无线控制的自行车用马蹄锁，继而可实现不需要通过钥匙开锁。

参照图1，其所示为本实施例提供的无线控制的自行车用马蹄锁的整体结构示意图。

由图可知，本实例提供的自行车用马蹄锁100主要包括：锁具外壳110、锁闩组件120、锁舌组件130、镍钛合金丝140、无线控制电路150。

本马蹄锁中锁具外壳110为封闭和保护锁体的封闭外壳，其内具有安装空位和固定的受力支点，结构外壳将其它组件包含于其内。

该锁具外壳110具有大致C形马蹄构造，可以跨接安装在自行车上，其内部沿其C形结构设置有C形锁槽111用于安置锁闩组件120；同时在其上部设置有安置腔112用于安置锁舌组件130、镍钛合金丝140、无线控制电路150。

该结构外壳具有上下壳体，上下壳体之间通过不外露可以拆卸的螺丝进行固定，上下壳体之间的密封通过热熔的方式密封。由此构成的锁具外壳可对于其内安置的马蹄锁组件具有密封作用，并具有防水防尘作用，还具有隔热效果。

在具体应用时，该结构外壳可采用硬塑料外壳，具有密封、防尘防水特性，塑料结构重量轻、隔热效果好并且不会影响内部无线电路的天线效果。

作为替换方案，该结构外壳也采用金属外壳，更加坚固可靠，防盗效果更佳，在调试天线时进行特殊处理。

本马蹄锁中的锁闩组件120整体可移动的安置在锁具外壳110内的C形锁槽111内，可与C形锁具外壳110配合形成一个闭环实现上锁。

该锁闩组件120主要包括C形锁闩121和锁闩弹簧122。

其中，C形锁闩121上具有供手动上锁的把手123，C形锁闩121的后端部设置有与锁舌组件130的后端配合的卡槽124。

该C形锁闩121的后端连接锁闩弹簧122，并整体安置在C形锁槽111内，后端被锁闩弹簧122联接固定于锁槽内壁，顶端可以在锁槽内伸缩滑动。由锁闩弹簧122控制C形锁闩121在锁槽内滑动伸缩；上锁时拉动锁闩上的把手，锁闩弹簧122就被拉伸，处于拉伸状态。

为了保证整个锁具的可靠性和稳定性，本实例将锁具外壳110内的C形锁槽111具体设计为一个半圆形的滑轨，从防盗考虑，该锁槽采用金属锁槽；同时在锁槽上开设有一个长条形窄缝，便于锁栓上的把手柄可以在窄缝内来回移动。同时在锁槽在正对锁舌组件130的位置还有一个锁舌窗口，控制机构中的锁舌可以从该窗口中弹出和缩回。

与之配合，本实例中的C形锁闩121具体为半圆形(如图2所示)，其后端设置有一个方形凹口卡槽124，用于在锁闩伸出马蹄锁上锁状态时，用来卡住锁舌。该C形锁闩通过锁闩弹簧122连接固定于锁槽的一端，具体固定方式是锁闩弹簧122一端钩在锁槽的内壁上，另一端和锁闩串行焊接，焊接端可以随着锁闩移动，锁闩顶端可以在锁槽内部伸缩滑动。

由此设置的锁闩组件120在上锁时，拉动锁闩上的把手，锁闩顶端在锁槽内部伸缩滑动，从锁槽的一端伸出并插入锁槽的另一端，与锁具外壳110配合形成一个闭环，并拉伸锁闩弹簧122。

本马蹄锁中的锁舌组件130用于对锁闩组件120的上锁状态进行锁定，其设置在锁具外壳110内，并与锁槽上的锁舌窗口相对应，由此与锁闩组件120中C形锁闩121上的卡槽124配合，完成对C形上锁状态的锁定。

参照图4-图6，本锁舌组件130具体具有L构型的金属锁舌131、结构支架132以及弹簧133。

锁舌131是一段具有牵引杆134的金属杆或者金属片，牵引杆134和锁舌131互相垂直呈L型结构，是一个L型的金属构件。L型金属构件整体内置在塑料结构支架132内，并可以在结构支架132内来回滑动，通过拉动牵引杆带动锁舌伸缩。弹簧133内置在金属锁舌131与结构支架132之间，用于对金属锁舌131形成一定的预紧力，使得锁舌131穿过锁舌窗口压紧锁槽内的锁闩。

如此结构的锁舌组件130，在开锁状态时，锁舌组件130中的弹簧133被锁舌压缩在结构支架内，处于被压缩状态，其对对锁舌施加向外弹出的预紧力，这个力推动锁舌压迫在锁闩上。当准备上锁时，拉动锁闩上的把手，锁闩在锁槽内伸出滑动，当滑动到锁闩上的卡槽正对锁舌窗口的位置时，弹簧133将锁舌弹出，伸入卡槽，锁闩被卡住，马蹄锁上锁(如图6所示)。

本马蹄锁中镍钛合金丝140作为锁舌组件130的驱动部件，用于驱动锁舌组件130对锁闩组件120进行开锁。

本实施例的镍钛合金丝是一段具有超弹性和热收缩特性的合金丝，其中部搭在锁舌的牵引杆上，通电收缩拉动牵引杆，将锁舌拉回。

本实施例的镍钛合金丝140具有通电收缩特性，瞬间通电时收缩；断电时立即复原；其缩变时间极短，在毫秒级。

参照图3，本镍钛合金丝140的中间搭在牵引杆134上，两端固定在马蹄锁的结构体上，通过铆钉固定并分别连接到控制电路中电源模块的正负极，并呈三角形态分布。

如此设置的镍钛合金丝140在锁具组装之后搭在牵引杆上并处于拉直状态；通电时，镍钛合金丝收缩，拉动牵引杆开锁；开锁后，镍钛合金丝断电就处于松弛状态；再次上锁后，镍钛合金丝又处于拉直状态。

本实施例的镍钛合金丝具有持久抗疲劳特性，工作寿命可以在百万次以上。本实施例的镍钛合金丝具有最佳直径参数，直径在0.1mm-0.3mm之间。

如此设置的镍钛合金丝140在与锁舌组件130配合时，锁舌组件130中的被压缩弹簧133和被镍钛合金丝拉动的牵引杆134分别构成对锁舌131的两个施力构件；第一施力构件是弹簧133，用于将锁舌面向锁闩121弹出；第二施力构件是镍钛合金丝拉动的牵引杆，用于将锁舌背向锁闩121拉回。

据此结构，本实施例中锁具进行上锁和开锁的基本过程(参见图1和图6)：

上锁时，拉动锁闩上的把手上锁，锁闩慢慢从锁槽伸出，当其上的凹口卡槽对准锁舌时，锁舌被第一施力机构弹出，伸入锁闩上的卡槽，锁闩被卡住；

开锁时，控制电路板给镍钛合金丝通电收缩，锁舌被第二施力机构拉回，退出锁闩上的卡槽，锁闩被后端锁闩弹簧拉回，实现开锁。

本马蹄锁中控制电路150为整个锁具的控制中心，其能够接收外部无线控制指令，根据指令控制输出电流给镍钛合金丝；并可根据环境温度控制输出给镍钛合金丝的电流大小和持续时间，由此实现整个锁具的智能控制。同时该控制电路150还具有存储数据功能。

参照图7，本控制电路150为一个无线控制电路，是整个锁具的控制核心和大脑。该控制电路150具体为一块电路板，具有如下组成模块：管理模块151、存储模块152、无线通信模块153、加密模块154、电源模块155、防盗模块156和温度感应模块157。

本实施例中的管理模块151采用MCU来实现，可以对电路器件、电池供电、运行状态进行管理，它具有内部存储模块。

本实施例中的存储模块152包括Flash和RAM，可以存储锁体状态数据和无线模块的收发指令数据。

本实施例中的通信模块153，可以接收外部无线控制指令，根据指令输出控制电流给镍钛合金丝；本实施例的无线通信模块可以是2G模块、3G模块、4G模块或者蓝牙模块、WIFI模块、Zigbee模块，或者其它具有通讯能力的模块；优选地，本实施例采用了蓝牙模块，具有超低功耗的优点。本实施例中的通信模块天线，天线内置于结构体内。

本实施例中的加密模块154可以对无线模块的收发指令数据加密，保证马蹄声锁使用的安全性。该加密模块具有天线，内置于结构体内。

本实施例中的温度感应模块157由相应的温度传感器构成，可以感知环境温度；根据环境温度的高低，输出给镍钛合金丝的控制电流持续时间长短不同，从而更加省电，保证马蹄锁使用的超长续航。由此管理模块151可根据温度感应模块157实时检测到镍钛合金丝的温度，来实时调整电源模块155输出给镍钛合金丝电流持续时间和大小，实现对镍钛合金丝形变的精确控制，同时又能够降低功耗，保证马蹄锁使用的超长续航。

本实施例中的防盗模块156由相应的防盗检测管脚构成，其用于可以感知锁体被剪断状态，控制电路的两个监测管脚一端连接于C形锁闩的弹簧，另一端连接于C形锁闩的伸出端，当C形锁体闭合时，控制电路管脚形成防盗回路，如果锁闩被剪断，该防盗回路就会断开，触发告警。

本实施例中的电源模块155用来对控制电路和马蹄锁内的电子部件供电，本实施例采用具有极高温度环境适应能力的1.5V的锂铁干电池供电。同时该电池具有独立电池仓，电池仓用以保护和容纳电池；电池仓结构位置也处于C性锁体的外侧，具有极低和极高的工作温度范围。

另外，本实施例中控制电路还具有感知管脚，可以获知马蹄锁的开锁和关锁状态，并通过存储模块存储状态数据。

本实施例中控制电路还具有休眠唤醒状态，可以保持设备电路长期处于低功耗状态，在空闲时处于休眠状态，在收发数据和开关锁时唤醒，感知锁体被剪断状态。

由此构成的控制电路和电池仓均内置于结构外壳内，受结构外壳保护。

在具体实施时，本控制电路的PCB板和板载器件以及通信模块的天线，均内置于结构壳体内，位置处于C形锁体的外侧，控制电路的输出电路管脚接到镍钛合金丝的固定两端。

本实例提供的自行车用马蹄锁方案在具体运行时，若在空闲时(解锁状态)管理模块控制整个控制电路处于休眠状态，此时锁舌在锁舌弹簧的作用下驱动下预压锁闩。在收发数据和开关锁时唤醒控制电路，感知锁体并通过通信模块接收指令。

若接收到开锁指令，则控制电源模块输出电流给镍钛合金丝；镍钛合金丝在通电时产生收缩驱动锁舌克服锁舌弹簧的预紧力背向锁闩移动，在锁舌脱离锁闩上卡槽时，对锁闩实现释放，而锁闩在锁闩弹簧的作用下，沿锁槽缩回，实现解锁。在解锁过程中，管理模块还根据温度感应模块实时检测到镍钛合金丝的温度，来实时调整电源模块输出给镍钛合金丝电流持续时间和大小，实现对镍钛合金丝形变的精确控制，同时又能够降低功耗，保证马蹄锁使用的超长续航。

在解锁完成后，管理模块控制电源模块对镍钛合金丝断电，此时镍钛合金丝基于记忆特性回复原状态，锁舌在锁舌弹簧的预紧力驱动下回复预压锁闩，并驱动镍钛合金丝处于拉直状态。

实施例2

本实施例对实施例1提供的自行车用马蹄锁方案进行了改进，主要是针对其中镍钛合金丝140的设置方案。本实例中将镍钛合金丝140设计为沿锁舌的移动方向布置，其一端与锁舌上的牵引杆连接，另一端通过铆钉固定在马蹄锁的结构体上，镍钛合金丝140的两端分别连接到控制电路中电源模块的正负极。由此镍钛合金丝在通电收缩驱动锁舌克服弹簧的预紧力移动，对锁闩进行释放；镍钛合金丝在断电时，回复原状态，锁舌在弹簧弹力驱动下回复并预压锁闩组件，同时驱动镍钛合金丝处于拉直状态。由此，可提高整个锁具的可靠性和稳定性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种自动锁具，包括锁体，其特征在于，还包括镍钛合金丝以及控制器，所述电源模块提供自动锁具工作电源，所述控制器根据控制指令和/或镍钛合金丝的温度来控制镍钛合金丝的通电状态；所述镍钛合金丝设置在锁体内，根据通电状态的变化产生形变来驱动锁体进行上锁或/和开锁。

2.根据权利要求1所述的自动锁具，其特征在于，所述锁体包括：

壳体，

锁闩组件，可移动的安置在壳体内，完成上锁或开锁；

锁舌组件，可移动的安置在壳体内，与镍钛合金丝配合对锁闩组件进行锁定或释放。

3.根据权利要求2所述的自动锁具，其特征在于，所述锁舌组件在面向锁闩组件的预紧力的驱动下预压锁闩组件；所述镍钛合金丝的中部与锁舌组件配合，其两端固定于壳体上，并分别连接到电源模块的正负极，呈三角形态分布；镍钛合金丝在通电时产生收缩驱动锁舌组件克服预紧力移动，对锁闩组件进行释放或锁定；镍钛合金丝在断电时，回复原状态，锁舌组件在预紧力驱动下回复预压锁闩组件，并驱动镍钛合金丝处于拉直状态。

4.根据权利要求2所述的自动锁具，其特征在于，所述锁舌组件在面向锁闩组件的预紧力的驱动下预压锁闩组件；所述镍钛合金丝沿锁舌组件的移动方向布置，其一端与锁舌组件连接，另一端固定设置，且镍钛合金丝的两端与电源模块的正负极电连接；镍钛合金丝在通电收缩驱动锁舌组件克服预紧力移动，对锁闩组件进行释放或锁定；镍钛合金丝在断电时，回复原状态，锁舌组件在预紧力驱动下回复预压锁闩组件，并驱动镍钛合金丝处于拉直状态。

5.根据权利要求1所述的自动锁具，其特征在于，所述镍钛合金丝的直径在0.1mm-0.3mm。

6.根据权利要求1所述的自动锁具，其特征在于，所述控制器包括：通信模块，电源模块，传感器模块以及管理模块，所述管理模块通过通信模块接收指令，根据指令控制电源模块输出电流给镍钛合金丝；通过传感器模块获取镍钛合金丝环境温度，并根据环境温度控制电源模块输出给镍钛合金丝的电流大小和持续时间。

7.根据权利要求6所述的自动锁具，其特征在于，所述控制器还包括加密模块，用于对收发的指令和数据进行加密解密。

8.根据权利要求6所述的自动锁具，其特征在于，所述控制器还具有感知管脚，以获知锁具的开锁和关锁状态，并存储状态数据。

9.根据权利要求6所述的自动锁具，其特征在于，所述控制器还包括防盗模块，该防盗模块通过防盗检测管脚感知锁体被剪断状态。

10.根据权利要求9所述的自动锁具，其特征在于，所述防盗模块具有两个防盗检测管脚，分别连接于锁体，在锁体处于上锁状态时，形成防盗回路，并在锁体被断开时触发告警。