CN108466577B - 一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置 - Google Patents

Abstract

一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，设有厢体总成，在厢体总成内设有驱动系统和双回转挂架总成，双回转挂架总成通过驱动系统驱动回转；双回转挂架总成由两个完全对称设置在驱动系统支座前后两侧的单回转挂架总成组成，单回转挂架总成设有一个回转轮组件，两个回转轮组件分别与驱动系统的输出短轴连接，在回转轮组件上均匀分布有多组用于挂设共享单车的挂架组件；共享单车挂在摆动挂臂上，每次旋转角度为360/n度，此时会有一个挂架组件或摆动挂臂从“存留位置”旋转到“放取位置”，从而可完成单车的存放或取用，本装置存取有序简单省力、最大限度减少侵占公共通行资源、保持良好使用车况、结构简单、性能可靠、成本低。

Description

一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置

技术领域

本发明涉及共享单车技术领域，特别是涉及一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置。

背景技术

2016年底以来，国内共享单车越来越多地引起人们的注意，并快速发展起来。作为一种短距离出行工具，搭配步行或者公交车、地铁等交通方式，共享单车可用作换乘接驳，不仅节省了出行成本，还对城市的低碳、绿色和可持续发展有不可忽视的推动作用。

然而，共享单车的存在也带来了一些亟待解决的问题。这些问题有些属于社会管理层面问题，有些则涉及共享单车技术层面问题。

共享单车技术的发展，主要集中在共享单车自身结构组成方面，以及单车的使用管理方面。

在共享单车的使用管理方面，技术发展主要经历了两个阶段：早期的有桩单车（2007年-2014年）、移动互联网发展产生的无桩单车（2014-现今）。需要指出的是，不论在任何发展阶段，如何保证共享单车存取有序简单省力、最大限度减少单车存放尤其是乱停乱放对公共通行资源的侵占、确保良好的使用车况，同时还要满足结构简单、性能可靠、成本低等一系列要求，始终是共享单车存放技术发展的目标与方向。

当前，现有的共享单车存放技术根据存放装置是否可移动，可分为固定式和移动式。固定式的比如一些单车指定停放系统、电子围栏、地下或地上车库（场）、存车架、停车桩，移动式则多为一些具有车轮的小型停车站或停车亭等等。当然也还有其它的分类方式。

但不论什么种类共享单车存放装置，都或多或少在上面所提及的共享单车存放技术发展的目标与方向上存在不足。

发明内容

为了克服现有共享单车存放技术在存取有序简单省力、最大限度减少侵占公共通行资源、保持良好使用车况、结构简单、性能可靠、成本低等一系列要求上存在的不足，本发明提供了一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，设有厢体总成，在厢体总成内设有驱动系统和双回转挂架总成，双回转挂架总成由动力源通过驱动系统驱动旋转。

所述的厢体总成包括厢体本体组件、万向脚轮组件和驱动系统支座。厢体本体组件的底板下方设有具有制动装置的万向脚轮组件，厢体本体组件内的底板上固定安装有驱动系统支座，驱动系统支座包括上连接板、连接体和下连接板，连接体的上方焊接有上连接板，连接体的下方焊接有与底板固定连接的下连接板，连接体的断面呈十字形，在厢体本体组件的前后两侧分别设有一个共享单车放取口，驱动系统支座的前后两侧分别固定设有一个称之为导形面的构件，导形面的外表面呈椭圆柱面。

所述的驱动系统主要包括动力源、链传动装置、传动轴、十字轴万向联轴器A、中间轴、十字轴万向联轴器B、单级双输出蜗轮蜗杆减速器、挠性联轴器、以及输出短轴。 中间轴支承于输入端支架上，输出短轴支承于输出端支架上。输入端支架、输出端支架和单级双输出蜗轮蜗杆减速器均固定设置在上连接板上，动力源设置在厢体本体组件的外侧，动力源通过链传动装置、传动轴、十字轴万向联轴器A、中间轴、十字轴万向联轴器B、单级双输出蜗轮蜗杆减速器、挠性联轴器、以及输出短轴，驱动双回转挂架总成旋转。

所述的双回转挂架总成由两个完全对称设置在驱动系统支座前后两侧的单回转挂架总成组成，每个单回转挂架总成中各设有一个回转轮组件。两个回转轮组件分别与输出短轴连接，在回转轮组件上均匀分布有多组挂架组件，多组挂架组件具有存留位置和放取位置两种工作位置。

所述的挂架组件主要包括后支承臂、扭杆弹簧组件、前支承臂、摆动挂臂、角形杠杆、轴端挡圈、紧固组件以及滚轮组件，前支承臂和后支承臂按回转轮组件的旋转方向前后设置，前支承臂的一端和后支承臂的一端固定设置在回转轮组件上，前支承臂的另一端与后支承臂的另一端分别固定连接在扭杆弹簧组件的一端。

所述的扭杆弹簧组件包括与后支承臂固定连接的后固定座、与前支承臂固定连接的前支承座、扭杆弹簧、扭杆弹簧套管、限位销、以及摆动块。扭杆弹簧的外部套设有扭杆弹簧套管，扭杆弹簧套管与前支承座和后固定座固定连接。扭杆弹簧的一端固定设置在后固定座内，其另一端穿过前支承座并与角形杠杆固定连接。角形杠杆包括利用自身支承段支承在前支承座内的支承短轴、固定设置在支承短轴上的滚轮组件安装臂、固定设置在支承短轴上的摆动挂臂安装臂。支承短轴与穿过前支承座的扭杆弹簧固定连接。限位销固定设置在前支承臂上，摆动块固定设置在支承短轴的非支承段外表面上。

所述的双回转挂架总成由驱动系统驱动旋转时，根据存放或取用单车的需要，每次只旋转某一固定角度。相应地，挂架组件具有两种工作位置：存留位置和放取位置。对于每个挂架组件，只有在角形杠杆处于最大摆角时才位于“放取位置”，实现单车的存放或取用操作。其他位置均为“存留位置”，实现单车可靠存留。在存留位置时，所述限位销和摆动块在扭杆弹簧弹性恢复力矩作用下相互压紧抵靠在一起，在放取位置时，角形杠杆克服扭杆弹簧弹性恢复力矩而发生摆动，摆动块与限位销分离不接触。

滚轮组件安装臂主要包括安装端连接杆和具有安装孔的安装端，安装端上安装有滚轮组件，滚轮组件的长度应能保证角形杠杆具有在放取位置时所需的最大摆角。摆动挂臂安装臂主要包括销轴连接杆和端部具有螺钉孔的销轴，销轴上安装有摆动挂臂。

所述的摆动挂臂左右对称，主要包括左竖杆、右竖杆、左横杆、右横杆、主竖杆、轴套、左角形杆、右角形杆、左悬臂和右悬臂，在左悬臂和右悬臂上悬挂着共享单车；左悬臂和右悬臂分别与共享单车左、右车轮的“轮辋内环表面顶部”相接触。左悬臂的端部向上翘起，左悬臂与左竖杆的一端固定连接，左角形杆分别与左悬臂和左竖杆固定连接。左角形杆可以起到增加结构刚度和对处于存留位置单车横向定位的作用。左竖杆的另一端与左横杆的一端固定连接，左横杆的另一端与主竖杆的一端固定连接。右悬臂的端部向上翘起，右悬臂与右竖杆的一端固定连接，右角形杆分别与右悬臂和右竖杆固定连接。右角形杆可以起到增加结构刚度和对处于存留位置单车横向定位的作用。右竖杆的另一端与右横杆的一端固定连接，右横杆的另一端与主竖杆的一端固定连接，主竖杆的另一端固定连接轴套。轴套套设在销轴上，并利用轴端挡圈和紧固组件对轴套进行轴向定位。

所述的摆动挂臂通过轴套安装于角形杠杆的销轴上，并利用轴端挡圈和紧固组件（螺钉和弹簧垫圈）对轴套进行轴向定位。安装轴套的销轴的长度应比轴套略长，使紧固组件的螺钉旋紧压平弹簧垫圈时，轴套与轴端挡圈之间留有间隙（0.1mm-0.25mm）。这样不仅限制了轴套的轴向过大窜动量，加之在轴套与销轴之间保持良好润滑，使摆动挂臂的轴套能够绕销轴自由摆动，即形成所谓“轴销式铰链” 结构。

所述的左、右悬臂的端部略微向上翘起在单车处于放取位置时可避免单车向外滑倾脱离。

所述的左、右悬臂上悬挂着共享单车。左、右悬臂是与共享单车左、右车轮的“轮辋内环表面顶部”相接触，属于高副接触。经发明人实测，一般单车的质心高度接近单车车轮的“轮辋内环表面顶部”高度或略低，这就意味着不论是处于存留或放取工作位置时，单车在沿着左、右悬臂表面滑进或滑出时，具有较好的平动稳定性，自身不会发生较大的摆动。

在驱动系统驱动下，所述的双回转挂架总成旋转过程中，处于存留位置挂架组件上的滚轮组件的滚轮逐渐与导形面接近并在接触之后进入导形面椭圆外廓的升程段。在椭圆外廓推力作用下，滚轮组件使角形杠杆克服扭杆弹簧弹性恢复力矩而发生摆动，摆动块与限位销开始分离，固定于摆动挂臂安装臂上的摆动挂臂也相应发生摆动。悬挂在左、右悬臂上的共享单车在角形杠杆某一摆角时开始沿着左、右悬臂产生向外滑动。在导形面的椭圆外廓升程最大位置，同时也是角形杠杆最大摆角处，摆动挂臂即处于“放取位置”。这样，原先处在“存留位置”的挂架组件或摆动挂臂就处在了“放取位置”。

若在驱动系统驱动下，所述的双回转挂架总成再次转动，处于放取位置挂架组件上的滚轮组件的滚轮离开导形面的椭圆外廓升程最大位置并进入回程段，在扭杆弹簧弹性恢复力矩作用下，角形杠杆、摆动挂臂产生与升程段方向相反的摆动，在角形杠杆某一摆角时，共享单车开始沿着左、右悬臂产生向内滑动，直至与左、右角形杆相抵靠。当滚轮脱离导形面时，在扭杆弹簧弹性恢复力矩作用下，摆动块与限位销重新相互压紧抵靠在一起，此刻角形杠杆、滚轮组件、摆动挂臂不再摆动。摆动挂臂即处于存留位置，这样，原先处在“放取位置”的挂架组件或摆动挂臂就又处在了“存留位置”。

所述的双回转挂架总成每次旋转角度与挂架组件数目或摆动挂臂数目有关。若双回转挂架总成一侧的单回转挂架总成的挂架组件数目或摆动挂臂数目为n，则每次旋转角度为360/n度，此时会有一个挂架组件或摆动挂臂从“存留位置”旋转到“放取位置”，从而可完成单车的存放或取用。当然此时原先处于“放取位置”的挂架组件或摆动挂臂就会旋转到“存留位置”。

所述的双回转挂架总成每次旋转角度的控制，对于动力源为人力摇柄的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，由操作人根据固定于链传动装置壳体上的指示盘刻度线之间的间隔角和驱动系统总传动比来实现旋转角度的控制。

所述的双回转挂架总成每次旋转角度的控制，对于动力源为步进电机的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，则可通过控制脉冲信号个数来控制角位移量，从而实现每次旋转角度的控制。

本发明所述的厢体本体组件的共享单车放取口上方分别设有一对对开门板。两对对开门板在双回转蜗杆传动式共享单车存放装置实际使用中，日常保持锁闭，以利于最大限度减少存放装置内部零部件和共享单车受外部环境气候等影响，更好地保持共享单车良好车况和存放装置自身技术状况。

本发明所述的厢体本体组件的底板的前后两侧各设有一个摆动搁板，摆动搁板的宽度大于底板距离地面的高度，摆动搁板的一端与底板的边缘铰接，摆动搁板的另一端为活动端，既可以通过插销实现与底板连成一体，也可以在共享单车存放或取用时打开插销并放下，活动端边缘与地面接触形成斜面，以利于将单车沿斜面推进或推出双回转蜗杆传动式共享单车存放装置。

本发明所述的厢体本体组件的左侧板、右侧板、顶板和底板均由框架结构和铆接在框架结构上的薄板蒙皮构成。

本发明所述的导形面的内表面焊接大支架和小支架，大支架和小支架又与连接板焊接，连接板则与连接体焊接。

本发明所述的回转轮组件由回转轮、轮辐和轮毂组成，轮毂设置于回转轮的中心并通过轮辐与回转轮固定连接。轮毂通过键与输出短轴连接。对于轮毂进行轴向固定时，输出短轴上安装轮毂的轴段长度应做得比轮毂短2mm - 3mm，以确保在旋紧螺钉压平弹簧垫圈时轴端挡圈能紧靠轮毂的端面。

本发明所述的摆动挂臂还包括左加强肋和右加强肋。

本发明有益效果是：双回转蜗杆传动式共享单车存放装置在具有结构简单可靠、成本不高等优点情况下，能更好实现车况的良好保持（减少环境、气候等对单车技术状况的不利影响），单车存取操作也比较省力方便，占地面积不大，同时整个存放装置具有万向脚轮可移动，能满足短距离范围内的停放位置调整，更好适应城市交通动态管理需要，同时双回转蜗杆传动式共享单车存放装置易于整体移动装卸，有利于车载运输，对长距离范围内的单车布放非常方便。

附图说明

图1为本发明的整体内部结构示意图；

图2为图1的左视结构示意图；

图3为图1的俯视结构示意图；

图4为本发明的整体外观结构示意图；

图5为图4的左视结构示意图；

图6为图4的俯视结构示意图；

图7为本发明的厢体总成的结构示意图；

图8为图7的左视结构示意图；

图9为图7的俯视结构示意图；

图10为本发明的厢体本体组件的结构示意图；

图11为图10的左视结构示意图；

图12为图10的俯结构示意图；

图13为本发明的驱动系统支座的结构示意图；

图14为图13的左视结构示意图；

图15为图13的俯视结构示意图；

图16为本发明导形面及其连接关系的结构示意图；

图17为图16的左视结构示意图；

图18为图16的俯视结构示意图；

图19为本发明的动力源为步进电机的结构示意图；

图20为图19的左视结构示意图；

图21为图19的俯视结构示意图；

图22为本发明的单级双输出蜗轮蜗杆减速器的结构示意图；

图23为图22的左视结构示意图；

图24为图22的俯视结构示意图；

图25为本发明双回转挂架总成的结构示意图；

图26为图25的左视结构示意图；

图27为图25的俯视结构示意图；

图28为本发明的回转轮组件的结构示意图；

图29为本发明的前支承臂、后支承臂、扭杆弹簧组件与回转轮组件的组装结构示意图；

图30为图29的左视结构示意图；

图31为本发明的扭杆弹簧组件在存留位置时的主视结构剖视示意图；

图32为图31的局部放大结构示意图；

图33为本发明的扭杆弹簧组件在存留位置时的左视结构示意图；

图34为本发明的扭杆弹簧组件在放取位置时的主视结构示意图；

图35为图34的左视结构示意图；

图36为本发明的扭杆弹簧的结构示意图；

图37为本发明的角形杠杆的主视结构剖视示意图；

图38为本发明的角形杠杆的左视结构示意图；

图39为图37的俯视结构示意图；

图40为本发明的摆动挂臂的主视结构示意图；

图41为图40的左视结构示意图；

图42为图40的俯视结构示意图；

图43为本发明的摆动挂臂的两个工作位置及与单车位置关系的结构示意图；

图44为本发明的滚轮组件的结构示意图；

图45为本发明的四个工作位置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出发明的较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。这里，将给出相应附图对本发明进行详细说明。需要特别说明的是，这里所描述的优选实施例子仅用于说明和解释本发明，并不用于限制或限定本发明。

具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置（以下简称“存放装置”），若以单侧摆动挂臂数目为4时（两侧摆动挂臂数目共计为8）为例，其整体内部结构如图1、图2、图3所示，外观则如图4、图5、图6所示。若需增加存车数量，有两个途径：增加单侧摆动挂臂数目；增大摆动挂臂长度，进而增加单个摆动挂臂上的单车数量。当然，采用这两个途径增加存车数量时，相应地，整个共享单车存放装置的结构尺寸和参数也需要做出调整并与此相适应。存放装置从组成上讲，主要由厢体总成、驱动系统、双回转挂架总成构成。

有必要指出的是，对于本发明中所给出的各附图，出于突出说明发明创新之处的需要，图中各零部件结构尺寸均非实际最终尺寸。

一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，设有厢体总成，在厢体总成内设有驱动系统和双回转挂架总成，双回转挂架总成由动力源通过驱动系统驱动旋转。

一、厢体总成

厢体总成，如图7、图8、图9所示，主要由万向脚轮组件1、厢体本体组件2、驱动系统支座3组成。

其中，厢体本体组件2的底板207下方设有具有制动装置的万向脚轮组件1，万向脚轮组件1共有4个，在厢体本体2底部固定安装。万向脚轮组件1具有制动装置，可实现存放装置的可靠停放，避免其滑溜。

在图10、图11、图12中，厢体本体组件2由左侧板201、右侧板202、对开门板203和205、门锁204、顶板206、底板207、轴承座孔208、轴承座孔209、插销210、摆动搁板211、门把手212、驱动系统支架安装孔213、共享单车放取口214构成。

对开门板203和205通过合页铰接固定于左侧板201、右侧板202。按照图10中的剖视关系，主视图仅画出了布置安装在存放装置后上部的一对对开门板203和205。另一对对开门板对称安装在存放装置前上部，即共享单车放取口214的上方，在厢体本体组件2的前后两侧分别设有一个共享单车放取口214，在图12俯视图中清楚表示了两对对开门板的相对对称关系。4个门把手212安装在门板外表面上。两对对开门板在存放装置实际使用中，日常保持锁闭，以利于最大限度减少存放装置内部零部件和共享单车受外部环境气候等影响，更好地保持共享单车良好车况和存放装置自身技术状况。

需要特别说明的是，实际的左侧板201、右侧板202、顶板206、底板207，因其结构较复杂（由框架结构和铆接其上的薄板蒙皮构成），这里为了简化表达、突出重点，均绘制成薄板结构，以薄板图样代替了上述构件实际图样。

轴承座孔208、轴承座孔209位于右侧板202上，确切地讲，实际上位于右侧板202的框架结构上。

摆动搁板211通过合页铰接固定于底板207上，摆动搁板的宽度大于底板距离地面的高度，共计2个，一前一后位于存放装置前下部和后下部。摆动搁板211的一端与底板207的边缘铰接，摆动搁板211的另一端为活动端，摆动搁板211通过插销210与底板207连成一体，存放装置使用时，打开插销210，摆动搁板211不再与底板连接，绕合页铰链轴摆动，实现摆动搁板211活动端边缘与地面接触（图11左视图中双点画线所示位置），形成斜面，以利于共享单车方便存取。

在底板207上，还布置有两排共计8个驱动系统支架安装孔213，用于安装固定驱动系统支座3。

驱动系统支座3的三视图，如图13、图14、图15所示。从图13可见，驱动系统支座3主要包括：上连接板301、连接体302、下连接板303、导形面304及其相关组件，连接体302的上方焊接有上连接板301、下方焊接有下连接板303，导形面304焊接在连接体302的前后两侧，如图13所示。

驱动系统相关零部件通过螺栓与上连接板301相连接。驱动系统支座3又通过螺栓使其下连接板303与底板207连接。

导形面304及其相关组件，具体讲，由导形面304、连接板305、大支架306、小支架307组成，可参见图16、图17、图18。

导形面304是外表面（或外廓）为椭圆柱面的曲面板形构件，截面图形如图18所示。大支架306、小支架307分别与导形面304内表面焊接在一起，同时大支架306、小支架307又与连接板305实现焊接。连接板305则与连接体302焊接。

为了减轻质量及提高驱动系统支座3的刚度与强度，连接体302的断面呈十字形。

二、驱动系统

驱动系统采用两级传动，即蜗杆传动和链传动。

驱动系统主要包括动力源、链传动装置13、传动轴12、十字轴万向联轴器A11、中间轴27、十字轴万向联轴器B 9、单级双输出蜗轮蜗杆减速器（4）、挠性联轴器21、22、以及输出短轴20、23。 中间轴27支承于输入端支架10，输出短轴20、23支承于输出端支架19、24。输入端支架10、输出端支架19、24和单级双输出蜗轮蜗杆减速器4均固定设置在上连接板301上。动力源设置在厢体本体组件2的外侧，动力源通过链传动装置13、传动轴12、十字轴万向联轴器A11、中间轴27、十字轴万向联轴器B 9、单级双输出蜗轮蜗杆减速器4、挠性联轴器21、22、以及输出短轴20、23，驱动双回转挂架总成旋转。

驱动系统具体结构，按照动力传递路线依次包括：动力源（人力摇柄15或步进电机28，可参见图1和图19）、链传动装置13、传动轴12、十字轴万向联轴器A 11、十字轴万向联轴器B 9、中间轴27、单级双输出蜗轮蜗杆减速器4（参见图22、图23、图24）、挠性联轴器21和22、输出短轴20和23，中间轴27支承于输入端支架10，输出短轴20、23支承于输出端支架19、24。

动力源可以采用人力摇柄15或利用步进电机28，根据存放装置使用区域场合、结构参数的不同来进行选用。若使用人力摇柄15，在链传动装置13壳体上固定有指示盘14。双回转挂架总成的每次转动角度等于盘上刻度线间隔角度乘以驱动系统总传动比。也就是说，对于人力摇柄15，若操作人每次转动这样一个盘上刻度线间隔角度乘以驱动系统总传动比的角度，此刻必然有双回转挂架总成的一对两侧对称的挂架组件或摆动挂臂同时处于最下工作位置（即放取位置），以利于进一步的共享单车放存或取用操作。

若存放装置动力源使用步进电机28，则可通过控制脉冲信号个数来控制角位移量，从而最终达到使摆动挂臂16准确定位的目的。

操作人通过人力转动人力摇柄15作为动力源的存放装置，结构相对简单、易维护、成本低，比较适合于共享单车存取使用量不大的一些区域场合。

驱动系统的两级传动的第一级是链传动。链传动（一般传动比≤6）具有平均传动比准确、效率高、所需张紧力小、能较好适应低速传动场合等优点。

第二级传动为蜗杆传动。在图22、图23、图24的单级双输出蜗轮蜗杆减速器4中，蜗杆轴为主动件，蜗轮为从动件。蜗轮通过花键实现与输出轴相连，动力经蜗轮传至输出轴，经输出轴的两输出端402、403同时对外输出，然后经中间传动件（挠性联轴器、两输出端支架支承的输出短轴等），分别驱动两个完全对称的“单回转挂架总成”（两个完全对称的单回转挂架总成组成“双回转挂架总成”）。蜗杆传动具有能实现较大传动比（传动比10-40）、传动平稳、结构紧凑、容易布置、质量轻，同时还可以实现反向运动自锁，使双回转挂架总成只能沿着一个方向进行旋转。

驱动系统采用这样两级传动，总传动比等于两级传动比的乘积，从而保证获得足够大的传动比，满足动力源可用不大的输出力矩足以驱动双回转挂架总成及其上悬挂的共享单车。

链传动输出轴与单级双输出蜗轮蜗杆减速器4的输入轴401距离较远，在采用传动轴传递动力时候，考虑到加工、制造、装配等误差以及等角速度传动需要，此处使用十字轴万向联轴器A11、十字轴万向联轴器B9和输入端支架10所支承的中间轴27。输入端支架10通过螺栓与驱动系统支座3连接。

结合图22与图1、图2、图3、图19、图20或图21，单级双输出蜗轮蜗杆减速器4的输出轴的两输出端402、403同时将动力对外输出。为了保证单级双输出蜗轮蜗杆减速器4的正常传动需要和轴承寿命，避免其输出端402、403直接承受较大径向载荷，此处需要布置输出端支架19、24。加之考虑到加工、制造、装配等误差及承载变形等影响，动力从单级双输出蜗轮蜗杆减速器4输出轴输出后，首先需要连接挠性联轴器21、22，进而再由通过轴承支承于输出端支架19、24的输出短轴20、23和平键等其它相关零部件，将动力最终传递给双回转挂架总成。

在这里，如上所述，由于双回转挂架总成的对称结构及传动需要，挠性联轴器、输出端支架及其上的输出短轴和平键等组件，此外还包括如对双回转挂架总成进行轴向固定的安装于输出短轴20、23外端的轴端挡圈、紧固组件（螺钉、弹簧垫圈）等其它相关的零部件或组件，均各需2个（套）（参见图1或图19）。

三、双回转挂架总成

根据图25、图26、图27，双回转挂架总成由两个完全对称设置在驱动系统支座3前后两侧的单回转挂架总成组成，每个单回转挂架总成中各设有一个回转轮组件5；两个回转轮组件5分别与输出短轴20、23连接，在回转轮组件5上均匀分布有多组挂架组件，多组挂架组件具有存留位置和放取位置两种工作位置。

按照图26所示，双回转挂架总成由前后对称的两个单回转挂架总成组成。再根据图1或图19，两个单回转挂架总成，如前所述，各自通过与其平键连接的输出短轴20、23（短轴通过轴承支承于输出端支架19、24）、挠性联轴器21、22，与单级双输出蜗轮蜗杆减速器4的输出轴的两输出端402或403连接。

轴端挡圈25和紧固组件26，均与摆动挂臂数目相同。每个紧固组件26包括一个螺钉和一个弹簧垫圈。轴端挡圈25的中心有螺钉孔，以便紧固组件26中的螺钉穿过。

由图28可见，回转轮组件5是由三部分焊合而成。三部分分别是：回转轮501、轮辐502、轮毂503。轮毂503具有键槽，通过平键与输出短轴20、23连接。结合图1或图19及图25，此处需要注意的是，对于轮毂503进行轴向固定时，输出短轴20、23上安装轮毂503的轴段长度应做得比轮毂503短2mm - 3mm，以确保在旋紧螺钉压平弹簧垫圈时轴端挡圈能紧靠轮毂503的端面。

根据图1或图19，双回转挂架总成工作时的旋转方向为顺时针方向（反向则因单级双输出蜗轮蜗杆减速器4自锁不能旋转）。前支承臂8、后支承臂6与回转轮501焊接一体，具体可见图29、图30。

挂架组件主要包括后支承臂6、扭杆弹簧组件7、前支承臂8、摆动挂臂16、角形杠杆17、轴端挡圈25、紧固组件26以及滚轮组件18，前支承臂8和后支承臂6按回转轮组件5的旋转方向前后设置，前支承臂8的一端和后支承臂6的一端固定设置在回转轮组件5上，前支承臂8的另一端与后支承臂6的另一端分别固定连接在扭杆弹簧组件7的一端。

扭杆弹簧组件7 的结构组成，可参见图31、图33，扭杆弹簧组件7包括与后支承臂6固定连接的后固定座704、与前支承臂8固定连接的前支承座702、扭杆弹簧701、扭杆弹簧套管703、限位销705、以及摆动块706。扭杆弹簧701的外部套设有扭杆弹簧套管703，扭杆弹簧701的一端固定设置在后固定座704内，其另一端穿过前支承座702并与角形杠杆17固定连接。扭杆弹簧套管703与前支承座702和后固定座704固定连接。

从图36可见，扭杆弹簧701由四部分构成：螺纹部分701-1、前固定端701-2、中部杆身701-3、后固定端701-4。中部杆身701-3的断面为圆形。前固定端701-2和后固定端701-4，断面均为方形。

结合图31和图32可看出，扭杆弹簧的后固定端701-4固定于后固定座704，后固定座704则又与后支承臂6焊合为一体。

根据图31、图32和图37、图38、图39所示，扭杆弹簧的前固定端701-2固定在角形杠杆17上（即穿过前支承座702的扭杆弹簧701与支承短轴172固定），而角形杠杆17通过支承短轴172自身的支承段支承在前支承座702上，可在前支承座702内转动，同时前支承座702又与前支承臂8焊合为一体。

扭杆弹簧套管703套设在扭杆弹簧701的中部杆身701-3的外部，对中部杆身701-3起保护作用。

为了实现对角形杠杆17的轴向固定以及消除轴向过大间隙，扭杆弹簧前端的螺纹部分701-1，需用弹簧垫圈和螺母予以旋紧。旋紧程度以保证角形杠杆17能够自如转动，避免角形杠杆17与前支承座702的接触端面之间摩擦过大。此外，良好的润滑，对于减小前支承座702与角形杠杆17接触端面和支承段表面之间的摩擦，也是必不可少的。

为保证扭杆弹簧组件7的正常工作，限位销705、摆动块706是不可或缺的。在图33、图34、图35、图38和图39中可见，限位销705固定于前支承臂8上，摆动块706则固定于角形杠杆17上（即支承短轴172的非支承段外表面）。

扭杆弹簧组件7有两种工作位置，分别是：存留位置、放取位置。例如，因双回转挂架总成的单侧摆动挂臂数目为4，放取位置为摆动挂臂16处于最下位置时扭杆弹簧组件7对应的位置，如图29所示。存留位置则为图29中其余三个扭杆弹簧组件7所处的位置。四个工作位置，相互间隔90度夹角。当然，这里提到的扭杆弹簧组件7的两种工作位置，也是整个存放装置或双回转挂架总成所具有的两种工作位置，只不过对于某个扭杆弹簧组件来讲，随着双回转挂架总成旋转，所处的两种工作位置不断变换。

在存留位置时，如图33所示，在扭杆弹簧弹性恢复力矩作用下，摆动块706回落至限位销705上，摆动块706与限位销705接触并抵靠在一起，对角形杠杆17起“周向限位”作用。

在放取位置时，如图34和图35所示，角形杠杆17克服扭杆弹簧701弹性恢复力矩而发生摆动，摆动块706与限位销705分离不接触。

角形杠杆17的结构，从图37、图38和图39可见，包括三部分：滚轮组件安装臂171、支承短轴172、摆动挂臂安装臂173。滚轮组件安装臂171又由安装端连接杆171-1、安装端171-2、安装孔171-3构成。支承短轴172的支承段使角形杠杆17能够支承在前支承座702上。摆动挂臂安装臂173包括两部分：与支承短轴172的非支承段固定连接的销轴连接杆173-1、端部具有螺钉孔173-2的销轴173-3。

如图40、图41、图42所示，主视图上可见整个摆动挂臂16左右对称，主要包括左竖杆161-1、右竖杆161-2、左横杆162-1、右横杆162-2、主竖杆163、轴套164、左加强肋165-1、右加强肋165-2、左角形杆166-1、右角形杆166-2、左悬臂167-1和右悬臂167-2。除左、右加强肋外，其它断面外廓均为圆形。

销轴连接杆173-1与销轴173-3固定连接，摆动挂臂的轴套164套设安装于角形杠杆17的销轴173-3上，并利用轴端挡圈25和紧固组件26（螺钉和弹簧垫圈）对轴套164进行轴向定位。安装轴套164的销轴173-3的长度应比轴套164略长，使紧固组件26的螺钉旋紧压平弹簧垫圈时，轴套164与轴端挡圈25之间留有间隙（0.1mm-0.25mm）。这样不仅限制了轴套164的轴向过大窜动量，加之在轴套164与销轴173-3之间保持良好润滑，使摆动挂臂16的轴套164能够绕销轴173-3自由摆动，即形成所谓“轴销式铰链” 结构，保证挂设在摆动挂臂上的共享单车不论是在放取位置还是在存留位置一直处于同一状态。

主竖杆163的一端焊接连接轴套164，主竖杆163的另一端分别焊接左横杆162-1、右横杆162-2。

左横杆162-1、左竖杆161-1、左悬臂167-1，三者焊合为一体，右横杆162-2、右竖杆161-2、右悬臂167-2，三者焊合为一体。

如图42所示，左悬臂167-1与左竖杆161-1的一端固定连接，左角形杆166-1分别与左悬臂167-1和左竖杆161-1固定连接，右悬臂167-2与右竖杆161-2的一端固定连接，右角形杆166-2分别与右悬臂167-2和右竖杆161-2固定连接。左、右角形杆一方面起到增加刚度作用，另一方面在存留共享单车时对单车进行横向限位。

左、右加强肋的作用是提高摆动挂臂刚度，可设置在相临的焊接的两根杆之间，例如图40所示的，主竖杆163和左横杆162-1上各连接有左加强肋165-1的一端，主竖杆163和右横杆162-2上各连接有右加强肋165-2的一端。

由图41的可以看出，左、右悬臂在端部略微向上翘起，这可以在单车处于放取位置时避免单车向外滑倾脱离左、右悬臂，以利于单车的存放与取用。

存放装置在使用时，结合图1、图43所示，左悬臂167-1和右悬臂167-2是与单车车轮的“轮辋内环表面顶部”相接触，这一接触属于高副接触（点接触或线接触）。通过发明人对不同型号单车尤其是市面上大量应用的各型共享单车进行测试，单车的质心高度大致与单车车轮的“轮辋内环表面顶部”高度基本相同。这就意味着不论是处于存留或放取工作位置时，单车在沿着左、右悬臂表面滑进或滑出时，具有较好的平动稳定性，自身不会发生较大的摆动。

左、右悬臂在两种工作位置向上或向下摆动的角度，应以保证单车“轮辋内环表面顶部”能够沿着其表面接近匀速自如滑动为准。摆动的角度过大，单车滑动时有较大加速度，可能造成在两种工作位置出现较大碰撞或滑脱左、右悬臂；摆动的角度过小，则不会滑动。

滚轮组件18，参见图2或图20、图43、图44，安装于角形杠杆17的安装孔171-3中，并用紧固组件（螺母、弹簧垫圈）旋紧固定。利用滚轮组件18的滚轮，可减少与导形面304接触时的摩擦。

工作原理：

存放装置同时具有的工作位置有：存留位置、放取位置，具体可见图45所示的存放装置主视图，C表示“存留位置”，F表示“放取位置”，除了最下位置为“放取位置”，其余三个工作位置均为“存留位置”。本发明存放装置，具有能有序立体存留及便利放取共享单车的功能，此外还具有简单省力，占地面积小，可较大限度减少侵占公共通行资源，有利于保持单车良好技术状况，减少存放装置故障率等一系列优点。

存放装置在实际使用时，根据图1或图19，转动人力摇柄15或步进电机28旋转带动链传动装置13主动链轮，动力然后通过从动链轮依次传递给传动轴12、十字轴万向联轴器A11、中间轴27、十字轴万向联轴器B 9、单级双输出蜗轮蜗杆减速器4的输入轴401，经蜗轮蜗杆传动，动力再由单级输出蜗轮蜗杆减速器4输出轴的两输出端402和403，分别经挠性联轴器21和挠性联轴器22，传至输出端支架19和输出端支架24分别支承的输出短轴20和输出短轴23，并最终分别传递给与输出短轴20和输出短轴23键连接的两个结构完全对称的“单回转挂架总成”。两个结构完全对称的“单回转挂架总成”形成了“双回转挂架总成”。双回转挂架总成的摆动挂臂上悬挂着单车。在动力驱动下，双回转挂架总成及其上悬挂的单车进行旋转。

参考图16、图17、图18、图19、图43和图44，双回转挂架总成在顺时针旋转过程中，滚轮组件18的滚轮逐渐与导形面304接近并在接触之后进入导形面304椭圆外廓的升程段。摆动块706与限位销705开始分离。在椭圆外廓推力作用下，滚轮组件18使角形杠杆17克服扭杆弹簧弹性恢复力矩而发生摆动，固定于摆动挂臂安装臂173上摆动挂臂16相应发生摆动，悬挂在左、右悬臂上的共享单车在某一摆角时开始沿着左、右悬臂发生向外的滑动。在导形面304的椭圆外廓升程最大处，同时也是角形杠杆17最大摆角处，摆动挂臂16或挂架组件即处于“放取位置”，如图45或图29。这样，原先的“存留位置”处的摆动挂臂16或挂架组件就处在了“放取位置”。

若在人力摇柄15或步进电机28驱动下，双回转挂架总成再次转动，滚轮组件18的滚轮181离开导形面304的椭圆外廓升程最大处并进入回程段，在扭杆弹簧弹性弹性恢复力矩作用下角形杠杆17、摆动挂臂16和悬挂其上的共享单车产生与升程段方向相反的摆动，在某一摆角时共享单车开始沿着左、右悬臂、发生向内的滑动，直至与左、右角形杆相抵靠。当滚轮脱离导形面304时，摆动块706与限位销705重新相互压紧抵靠在一起，角形杠杆17、滚轮组件18、摆动挂臂16和悬挂其上的共享单车不再摆动。摆动挂臂即处于存留位置，这样，原先处在“放取位置”的挂架组件或摆动挂臂就又处在了“存留位置”。

需要注意的是，每次的旋转并非连续回转，每次旋转角度与摆动挂臂数目有关。

双回转挂架总成每次旋转角度与挂架组件数目或摆动挂臂数目有关。若双回转挂架总成一侧的单回转挂架总成的挂架组件数目或摆动挂臂数目为n，则每次旋转角度为360/n度，此时会有一个挂架组件或摆动挂臂从“存留位置”旋转到“放取位置”，从而可完成单车的存放或取用。当然此时原先处于“放取位置”的挂架组件或摆动挂臂就会旋转到“存留位置”。

若一侧 “单回转挂架总成”的摆动挂臂数目为四，则每次旋转角度为90度，此时会有一个摆动挂臂从“存留位置”旋转到“放取位置”，从而可完成单车的存放或取用。

双回转挂架总成每次旋转角度为90度的控制，对于图1所示的动力源为人力摇柄15的存放装置，可由操作人根据固定于链传动装置13壳体的指示盘14上刻度线的90度间隔角和驱动系统总传动比来实现。

对于图19所示的动力源为步进电机28的存放装置，则可通过控制脉冲信号个数来控制角位移量，从而实现每次旋转角度为90度的控制。

以上仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制或限定本发明。对于本领域的研究或技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明所声明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，设有厢体总成，在厢体总成内设有驱动系统和双回转挂架总成，双回转挂架总成由动力源通过驱动系统驱动旋转，其特征在于：

所述的厢体总成包括厢体本体组件（2）、万向脚轮组件（1）和驱动系统支座（3）；厢体本体组件（2）的底板（207）下方设有具有制动装置的万向脚轮组件（1），厢体本体组件（2）内的底板（207）上固定安装有驱动系统支座（3），驱动系统支座（3）包括上连接板（301）、连接体（302）和下连接板（303），连接体（302）的上方焊接有上连接板（301），连接体（302）的下方焊接有与底板（207）固定连接的下连接板（303），连接体（302）的断面呈十字形，在厢体本体组件（2）的前后两侧分别设有一个共享单车放取口（214），共享单车放取口（214）上方设有一对对开门板，驱动系统支座（3）的前后两侧分别固定设有一个构件，称之为导形面（304），导形面（304）的外表面呈椭圆柱面；

所述的驱动系统主要包括动力源、链传动装置（13）、传动轴（12）、十字轴万向联轴器A（11）、中间轴（27）、十字轴万向联轴器B（9）、单级双输出蜗轮蜗杆减速器（4）、挠性联轴器（21、22）、以及输出短轴（20、23）；中间轴（27）支承于输入端支架（10），输出短轴（20、23）支承于输出端支架（19、24），输入端支架（10）、输出端支架（19、24）和单级双输出蜗轮蜗杆减速器（4）均固定设置在上连接板（301）上；动力源设置在厢体本体组件（2）的外侧，动力源通过链传动装置（13）、传动轴（12）、十字轴万向联轴器A（11）、中间轴（27）、十字轴万向联轴器B（9）、单级双输出蜗轮蜗杆减速器（4）、挠性联轴器（21、22）、以及输出短轴（20、23），驱动双回转挂架总成旋转；

所述的双回转挂架总成由两个完全对称设置在驱动系统支座（3）前后两侧的单回转挂架总成组成，每个单回转挂架总成中各设有一个回转轮组件（5）；两个回转轮组件（5）分别与输出短轴（20、23）连接，在回转轮组件（5）上均匀分布有多组挂架组件，多组挂架组件具有存留位置和放取位置两种工作位置；

所述的挂架组件主要包括后支承臂（6）、扭杆弹簧组件（7）、前支承臂（8）、摆动挂臂（16）、角形杠杆（17）、轴端挡圈（25）、紧固组件（26）以及滚轮组件（18），前支承臂（8）和后支承臂（6）按回转轮组件（5）的旋转方向前后设置，前支承臂（8）的一端和后支承臂（6）的一端固定设置在回转轮组件（5）上，前支承臂（8）的另一端与后支承臂（6）的另一端分别固定连接在扭杆弹簧组件（7）的一端；

所述的扭杆弹簧组件（7）包括与后支承臂（6）固定连接的后固定座（704）、与前支承臂（8）固定连接的前支承座（702）、扭杆弹簧（701）、扭杆弹簧套管（703）、限位销（705）、以及摆动块（706）；扭杆弹簧（701）的外部套设有扭杆弹簧套管（703），扭杆弹簧套管（703）与前支承座（702）和后固定座（704）固定连接；扭杆弹簧（701）的一端固定设置在后固定座（704）内，其另一端穿过前支承座（702）并与角形杠杆（17）固定连接；角形杠杆（17）包括利用自身支承段支承在前支承座（702）内的支承短轴（172）、固定设置在支承短轴（172）上的滚轮组件安装臂（171）、固定设置在支承短轴（172）上的摆动挂臂安装臂（173），支承短轴（172）与穿过前支承座（702）的扭杆弹簧（701）固定连接；限位销（705）固定设置在前支承臂（8）上，摆动块（706）固定设置在支承短轴（172）的非支承段外表面上；在存留位置时，限位销（705）和摆动块（706）在扭杆弹簧（701）弹性恢复力矩作用下相互压紧抵靠在一起；在放取位置时，角形杠杆（17）克服扭杆弹簧（701）弹性恢复力矩而发生摆动，摆动块（706）与限位销（705）分离不接触；

滚轮组件安装臂（171）主要包括安装端连接杆（171-1）和具有安装孔（171-3）的安装端（171-2），安装端（171-2）上安装有滚轮组件（18），滚轮组件（18）的长度应使角形杠杆（17）具有在放取位置时所需的最大摆角；摆动挂臂安装臂（173）主要包括与支承短轴（172）的非支承段固定连接的销轴连接杆（173-1）和端部具有螺钉孔（173-2）的销轴（173-3），销轴（173-3）上安装有摆动挂臂（16）；

所述的摆动挂臂（16）左右对称，主要包括左竖杆（161-1）、右竖杆（161-2）、左横杆（162-1）、右横杆（162-2）、主竖杆（163）、轴套（164）、左加强肋（165-1）、右加强肋（165-2）左角形杆（166-1）、右角形杆（166-2）、左悬臂（167-1）和右悬臂（167-2），在左悬臂（167-1）和右悬臂（167-2）上悬挂着共享单车；左悬臂（167-1）和右悬臂（167-2）分别与共享单车左、右车轮的轮辋内环表面顶部相接触，左悬臂（167-1）的端部向上翘起，左悬臂（167-1）与左竖杆（161-1）的一端固定连接，左角形杆（166-1）分别与左悬臂（167-1）和左竖杆（161-1）固定连接，左竖杆（161-1）的另一端与左横杆（162-1）的一端固定连接，左横杆（162-1）的另一端与主竖杆（163）的一端固定连接，右悬臂（167-2）的端部向上翘起，右悬臂（167-2）与右竖杆（161-2）的一端固定连接，右角形杆（166-2）分别与右悬臂（167-2）和右竖杆（161-2）固定连接，右竖杆（161-2）的另一端与右横杆（162-2）的一端固定连接，右横杆（162-2）的另一端与主竖杆（163）的一端固定连接，主竖杆（163）的另一端固定连接轴套（164），轴套（164）套设在销轴（173-3）上，并利用轴端挡圈（25）和紧固组件（26）对轴套（164）进行轴向定位，轴套（164）与轴端挡圈（25）之间留有间隙；

在驱动系统驱动下，所述的双回转挂架总成旋转过程中，处于存留位置挂架组件上的滚轮组件（18）的滚轮逐渐与导形面（304）接近并在接触之后进入导形面（304）椭圆外廓的升程段；在椭圆外廓推力作用下，滚轮组件（18）使角形杠杆（17）克服扭杆弹簧（701）弹性恢复力矩而产生摆动，摆动块（706）与限位销（705）开始分离，固定于摆动挂臂安装臂（173）上的摆动挂臂（16）也相应发生摆动；悬挂在左悬臂（167-1）和右悬臂（167-2）上的共享单车在角形杠杆（17）某一摆角时，开始沿着左悬臂（167-1）和右悬臂（167-2）向外滑动；在导形面（304）的椭圆外廓升程最大位置，同时也是角形杠杆（17）最大摆角处，摆动挂臂（16）或挂架组件即处于放取位置；

在驱动系统驱动下，所述的双回转挂架总成再次转动，处于放取位置挂架组件上的滚轮组件（18）的滚轮离开导形面（304）的椭圆外廓升程最大位置并进入回程段，在扭杆弹簧（701）弹性恢复力矩作用下，角形杠杆（17）、摆动挂臂（16）产生与升程段方向相反的摆动，在角形杠杆（17）某一摆角时，共享单车开始沿着左悬臂（167-1）和右悬臂（167-2）向内滑动，直至与左角形杆（166-1）和右角形杆（166-2）相抵靠；当滚轮脱离导形面（304）时，在扭杆弹簧弹性恢复力矩作用下，摆动块（706）与限位销（705）重新相互压紧抵靠在一起，此刻角形杠杆（17）、滚轮组件（18）、摆动挂臂（16）不再摆动；摆动挂臂（16）或挂架组件即处于存留位置；

所述的双回转挂架总成每次旋转角度为360/n度时，会有一个挂架组件或摆动挂臂（16）从存留位置旋转到放取位置，从而可完成共享单车的存放或取用，其中，n为单回转挂架总成的挂架组件数目或摆动挂臂数目。

2.如权利要求1所述的一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，其特征在于：所述的动力源为人力摇柄（15），由操作人根据固定于链传动装置（13）壳体上的指示盘（14）刻度线之间的间隔角和驱动系统总传动比来实现旋转角度的控制。

3.如权利要求1所述的一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，其特征在于：所述的动力源为步进电机（28），则通过控制脉冲信号个数来控制角位移量，从而实现每次旋转角度的控制。

4.如权利要求1所述的一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，其特征在于：所述的厢体本体组件（2）的底板（207）的前后两侧各设有一个摆动搁板（211），摆动搁板的宽度大于底板距离地面的高度，摆动搁板（211）的一端与底板（207）的边缘铰接，摆动搁板（211）的另一端为活动端，摆动搁板（211）通过插销（210）与底板（207）连成一体，或者在共享单车存放或取用时打开插销（210）并放下，使摆动搁板（211）的活动端边缘与地面接触形成斜面。

5.如权利要求1所述的一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，其特征在于：所述的厢体本体组件（2）的左侧板（201）、右侧板（202）、顶板（206）和底板（207）均由框架结构和铆接在框架结构上的薄板蒙皮构成。

6.如权利要求1所述的一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，其特征在于：所述的导形面（304）的内表面焊接大支架（306）和小支架（307），大支架（306）和小支架（307）又与连接板（305）焊接，连接板（305）则与连接体（302）焊接。

7.如权利要求1所述的一种具有摆动挂臂的双回转蜗杆传动式共享单车存放装置，其特征在于：所述的回转轮组件（5）由回转轮（501）、轮辐（502）和轮毂（503）组成，轮毂（503）设置于回转轮（501）的中心并通过轮辐（502）与回转轮（501）固定连接；轮毂（503）通过键与输出短轴（20、23）连接；对于轮毂（503）进行轴向固定时，输出短轴（20、23）上安装轮毂（503）的轴段长度比轮毂（503）短2mm - 3mm。

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