CN109229240B - 一种内置式自行车轮毂锁 - Google Patents

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Abstract

一种内置式自行车轮毂锁，包括轮毂轴、轮毂端盖、轮毂外壳、智能锁控制模块、锂电池、发电机及车锁组件；智能锁控制模块、锂电池、发电机及车锁组件位于轮毂外壳内部；发电机定子位于轮毂轴上，转子位于轮毂外壳上；智能锁控制模块、锂电池及车锁组件安装在轮毂轴上，发电机为锂电池充电，锂电池作为智能锁控制模块电源；智能锁控制模块为车锁组件提供开关锁指令；车锁组件包括锁体、锁芯、电磁铁及锁芯限位机构；锁体固装在轮毂轴上，锁体上设有锁芯安装腔室，锁芯位于锁芯安装腔室内，锁芯沿轮毂轴径向布设，电磁铁与锁芯同轴布置，电磁铁得电与失电指令由智能锁控制模块发出；锁芯与锁体之间由锁芯限位机构相连；轮毂外壳上均布有若干锁孔。

Description

一种内置式自行车轮毂锁
技术领域
本发明属于自行车车锁技术领域，特别是涉及一种内置式自行车轮毂锁。
背景技术
自行车安装车锁，可对临时停放的自行车提供一个安全保障。目前，市面上的自行车车锁主要包括U型锁、链条锁、抱闸结构锁等，但这些车锁均存在使用时暴露于环境的弊端，不仅锁体容易发生锈蚀，也容易被强力剪等工具破坏，导致自行车被盗风险较高。
另外，近一段时期内新兴的共享单车，为人们提供了一种全新的出行方式，共享单车同样配备了车锁，该车锁属于智能锁，其发挥着保障单车安全、计费、通信及位置信息共享的作用。但是，共享单车的智能锁采用的依然是传统的U型马蹄锁结构，同样存在使用时暴露于环境的弊端，因此锁体也容易发生锈蚀，锁体也容易被强力剪等工具破坏。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种内置式自行车轮毂锁，按照智能锁标准进行设计，且车锁整体位于自行车轮毂内部，通过自行车轮毂将车锁与外部环境进行封闭隔离，有效杜绝了锁体生锈，大幅度提高了车锁抗外力破坏的能力，同时车锁具备自充电功能，提高了车锁的续航能力。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种内置式自行车轮毂锁，包括轮毂轴、轮毂端盖、轮毂外壳、智能锁控制模块、锂电池、发电机及车锁组件；所述轮毂外壳通过第一轴承和第一定位螺母套装在轮毂轴上，所述轮毂端盖通过第二轴承及第二定位螺母套装在轮毂轴上，轮毂端盖通过螺钉与轮毂外壳相固连；所述智能锁控制模块、锂电池、发电机及车锁组件均位于轮毂外壳内部；所述发电机的定子安装在轮毂轴上，发电机的转子安装在轮毂外壳上；所述智能锁控制模块、锂电池及车锁组件均安装在轮毂轴上，所述发电机用于为锂电池充电，锂电池作为智能锁控制模块的供电电源；所述智能锁控制模块用于为车锁组件提供开关锁执行指令。
所述智能锁控制模块内嵌装有整流稳压电路，所述发电机通过智能锁控制模块的整流稳压电路与锂电池相连。
所述智能锁控制模块内嵌装有充电保护电路，当所述锂电池充满电后，由智能锁控制模块的充电保护电路对锂电池的充电状态进行切断。
所述车锁组件包括主锁体、副锁体及锁芯结构件，锁芯结构件包括锁芯、电磁铁及锁芯限位机构，电磁铁由锂电池供电；所述主锁体与副锁体通过螺钉固连在一起构成完整锁体，在完整锁体的中心开设有轮毂轴套装孔，轮毂轴套装孔与轮毂轴之间采用键连接；在所述完整锁体上开设有锁芯安装腔室，所述锁芯位于锁芯安装腔室内，锁芯为圆柱形结构，锁芯沿轮毂轴径向布设，在锁芯安装腔室的内壁上开设有锁芯导向滑槽；所述电磁铁位于锁芯安装腔室与轮毂轴套装孔之间的主锁体上，电磁铁与锁芯同轴布置，且电磁铁与锁芯内端正对，锁芯内端由永磁体材料制造，锁芯其他部位由不导磁材料制造；所述电磁铁的得电与失电指令由智能锁控制模块发出；所述锁芯限位机构连接在锁芯与完整锁体之间。
所述锁芯结构件的数量为1～4个，当锁芯结构件的数量为多个时，多个锁芯结构件沿完整锁体周向均布设置。
所述锁芯限位机构包括第一连杆、第二连杆、拉力弹簧、铰销、第一滑销及第二滑销；在所述完整锁体上设置有第一滑销导槽和第二滑销导槽，且第一滑销导槽和第二滑销导槽对称分布在锁芯两侧，第一滑销导槽和第二滑销导槽与锁芯导向滑槽相垂直；所述铰销固定连接在锁芯侧表面，所述第一连杆一端及第二连杆一端均铰接在铰销上；所述第一滑销固装在第一连杆另一端，且第一滑销位于第一滑销导槽中；所述第二滑销固装在第二连杆另一端，且第二滑销位于第二滑销导槽中；所述拉力弹簧连接在第一滑销与第二滑销之间。
在所述轮毂外壳的内表面均布有若干锁孔，锁孔与锁芯插装配合；在所述锁孔的孔口处设有锁芯导向倒角；在所述轮毂外壳的内表面开设有锁芯导向环槽，所述锁孔的孔口位于锁芯导向环槽内。
本发明的有益效果：
本发明的内置式自行车轮毂锁，按照智能锁标准进行设计，且车锁整体位于自行车轮毂内部，通过自行车轮毂将车锁与外部环境进行封闭隔离，有效杜绝了锁体生锈，大幅度提高了车锁抗外力破坏的能力，同时车锁具备自充电功能，提高了车锁的续航能力。
附图说明
图1为本发明的一种内置式自行车轮毂锁的结构示意图；
图2为本发明的车锁组件与轮毂外壳(解锁状态)的装配示意图；
图3为本发明的车锁组件与轮毂外壳(上锁状态)的装配示意图；
图4为图3中I部放大图；
图5为图3中II部放大图；
图中，1-轮毂轴，2-轮毂端盖，3-轮毂外壳，4-智能锁控制模块，5-锂电池，6-发电机，7-车锁组件，8-第一轴承，9-第一定位螺母，10-第二轴承，11-第二定位螺母，12-主锁体，13-副锁体，14-锁芯，15-电磁铁，16-轮毂轴套装孔，17-锁芯安装腔室，18-锁芯导向滑槽，19-第一连杆，20-第二连杆，21-拉力弹簧，22-铰销，23-第一滑销，24-第二滑销，25-第一滑销导槽，26-第二滑销导槽，27-锁孔，28-锁芯导向倒角，29-锁芯导向环槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～5所示，一种内置式自行车轮毂锁，包括轮毂轴1、轮毂端盖2、轮毂外壳3、智能锁控制模块4、锂电池5、发电机6及车锁组件7；所述轮毂外壳3通过第一轴承8和第一定位螺母9套装在轮毂轴1上，所述轮毂端盖2通过第二轴承10及第二定位螺母11套装在轮毂轴1上，轮毂端盖2通过螺钉与轮毂外壳3相固连；所述智能锁控制模块4、锂电池5、发电机6及车锁组件7均位于轮毂外壳3内部；所述发电机6的定子安装在轮毂轴1上，发电机6的转子安装在轮毂外壳3上；所述智能锁控制模块4、锂电池5及车锁组件7均安装在轮毂轴1上，所述发电机6用于为锂电池5充电，锂电池5作为智能锁控制模块4的供电电源；所述智能锁控制模块4用于为车锁组件7提供开关锁执行指令。
所述智能锁控制模块4内嵌装有整流稳压电路，所述发电机6通过智能锁控制模块4的整流稳压电路与锂电池5相连。
所述智能锁控制模块4内嵌装有充电保护电路，当所述锂电池5充满电后，由智能锁控制模块4的充电保护电路对锂电池5的充电状态进行切断。
所述车锁组件7包括主锁体12、副锁体13及锁芯结构件，锁芯结构件包括锁芯14、电磁铁15及锁芯限位机构，电磁铁15由锂电池供电；所述主锁体12与副锁体13通过螺钉固连在一起构成完整锁体，在完整锁体的中心开设有轮毂轴套装孔16，轮毂轴套装孔16与轮毂轴1之间采用键连接；在所述完整锁体上开设有锁芯安装腔室17，所述锁芯14位于锁芯安装腔室17内，锁芯14为圆柱形结构，锁芯14沿轮毂轴1径向布设，在锁芯安装腔室17的内壁上开设有锁芯导向滑槽18；所述电磁铁15位于锁芯安装腔室17与轮毂轴套装孔16之间的主锁体12上，电磁铁15与锁芯14同轴布置，且电磁铁15与锁芯14内端正对，锁芯14内端由永磁体材料制造，锁芯14其他部位由不导磁材料制造；所述电磁铁15的得电与失电指令由智能锁控制模块4发出；所述锁芯限位机构连接在锁芯14与完整锁体之间。
所述锁芯结构件的数量为1～4个，当锁芯结构件的数量为多个时，多个锁芯结构件沿完整锁体周向均布设置。
所述锁芯限位机构包括第一连杆19、第二连杆20、拉力弹簧21、铰销22、第一滑销23及第二滑销24；在所述完整锁体上设置有第一滑销导槽25和第二滑销导槽26，且第一滑销导槽25和第二滑销导槽26对称分布在锁芯14两侧，第一滑销导槽25和第二滑销导槽26与锁芯导向滑槽18相垂直；所述铰销22固定连接在锁芯14侧表面，所述第一连杆19一端及第二连杆20一端均铰接在铰销22上；所述第一滑销23固装在第一连杆19另一端，且第一滑销23位于第一滑销导槽25中；所述第二滑销24固装在第二连杆20另一端，且第二滑销24位于第二滑销导槽26中；所述拉力弹簧21连接在第一滑销23与第二滑销24之间。
在所述轮毂外壳3的内表面均布有若干锁孔27，锁孔27与锁芯14插装配合；在所述锁孔27的孔口处设有锁芯导向倒角28；在所述轮毂外壳3的内表面开设有锁芯导向环槽29，所述锁孔27的孔口位于锁芯导向环槽29内。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程：
当自行车处于解锁状态时，锁芯14则处于缩回状态，自行车在此状态下可自由骑行。
当自行车使用结束后需要停放时，可由手机或其他终端设备向智能锁控制模块4发出锁车指令，此时由智能锁控制模块4控制电磁铁15通电，并使电磁铁15与锁芯14之间产生相斥磁性力，进而推动锁芯14向外周运动，在锁芯14移动过程中，铰销22将随锁芯14同步移动；通过铰销22的移动，将使第一连杆19和第二连杆20同步发生摆转，在两个连杆摆转的同时，第一滑销23由第一滑销导槽25内端滑向外端，且第二滑销24由第二滑销导槽26内端滑向外端，直到第一连杆19和第二连杆20处于共线状态，拉力弹簧21也处于最大拉伸状态；随着铰销22继续移动，第一连杆19和第二连杆20将同时越过极限点，拉力弹簧21从最大拉伸状态开始回缩，然后由智能锁控制模块4控制电磁铁15断电，锁芯14则在弹簧力的作用下继续外移。
当锁芯14停止外移时，锁芯14很可能没有准确插入锁孔27中，而是锁芯14顶端刚好顶靠在轮毂外壳3内表面的锁芯导向环槽29槽底，此时只需稍微转动一下车轮，便可使轮毂外壳3产生转动，在此过程中，锁芯14顶端会与轮毂外壳3内表面产生滑动，当锁孔27移动到锁芯14所在位置时，锁芯14将在弹簧力下迅速的伸入锁孔27中，从而完成自行车的上锁。由于锁芯导向环槽29和锁芯导向倒角28的存在，可以保证锁芯14每一次都能够准确的伸入锁孔27中。
当上锁的自行车需要再次使用时，可由手机或其他终端设备向智能锁控制模块4发出开锁指令，此时由智能锁控制模块4控制电磁铁15通电，并使电磁铁15与锁芯14之间产生相吸磁性力，进而拉动锁芯14向内运动，在锁芯14移动过程中，铰销22将随锁芯14同步移动；通过铰销22的移动，将使第一连杆19和第二连杆20同步发生摆转，在两个连杆摆转的同时，第一滑销23由第一滑销导槽25内端滑向外端，且第二滑销24由第二滑销导槽26内端滑向外端，直到第一连杆19和第二连杆20处于共线状态，拉力弹簧21也处于最大拉伸状态；随着铰销22继续移动，第一连杆19和第二连杆20将同时越过极限点，拉力弹簧21从最大拉伸状态开始回缩，然后由智能锁控制模块4控制电磁铁15断电，锁芯14则在弹簧力的作用下继续向内移动，直到从锁孔27中完全退出，从而完成自行车的解锁。
在自行车骑行过程中，发电机6的转子将随着轮毂外壳3一同转动，从而使发电机6能够持续的输出电能，但由于轮毂外壳3转速并不恒定，因此发电机6发出的电能需要经过智能锁控制模块4的整流稳压电路后，才能用于锂电池5的充电，如此大幅度提高了锂电池5的续航能力。
另外，在自行车开锁和解锁状态下，由于拉力弹簧21的存在，拉力弹簧21能够在第一连杆19和第二连杆20之间持续提供拉紧力，因此可以始终保证第一连杆19和第二连杆20位置的稳定，从而使锁芯14的位置得到限定，不会因为外界的干扰或振动而使锁芯14的位置发生改变，进而提高了车锁的可靠性。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种内置式自行车轮毂锁，其特征在于：包括轮毂轴、轮毂端盖、轮毂外壳、智能锁控制模块、锂电池、发电机及车锁组件；所述轮毂外壳通过第一轴承和第一定位螺母套装在轮毂轴上，所述轮毂端盖通过第二轴承及第二定位螺母套装在轮毂轴上，轮毂端盖通过螺钉与轮毂外壳相固连；所述智能锁控制模块、锂电池、发电机及车锁组件均位于轮毂外壳内部；所述发电机的定子安装在轮毂轴上，发电机的转子安装在轮毂外壳上；所述智能锁控制模块、锂电池及车锁组件均安装在轮毂轴上，所述发电机用于为锂电池充电，锂电池作为智能锁控制模块的供电电源；所述智能锁控制模块用于为车锁组件提供开关锁执行指令；所述车锁组件包括主锁体、副锁体及锁芯结构件，锁芯结构件包括锁芯、电磁铁及锁芯限位机构，电磁铁由锂电池供电；所述主锁体与副锁体通过螺钉固连在一起构成完整锁体，在完整锁体的中心开设有轮毂轴套装孔，轮毂轴套装孔与轮毂轴之间采用键连接；在所述完整锁体上开设有锁芯安装腔室，所述锁芯位于锁芯安装腔室内，锁芯为圆柱形结构，锁芯沿轮毂轴径向布设，在锁芯安装腔室的内壁上开设有锁芯导向滑槽；所述电磁铁位于锁芯安装腔室与轮毂轴套装孔之间的主锁体上，电磁铁与锁芯同轴布置，且电磁铁与锁芯内端正对，锁芯内端由永磁体材料制造，锁芯其他部位由不导磁材料制造；所述电磁铁的得电与失电指令由智能锁控制模块发出；所述锁芯限位机构连接在锁芯与完整锁体之间；所述锁芯限位机构包括第一连杆、第二连杆、拉力弹簧、铰销、第一滑销及第二滑销；在所述完整锁体上设置有第一滑销导槽和第二滑销导槽，且第一滑销导槽和第二滑销导槽对称分布在锁芯两侧，第一滑销导槽和第二滑销导槽与锁芯导向滑槽相垂直；所述铰销固定连接在锁芯侧表面，所述第一连杆一端及第二连杆一端均铰接在铰销上；所述第一滑销固装在第一连杆另一端，且第一滑销位于第一滑销导槽中；所述第二滑销固装在第二连杆另一端，且第二滑销位于第二滑销导槽中；所述拉力弹簧连接在第一滑销与第二滑销之间。
2.根据权利要求1所述的一种内置式自行车轮毂锁，其特征在于：所述智能锁控制模块内嵌装有整流稳压电路，所述发电机通过智能锁控制模块的整流稳压电路与锂电池相连。
3.根据权利要求1所述的一种内置式自行车轮毂锁，其特征在于：所述智能锁控制模块内嵌装有充电保护电路，当所述锂电池充满电后，由智能锁控制模块的充电保护电路对锂电池的充电状态进行切断。
4.根据权利要求1所述的一种内置式自行车轮毂锁，其特征在于：所述锁芯结构件的数量为1～4个，当锁芯结构件的数量为多个时，多个锁芯结构件沿完整锁体周向均布设置。
5.根据权利要求1所述的一种内置式自行车轮毂锁，其特征在于：在所述轮毂外壳的内表面均布有若干锁孔，锁孔与锁芯插装配合；在所述锁孔的孔口处设有锁芯导向倒角；在所述轮毂外壳的内表面开设有锁芯导向环槽，所述锁孔的孔口位于锁芯导向环槽内。
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