CN109849843A - 一种涨闸锁装置、控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涨闸锁装置、控制系统及控制方法，所述涨闸锁装置包括作用在车轮的刹车机构，所述刹车机构还包括：至少一个动作元件，设置于所述刹车机构内部；传动齿轮，与所述动作元件固定连接；驱动机构，被配置为通过电机驱动传动齿轮，并由所述传动齿轮连动所述动作元件，以使得所述动作元件进行制动或解除制动。涨闸锁装置利用摩擦力刹车原理进行锁车、开锁，让锁车和开车有缓慢过渡的过程，保证了任意情况下锁车的过程不是突然锁住，而是有一定时间机械运动的阻力锁车。此过程保证了任意异常情况下突然锁车时人员有反应时间，从而保证了人员安全。

Description

一种涨闸锁装置、控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种锁装置，特别涉及一种涨闸锁装置，属于车锁技术领域。

背景技术

目前传统的电控涨闸锁均利用销孔原理，开锁时锁舌销在孔外，锁车时锁舌销在孔内。此种销孔原理的电控锁舌只有两种状态，开或锁，即是或否的状态，无缓冲的状态。锁舌销是通过电机转动，传递到蜗杆涡轮、减速齿轮组、最后通过齿条转换成锁舌销直线方向运动而进入闸盘孔。

此种销孔原理的电控锁舌，由于从开到锁的状态是瞬间完成的，当车轮以比较快的速度行驶时如果电控系统或者电控后台出现异常指令时锁舌瞬间锁进孔内，会导致正常行驶车辆上的人员来不及反应而受到伤害。

此外，现有的电控涨闸无防水性，内部开关及电机容易失效，存在功能失效的隐患。传统的机械锁不存在以上问题，但是传统的机械锁需要靠人为去操作锁车，使用者容易忘记关锁，用户体验较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：目前的电控涨闸在开锁与闭锁之间无缓冲状态，存在突发或异常情况下的安全隐患。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种涨闸锁装置，所述涨闸锁装置包括作用在车轮的刹车机构，所述刹车机构还包括：

至少一个动作元件，设置于所述刹车机构内部；

传动齿轮，与所述动作元件固定连接；

驱动机构，被配置为通过电机驱动所述传动齿轮，并由所述传动齿轮连动所述动作元件，以使得所述动作元件进行制动或解除制动。

本发明的进一步改进在于，所述动作元件包括凸轮结构，所述动作元件转动的过程中，所述凸轮结构驱动所述刹车机构的制动盘进行制动或解除制动。

本发明的进一步改进在于，所述电机通过传动结构与所述传动齿轮连接，所述传动齿轮与所述动作元件传动连接。

本发明的进一步改进在于，所述传动结构包括安装在所述电机输出端的蜗杆；所述蜗杆设置有与所述传动齿轮啮合的螺纹；所述电机通过驱动所述蜗杆转动以驱动所述传动齿轮转动。

本发明的进一步改进在于，所述传动齿轮为扇形齿轮，所述驱动机构还包括限位开关，所述限位开关用于限定所述传动齿轮带动所述动作元件解除制动的行程方向上的行程。

本发明的进一步改进在于，所述动作元件包括一根传动轴；所述动作元件通过所述传动轴与所述传动齿轮固定连接。

本发明的进一步改进在于，所述刹车机构还包括手动动作元件以及刹车拉杆，所述手动动作元件与所述刹车拉杆传动连接。

本发明的进一步改进在于，所述手动动作元件包括凸轮结构以及套筒；所述凸轮结构环绕固定在所述套筒的外侧；所述动作元件的所述传动轴穿过所述套筒；所述套筒与所述刹车拉杆连接。

一种非机动车辆，其包括非机动车辆本体以及上述的涨闸锁装置。

一种涉及上述涨闸锁装置的控制系统，所述控制系统包括控制模块，所述控制模块与驱动机构的电机电性连接；所述控制模块用于控制所述驱动机构的电机进行转动，以驱动刹车机构进行制动或解除制动。

本发明的进一步改进在于，所述控制模块与电池以及所述驱动机构中的限位开关电性连接；所述控制模块与管理系统通讯连接。

一种用于上述控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：所述控制模块通过控制所述电机沿第一方向转动以使得刹车机构进行制动；所述控制模块通过控制所述电机使得所述刹车机构保持制动状态以实现锁车；所述控制模块通过控制所述电机沿与所述第一方向相反的第二方向转动以使得所述刹车机构解除制动以实现开锁。

本发明的有益效果是：涨闸锁装置利用摩擦力刹车原理进行锁车、开锁，让锁车和开车有缓慢过渡的过程，保证了任意情况下锁车的过程不是突然锁住，而是有一定时间机械运动的阻力锁车。此过程保证了任意异常情况下突然锁车时人员有反应时间，从而保证了人员安全。

附图说明

图1是涨闸锁装置的侧视图；

图2是涨闸锁装置的爆炸图；

图3是涨闸锁装置的控制系统的结构框图。

附图标记如下：

1刹车机构，2动作元件，3驱动机构，4制动盘，5锁壳体，6制动盘，7筒形轮缘，8凸轮结构，9电机，10传动齿轮，11蜗杆，12限位开关，13传动轴，14螺栓，15手动动作元件，16刹车拉杆，17凸轮结构，18套筒，19弹簧，20控制模块，21电池，22制动片23拉力弹簧。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

除非另作定义，本专利的权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“具有”等类似的词语意指出现在“包括”或者“具有”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“具有”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

本发明的涨闸锁装置包括单车、自行车、助力车、电摩、电动车等广义车辆类的所有车轮类的智能安全锁装置。该装置利用特定机械原理结合相关电机和开关原理，能实现智能锁车及刹车，且在锁车过程中存在一定的制动时间，即使电机出现异常或者接受了异常指令也能保证突发情况下的人员安全。

如图1、2所示，在一些实施例中，涨闸锁装置包括作用在车轮的刹车机构1；刹车机构1包括动作元件2、传动齿轮10以及驱动机构3。

刹车机构1的制动原理与现有技术中的涨闸类似。刹车机构1还包括制动盘4、锁壳体5以及制动圆盘6；制动盘4安装在锁壳体5内。锁壳体5固定安装，制动圆盘6用于安装在车轮上，并随车轮转动。制动圆盘6包括与其旋转轴同轴的筒形轮缘7；筒形轮缘7包围在制动盘4的周围。制动盘4呈环形，由两个半圆形的制动片22构成；两个制动片22的第一端通过螺丝进行连接，两个制动片22的第二端通过一个拉力弹簧23进行连接。

动作元件2设置于刹车机构1的内部，动作元件2与传动齿轮10固定连接。动作元件2包括凸轮结构8，动作元件2的凸轮结构8用于作用在制动盘4的制动片22上，通过推动制动片22以实现制动。

具体的，在制动过程中，动作元件2转动，其凸轮结构8驱动制动盘4的制动片22向外扩张，以使得制动盘4的外缘抵靠在制动圆盘6的筒形轮缘7的内表面，利用制动圆盘6与制动盘4之间的摩擦及以实现刹车机构1的制动，从而使得刹车机构1进入制动状态。当动作元件2反向转动时，制动盘4内的拉力弹簧23会牵引的两个制动片22并拢，使得制动盘4解除刹车机构1的制动状态；若刹车机构1持续处于制动状态，即可实现相应车辆的锁车。

驱动机构3与动作元件2传动连接，用于驱动动作元件2转动，以使得刹车机构1进行制动。驱动机构3包括电机9以及传动结构；电机9通过传动结构与传动齿轮10连接，传动齿轮10与动作元件2固定连接。

在一个具体实施例中，传动结构为安装在电机9的输出端上的蜗杆11。蜗杆11设置有与传动齿轮10啮合的螺纹。电机9通过驱动蜗杆11转动以驱动传动齿轮10进行轴向转动，以驱动动作元件2进行转动。

通过设置蜗杆11的螺距可使得蜗杆11与传动齿轮10构成自锁结构。自锁结构指的是可以通过转动蜗杆11驱动传动齿轮10转动，但是二者之间的摩擦力使得传动齿轮10无法驱动蜗杆11转动。这样在制动状态下，即便电机9失去电源，由于自锁结构的存在，驱动机构3使得刹车机构1仍然可以保持制动状态，从而使得制动过程以及锁车状态更加可靠。此外，利用自锁的特性，在锁车状态时，可以切断电机9的电源，从而降低锁车状态下的功耗。

在另一个具体实施例中，传动结构包括齿轮组；电机9的输出轴与齿轮组的输入齿轮连接，齿轮组的输出齿轮与所述传动齿轮啮合。齿轮组中包括若干齿轮，电机9输出的转动经过若干次传动可以输出高转矩低转速的动力以驱动传动齿轮10进行转动。

在一些实施例中，驱动机构3的传动齿轮10为扇形齿轮。驱动机构3还包括限位开关12，限位开关12用于限定传动齿轮10带动动作元件2解除制动的行程方向上的行程。当完全解除制动状态后，传动齿轮10触碰限位开关，以使得电机9停止驱动传动齿轮10进行转动。

动作元件2包括一根传动轴13，该传动轴13与动作元件2的凸轮结构8连接，并构成一体式结构。动作元件2通过该传动轴13与传动齿轮10固定连接。具体的，传动轴13的端部设置有截面为非圆形的连接部，同时传动齿轮10的转动轴心处设置有与该连接部相适配的连接孔，连接时传动轴13的连接部插设在连接孔中，并通过螺栓14将传动齿轮10与传动轴13固定连接。当传动齿轮10转动时，齿轮10可带动传动轴13以及凸轮结构8同步转动。

在一些实施例中，刹车机构1还包括手动动作元件15以及刹车拉杆16。手动动作元件15与刹车拉杆16固定连接。

在一个具体实施例中，手动动作元件15包括凸轮结构17以及套筒18。凸轮结构17环绕设置在套筒18的外侧，二者可采用一体式结构，也可以采用焊接或者过盈配合的方式进行连接。套筒18为中空结构，其内径与动作元件2的传动轴13相适配。动作元件2的传动轴13穿过套筒18；套筒18与刹车拉杆16连接。在使用过程中，刹车拉杆16上设置有多边形孔，该多边形孔与套筒18端部的连接部与之相适配，该多边形孔套设在套筒18端部的连接部上。在一个具体实施例中，多边形孔的形状为正六边形，套筒18的连接部的形状为正六边形。动作元件2的传动轴13上套设有弹簧19，弹簧的两端分别顶推抵靠于刹车拉杆16以及传动齿轮10上，通过弹簧19可顶推刹车拉杆16，使其与套筒18保持连接状态。

手动动作元件15与动作元件2的作用类似，均通过凸轮结构驱动制动盘4的制动片22向外扩张，以实现刹车机构1的制动。刹车拉杆16通常用于和车辆的线控刹车系统连接。通过刹车线牵动刹车拉杆16摆动以驱动手动动作元件15的凸轮结构17转动，从而实现刹车机构1的制动。本实施例中，动作元件2和手动动作元件15可相互独立运动。

本发明的涨闸锁装置可通过动作元件2或手动动作元件15进行制动。通过驱动机构3可驱动动作元件2使得刹车机构1持续处于制动状态以实现锁车。上述锁车及制动过程均利用摩擦力，而非现有技术中的锁孔以及锁销。解除锁车状态的过程中，仅需通过驱动机构3驱动动作元件2逆向旋转即可解除锁车状态。

本发明的涨闸锁装置，利用摩擦力刹车原理，通过如上描述的机械运动进行锁车、开锁，让锁车和开车有缓慢过渡的过程，保证了任意情况下锁车的过程不是突然锁住，而是有一定时间机械运动的阻力锁车。此过程保证了任意异常情况下突然锁车时人员有反应时间，从而保证了人员安全。本发明提供了更好的锁装置，并且更智能、更安全，真正意义上解决车辆行驶或车轮转动过程中瞬间突然锁停带来的安全隐患。

如图1至3所示，本发明还包括一种上述涨闸锁装置的控制系统，该控制系统包括控制模块20，控制模块20与驱动机构3的电机9电性连接；控制模块20用于控制驱动机构3的电机9进行转动，以驱动刹车机构1进行制动或解除制动。

控制模块20还与电池21以及驱动机构3中的限位开关12电性连接；控制模块20与管理系统通讯连接，使得用户以及运维人员可通过管理系统向控制模块20发送指令，以控制锁装置的开锁和上锁。电池21可以是小容量的应急电池，通过小容量的电池即可满足锁车过程对电能的需求。

本发明还包括一种用于上述控制系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：关锁过程中，控制模块20通过控制电机9沿第一方向转动以使得刹车机构1进行制动；控制模块20通过控制电机9使得刹车机构1保持制动状态以实现锁车；控制模块20通过控制电机9沿与第一方向相反的第二方向转动以使得刹车机构1解除制动以实现开锁。

本发明还包括一种非机动车辆，其包括非机动车辆本体以及上述的涨闸锁装置。非机动车辆包括单车、自行车、助力车、电摩、电动车等广义车辆类。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (12)

1.一种涨闸锁装置，所述涨闸锁装置包括作用在车轮的刹车机构，其特征在于，所述刹车机构还包括：

至少一个动作元件，设置于所述刹车机构内部；

传动齿轮，与所述动作元件固定连接；

驱动机构，被配置为通过电机驱动所述传动齿轮，并由所述传动齿轮连动所述动作元件，以使得所述动作元件进行制动或解除制动。

2.根据权利要求1所述的一种涨闸锁装置，其特征在于，所述动作元件包括凸轮结构，所述动作元件转动的过程中，所述凸轮结构驱动所述刹车机构的制动盘进行制动或解除制动。

3.根据权利要求1所述的一种涨闸锁装置，其特征在于，所述电机通过传动结构与所述传动齿轮连接，所述传动齿轮与所述动作元件传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种涨闸锁装置，其特征在于，所述传动结构包括安装在所述电机输出端的蜗杆；所述蜗杆设置有与所述传动齿轮啮合的螺纹；所述电机通过驱动所述蜗杆转动以驱动所述传动齿轮转动。

5.根据权利要求3所述的一种涨闸锁装置，其特征在于，所述传动齿轮为扇形齿轮，所述驱动机构还包括限位开关，所述限位开关用于限定所述传动齿轮带动所述动作元件解除制动的行程方向上的行程。

6.根据权利要求3所述的一种涨闸锁装置，其特征在于，所述动作元件包括一根传动轴；所述动作元件通过所述传动轴与所述传动齿轮固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种涨闸锁装置，其特征在于，所述刹车机构还包括手动动作元件以及刹车拉杆，所述手动动作元件与所述刹车拉杆传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种涨闸锁装置，其特征在于，所述手动动作元件包括凸轮结构以及套筒；所述凸轮结构环绕固定在所述套筒的外侧；所述动作元件的所述传动轴穿过所述套筒；所述套筒与所述刹车拉杆连接。

9.一种非机动车辆，其包括非机动车辆本体以及权利要求1至8中任一所述的涨闸锁装置。

10.一种涉及权利要求1至8中任一所述涨闸锁装置的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制模块，所述控制模块与驱动机构的电机电性连接；所述控制模块用于控制所述驱动机构的电机进行转动，以驱动刹车机构进行制动或解除制动。

11.根据权利要求10所述的一种涨闸锁装置的控制系统，其特征在于，所述控制模块与电池以及所述驱动机构中的限位开关电性连接；所述控制模块与管理系统通讯连接。

12.一种用于权利要求10或11所述的控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：所述控制模块通过控制所述电机沿第一方向转动以使得刹车机构进行制动；所述控制模块通过控制所述电机使得所述刹车机构保持制动状态以实现锁车；所述控制模块通过控制所述电机沿与所述第一方向相反的第二方向转动以使得所述刹车机构解除制动以实现开锁。