CN111936377A - 用于自行车的锁定系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于安装在自行车中的自行车锁定系统，该自行车锁定系统包括：轴，该轴可围绕其纵向轴线旋转；第一锁定元件和第二锁定元件，该第一锁定元件和该第二锁定元件被配置用于彼此锁定接合，其中，该第一锁定元件被固定至该轴，并且该第一锁定元件和该第二锁定元件中的每一个包括接合表面。这些锁定元件的接合表面包括相互对应的突起和空腔。该锁定系统进一步包括偏置装置和致动元件，其中，该偏置装置被配置成在该纵向方向上对该第二锁定元件施加力，以使该第一锁定元件和该第二锁定元件相对于彼此移位，其中，该偏置装置是磁性偏置装置，并且该致动元件用于使该锁定系统在该偏置装置磁性排斥该第二锁定元件的状态与该偏置装置磁性吸引该第二锁定元件的状态之间切换。

Description

用于自行车的锁定系统

技术领域

本发明涉及一种自行车锁定系统。本发明进一步涉及一种包括这种锁定系统的自行车。

背景技术

自行车被盗是世界上许多地方的普遍问题。为了防止自行车被盗，大多数自行车在其上安装有锁或具有单独的锁。传统的用于自行车的锁定系统通过以下操作进行工作：将自行车固定到比如路灯等固定物体上；和/或最常见的借助于链条、线材或U形锁来锁住自行车的车轮。

这类锁定系统具有若干个缺点。最关键的是，这些锁定系统几乎总是使用钥匙锁定/解锁，并且由于它们被布置在自行车的外部，因此都易于被破坏。因此，小偷可以通过使用工具破坏锁本身或通过强行操作钥匙机构来砸开锁定系统。此外，单独的锁需要骑自行车者在不使用时随身携带锁，或将锁安装在自行车上的单独安装支架上。

DE 195 29 398 A1披露了一种锁定系统，该锁定系统安装在自行车的底部支架壳中。该锁定系统包括与曲柄轴同轴布置的两个带齿轮缘，一个带齿轮缘不可旋转且沿着曲柄轴可移位，而另一个带齿轮缘可旋转并被固定到曲柄轴，使得这两个带齿轮缘中的前一个带齿轮缘可以被移位成与后一个带齿轮缘接合，以防止曲柄轴旋转，从而锁定自行车。

DE 445139 A披露了一种与DE 195 29 398 A1的锁定系统相似的锁定系统，其中，可移位的带齿轮缘通过一组弹簧朝向另一个带齿轮缘推动。

虽然这些锁定系统被结合到自行车上，从而减轻了自行车使用者随身携带单独的锁的麻烦，但是锁定系统仍然通过钥匙操作，并且因此可以从自行车车架的外部进入。这允许对锁定系统进行破坏，从而使得小偷可能强行分离两个带齿轮缘，以解锁自行车。此外，这两种系统都需要骑自行车者弯腰来锁定/解锁锁定系统，因此在操作锁时带来了小的不便。

在这种背景下，目的是提供一种用于自行车的改进的锁定系统，该锁定系统既能使锁定和解锁更方便，又能使强行解锁更难，并且还确保了不管踏板的角位置如何，自行车都将被正确地锁定。

发明内容

在本发明的第一方面，在背景技术中列出的目的是通过一种用于安装在自行车中的自行车锁定系统来实现的，该锁定系统包括：

在纵向方向上延伸的轴，所述轴可围绕其纵向轴线旋转；

被配置用于彼此锁定接合的第一锁定元件和第二锁定元件，所述第一锁定元件被固定至该轴，并且该第一锁定元件和该第二锁定元件中的每一个包括接合表面，所述接合表面包括相互对应的突起和空腔，

其中，该第一锁定元件和该第二锁定元件以这些接合表面面向彼此的方式布置在该轴上，并且其中，该第一锁定元件和该第二锁定元件可沿着该纵向轴线相对于彼此移位，使得该第一锁定元件和该第二锁定元件可在接合状态与分离状态之间移动，

其中，在该第一锁定元件和该第二锁定元件处于彼此锁定接合的接合状态下，该第一锁定元件处于这些突起与这些对应的空腔对准的角位置，并且该第一锁定元件和该第二锁定元件相对于彼此处于该纵向方向上的位置，使得这些突起容纳在这些空腔中，并且

其中，在该分离状态下，该第一锁定元件和该第二锁定元件在该纵向方向上彼此间隔开，使得这些突起不容纳在这些对应的空腔中，

其特征在于，该锁定系统进一步包括偏置装置和致动元件，所述偏置装置被配置用于在该纵向方向上对该第二锁定元件施加力，以使该第一锁定元件和该第二锁定元件相对于彼此移位，其中，该偏置装置是磁性偏置装置，并且所述致动元件用于使该锁定系统在该偏置装置磁性排斥该第二锁定元件的状态与该偏置装置磁性吸引该第二锁定元件的状态之间切换。

磁性偏置装置可以具有提供连续的排斥力或吸引力的作用，使得在锁定元件的接合状态下，磁体偏置装置的力用于连续地迫使锁定元件在一起，从而进一步确保锁定元件保持在接合状态下。类似地，在分离状态下，磁力可以用于连续地迫使锁定元件分开，从而确保锁定元件保持在分离状态下。

这是进一步有利的，因为其确保了即使在偏置装置被致动并且第一锁定元件和第二锁定元件相对于彼此移位、同时第一锁定元件处于突起和空腔未对准的角位置时，第一锁定元件和第二锁定元件也将被带入接合状态。在这种情况下，即使突起没有被移位到空腔中，锁定元件的接合表面也可能接触，从而导致自行车未锁定。因为偏置装置继续对第一锁定元件和第二锁定元件中的一者或两者施加力，所以本发明的锁定系统在当例如小偷旋转该轴时的这种情况下将自锁定，因为一旦轴以及因此第一锁定元件被旋转到突起与空腔对准的角位置，偏置装置就将使第一锁定元件和/或第二锁定元件移位突起与空腔接合所需的剩余距离(remaining distance)。

锁定系统可以进一步包括至少一个霍尔传感器，该霍尔传感器用于检测已经实现了第一锁定元件和第二锁定元件的接合状态或分离状态。至少一个霍尔传感器可以检测第一锁定元件和/或第二锁定元件的位置。

致动元件有助于对自行车进行更方便且更可靠的锁定和解锁，因为致动元件可以被配置用于以下特定目的：使偏置装置相对于第二锁定元件在磁性排斥位置与磁性吸引位置之间进行切换，反之亦然，即，致动元件可以被配置成仅在这两个位置之间移动。致动元件可以提供反馈以进一步向使用者确保已经实现了锁定系统的接合状态或分离状态。该反馈可以是音频反馈和/或触觉反馈。

在本发明的实施例中，致动元件可以是弹簧加载的。

术语“用于安装在自行车中”应理解为永久地安装在自行车中、例如永久地固定到自行车的车架的一部分，使得在接合状态和分离状态两者下时，锁都保持固定至自行车。

在锁定系统的当前优选实施例中，本发明的锁定系统适于被容纳在自行车车架的底部支架壳中，并且轴被连接至曲柄组和踏板。替代性地，也可以将本发明的锁定系统安装在其他类型的踏板驱动的自行车类型中，比如双人自行车、三轮车或单轮车。

通过提供用于安装在自行车上、例如在自行车的底部支架壳中的锁定系统，其中，锁定元件借助于偏置装置相对于彼此移位，自行车可以通过布置在车架内部中的锁定系统被锁定。这样的锁定系统将比在背景技术中描述的那些系统更安全，因为该锁定系统不需要任何外部钥匙进入，因为致动元件可以由键盘、遥控器等类似物致动，从而使得小偷更难以破坏锁或强行打开锁。

由偏置装置对第二锁定元件施加的力使第二锁定元件在同第一锁定元件的接合状态与分离状态之间移位，反之亦然。

接合状态和分离状态可以分别以其他方式被表示为接合位置和分离位置。此外，接合位置和分离位置可以分别被表示为锁定位置和解锁位置。

第一锁定元件和第二锁定元件可以被布置成与轴的旋转轴线同心。

在替代性实施例中，锁定系统适于安装在电动自行车中，其中，轴适于连接至驱动电动自行车的电动马达。在这样的实施例中，锁定系统可以被内置在驱动电动自行车的电动马达中。在另一替代性实施例中，锁定系统适于安装在自行车的轮毂中，其中，轴适于固定地附接到自行车的车架并且可旋转地连接到轮毂，并且其中，第二锁定元件不可旋转地连接至轮毂。

在本发明的实施例中，突起由在第一锁定元件和第二锁定元件的接合表面上的三角形齿提供，并且对应的空腔由齿之间的空间提供。这样的实施例可以改善锁定系统的锁定，因为第二锁定元件上的突起的倾斜侧壁可以抵靠第一锁定元件上的倾斜侧壁滑动，从而帮助第一锁定元件进入其中突起与对应的空腔对准的角位置。

在一个这样的实施例中，相应的三角形齿具有一个垂直于接合表面的侧壁和一个相对于接合表面倾斜的侧壁。通过提供具有垂直侧壁以及具有小于15度的陡坡的侧壁的三角形齿，锁定系统可以适于在接合状态下时允许齿在一个旋转方向上翻转(cam over)并且防止齿在相反的旋转方向上翻转。即使在自行车使用期间，错误地接合了锁定系统，这也可以允许骑自行车者使用踏板制动(pedal break)，即，在与驱动方向相反的旋转方向上旋转该轴。

在本发明的另一实施例中，突起由在第一锁定元件和第二锁定元件的接合表面上的方形齿提供，并且对应的空腔由齿之间的空间提供，所述齿具有垂直于接合表面的两个侧壁。通过由具有垂直侧壁的方形齿提供突起，由于当在轴上施加转矩时，方形齿的垂直侧壁将防止齿翻转，因此锁定系统将更难以从接合状态强行解锁。

在本发明的实施例中，第一锁定元件和第二锁定元件由具有中央通孔的圆盘提供，轴延伸穿过该中央通孔。通过将锁定元件设置为圆盘，惯性矩将尽可能小，从而使骑自行车者更容易旋转轴和第一锁定元件。此外，圆盘提供了大的面积周长比(area tocircumference ratio)的接合表面，从而使得锁定系统能够紧凑。

在实施例中，第二锁定元件是不可旋转的。这具有提供锁定系统的效果，其中第二锁定元件始终处于相同的取向上。这在第二锁定元件被磁性偏置装置移位时是有利的，因为由于第二锁定元件不可以旋转，所以第二锁定元件上的磁体将始终处于相同位置。

在实施例中，偏置装置包括至少一个永磁体。

偏置装置可以包括磁化区域的区。偏置装置可以包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个永磁体。偏置装置可以包括永磁体，该永磁体绕轴的纵向轴线以每180度、120度、90度、72度、60度、51.43度、45度、40度、36度布置。

至少一个永磁体的北极或南极面朝向第二锁定元件的方向。

使用永磁体提供了更高效的锁定系统，因为与电磁体相比，所需的功率减少。与电磁体相比，该永磁体可以进一步提供更可靠的锁定系统，因为永磁体不依赖于电源来起作用。

在实施例中，偏置装置包括至少两个永磁体。两个永磁体可以被布置成使得永磁体之一的北极、和另一个永磁体的南极面向朝向第二锁定元件的相同方向。

朝向偏置装置的方向可以基本上在纵向方向上。朝向第二锁定元件的方向可以基本上在纵向方向上。

在实施例中，第二锁定元件包括至少一个永磁体。

第二锁定元件可以包括磁化区域的区。第二锁定元件可以包括2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个或更多个永磁体。第二锁定元件可以包括永磁体，该永磁体绕轴的纵向轴线以每180度、120度、90度、72度、60度、51.43度、45度、40度、36度布置。

至少一个磁体的磁极之一可以面向朝向偏置装置的方向。

在实施例中，第二锁定元件包括至少两个永磁体。这两个永磁体可以被布置成使得磁体之一的北极、和另一个磁体的南极面向朝向偏置装置的方向。

在实施例中，偏置装置包括呈初级磁体和次级磁体形式的两个永磁体。初级磁体或次级磁体中的一者的北极、和初级磁体和次级磁体中的另一者的南极可以面向朝向第二锁定元件的方向。第二锁定元件可以包括呈第三磁体形式的一个永磁体，其中，第三磁体的北极或南极面向朝向偏置装置的方向。

这具有允许偏置装置磁性排斥和磁性吸引第二锁定元件的技术效果，其中，第二锁定元件仅包括一个永磁体。

在实施例中，偏置装置包括呈第三磁体形式的一个永磁体，其中，第三磁体的北极或南极面向朝向第二锁定元件的方向。第二锁定元件可以包括呈初级磁体和次级磁体形式的两个永磁体。初级磁体或次级磁体中的一者的北极、和初级磁体和次级磁体中的另一者的南极可以面向朝向偏置装置的方向。

这具有允许偏置装置磁性排斥和磁性吸引第二锁定元件的技术效果，其中，偏置装置仅包括一个永磁体。

在实施例中，第二锁定元件由比如钢等铁磁性材料制成。这具有允许第二锁定元件本身被磁性吸引的效果。以这种方式，可以提供仅包括一个永磁体的第二元件，该第二元件可以被偏置装置磁性排斥和磁性吸引。

在实施例中，致动元件是电致动的。

致动元件可以是步进马达、线性致动器、丝杠等。

在本发明的实施例中，致动元件是电动DC马达。在这样的实施例中，锁定系统包括内部电源和/或适于连接到被布置在自行车中的外部电源以便为马达供电。在实施例中，锁定系统包括内部电源，该内部电源适于连接至适于充电的自行车的发电机。

电致动的致动元件提供了能够通过按下按钮来锁定和解锁自行车的便利。

在实施例中，致动元件物理地移动第二锁定元件。

通过物理地移动偏置装置，这有助于在偏置装置相对于第二锁定元件的磁性排斥状态与磁性吸引状态之间进行切换。

在实施例中，致动元件通过角位移物理地移动偏置装置。

通过成角度地移位第二锁定元件，这有助于在偏置装置相对于第二锁定元件的磁性排斥状态与磁性吸引状态之间进行切换。这允许锁定系统中的空间被最佳地利用，并且因此提供了紧凑的锁定系统。

在实施例中，致动元件物理地移动偏置装置。

通过物理地移动偏置装置，这有助于在偏置装置相对于第二锁定元件的磁性排斥状态与磁性吸引状态之间进行切换。

在实施例中，致动元件通过角位移物理地移动偏置装置。

通过成角度地移位偏置装置，这有助于在偏置装置相对于第二锁定元件的磁性排斥状态与磁性吸引状态之间进行切换。这允许锁定系统中的空间被最佳地利用，并且因此提供了紧凑的锁定系统。

锁定系统可以进一步包括霍尔传感器，该霍尔传感器用于检测偏置装置相对于第二锁定元件是否处于磁性排斥位置或磁性吸引位置。

在实施例中，偏置装置具有旋转轴线，并且被布置成与该轴的旋转轴线同轴。

偏置装置可以是盘形、三角形、方形、圆柱形或任何其他合适的形状。这允许偏置装置最佳地适于锁定系统中的可用的空间。

在实施例中，自行车锁定系统进一步包括用于致动该致动元件的无线通信单元。

通过提供无线通信单元，骑自行车者可以远程锁定/解锁自行车，从而消除对锁定系统的外部进入。这将使小偷更难以通过力来解锁自行车。远程解锁还进一步提高了骑自行车者的便利性，因为可以在骑自行车者到达自行车处之前将自行车解锁，以便一旦骑自行车者到达自行车处就准备好骑车。

在实施例中，可以提供用于解锁自行车的装置。这可以采用数字键盘、遥控器等形式。也可以使用智能电话应用程序。

在本发明的实施例中，锁定系统进一步包括平行于纵向轴线延伸的圆柱形外壳体，该圆柱形壳体包围第一锁定元件和第二锁定元件以及偏置装置，其中，轴延伸穿过该圆柱形外壳体。通过将锁定系统的部件包围在圆柱形壳体中，将变得更难以破坏锁定系统，因为小偷不仅将必须进入自行车车架(比如底部支架壳)的内部，而且还必须打开外壳体。

外壳体优选在每个端部处由具有中央通孔的圆形封闭元件封闭，轴延伸穿过该中央通孔。在一些这样的实施例中，支撑该轴的滚珠轴承被布置在每个通孔中。

在本发明的第二方面中，通过包括本发明的第一方面的自行车锁定系统的自行车来实现背景技术部分中列出的目的，其中，锁定系统被布置在自行车车架的底部支架壳中。这种自行车可以受益于以上所述的优点。

在前一个实施例的开发中，锁定系统被布置在自行车车架的底部支架壳中，并且其中，底部支架壳在纵向方向上由具有中央通孔的端盖封闭，轴延伸穿过该通孔，并且所述端盖包括延伸到底部支架壳中的圆柱形部分，其中，锁定系统被固定在端盖中的至少一个端盖的圆柱形部分中。

端盖中的至少一个端盖可以通过焊接、胶合等固定到底部支架壳。

在本发明的实施例中，锁定系统被固定在两个端盖的圆柱形部分中。

在前一个实施例的开发中，所述圆柱形部分的内径小于底部支架壳的直径，使得在锁定系统与围绕锁定系统的底部支架壳之间形成间隙。

通过提供具有延伸到自行车车架的底部支架壳中的圆柱形部分的端盖，本发明的第一方面的锁定系统可以置于圆柱形部分上，从而在锁定系统与围绕锁定系统的底部支架壳的内表面之间提供气隙。气隙可以用于容纳延伸到锁定系统或从锁定系统延伸的接线，因此使得可以将锁定系统连接到其他装置，例如外部电源。

附图说明

下面将通过实施例的非限制性示例并参考示意性附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了本发明的被安装在底部支架中并且在分离状态下的锁定系统的实施例的示意性透视图；

图2示出了在接合状态下的图1的锁定系统；

图3以剖开的分解透视图示出了图1的锁定系统

图4示出了来自图1的第二锁定元件的透视图；

图5示出了来自图1的第一锁定元件的透视图；

图6示出了图4的第二锁定元件的不同实施例；

图7示出了与图6对应但包括不同形状的突起的第二锁定元件的实施例；

图8示出了包括不同形状的突起的第二锁定元件的另一实施例；

图9示出了图1的锁定系统在壳体中的透视图；

图10示出了在壳体内部在接合状态下的锁定元件的透视图；

图11示出了在壳体内部在接合状态下的锁定元件的不同实施例的透视图；

图12示出了在接合状态下的锁定系统的另一实施例的透视性剖视图；

图13示出了在接合状态下的锁定系统的另一实施例的透视性剖视图，在该接合状态下，致动元件已经被致动；

图14示出了在分离状态下的锁定系统的另一实施例的透视性剖视图；

图15示出了自行车的底部支架壳的示意性剖视图；

图16示出了本发明的安装在自行车的底部支架壳中的锁定系统的示意性剖视图；以及

图17示出了图16中的锁定系统的另一示意性剖视图。

在下文中，将进一步详细地描述本发明的实施例。除非另有特别说明，否则特征的每个具体变化都可以适用于本发明的其他实施例。注意，出于说明的目的，所示的不同元件的尺寸、尤其是厚度可能被放大。

首先转向图1，通过侧视图示出了本发明的在自行车的底部支架壳90中处于分离状态下的锁定系统1的第一实施例。锁定系统1包括轴50，该轴在纵向方向L上延伸并且可围绕其纵向轴线旋转。轴50在其端部包括两个接合部分51、52，这两个接合部分适于连接至自行车的踏板臂和曲柄组(未示出)，每个接合部分延伸穿过端盖92b、92a。

锁定系统1进一步包括第一锁定元件30，该第一锁定元件被布置成与轴50同轴并固定至该轴，使得该第一锁定元件可与轴50在壳体60内旋转。第一锁定元件30具有圆盘的形状，该圆盘是圆形且纤薄的以使其保持低的惯性矩，从而将需要来自骑自行车者的较小的力来旋转。

锁定系统1进一步包括被布置成与轴50同轴的第二锁定元件20。第二锁定元件20可沿着纵向方向L移位，使得该第二锁定元件可移动成与第一锁定元件30接触或远离该第一锁定元件。锁定系统1进一步包括偏置装置100和呈电动马达103形式的致动元件，该致动元件包括偏心轴104，该偏心轴与偏置装置100中的引导凹部105(图9中最佳所见)接合。

第一锁定元件30和第二锁定元件20两者都包括分别在图5和图4中可见的接合表面31、21，并且这些接合表面31、21被布置成面向彼此。接合表面31、21包括相互对应的突起32、22和空腔33、23，使得可以通过将第一锁定元件30和第二锁定元件20中的一者的突起32、22移动到另一者的空腔33、23中而将该第一锁定元件与该第二锁定元件接合。

因此，第一锁定元件30和第二锁定元件20可通过使两个锁定元件30、20相对于彼此移位和旋转而在接合状态与分离状态之间移动。在图1所示的分离状态下，第一锁定元件30和第二锁定元件20彼此分离，使得突起32、22不被容纳在空腔33、23中。因此，第一锁定元件30和轴50自由地旋转，从而允许轴将旋转运动传递到自行车的车轮。在本实施例中，偏置装置100包括三个由两个永磁体101、102组成的磁体对，这些永磁体被定位在偏置装置100上，使得磁体101的北极和磁体102的南极面向朝向第二锁定元件20的方向。在本实施例中，第二锁定元件20包括三个永磁体27(如图4所见)，其中，这些永磁体的相应南极面向朝向偏置装置的方向。在分离状态下，磁体101被定位成与磁体27相对，从而将第二锁定元件20吸引到偏置装置100。类似地，也可以为第二锁定元件20提供一对磁体101、102，并且为偏置装置100提供磁体27。

为了从分离状态切换到如图2所见的接合状态，电动马达103通过转动位于引导凹部105中的偏心轴104来使偏置装置100成角度地移位，使得偏置装置上的磁体102被定位成与第二锁定元件20上的磁体27相对(如图11所见)，从而使第二锁定元件20朝向第一锁定元件30排斥和移位。一旦第一锁定元件30处于突起32、22与空腔33、23对准的角位置，第二锁定元件30就被移位成使得突起32、22被容纳在空腔33、23中。由此，不可旋转的第二锁定元件20与第一锁定元件30之间的接合防止了第一锁定元件30和轴50的旋转，从而轴不能被驱动并且自行车被锁定。

如上所述，对于在其接合表面21、31上具有若干级(few orders of)旋转对称性的锁定元件20、30，当偏置装置100被致动以使第一锁定元件30和第二锁定元件20相对于彼此移位时，第一锁定元件30的突起32可能将与第二锁定元件20的突起22对准，从而使得偏置装置不可能使锁定元件20、30进入接合状态。然而，由于由偏置装置100施加在第二锁定元件20上的力，一旦轴50以及因此还有第一锁定元件30例如被小偷旋转，则锁定系统1可以自锁定，因为轴50的旋转将第一锁定元件30带到突起22、32与对应的空腔23、33对准的角位置。当到达该角位置时，由偏置装置100施加在第二锁定元件20上的力将使(即，迫使)第二锁定元件20在纵向方向L上移位到突起22、32与对应的空腔23、33接合的位置。由此，自行车的拥有者可以仅通过致动偏置装置100而无需使自行车的踏板以及因此轴50转到正确的角位置就能够锁定自行车。

为了支撑轴50并使其以尽可能小的摩擦旋转，锁定系统1包括两个滚珠轴承62a、62b，在壳体60的每一端有一个滚珠轴承。滚珠轴承62a位于壳体60中，滚珠轴承62b位于端盖92b中，滚珠轴承62a、62b以允许旋转的方式固定轴50。如图3中所见，端盖92a设有突起95，该突起与壳体60中的对应空腔(未示出)相匹配，从而防止壳体60和锁定系统在底部支架壳90中旋转。端盖92a在此被焊接到底部支架壳90，并且端盖92b设置有螺纹110，以用于螺纹接入底部支架壳90中的对应螺纹111中。

图4和图5分别示出了由图1的实施例使用的第一锁定元件30和第二锁定元件20的透视图。如上所述，第二锁定元件20被设置为具有与第一锁定元件30的接合表面31相对应的接合表面21的圆盘。在所示的实施例中，全部接合表面21、31包括从接合表面21、32呈齿状突出的多个相互对应的突起22、32，以及由齿之间的空间提供的空腔23、33。形成第一锁定元件30和第二锁定元件20的圆盘设置有中央通孔，轴50可以穿过该中央通孔。还示出了三个永磁体27的位置。

原则上，锁定系统1的锁定功能可以通过在第一锁定元件30或第二锁定元件20之一的接合表面上的单个突起以及在另一个接合表面上的单个空腔来实现。然而，通过提供被布置成使得接合表面21、23具有更高程度的旋转对称性的多个突起22、32和空腔23、33，第一锁定元件30将能够采取其中突起22、32与空腔23、33对准的多个角位置，从而这将使锁定元件20、30更容易移动到接合状态。此外，通过提供多个突起22、32和空腔23、33，锁定元件20、30可以实现更好的接合，从而使得更难以例如通过从锁定系统1的外部对轴50施加大转矩而强行使锁定元件20、30分离。

第二锁定元件20在其外角表面上包括多个防止旋转的突起24，这些防止旋转的突起适于装配到锁定系统1的壳体中或者自行车的底部曲柄支架中的对应凹槽中。防止旋转的突起24从而允许在纵向方向L上移位，但不允许旋转。

图6示出了包括切口26的第二锁定元件20的不同实施例，该切口向比如为锁定系统供电的电池等部件(未示出)提供空间，同时仍允许锁定元件20在纵向方向上移位。突起22由在接合表面上的三角形齿提供，并且对应的空腔23由齿之间的空间提供。当使用时，在第一锁定元件上设置对应的突起和空腔。这样的实施例改善了锁定系统的锁定，因为第二锁定元件上的突起的倾斜侧壁可以抵靠第一锁定元件上的对应的倾斜侧壁滑动，从而迫使第一锁定元件进入其中突起与对应的空腔对准的角位置。

图7示出了与图6类似的第二锁定元件的不同实施例，其中，形成突起22、32的三角形齿的一侧与其相应的接合表面21、31垂直，并且一侧相对于其相应的接合表面21、31有浅坡度。当锁定元件20、32处于接合状态时，这使得在一个旋转方向(即，向前驱动自行车的方向)上强行转动该轴、同时允许三角形齿在相反的旋转方向上翻转变得更加困难。即使在自行车使用期间锁定系统1被接合，这也可以允许骑自行车者进行踏板制动。

转到图8，示出了第二锁定元件20的另一实施例，其中，突起22、32由具有与其相应的接合表面21、31垂直的侧壁的正方形突起形成。这些突起22、32的尺寸和形状在接合状态下提供了特别强的接合，而与轴可能被迫进入的旋转方向无关。锁定元件20、30仅具有若干旋转对称性弯折部的本实施例和其他实施例在结构上是简单的，但是第一锁定元件20仅具有其中突起21、31与空腔22、32对准的几个角位置。

转到图9至图11，将描述锁定系统的壳体60。壳体60具有适于装配到自行车车架的底部支架壳90中的外部圆柱形形状。壳体60的内表面设置有多个凹槽61，这些凹槽具有与第二锁定元件20的防止旋转的突起24相对应的形状，使得防止旋转的突起24可以可滑动地接合在凹槽61中。凹槽61在纵向方向L上延伸，使得第二锁定元件20可以在壳体60内部滑动，同时防止旋转的突起24防止第二锁定元件20旋转。

图11进一步示出了锁定系统1的实施例，其中，第二锁定元件20由铁磁性材料(在这种情况下为钢)制成，并且包括三个永磁体27。与锁定系统1的其他实施例类似，第二锁定元件20通过偏置装置上的被定位成与第二锁定元件20上的永磁体27相对的永磁体102排斥而被迫与第一锁定元件30接合。然而，在分离状态下，偏置装置100成角度地移位，使得磁体102不再被定位成与磁体27相对，并且由于第二锁定元件20是铁磁性的，所以该第二锁定元件被吸引到磁体102上，并且因此被迫脱离与第一锁定元件30接合。第二锁定元件20是铁磁性的，该第二锁定元件被偏置装置100的所有磁体吸引。因此，偏置装置100可以设置有磁体102，这些磁体全部具有面向第二锁定元件20的相同的磁极。

图12至图14示出了锁定系统1的实施例，其中，第二锁定元件20是铁磁性的并且能够成角度地移位，而偏置装置(仅示出了该偏置装置的磁体102)不旋转。第二锁定元件20的突起28和壳体60的凹槽65被成形成使得第二锁定元件20可以成角度地移位，即旋转20度。与先前的实施例类似，磁体102在被定位成与第二锁定元件20的磁体27相对时，用于排斥并迫使第二锁定元件20与第一锁定元件30接合。在锁定元件20、30的接合状态下，马达103的偏心轴104与第二锁定元件20中的凹部105接合，阻止第二锁定元件20以及因此轴(未示出)旋转，从而锁定自行车。为了从接合状态切换到分离状态，马达103被致动，使得偏心轴104向凹部105的另一侧移动，如图13中所见。这允许第二锁定元件20与第一锁定元件30旋转，直到凹部105再次抵接偏心轴104。一旦第二锁定元件20旋转使得磁体27与磁体102分离，则磁体102吸引铁磁性第二锁定元件20，从而迫使其脱离与第一锁定元件30的接合而进入分离状态，如图14中所见。为了切换回到接合状态，马达103被致动，使得偏心轴104将第二锁定元件20移位回到磁体27和102被定位成彼此相对的位置，从而迫使第二锁定元件20与第一锁定元件30接合。

锁定系统1包括适于致动马达的无线通信单元120，从而致动元件103以及因此偏置装置可以被远程地致动。这样就不需要向外部按钮等提供接线，并且允许使用者使用遥控装置或无线发射/接收单元(例如，智能电话)舒适地锁定或解锁他/她的自行车。

图15至图17示出了底部支架壳90和端盖92的另一实施例。图15示出了其中没有容纳本发明的锁定系统1的底部支架壳90的剖视图。底部支架壳90由横向延伸穿过自行车的车架的圆柱形孔形成。底部支架壳90在两端处设置有在其内表面上形成的螺纹91，螺纹91适于与一组端盖92(在图15中仅示出了一个端盖)的对应螺纹93接合，使得底部支架壳90可以被封闭。为了允许将接线引到锁定系统或从锁定系统引出接线，底部壳90通过通孔98连接到自行车的车架的管，这允许将致动器或电源放置在自行车中的其他地方或将锁定系统1连接至发电机上。

图16和图17示出了其中容纳有本发明的锁定系统1的底部支架壳90的两个不同的剖视图。每个端盖92具有形成在中间的圆形通孔，使得轴(未示出)可以延伸穿过底部支架壳90，并且踏板可以附接在轴的两端，如参照图1所述的。如上所述，为了防止锁定系统1在被容纳在底部支架壳90中时旋转，端盖92中的至少一个端盖设置有与在锁定系统1的壳体60中形成的凹痕63相对应的多个突起95。然而，锁定系统1的旋转也可以仅通过与在壳体60中形成的凹痕相对应的一个突起来实现。

每个端盖92都设置有圆柱形支撑部分96，该圆柱形支撑部分在端盖92被插入到底部支架壳90中时，平行于底部支架壳90的中心轴线延伸，即支撑部分96延伸到底部支架壳90中。支撑部分96具有的内径与壳体60的外径基本上相同而小于壳90的内径。这允许锁定系统置于支撑部分96上，同时在壳体60与底部支架壳90的内表面之间提供气隙，使得去往和来自马达的电线可以被容纳该气隙中。

为了进一步提高本发明的锁定系统1的安全性，端盖92适于借助于专用工具而不是现成的工具被拧入/拧出底部支架壳90，专用工具适于与端盖92中的两个通孔94接合。这使得小偷更难以拆卸端盖92以进入或移除锁定系统1，而具有专用工具的自行车维修人员仍可以打开底部支架壳90以维护/更换锁定系统1。

由于不必拧开两个端盖92即可进入锁定系统1，因此端盖92之一被设计成使得，当将其拧入底部支架壳90时，端盖的表面基本上与底部支架壳90的端部齐平，使其不能被钳子或类似工具接合。另一个端盖92设置有外轮缘97，该外轮缘防止端盖92被拧入底部支架壳90中过远。此外，这个端盖92可以被胶合成与螺纹91接合，从而将使旋松更加困难。

以上已经参考被配置用于安装在自行车的底部支架壳90中的锁定系统描述了本发明，但是本发明还适用于应用于自行车的其他地方的锁定系统。

Claims (12)

1.一种用于安装在自行车中的自行车锁定系统，该锁定系统包括：

在纵向方向上延伸的轴，所述轴可围绕其纵向轴线旋转；

被配置用于彼此锁定接合的第一锁定元件和第二锁定元件，所述第一锁定元件被固定至该轴，并且该第一锁定元件和该第二锁定元件中的每一个包括接合表面，所述接合表面包括相互对应的突起和空腔，

其中，该第一锁定元件和该第二锁定元件以这些接合表面面向彼此的方式布置在该轴上，并且其中，该第一锁定元件和该第二锁定元件可沿着该纵向轴线相对于彼此移位，使得该第一锁定元件和该第二锁定元件可在接合状态与分离状态之间移动，

其中，在该第一锁定元件和该第二锁定元件处于彼此锁定接合的接合状态下，该第一锁定元件处于这些突起与这些对应的空腔对准的角位置，并且该第一锁定元件和该第二锁定元件相对于彼此处于该纵向方向上的位置，使得这些突起容纳在这些空腔中，并且

其中，在该分离状态下，该第一锁定元件和该第二锁定元件在该纵向方向上彼此间隔开，使得这些突起不容纳在这些对应的空腔中，

其特征在于，该锁定系统进一步包括偏置装置和致动元件，所述偏置装置被配置用于在该纵向方向上对该第二锁定元件施加力，以使该第一锁定元件和该第二锁定元件相对于彼此移位，其中，该偏置装置是磁性偏置装置，并且所述致动元件用于使该锁定系统在该偏置装置磁性排斥该第二锁定元件的状态与该偏置装置磁性吸引该第二锁定元件的状态之间切换。

2.根据权利要求1所述的自行车锁定系统，其中，该第二锁定元件是不可旋转的。

3.根据权利要求1所述的自行车锁定系统，其中，该偏置装置包括至少一个永磁体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的自行车锁定系统，其中，该第二锁定元件包括至少一个永磁体。

5.根据前述权利要求中任一项所述的自行车锁定系统，其中，该致动元件是电致动的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的自行车锁定系统，其中，该致动元件物理地移动该偏置装置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的自行车锁定系统，其中，该致动元件通过角位移物理地移动该偏置装置。

8.根据前述权利要求中任一项所述的自行车锁定系统，其中，该偏置装置具有旋转轴线，并且被布置成与该轴的旋转轴线同轴。

9.根据前述权利要求中任一项所述的自行车锁定系统，进一步包括用于致动该致动元件的无线通信单元。

10.一种自行车，该自行车包括根据前述权利要求中任一项所述的自行车锁定系统，其中，该锁定系统被布置在该自行车车架的底部支架壳中或该自行车的车轮中。

11.根据权利要求10所述的自行车，其中，该锁定系统被布置在该自行车车架的底部支架壳中，并且其中，该底部支架壳由具有中央通孔的端盖封闭，该轴延伸穿过该通孔，并且所述端盖包括延伸到该底部支架壳中的圆柱形部分，其中，该锁定系统被固定在这些端盖的圆柱形部分中。

12.根据权利要求11所述的自行车，其中，所述圆柱形部分的内径小于该底部支架壳的直径，使得在该锁定系统与围绕该锁定系统的底部支架壳之间形成间隙。

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