CN206307180U - 一种基于物联网自行车后轴锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，是基于手机信号远程控制的公共自行车后轴锁紧装置，包括壳体、中轴、发电装置、锁紧装置、控制装置；发电装置、锁紧装置、控制装置均封装在壳体内部，锁紧装置通过电动机带动锁栓插入或滑出锁孔中，结构简单，不需同步装置，锁栓盘和左半轴上的圆柱销配合可承受外力，防止电动机受力过大而损坏。完全不需停车桩，随时借，用完即还。骑行过程中即可发电并充电储能。锁和控制模块集成在后轴内部，解决了自行车容易被盗的问题，延长了使用寿命。

Description

一种基于物联网自行车后轴锁紧装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，具体为一种基于手机信号远程控制的公共自行车后轴锁紧装置，可实现自行车后轴的自动锁紧和打开，属日用器械技术领域。

背景技术

随着物联网技术的飞速发展，集环保、智能为一体，具有网络、定位、电源管理、手机借还等功能的公共自行车越来越受人们的青睐。可克服现有基于锁止器的公共自行车存在停车站点建设成本高、影响市容、利用率低、还车麻烦、故障率及运营成本高等缺点。

中国实用新型专利《一种自行车后轴锁紧装置》（201520919152.1）所公开的，是通过内置GPS模块，实时跟踪车子当前状态与位置，通过物联网技术，使用手机网络或蓝牙开关车锁，可避免钥匙丢失无法开锁的尴尬，其不足之处是，开关锁装置的驱动电机安装在后轴旁，因驱动力不平衡容易造成锁栓盘卡死现象；同时锁栓是采用刚性结构，锁栓易被锁孔定死造成锁车失败。发明专利《智能自行车防盗方法及系统》（201410828179.X）包括自行车锁、定位单元及通信单元；自行车锁内嵌于自行车后轮轴承中，与通信单元连接，锁车时有多个凸起伸出物卡住后轮轴承，锁定后可防止自行车后轮轴承转动，定位单元用于定位自行车，通信单元与定位单元连接，用于实现自行车定位单元与远程终端通信，但该发明所述装置并没有具体的车锁实物结构设计图或详细的可实施文字说明公开；发明专利《一种用于摩托车、电动车、自行车的智能锁》（201410784809.8）以及《一种具有无线通讯功能的自行车锁》（201520136673.X）等，均是公开了无线通信的锁车装置，并没有涉及具体车锁结构及车锁的安装位置方面内容。

发明内容

本实用新型目的是针对背景技术所述问题，设计一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，是基于手机信号远程控制的公共自行车后轴锁紧装置，可实现自行车后轴的自动锁紧和打开，并能提供自行车的位置信息，不用锁止器，不建停车点，随时借、用完即还，具有结构简单、操作简便、成本低廉、绿色环保、实用性高等特点。特别是解决了新型专利《一种自行车后轴锁紧装置》（201520919152.1）存在锁栓盘卡死、锁栓易被锁孔定死造成锁车失败等问题，可完全防止锁栓被卡死，提高了可靠性。

所述防自行车后轴锁紧时卡死的设计思想是：将自行车的后轴设计为两半轴组合，锁栓盘的驱动电机内置于轴内，驱动电机产生的驱动力作用于锁栓盘中央，避免作用力的不对称而卡死锁栓盘；锁栓具有弹性结构，当锁栓盘带动锁栓插入锁孔时，若锁栓不能完全插入，弹性锁栓则自动收缩并与锁孔保持一定压力，当有外力使车轮发生微小转动时，锁栓即完全插入锁孔中，完成锁车动作。

本实用新型的技术方案是：一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，是基于手机信号远程控制的公共自行车后轴锁紧装置，包括：壳体、中轴、发电装置、锁紧装置、控制装置；所述发电装置、锁紧装置、控制装置均封装在壳体内部；

所述壳体包括：花鼓3、锁座2和右端盖14，所述花鼓3是两端带法兰的圆筒，所述锁座2和右端盖14通过螺栓及密封件分别固连在花鼓3的两端法兰上；所述锁座2的内侧，呈环状均匀分布有锁孔28-1；

所述中轴包括：左半轴1和右半轴4，所述左半轴1和右半轴4分别穿过锁座2和右端盖14的中心在花鼓3内部嵌套连接，并通过螺栓24紧定，所述嵌套连接部分有内部空腔；中轴两端固连在自行车车架上，当自行车后轴旋转时，所述壳体绕中轴旋转；

所述发电装置包括：内齿圈10、惰轮20、小齿轮21、发电机23；所述内齿圈10通过螺钉8和定位套筒9固连在锁座2内侧，所述惰轮20与内齿圈10啮合，所述小齿轮21与惰轮20啮合，所述发电机23固连在中轴上，发电机23动力输入轴连接小齿轮21；

所述控制装置包括：固连在中轴上的电控盒11和电池盒18；所述电控盒11内包括：GPRS模块、微控制器、充放电控制电路、驱动电路，所述电池盒18内有蓄电池组；所述GPRS模块用于接受手机指令，再通过微控制器及驱动电路控制自行车开锁或锁紧；其特征在于：

所述锁紧装置包括：锁栓盘31、锁栓28、圆柱销27、铜柱34、丝杠35、丝杠螺母36、电动机37；所述电动机37位于左半轴1和右半轴4嵌套连接后形成的内部空腔中，所述电动机37输出轴上是丝杠35，所述丝杠35前端是圆条；

所述圆柱销27沿径向穿插在左半轴1的轴颈上，圆柱销27柱面中部开有与丝杆35前端圆条滑动配合的圆孔；所述圆条前端定位在所述左半轴1的轴颈处中心位置；

所述锁栓盘31为板状长方体，锁栓盘31左侧面两端各有一个锁栓28，所述锁栓28呈尖头圆柱状或圆锥状；

所述丝杠螺母36与丝杠35配合，丝杠螺母36本体通过铜柱34与锁栓盘31固连，当电动机35正反向旋转时，所述丝杠35带动丝杠螺母36、并通过铜柱34带动锁栓盘31沿丝杠35轴向直线往复移动，从而推拉锁栓盘31上固连的锁栓28完全插入或滑出锁座2内侧的锁孔28-1，实现自行车的锁紧或开锁；

所述锁栓盘31中间位置开有与所述左半轴2轴颈上的圆柱销27间隙相配合的连通键槽；自行车锁紧状态下，所述圆柱销27滑入所述键槽中。

如上所述一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，其特征在于：所述锁紧装置还包括法兰盘29，所述法兰盘29固连在锁栓盘31的右侧，法兰盘29内部有压力弹簧，所述锁栓28与法兰盘29同轴，压力弹簧一端顶在法兰盘（29）内，另一端与锁栓（28）接触。其有益效果是：可以实现锁栓28的压缩和自动回位，当锁栓28没有插入锁座2的锁孔28-1中，而是卡紧于锁孔之间的间隙时，锁栓28受力使弹簧压缩，当有外力作用时，只要稍微动一下自行车，锁栓28便在弹簧的弹力作用下插入锁孔28-1中，完成锁车功能。

如上所述一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，其特征在于：所述锁栓盘31下部固连有弹性拨环32，所述弹性拨环32上开有腰子孔，所述电控盒11上部固连有微动开关33，所述微动开关33的动作掣套在所述腰子孔中；当锁栓盘31向左运动至锁栓28完全插入锁孔28-1中时，所述弹性拨环32拨动微动开关33动作，电动机37停止锁紧运转，反之，当锁栓盘31向右运动至锁栓28完全离开锁孔28-1中时，所述弹性拨环32拨动微动开关33反向动作，电动机37停止开锁运转。其有益效果是：实现电动机37与开闭锁动作装置联锁，确保锁车或开锁动作可靠，并提高锁紧装置的使用寿命。

优选的，所述锁栓盘31下部与电控盒11上部之间，或者是安装有非接触式光电或电磁感应开关，用于实现电动机37正反向运转与锁栓28的开锁或锁紧动作互锁联动。

本实用新型有益效果是：锁紧机构的锁栓与锁座结构简单，不需同步装置，特别是解决了锁栓盘卡死或锁车失败问题；另一方面，锁栓盘31和左半轴1上的圆柱销27配合可承受外力，防止电动机35受力过大而损坏。完全不需停车桩，随时借，用完即还，从根本上解决了公共自行车管理与维护成本高现状。骑行过程中，边骑边充电，储能充足，不用担心锁车时控制电路无电源。锁和控制模块集成在后轴内部，解决了自行车容易被盗的问题，保护了内部的部件，延长了使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种基于物联网自行车后轴锁紧装置外观立体结构示意图；

图2是位于壳体内部各功能装置结构示意图（图中隐去了1/4圈内齿轮）；

图3是图1壳体内部各功能装置轴侧图；

图4是锁栓盘与左右半轴配合示意图；

图5是图4沿丝杠轴向爆炸视图；

图6是图4中弹性拨环与开关结构及安装位置示意图。

附图中的标记说明：1—左半轴、2—锁座、3—花鼓、4—右半轴、5—螺栓、6—螺母、7—O型密封圈、8—螺钉、9—定位套筒、10—内齿圈、11—电控盒、14—右端盖、15—支撑架、16—压紧螺栓、17—发电机支架、18—电池盒、19—发电机压板、20—惰轮、21—小齿轮、22—齿轮压板、23—发电机、24—紧定螺钉、25—轴承、26—唇型密封圈、27—圆柱销、28—锁栓、28-1—锁孔、29—法兰盘、30—卡圈、31—锁栓盘、32—弹性拨环、33—开关、34—铜柱、35—丝杠、36—丝杠螺母、37—电动机。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例作进一步说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内，本技术方案中未详细述及的，均为公知技术。

参见图1～图6，本实用新型一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，是基于手机信号远程控制的公共自行车后轴锁紧装置。包括：壳体、中轴、发电装置、锁紧装置、控制装置五个部分；其中发电装置、锁紧装置、控制装置均封装在壳体内部。

由图1～图6可知，本实用新型一种基于物联网自行车后轴锁紧装置所包括具体零部件有：左半轴1、锁座2、花鼓3、右半轴4、螺栓5、螺母6、O型密封圈7、螺钉8、定位套筒9、内齿圈10、电控盒11、右端盖14、支撑架15、压紧螺栓16、发电机支架17、电池盒子18、发电机压板19、惰轮20、小齿轮21、齿轮压板22、发电机23、紧定螺钉24、轴承25、唇型密封圈26、圆柱销27、锁栓28、28-1—锁孔、法兰盘29、卡圈30、锁栓盘31、弹性拨环32、开关33、铜柱34、丝杠35、丝杠螺母36、电动机37。

所述的左半轴1和右半轴4构成中轴，所述壳体包括花鼓3、锁座2和右端盖14，所述发电装置包括内齿圈10、惰轮20、小齿轮21、发电机23，所述控制装置包括电控盒11、电池盒18、开关33，所述锁紧装置包括锁栓盘31、锁栓28、圆柱销27、法兰盘29、铜柱34、丝杠35、螺母36、电动机37。

所述左半轴1及右半轴4两端有螺纹，所述螺纹通过螺帽固连在自行车后架上，两个半轴在花鼓3内相嵌套并通过紧定螺钉24锁紧，所述花鼓3两端的鼓耳上有交错的辐条孔，花鼓3的左侧通过螺栓联接有锁座2，所述锁座2内侧安装有轴承25和唇型密封圈26，还有呈圆环状均匀分布的锁孔28-1，所述左半轴1和右半轴4两端分别穿过锁座2、轴承25、唇型密封圈26和右端盖14中心；所述电控盒11内密封安装有：GPRS模块、微控制器、电量检测电路和电动机启停控制电路；所述GPRS模块用于接受手机指令并通过微控制器控制电动机37启停动作。

本实用新型实施例中，构成自行车后轴锁紧装置各零部件，仅锁座2、花鼓3、右半轴4和固连在销座2内侧的内齿圈10与自行车轮毂同步旋转，其余各零部件均是固连在中轴上。

由附图可知，所述丝杠35、电控盒11、发电机23、锁栓盘31、锁栓28、弹性拨环32、开关33、内齿圈10、惰轮20、小齿轮21、齿轮压板22、电机支架17、法兰盘29、发电机压板19、卡圈30、丝杠螺母36、电动机37、支撑架15，均是封装在所述花鼓3内部。

沿锁座2至右端盖14内侧，依次分布有：锁栓盘31、锁栓28、法兰盘29、内齿圈10、惰轮20、小齿轮21、齿轮压板22、发电机支架17、发电机23、发电机压板19、支撑架15、电控盒11、卡圈30；所述丝杠35套装在电动机37输出轴上，电动机37套装在左半轴1和右半轴4所形成的空腔中，左半轴1上还安装有圆柱销27。

所述内齿圈10通过螺钉8和定位套筒9固连在所述锁座2内侧上，所述发电机23轴上安装有小齿轮21，所述小齿轮21与所述内齿圈10通过惰轮20同步转动，发电储能。

所述锁栓盘31的两侧有对称分布的锁栓28和法兰盘29，锁栓盘31通过铜柱34与丝杠螺母36固连，自行车锁紧状态下，所述锁栓28随机的完全插入所述锁座2内侧的锁孔28-1中，并与所述锁孔28-1是滑动且间隙配合。本实用新型实施例中，锁栓28呈尖头圆柱状。

所述丝杠35的轴上有丝杠螺母36，当丝杠35在电动机37带动下旋转时，丝杠35带动丝杠螺母36左右往复移动，用于推拉锁栓盘31上的锁栓28插入或滑出锁座2上的锁孔28-1。丝杠（35）前端是圆条，所述圆条穿过圆柱销27中心孔后，插入左半轴1轴颈处内部中心处，并通过滑动轴承定位。

所述锁栓盘31的内侧有与所述左半轴1上的圆柱销27间隙配合的连通键槽；自行车锁紧状态下，所述圆柱销27滑入所述键槽中。本实用新型实施例中，圆柱销27设定为三个。

所述左半轴1和右半轴4通过紧定螺钉24联接，内部形成的空腔用于安装电动机37，这样节省内部空间，特别是可确保丝杠35和锁栓盘31同心而不会出现锁栓盘31在锁紧时卡着的现象。

如图4和图5所示，圆柱销27与锁栓盘31的键槽两侧面有一定的间隙，启动锁紧自行车时，锁栓盘31可以基于圆柱销27左右摆动，当锁栓28没有插入锁座2的锁孔中，而是卡紧于锁孔间的间隙的时候，锁栓盘31受力摆动，使锁栓28摆动一个角度后，再进入锁孔中；当再次使用自行车时，手机发出开锁的信号，微控制器控制丝杠电机35反向旋转，丝杠电机35上的丝杠通过螺母36带动锁栓盘31向后移动，锁栓28与锁座2分离，自行车后轮解锁。

如图2所示，锁座2上的锁孔28-1呈带倒角圆柱孔结构。有利于锁栓28方便的插入锁孔中；另一方面，锁栓盘31和左半轴1上的圆柱销27配合可承受外力，防止丝杠35受力过大而损坏。

如图4和图5所示，锁栓28在法兰盘29中滑动，法兰盘29内装有压力弹簧图中未示出，利用压力弹簧作用实现锁栓28的压缩和自动回位，当锁栓28没有插入锁座2的锁孔中，而是卡紧于锁孔间的间隙的时候，锁栓28受力使弹簧压缩，当有外力作用或有人采用不正当办法用车的时候只要稍微动一下自行车，锁栓28便在压力弹簧的弹力作用下插入锁座2的锁孔28-1中，完成锁车功能。

如图4和图5所示，所述锁栓盘31下部固连有弹性拨环32，所述弹性拨环32上开有腰子孔，所述电控盒11上部固连有微动开关33，所述微动开关33的动作掣套在所述腰子孔中；当锁栓盘31向左运动至锁栓28完全插入锁孔28-1中时，所述弹性拨环32拨动微动开关33动作，电动机37停止锁紧运转，反之，当锁栓盘31向右运动至锁栓28完全离开锁孔28-1中时，所述弹性拨环32拨动微动开关33反向动作，电动机37停止开锁运转，实现电动机37与开闭锁动作装置联锁，确保锁车或开锁动作可靠，并提高锁紧装置的使用寿命。

所述锁栓盘31下部与电控盒11上部之间，或者是安装有非接触式光电或电磁感应开关，用于实现电动机37正反向运转与锁栓28的开锁或锁紧动作互锁联动。

本实用新型一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，在自行车进行锁紧和打开的时候，只需通过GPRS给其信号，即可实现自行车的锁紧和打开，无需人为干预，完全不需停车桩，随时借，用完即还，从根本上解决了公共自行车的成本巨大的问题。骑行过程中，边骑边充电，储能充足，不用担心锁车时控制电路无电源。锁紧机构的锁栓与锁座结构简单，不需同步装置，锁和控制模块集成在后轴内部，解决了自行车容易被盗的问题，保护了内部的部件，延长了使用寿命。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“排”、“列”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固连”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (4)

1.一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，是基于手机信号远程控制的公共自行车后轴锁紧装置，包括：壳体、中轴、发电装置、锁紧装置、控制装置；所述发电装置、锁紧装置、控制装置均封装在壳体内部；

所述壳体包括：花鼓（3）、锁座（2）和右端盖（14），所述花鼓（3）是两端带法兰的圆筒，所述锁座（2）和右端盖（14）通过螺栓及密封件分别固连在花鼓（3）的左右两侧；所述锁座（2）的内侧，呈环状均匀分布有圆柱状或圆锥状锁孔（28-1）；

所述中轴包括：左半轴（1）和右半轴（4），所述左半轴（1）和右半轴（4）分别穿过锁座（2）和右端盖（14）的中心在花鼓（3）内部嵌套连接，并通过螺栓（24）紧定，所述嵌套连接部分有内部空腔；中轴两端固连在自行车车架上，当自行车运动时，所述壳体绕中轴旋转；

所述发电装置包括：内齿圈（10）、惰轮（20）、小齿轮（21）、发电机（23）；所述内齿圈（10）通过螺钉（8）和定位套筒（9）固连在锁座（2）内侧，所述惰轮（20）与内齿圈（10）啮合，所述小齿轮（21）与惰轮（20）啮合，所述发电机（23）固连在中轴上，发电机（23）驱动轴连接小齿轮（21）；

所述控制装置包括：固连在中轴上的电控盒（11）和电池盒（18）；所述电控盒（11）内包括：GPRS模块、微控制器、充放电控制电路、驱动电路，所述电池盒（18）内有蓄电池组；所述GPRS模块用于接受手机指令，再通过微控制器及驱动电路控制自行车开锁或锁紧；其特征在于：

所述锁紧装置包括：锁栓盘（31）、锁栓（28）、圆柱销（27）、铜柱（34）、丝杠（35）、丝杠螺母（36）、电动机（37）；所述电动机（37）位于左半轴（1）和右半轴（4）嵌套连接后形成的内部空腔中，所述电动机（37）输出轴上是丝杠（35），所述丝杠（35）前端是圆条；

所述圆柱销（27）沿径向穿插在左半轴（1）的轴颈上，圆柱销（27）柱面中部开有与丝杠（35）前端圆条滑动配合的圆孔；所述圆条前端定位在所述左半轴（1）的轴颈处中心位置；

所述锁栓盘（31）为板状长方体，锁栓盘（31）左侧面两端各有一个锁栓（28），所述锁栓（28）呈尖头圆柱状或圆锥状；

所述丝杠螺母（36）与丝杠（35）配合，丝杠螺母（36）本体通过铜柱（34）与锁栓盘（31）固连，当电动机（37）正反向旋转时，所述丝杠（35）带动丝杠螺母（36）、并通过铜柱（34）带动锁栓盘（31）沿丝杠（35）轴向直线往复移动，从而推拉锁栓盘（31）上固连的锁栓（28）完全插入或滑出锁座（2）内侧的锁孔（28-1）；

所述锁栓盘（31）中间位置开有与所述左半轴（1）轴颈上的圆柱销（27）间隙相配合的连通键槽；自行车锁紧状态下，所述圆柱销（27）滑入所述键槽中。

2.如权利要求1所述一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，其特征在于：所述锁紧装置还包括法兰盘（29），所述法兰盘（29）固连在锁栓盘（31）的右侧，法兰盘（29）内部有压力弹簧，所述锁栓（28）与法兰盘（29）同轴，压力弹簧一端顶在法兰盘（29）内，另一端与锁栓（28）接触。

3.如权利要求1所述一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，其特征在于：所述锁栓盘（31）下部固连有弹性拨环（32），所述弹性拨环（32）上开有腰子孔，所述电控盒（11）上部固连有微动开关（33），所述微动开关（33）的动作掣套在所述腰子孔中；当锁栓盘（31）向左运动至锁栓（28）完全插入锁孔（28-1）中时，所述弹性拨环（32）拨动微动开关（33）动作，电动机（37）停止锁紧运转，反之，当锁栓盘（31）向右运动至锁栓（28）完全离开锁孔（28-1）中时，所述弹性拨环（32）拨动微动开关（33）反向动作，电动机（37）停止开锁运转。

4.如权利要求1所述一种基于物联网自行车后轴锁紧装置，其特征在于：所述锁栓盘（31）下部与电控盒（11）上部之间，或者是安装有非接触式光电或电磁感应开关，用于实现电动机（37）正反向运转与锁栓（28）的开锁或锁紧动作互锁联动。