TWI643780B - 旋轉鎖止機構及其應用的車鎖和鎖止控制方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種旋轉鎖止機構及其應用的車鎖和鎖止控制方法，透過第一鎖件和第二鎖件之間的穩定三角支撐結構對旋轉輸出件進行鎖止，第二鎖件在鎖止狀態下和解鎖狀態下均對第一鎖件產生的有效約束，實現產品的鎖止和解鎖可靠性。並透過同一個開關件控制整個鎖止機構，控制過程更加緊湊有效。從機械結構和自動控制方法上，有效避免旋轉件在運轉時的誤鎖止操作，鎖止可靠性高，使用簡單方便，可將整個旋轉鎖止機構封裝固定在車鎖殼體內，應用在自行車、電動車、摩托車甚至輕量汽車的傳動機械上。

Description

旋轉鎖止機構及其應用的車鎖和鎖止控制方法
本發明屬於機械鎖止技術，具體涉及一種旋轉鎖止機構及其應用的車鎖和鎖止控制方法。
目前，自行車、電動車、摩托車等車鎖大多採用的是機械式鎖止結構對車輪進行外部鎖止。目前市面上的自行車鎖各種各樣，包括採用手動的鑰匙鎖或者密碼鎖等，隨著公共自行車租賃的興起，出現了一種透過電動控制的公共自行車車鎖，其同樣是採用外部的鎖止結構，透過自動控制的電機驅動相應的鎖具對車輪進行鎖止。
這類的外部鎖止結構簡單、需要設置大量的外部鎖止產品，攜帶性差、成本高，並且鎖止可靠性不強，容易被破壞，安全性能存在較大隱患，而專用的自行車租賃點則對場地的依賴性較大，特別是現在出現的共用單車，這種模式的目的在於能夠隨時隨地進行公共自行車資源的共用和租賃，這種公共自行車就基本上不能夠採用定點租賃的方式，必須要採用隨車的鎖具實現自行車的鎖止和解鎖。
本發明解決的技術問題是：針對習知的自行車、電動車、摩托車等鎖止裝置存在的上述不足，提供一種新式的旋轉鎖止機構及其應用的車鎖和鎖止控制方法。
本發明採用如下技術方案實現：旋轉鎖止機構，包括旋轉輸出件、第一鎖件、第二鎖件和開關件；所述旋轉輸出件與旋轉件連接，實現旋轉動力傳遞，旋轉輸出件與連接的旋轉件之間可一體連接、同軸連接或透過傳動機構連接，所述旋轉輸出件的 旋轉圓周上設有若干鎖槽，鎖槽可設置在旋轉圓周的外圓周、內圓周；所述第一鎖件和第二鎖件分別彈性鉸接在兩個鉸接點，所述第一鎖件上設有可嵌入鎖槽中的鎖塊，所述第二鎖件與第一鎖件在兩鉸接點所在直線外的另一點位置相互抵接，將第一鎖件上的鎖塊嵌入鎖槽中；所述開關件與鎖止控制系統連接，其上具有依次撥動第二鎖件和第一鎖件的第一解鎖結構和第二解鎖結構。
進一步地，所述第一解鎖結構和第二解鎖結構包括分別設置在第一鎖件、第二鎖件和開關件上的解鎖塊或解鎖邊，所述解鎖塊凸出設置，所述解鎖邊與解鎖塊接觸。
進一步地，所述第一鎖件和第二鎖件之間透過相互嵌合的鎖止角和鎖止卡口抵接。
進一步地，所述第一鎖件和第二鎖件之間還設有解鎖保持結構。
進一步地，所述解鎖保持結構包括分別設置在第一鎖件和第二鎖件上並相互鉤連的鉤結構，所述開關件上還設有推動第二鎖件的解鉤結構。
進一步地，所述解鉤結構為設置在開關件上的凸塊或側邊，所述凸塊或側邊與第二鎖件上的側邊或凸塊接觸。
進一步地，所述鎖塊兩側的接觸邊和鎖槽兩側的接觸面之間呈楔面接觸，在第二鎖件的抵接位置一側設有與第一鎖件滑動接觸的保持邊。
進一步地，所述鎖止控制系統包括控制開關件擺動的電機。
進一步地，所述電機與開關件分開設置，所述電機的輸出端與作回轉運動的控制塊連接，所述控制塊的回轉圓周上的一點透過控制鋼絲與開關件的非鉸接點位置連接。
進一步地，所述鎖止控制系統還包括監測旋轉輸出件的轉速感測器，所述轉速感測器與電機透過信號連接。
本發明還公開了一種上述旋轉鎖止機構應用的車鎖，所述旋轉輸出件與車輪連接的旋轉傳動件同軸固連，所述第一鎖件、第二鎖件和開關件安裝於同一安裝座上。
進一步地，所述車鎖設置在自行車、電動車或摩托車的車輪花鼓內。
進一步地，所述旋轉鎖止機構封裝在花鼓殼體內，所述旋轉輸出件採用環形構件，與花鼓內壁或內端面固定緊固鑲嵌，所述鎖槽佈置在旋轉輸 出件的內壁或端面；所述安裝座與車軸鎖緊固定，其上分別設有用於鉸接第一鎖件和第二鎖件及開關件的旋轉套筒，以及用於安裝電機的定位結構和限制控制鋼絲的限位元結構。
進一步地，所述轉速感測器採用霍爾感測器，所述霍爾感測器固定在安裝座上，在旋轉輸出件的上設置一磁鋼，與霍爾感測器所在的位置對齊。
進一步地，所述電機與信號接收模組連接，採用有線信號傳輸或無線信號傳輸實現電機的自動控制。
本發明還公開了一種車鎖的鎖止控制方法：鎖止狀態下，第一鎖件的鎖塊完全嵌入旋轉輸出件的鎖槽內，同時第二鎖件和第一鎖件抵接，將實現車輪的可靠鎖止；解鎖時，透過電機轉動，控制開關件擺動，所述開關件上的第一解鎖結構首先推動第二鎖件，解除第二鎖件對第一鎖件的鎖止約束，然後開關件上的第二解鎖結構再推動第一鎖件，將第一鎖件的鎖塊從鎖槽中推出，完成解鎖；解鎖狀態下，第一鎖件的鎖塊完全脫離旋轉輸出件的鎖槽，同時第二鎖件和第一鎖件透過解鎖保持機構固定約束第一鎖件；鎖止時，電機反轉，控制開關件回擺，開關件在解除對第一鎖件的約束同時，透過解鉤結構推動第二鎖件，同時解除第二鎖件對第一鎖件的解鎖約束，此時第一鎖件在自身扭簧作用下回擺，鎖塊嵌入旋轉輸出件的鎖槽，最後第二鎖件重新與第一鎖件抵接，完成鎖止。
進一步地，在解鎖控制過程中，所述開關件從推動第二鎖件到推動第一鎖件之間設定一個延時，該延時的時長超過第一鎖件和第二鎖件之間的鎖止角和鎖止卡口完全分離的時間。
在本發明中車鎖的鎖止控制方法中，設定一保護轉速，在車輪低於該保護轉速時，電機可以控制鎖止機構進行解鎖或鎖止，在車輪高於該保護轉速時，切斷電機接受控制信號，鎖止機構處於失效狀態，或保持控制信號，當車速低於保護轉速時，控制信號重新控制電機。
本發明具有如下有益效果： 本發明中的兩個鎖件採用穩定的三角支撐結構對旋轉輸出件進行鎖止，第二鎖件在鎖止狀態下和解鎖狀態下均對第一鎖件產生的有效約束，實現產品的鎖止和解鎖可靠性。
本發明採用同一個開關件控制整個鎖止機構，控制過程更加緊湊有效。
本發明透過在第一鎖件的鎖塊和鎖槽之間採用楔面裝配，同時將第二鎖件上設置保持邊，從機械機構上避免高速誤鎖止操作對產品本身結構的破壞以及出現驟停的安全事故隱患，同時在自動控制方法上，設定鎖止控制的安全轉速，從控制方法上對產品誤操作進行有效規避。
本發明可將整個鎖止機構封裝固定在車鎖殼體內，容易與旋轉連接件結合，產品可覆蓋自行車、電動車、摩托車甚至輕量汽車的傳動機械上，使用範圍廣。
本發明零件結構簡單，可採用衝壓成型，成本低。
本發明可將鎖止機構的自動控制與無線網路連接，實現外部自動控制鎖止和解鎖，有利於在公共交通租賃行業進行推廣。
本發明也可與發電裝置一同積體化於花鼓內、與GPS或藍芽模組等積體化、與內變速器積體化等多種靈活積體化組配方式。以下結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步說明。
1‧‧‧旋轉輸出件
101‧‧‧鎖槽
102‧‧‧鎖槽接觸面
2‧‧‧第一鎖件
201‧‧‧鎖塊
202‧‧‧鎖止角
203‧‧‧第二解鎖邊
204‧‧‧第一解鎖保持鉤
205‧‧‧鎖塊接觸邊
206‧‧‧第一鎖件鉸接孔
21‧‧‧第一扭簧
22‧‧‧第一套筒
3‧‧‧第二鎖件
301‧‧‧鎖止卡口
302‧‧‧第一解鎖塊
303‧‧‧第二解鎖保持鉤
304‧‧‧保持邊
305‧‧‧第二鎖件鉸接孔
31‧‧‧第二扭簧
32‧‧‧第二套筒
4‧‧‧開關件
401‧‧‧第一解鎖邊
402‧‧‧第二解鎖塊
403‧‧‧解鉤邊
404‧‧‧開關件鉸接孔
405‧‧‧第一控制鋼絲連接孔
5‧‧‧安裝座
501‧‧‧車軸安裝孔
502‧‧‧第一鎖件安裝柱
503‧‧‧第二鎖件安裝柱
504‧‧‧電機安裝限位凸起
505‧‧‧感測器安裝柱
506‧‧‧鋼絲限位柱
6‧‧‧電機
61‧‧‧控制塊
611‧‧‧電機軸安裝孔
612‧‧‧第二控制鋼絲連接孔
62‧‧‧控制鋼絲
71‧‧‧霍爾感測器
72‧‧‧磁鋼
73‧‧‧感測器安裝座
8‧‧‧自行車軸
9‧‧‧花鼓
圖1為實施例1中的採用本發明中旋轉鎖止機構的車鎖結構示意圖。
圖2為實施例1中的機械鎖止機構在自行車花鼓內的主剖視圖。
圖3為實施例1中的旋轉輸出件示意圖。
圖4為實施例1中的第一鎖件示意圖。
圖5為實施例1中的第二鎖件示意圖。
圖6為實施例1中的開關件示意圖。
圖7為實施例1中的安裝座示意圖。
圖8為實施例1中的控制塊示意圖。
圖9為實施例1中的第一鎖件和第二鎖件的鎖止狀態示意圖。
圖10為實施例1中的開關件解鎖示意圖。
圖11為實施例1中的車鎖解鎖狀態示意圖。
圖12為實施例1中的第一鎖件和第二鎖件保持解鎖狀態示意圖。
圖13為實施例1中的開關件解鉤示意圖。
圖14為實施例1中的車鎖在高速旋轉時的保持狀態示意圖。
圖15為實施例2中的車鎖鎖止狀態示意圖。
圖16為實施例2中的車鎖解鎖狀態示意圖。
圖17為實施例3中的車鎖鎖止狀態示意圖。
圖18為實施例3中的車鎖解鎖狀態示意圖。
圖中標號：1-旋轉輸出件，101-鎖槽，102-鎖槽接觸面；2-第一鎖件，201-鎖塊，202-鎖止角，203-第二解鎖邊，204-第一解鎖保持鉤，205-鎖塊接觸邊，206-第一鎖件鉸接孔，21-第一扭簧，22-第一套筒；3-第二鎖件，301-鎖止卡口，302-第一解鎖塊，303-第二解鎖保持鉤，304-保持邊，305-第二鎖件鉸接孔，31-第二扭簧，32-第二套筒；4-開關件，401-第一解鎖邊，402-第二解鎖塊，403-解鉤邊，404-開關件鉸接孔，405-第一控制鋼絲連接孔；5-安裝座，501-車軸安裝孔，502-第一鎖件安裝柱，503-第二鎖件安裝柱，504-電機安裝限位凸起，505-感測器安裝柱，506-鋼絲限位柱；6-電機，61-控制塊，611-電機軸安裝孔，612-第二控制鋼絲連接孔，62-控制鋼絲；71-霍爾感測器，72-磁鋼，73-感測器安裝座；8-自行車軸；9-花鼓。
實施例1
參見圖1和圖2，圖示中的一種自行車車鎖為本發明的優選實施方案，其採用的本發明中的旋轉鎖止機構，對自行車的花鼓9進行鎖止和解鎖，實現自行車的車鎖功能。
該旋轉鎖止機構具體包括旋轉輸出件1、第一鎖件2、第二鎖件3、開關 件4、安裝座5和電機6等部件。
其中旋轉輸出件1作為旋轉運動件和鎖止機構之間的鎖止物件，與需要鎖止的旋轉運動件同軸固連，本實施例中的該旋轉運動件為自行車的花鼓9，花鼓為自行車車輪的輻條和自行車車軸的旋轉連接件，自行車的旋轉動力傳遞至花鼓9，透過花鼓9傳遞至車輪，實現車輪的旋轉。
結合參見圖1和圖3，旋轉輸出件1採用一環形回轉結構，其圓周與花鼓9的內壁鑲嵌固連，可採用花鍵連接等周向定位結構裝配在花鼓9的內壁，與花鼓9一同轉動。在旋轉輸出件1設有若干鎖槽101，鎖槽101分佈在旋轉輸出件1的旋轉圓周上，包括可設置在環形結構的旋轉輸出件的外圓周、內圓周上，該鎖槽101用於與第一鎖件2和第二鎖件3構成的穩定鎖止結構配合，將旋轉輸出件1連同花鼓一同鎖定。
結合參見圖1、圖4和圖5，第一鎖件2和第二鎖件3為兩個擺杆構件，兩個鎖件的擺動點分別彈性鉸接在兩個鉸接點，彈性鉸接是指的在第一鎖件或第二鎖件的鉸接點位置設置扭簧或者拉簧，透過彈簧的彈力使兩個鎖件分別繞鉸接點具有彈性回彈力。第一鎖件2上設有嵌入鎖槽101的鎖塊201，同時第二鎖件3與第一鎖件2在兩鉸接點所在直線外的另一點位置相互抵接，第一鎖件2的鎖塊嵌入鎖槽時，第二鎖件3在其彈性回彈力的作用下與第一鎖件2固定抵接，即第一鎖件2、第二鎖件3的兩個鉸接點和抵接點之間可形成一個三角形，第一鎖件2和第二鎖件3之間透過三角支撐，將第一鎖件2上的鎖塊可靠地嵌入鎖槽101中，實現對旋轉輸出件1的可靠鎖止。
第一鎖件2和第二鎖件3之間透過相互嵌合的結構實現有效抵接，在第一鎖件2的抵接位置設有鎖止角202，第二鎖件3的抵接位置設有鎖止卡口301，鎖止角202與鎖止卡口301在兩個鎖件抵接時可靠嵌合固定，鎖止角和鎖止卡口的角度及開口方向應當保證在第一鎖件和第二鎖件反向擺動時，能夠順利脫離。鎖止角和鎖止卡口的位置關係可在兩個鎖件之間調換。
第一鎖件2和第二鎖件3的解鎖透過開關件4實現。結合參見圖1和圖6，開關件4同樣為一擺杆構件，其一端鉸接設置，在非鉸接點位置上設有依次撥動第二鎖件3和第一鎖件2的解鎖結構，透過首先將第二鎖件3反向撥開，解除第二鎖件對第一鎖件的位置約束，然後再撥動第一鎖件2，將第一鎖件2上的鎖塊201從旋轉輸出件1上的鎖槽101中脫出，完成解鎖。
具體的，本實施例中第一鎖件2、第二鎖件3和開關件4均為板狀板件，第一鎖件2和第二鎖件3之間在同一平面內抵接鎖止，開關件4則平行於兩個鎖件抵接的平面佈置。在開關件4上分別設有在解鎖方向上撥動第二鎖件3的第一解鎖邊401和撥動第一鎖件2的第二解鎖塊402，對應的在第二鎖件3上設有與第一解鎖邊401接觸的第一解鎖塊302，在第一鎖件2上設有與第二解鎖塊402接觸的第二解鎖邊203。實際應用中，解鎖塊和解鎖邊的位置關係可在兩個鎖件和開關件之間調換設置，兩個鎖塊均凸出板件的表平面設置，對應的解鎖邊推動解鎖塊或者解鎖塊推動解鎖邊實現鎖件的擺動。
在第一鎖件2和第二鎖件3完成解鎖後，開關件4可對兩個鎖件的解鎖狀態進行保持，優選的，本實施例在第一鎖件2和第二鎖件3之間還設有相互勾結的鉤結構作為解鎖保持結構，具體包括設置在第一鎖件2上的第一解鎖保持鉤204和設置在第二鎖件3上的第二解鎖保持鉤303。在開關件4的第二解鎖塊402將第一鎖件2推動至解鎖狀態後，第二鎖件3的第一解鎖塊302與開關件4的第一解鎖邊401分離，第二鎖件3在自身彈性回彈力作用下回擺一定角度，此時第二鎖件3上的第二解鎖保持鉤303和第一鎖件2上的第一解鎖保持鉤204之間鉤搭連接，此時第二鎖件3再次對第一鎖件2形成約束，防止第一鎖件2回擺。解鎖保持結構的設置可避免在開關件4連接的鎖止控制系統出現故障的情況下，第一鎖件2回擺造成誤鎖止。
開關件4上還設有解鉤結構，用於分開解鎖狀態下第一鎖件2和第二鎖件3之間鉤連的鉤結構，實現對鎖止機構的鎖止操作。具體的，在開關件4上設置另一段側邊作為解鉤邊403，解鉤邊403與第一解鎖邊401的作用相似，從另一個方向推動第二鎖件3上的第一解鎖塊302(若第二鎖件3上設置的是解鎖邊，則開關件上設置凸出的解鉤塊)，解除第二鎖件3透過鉤結構對第一鎖件2的約束，此時第一鎖件2在自身彈性回彈力的作用下回擺，直至第二鎖件2的鎖塊201重新嵌入旋轉輸出件1的鎖槽101內，開關件持續擺動後，解鉤邊403和第二鎖件3的第一解鎖塊302分離，此時第二鎖件3在自身彈性回彈力的，將鎖止卡口301重新與第一鎖件2的鎖止角202嵌合抵接，完成鎖止動作。
本實施例將第一鎖件2的鎖塊201兩側的鎖塊接觸邊205和旋轉輸出件1的鎖槽101兩側的鎖槽接觸面102之間設置成楔面接觸，可以將鎖塊和鎖槽 的接觸位置加工成斜面或斜邊，也可以是鎖塊和鎖槽之間的安裝角度使兩者之間呈楔面接觸，在沒有第二鎖件3約束的情況下，無論旋轉輸出件1從哪個方向轉動，鎖槽接觸面102均透過該楔面配合將鎖塊201連同第一鎖件2從鎖槽中推出，而第二鎖件3透過三角支撐對第一鎖件2形成約束後，則能夠可靠地將鎖塊限定在鎖槽內，旋轉輸出件實現正反兩個方向鎖止。相應的，在解鎖過程中，如第一鎖件2的鎖塊201在未完全嵌入鎖槽101中時，第二鎖件3在鎖止卡口301的一側設置保持邊304，在鎖塊從剛進入鎖槽到完全進入鎖槽的極限位置過程中，第一鎖件2的鎖止角202始終與第二鎖件3上的保持邊304滑移接觸。
上述設置的目的是為了保證本實施例的自行車車輪在高速轉動(如在騎行中)誤操作，在車輪高速轉動的過程中，帶動旋轉輸出件1高速轉動，此時控制鎖止機構進行鎖止操作，第一鎖件2的鎖塊在部分進入旋轉輸出件1的鎖槽101中後，會由轉動的鎖槽反復將鎖塊連同第一鎖件推出，此時第一鎖件2的鎖止角202在第二鎖件3的保持邊304上往復滑移，第二鎖件3並不會對第一鎖件2形成有效的約束，此時鎖止機構會發出連續的滴答撞擊聲(鎖槽反復推出鎖塊)提醒騎行者出現了誤鎖操作，且會給旋轉輸出件即車輪帶來阻力減速。這樣的設置不會造成鎖止機構或者花鼓內部結構因高速鎖止而損壞，有效避免騎行過程中因誤鎖出現意外事故。
本實施例中的開關件4可與第一鎖件2同軸鉸接，開關件4與鎖止控制系統連接，鎖止控制系統可採用手動控制，即透過自行車上的拉線系統實現手動控制，也可採用電動控制，透過電機6來帶動開關件4擺動。
電機6可直接與開關件4的擺動軸對接，透過電機正反轉帶動開關件往復擺動，也可如本實施例中所示，電機6的輸出端連接一控制塊61，如圖8所示，控制塊61上設置非圓電機軸安裝孔611，與電機6的輸出軸連接，驅動控制塊61做回轉運動，在控制塊61的回轉圓周上設置第二控制鋼絲連接孔612，與控制鋼絲62的一端固定連接，在開關件4的非鉸接點設置第一控制鋼絲連接孔405，與控制鋼絲62的另一端固定連接。控制塊61轉動一定角度，則透過控制鋼絲61帶動開關件4實現一定角度的擺動，控制電機的正反轉，則可控制開關件4的擺動方向。
控制鋼絲62應當具有足夠的剛性，能夠拉動和推動開關件4進行擺動。
電機6可設置信號傳輸模組，透過有線信號或者無線信號實現對電機的自動控制，也可設置成手機APP控制模式，適用於網路公共自行車的自動租賃。關於透過有線信號或無線信號控制電機為常用的電機控制技術，本領域技術人員可根據實際需求進行選擇設計，本實施例在此不做贅述。
本實施例中在旋轉輸出件1的鎖槽101、第一鎖件2的鎖塊201以及第二鎖件3上設置機械式的防誤操作結構，在採用電動控制鎖止操作的基礎上，本實施例還採取了自動防誤操作設置。
具體的，本實施例的鎖止控制系統還包括有轉速感測器，轉速感測器與電機透過信號連接，本實施例中的轉速感測器採用霍爾感測器71實現轉速測定，在旋轉輸出件1或者其連接的旋轉件的旋轉圓周固定設置一磁鋼72，在將霍爾感測器71透過感測器安裝座73朝向磁鋼固定設置，旋轉輸出件1或其連接的旋轉件轉動一周，則霍爾感測器接受到一次信號，計轉動一圈，進而計算出此時的轉速，同時在系統內設定一保護轉速，當霍爾感測器檢測到的轉速超過保護轉速時，斷開電機與外部信號聯繫的通道，電機不執行任何操作，或保持控制信號，當速度低於保護轉速時執行操作命令，當霍爾感測器檢測到的轉速低於保護轉速時，電機可根據外部信號進行相應的鎖止動作。這樣可從電子和機械兩個方面有效防止誤操作，提高了鎖止結構的可靠性和安全性。
轉速感測器還可作為自行車的車速監測模組，透過移動顯示模組即時接收顯示騎行速度。
本實施例中旋轉輸出件1與自行車車輪的花鼓9內壁固定連接，第一鎖件2、第二鎖件3、開關件4、電機6均設置在同一安裝座5上，安裝座5則與對應花鼓的自行車軸8固定連接，將整個鎖止機構封裝在自行車的花鼓殼體內。
如圖7所示，安裝座5可採用衝壓的板件，在安裝座5的中間設置與車輪軸8周向裝配的車軸安裝孔501，車軸安裝孔501的內側設有兩個凸起，與自行車軸8上設置的兩個槽配合，安裝座5和車輪軸8之間的軸向定位可透過當擋圈或其他軸上定位元件，實現安裝座5與自行車軸8的固定安裝。在安裝座5的周邊分別分佈有用於安裝第一鎖件2的第一鎖件安裝柱502、用於安裝第二鎖件3的第二鎖件安裝柱503、用於定位安裝電機6的若干電機安裝限位 凸起504以及用於安裝轉速感測器的感測器安裝柱505。
在安裝座5上還設有控制鋼絲限位柱506，控制鋼絲62在控制鋼絲限位柱506的上方運動，控制鋼絲62在其控制開關件4達到兩個極限位置時，均與控制鋼絲限位柱506抵接，實現開關件4在兩個極限位置精準定位。
結合圖1和圖4，第一鎖件2上設置第一鎖件鉸接孔206，透過第一套筒22旋轉裝配於第一鎖件安裝柱502上，第一鎖件2和第一套筒22之間安裝第一扭簧21，實現第一鎖件2的彈性鉸接，第一扭簧21的回彈方向為第一鎖件的鎖塊嵌入鎖槽中的方向。
結合圖1和圖5，第二鎖件3上設置第二鎖件鉸接孔305，透過第二套筒32旋轉裝配於第二鎖件安裝柱503上，第二鎖件3和第二套筒32之間安裝第二扭簧31，實現第二鎖件3的彈性鉸接，第二扭簧31的回彈方向與第一扭簧的方向一致，在鎖止狀態下，第二鎖件3能夠透過第二扭簧31的回彈力與第一鎖件可靠抵接。
結合圖1和圖6，開關件4上設置開關件鉸接孔404，開關件4和第一鎖件2同軸鉸接，透過第一套筒21旋轉裝配於第一鎖件安裝柱502上，同時在開關件4的下方設有第一控制鋼絲連接孔405，與控制鋼絲固定鉤接。
如圖1所示，作為轉速感測器的霍爾感測器71透過感測器安裝座73固定在感測器安裝柱505上，霍爾感測器71對應的磁鋼72固定鑲嵌在旋轉輸出件的旋轉圓周上，與霍爾感測器的接收面對齊。
以下結合圖1、圖9-14詳細說明本實施例的車鎖工作過程。
如圖1和圖9所示，在車鎖的鎖止狀態下，此時自行車停止，車輪轉速為零，旋轉輸出件1正反兩方向均不轉動，第一鎖件2在第一扭簧21的回彈力作用下將鎖塊201嵌入旋轉輸出件1的鎖槽101內，同時第二鎖件3在第二扭簧31的回彈力作用下與第一鎖件2抵接，相互抵接處的鎖止角202和鎖止卡口301固定嵌合，使第一鎖件2和第二鎖件3之間形成穩定的三角支撐結構，對旋轉輸出件1及其連接的車輪花鼓形成鎖止，第二鎖件3對第一鎖件2形成約束，防止第一鎖件2的鎖塊201從鎖槽101中脫出。
如圖10和圖11所示，解鎖時，開關件4在鎖止控制系統(本實施例的電機和控制鋼絲)驅動下逆時針擺動，開關件4上的第一解鎖邊401首先與第二鎖件3上的第一解鎖塊302接觸，隨著開關件4繼續擺動，第一解鎖邊401 推動第一解鎖塊302，使第二鎖件3克服自身回彈力逆時針擺動；在擺動到一定角度後，第二鎖件3和第一鎖件2之間抵接嵌合的鎖止卡口301和鎖止角202分離，此時開關件4上方設置的第二解鎖塊402與第一鎖件2上方的第二解鎖邊203接觸，隨著開關件的繼續擺動，第二解鎖塊402推動第二解鎖邊203，克服第一鎖件2自身回彈力逆時針擺動，使第一鎖件2的鎖塊201從鎖槽101中脫出，實現解鎖。
如圖12所示，在第一鎖件2的鎖塊201完全從鎖槽101中脫出後，第二鎖件3的第一解鎖塊302失去開關件4的約束回彈，其上設置的第二解鎖保持鉤303與第一鎖件2上的第一解鎖保持鉤204鉤接，此時，第二鎖件3重新對第一鎖件2建立一個約束，防止第一鎖件2在自身回彈力的作用下將鎖塊誤嵌入鎖槽內。同時開關件可在鎖止控制系統的作用下保持位置。
如圖13所示，在將解鎖狀態解除，將鎖止機構重新鎖止時，開關件4在鎖止控制系統驅動下順指標回擺，此時，開關件4上方設置的解鉤邊403與第二鎖件3的第一解鎖塊302的另一方向接觸，隨著開關件4的持續回擺，解鉤邊403推動第一解鎖塊302，克服第二鎖件3自身回彈力逆時針擺動，將第二鎖件3和第一鎖件2之間鉤搭的第二解鎖保持鉤和第一解鎖保持鉤分離，分離後，第二鎖件3消除對第一鎖件2的約束，第一鎖件2在自身回彈力以及開關件4上的第二解鎖塊402回位作用下重新向旋轉輸出件1上的鎖槽101嵌入。
如圖14所示，如在鎖止過程中，自行車車輪處於高速轉動狀態(騎行過程中誤操作鎖止)，在第一鎖件2的鎖塊201剛開始進入旋轉輸出件1的鎖槽101時，鎖槽101兩側的鎖槽接觸面與鎖塊201的鎖塊接觸邊205為楔面配合，同時第一鎖件2的鎖止角202與第二鎖件3的保持邊304接觸，此時在旋轉輸出件高速轉動的過程中，第二鎖件3來不及對第一鎖件2建立有效的約束，鎖槽101和鎖塊201之間的楔面配合會將鎖塊201連同第一鎖件2往復推出鎖塊進入的鎖槽，同時第一鎖件2的鎖止角202則與第二鎖件3的保持邊304來回滑動，保證自行車在騎行過程中不能夠可靠鎖止。在車輪停止轉動後，旋轉輸出件1停止轉動，此時第一鎖件2上的鎖塊201可完全嵌入其中一個鎖槽101，此時第二鎖件3上的鎖止卡口301與第一鎖件2上的鎖止角202嵌合，如圖9所示，完成可靠鎖止。
本實施例在透過對電機自動控制鎖止機構實現鎖止和解鎖操作時，可採用如下控制方法：在鎖止狀態下，第一鎖件的鎖塊完全嵌入旋轉輸出件的鎖槽內，同時第二鎖件和第一鎖件抵接，將實現車輪的可靠鎖止；解鎖時，透過電機轉動，控制開關件擺動，所述開關件上的第一解鎖結構首先推動第二鎖件，解除第二鎖件對第一鎖件的鎖止約束，然後開關件上的第二解鎖結構再推動第一鎖件，將第一鎖件的鎖塊從鎖槽中推出，完成解鎖；在解鎖過程中，所述開關件從推動第二鎖件到推動第一鎖件之間需要設定一個延時，即圖10和圖11中的第一解鎖邊401推動第一解鎖塊302到第二解鎖塊402推動第二解鎖邊203不是同時動作，應當在第一解鎖邊401推動第一解鎖塊302使得第一鎖件和第二鎖件之間的鎖止角和鎖止卡口完全分離後，才設置第二解鎖塊402推動第二解鎖邊203，避免在解鎖過程中第一鎖件和第二鎖件之間發生干涉卡死。
解鎖狀態下，第一鎖件的鎖塊完全脫離旋轉輸出件的鎖槽，同時第二鎖件和第一鎖件透過解鎖保持機構固定約束第一鎖件；鎖止時，電機反轉，控制開關件回擺，開關件在解除對第一鎖件的約束同時，透過解鉤結構推動第二鎖件，同時解除第二鎖件對第一鎖件的解鎖約束，此時第一鎖件在自身扭簧作用下回擺，鎖塊嵌入旋轉輸出件的鎖槽，最後第二鎖件重新與第一鎖件抵接，完成鎖止。
在上述控制流程中，設定一保護轉速，在自行車低於該保護轉速時，電機可以控制鎖止機構進行解鎖或鎖止，在自行車高於該保護轉速時，切斷電機接受控制信號，鎖止機構處於失效狀態。實現從機械機構和自控控制兩個方面對誤鎖止操作進行保護。
實施例2
結合參見圖15和圖16，本實施例與實施例1的不同之處在於，本實施例中的第一鎖件2上設置的是鎖止卡口，第二鎖件3上設置的鎖止角，同時第二鎖件3的扭簧回彈方向與實施例1相反，開關件4在解鎖過程中，推動第二鎖件3繼續作順時針擺動，此種方案同樣在本發明申請專利範圍的保護範圍之內。
實施例3
結合參見圖17和圖18，本實施例與實施例1及實施例2的不同之處在於，本實施例中的旋轉輸出件1同樣與花鼓同軸固連，其上的鎖槽101圍繞自行車軸設置在花鼓殼體的中心，而第一鎖件2、第二鎖件3以及開關件4均佈置在鎖槽101圓周的外側，此種方案同樣處於本發明申請專利範圍的保護範圍之內。
以上三個實施例中的花鼓可以是採用內變速器的自行車花鼓，也可是單一的自行車花鼓，也可以是積體化發電裝置的自行車花鼓，也可以積體化GPS或藍芽等功能模組。
本發明所應用的旋轉鎖止機構還可應用在其他車輛的旋轉運動件上，包括電動車、摩托車或者汽車等旋轉運動傳輸件上，本領域技術人員可根據不同的旋轉運動傳輸件的不同，採用以上實施例在本申請專利範圍內的各種相似實施方式，本實施例在此不一一列舉。
本申請要求於2016年12月06日提交中國專利局、申請號為201611110920.4、發明名稱為“旋轉鎖止機構及其應用的車鎖和鎖止控制方法”的專利申請，其全部內容透過引用結合在本申請中。

Claims (18)

  1. 一種旋轉鎖止機構，其包括旋轉輸出件、第一鎖件、第二鎖件和開關件；所述旋轉輸出件與旋轉件連接，實現旋轉動力傳遞，所述旋轉輸出件的旋轉圓周上設有若干鎖槽；所述第一鎖件和第二鎖件分別彈性鉸接在兩個鉸接點，所述第一鎖件上設有可嵌入鎖槽中的鎖塊，所述第二鎖件與第一鎖件在兩鉸接點所在直線外的另一點位置相互抵接，將第一鎖件上的鎖塊嵌入鎖槽中；所述開關件與鎖止控制系統連接，其上具有依次撥動第二鎖件和第一鎖件的第一解鎖結構和第二解鎖結構。
  2. 如請求項1所述的旋轉鎖止機構，其中所述第一解鎖結構和第二解鎖結構包括分別設置在第一鎖件、第二鎖件和開關件上的解鎖塊或解鎖邊，所述解鎖塊凸出設置，所述解鎖邊與解鎖塊接觸。
  3. 如請求項1所述的旋轉鎖止機構，其中所述第一鎖件和第二鎖件之間透過相互嵌合的鎖止角和鎖止卡口抵接。
  4. 如請求項1或2或3所述的旋轉鎖止機構，其中所述第一鎖件和第二鎖件之間還設有解鎖保持結構。
  5. 如請求項4所述的旋轉鎖止機構，其中所述解鎖保持結構包括分別設置在第一鎖件和第二鎖件上並相互鉤連的鉤結構，所述開關件上還設有推動第二鎖件的解鉤結構。
  6. 如請求項5所述的旋轉鎖止機構，其中所述解鉤結構為設置在開關件上的凸塊或側邊，所述凸塊或側邊與第二鎖件上的側邊或凸塊接觸。
  7. 如請求項1所述的旋轉鎖止機構，其中所述鎖塊兩側的接觸邊和鎖槽兩側的接觸面之間呈楔面接觸，在第二鎖件的抵接位置一側設有與第一鎖件滑動接觸的保持邊。
  8. 如請求項1所述的旋轉鎖止機構，其中所述鎖止控制系統包括控制開關件擺動的電機。
  9. 如請求項8所述的旋轉鎖止機構，其中所述電機與開關件分開設置，所述電機的輸出端與作回轉運動的控制塊連接，所述控制塊的回轉圓周上的一點透過控制鋼絲與開關件的非鉸接點位置連接。
  10. 如請求項9所述的旋轉鎖止機構，其中所述鎖止控制系統還包括監測旋轉輸出件的轉速感測器，所述轉速感測器與電機透過信號連接。
  11. 一種應用如請求項1-10中任一項所述旋轉鎖止機構的車鎖，其中所述旋轉輸出件與車輪連接的旋轉傳動件同軸固連，所述第一鎖件、第二鎖件和開關件安裝於同一安裝座上。
  12. 如請求項11所述的車鎖，其中所述車鎖設置在自行車、電動車或摩托車的車輪花鼓內。
  13. 如請求項12所述的車鎖，其中所述旋轉鎖止機構封裝在花鼓殼體內，所述旋轉輸出件採用環形構件，與花鼓內壁或內端面固定緊固鑲嵌，所述鎖槽佈置在旋轉輸出件的內壁或外圓面；所述安裝座與車軸鎖緊固定，其上分別設有用於鉸接第一鎖件和第二鎖件及開關件的旋轉套筒，以及用於安裝電機的定位結構，以及用於安裝電機的定位結構和限制控制鋼絲的限位元結構。
  14. 如請求項13所述的車鎖，其中所述轉速感測器採用霍爾感測器，所述霍爾感測器固定在安裝座上，在旋轉輸出件的上設置一磁鋼，與霍爾感測器所在的位置對齊。
  15. 如請求項14所述的車鎖，其中所述電機與信號接收模組連接，採用有線信號傳輸或無線信號傳輸實現電機的自動控制。
  16. 一種如請求項11-15中任一項所述車鎖的鎖止控制方法，其包括：鎖止狀態下，第一鎖件的鎖塊完全嵌入旋轉輸出件的鎖槽內，同時第二鎖件和第一鎖件抵接，將實現車輪的可靠鎖止；解鎖時，透過電機轉動，控制開關件擺動，所述開關件上的第一解鎖結構首先推動第二鎖件，解除第二鎖件對第一鎖件的鎖止約束，然後開關件上的第二解鎖結構再推動第一鎖件，將第一鎖件的鎖塊從鎖槽中推出，完成解鎖；解鎖狀態下，第一鎖件的鎖塊完全脫離旋轉輸出件的鎖槽，同時第二鎖件和第一鎖件透過解鎖保持機構固定約束第一鎖件；鎖止時，電機反轉，控制開關件回擺，開關件在解除對第一鎖件的約束同時，透過解鉤結構推動第二鎖件，同時解除第二鎖件對第一鎖件的解鎖約束，此時第一鎖件在自身扭簧作用下回擺，鎖塊嵌入旋轉輸出件的鎖槽，最後第二鎖件重新與第一鎖件抵接，完成鎖止。
  17. 如請求項16所述的車鎖的鎖止控制方法，解鎖時，所述開關件從推動第一鎖件到推動第二鎖件之間設定一個延時，該延時的時長超過第一鎖件和第二鎖件之間的鎖止角和鎖止卡口完全分離的時間。
  18. 如請求項17所述的鎖止控制方法，其還包括：設定一保護轉速，在車輪轉速低於該保護轉速時，電機可以控制鎖止機構進行解鎖或鎖止，在車輪轉速高於該保護轉速時，切斷電機接受控制信號，鎖止機構處於失效狀態，或保持控制信號，當車速低於保護轉速時，控制信號重新控制電機。
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