自行车锁定系统和方法与流程

本发明总体涉及用于锁定自行车的系统和方法，并且更具体地涉及使用封闭式离合器系统来锁定自行车。

背景技术：

自行车提供经济的运输方法并且得以广泛的使用。它们通过人工踏板、机动动力或两者的组合来推进。自行车以各种车轮构造而构造。普遍地使用两轮式自行车，用于共享、租赁和其它类型的集体使用。通常，针对自行车的有偿使用，各个自行车从人控站或锁定机架系统购得。这要求将自行车归还至附属站或机架。自行车有偿使用中利用有效控制来抑制无偿使用的更大灵活性可增大共享/租赁业务的有效性。

因此，期望提供一种支持自行车租赁的系统和方法，其中，自行车在各个位置处购得和安全地存放。此外，从结合附图和前文技术领域以及背景技术的后续详细描述和所附权利要求中，本发明的其它期望特征和特点会变得显而易见。

技术实现要素：

提供用于自行车锁定和解锁的系统和方法。在各种实施例中，用于自行车的锁定系统包括离合器系统，该离合器系统具有前进锁定系统，该前进锁定系统构造成交替地防止或允许自行车在前进方向上的操作。轴延伸通过离合器系统。致动器构造成使得前进锁定系统沿着轴在锁定位置和自由位置之间移动。控制器构造成经由来自处理器的信号而在锁定位置和自由位置之间切换致动器。自行车构造成由离合器系统锁定在默认状态中，以免进行前进方向上的操作。

在另一实施例中，锁定系统包括与控制器耦合的通信系统。处理器构造成通过切换致动器来响应于通信系统。

在另一实施例中，锁定系统包括在离合器系统中的反向锁定系统，该反向锁定系统构造成交替地防止或允许自行车在反方向上的操作。

在锁定系统的另一实施例中，处理器构造成在切换致动器之前为自行车通电。

在另一实施例中，锁定系统在自行车上包括唯一标识符，该唯一标识符包括识别自行车的信息。

在锁定系统的另一实施例中，唯一标识符构造成由个人电子设备扫描。

在锁定系统的另一实施例中，离合器系统包括固定于轴的一个元件。另一元件邻近第一元件设置，且轴延伸通过该元件。前进锁定系统包括撑杆，该撑杆由一个元件承载，且构造成交替地接合另一元件或与另一元件脱离。

在另一实施例中，锁定系统包括弹簧，该弹簧定位在一个元件和撑杆之间。弹簧将撑杆偏置朝向另一元件。

在另一实施例中，锁定系统包括前进锁定凹穴，该前进锁定凹穴形成在另一元件中，且撑杆可定位在该前进锁定凹穴中，以锁定自行车以免进行前进操作。

在锁定系统的另一实施例中，致动器与撑杆耦合。

在其它实施例中，锁定自行车的方法包括通过弹簧将离合器的前进锁定系统定位在锁定状态，该锁定状态防止自行车的前进操作。自行车的识别经由唯一标识符来确定。解锁信号由控制器的处理器接收，以解锁前进锁定系统。致动器信号由处理器输送至离合器的致动器，以使得前进锁定系统抵抗弹簧移动至自由状态，该自由状态允许自行车的前进操作。

在另一实施例中，解锁信号由远离自行车定位的服务器启动。

在另一实施例中，唯一标识符由个人电子设备扫描，以获得识别数据来识别自行车。

在另一实施例中，识别数据经由个人电子设备输送至服务器。

在另一实施例中，自行车用户的识别信息经由个人电子设备发送至服务器。自行车用户由服务器识别。

在另一实施例中，唯一标识符由个人电子设备扫描，以结束自行车的使用。前进锁定系统响应于扫描唯一标识符而由致动器定位在锁定状态。服务器然后确定针对用户的收费。

在另一实施例中，离合器包括反向锁定系统。当前进锁定系统处于锁定状态时，反向离合器系统经由来自处理器的信号定位在自由状态中。

在另一实施例中，唯一标识符包括条形码，该条形码由个人电子设备扫描以识别自行车。

在另一实施例中，个人电子设备经由自行车上的通信系统与处理器通信。

在附加的实施例中，用于自行车的锁定系统包括离合器系统，该离合器系统具有一对元件，该对元件交替地锁定在一起或者相对于彼此自由地旋转。轴固定于自行车，且固定于其中一个元件。另一元件能相对于轴旋转，并且包括前进锁定凹穴。撑杆由固定于轴的元件承载。致动器构造成使得撑杆在锁定位置和自由位置之间移动，在该锁定位置处，撑杆定位在前进锁定凹穴中，且在该自由位置处，撑杆从前进锁定凹穴缩回。控制器构造成经由来自处理器的信号而在锁定位置和自由位置之间切换致动器。通信系统与控制器耦合，并且接收车外信号，以将撑杆从锁定位置移动至自由位置。自行车构造成由离合器系统锁定以免进行前进操作，并且前进操作响应于车外信号而由处理器解锁。

附图说明

示例性实施例之后会结合以下附图进行描述，其中，相同的附图标记指代相同的元件，且附图中：

图1示出根据各个实施例的具有锁定系统的自行车；

图2是说明具有自行车锁定系统的图1所示自行车采用根据各个实施例的方法的框图；

图3是根据各个实施例的图1所示自行车的车轮和车轴组件的示意图；

图4是大体通过图3中4-4指示的线剖取的图3所示车轮和车轴组件的示意剖视图；

图5是根据各个实施例的处于前进锁定、反向自由状态中的图1所示自行车的离合器系统的示意剖视图；

图6是根据各个实施例的处于前进自由、反向锁定状态的图1所示自行车的离合器系统的示意剖视图；

图7是根据各个实施例的处于前进自由、反向自由状态的图1所示自行车的离合器系统的示意剖视图；

图8是根据各个实施例的处于前进锁定、反向锁定状态的图1所示自行车的离合器系统的示意剖视图；并且

图9是说明根据各个实施例的采用自行车锁定方法用于图1所示自行车的的过程的流程图。

具体实施方式

以下详细描述在本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本申请或用途。此外，并不旨在受任何上述技术领域、背景、发明内容或下文详述部分提供的明确或暗示的理论所限制。如这里所使用的是，术语模块个别地或以任何组合指代任何硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，包括但不限于：专用集成电路(asic)、电子电路、处理器(共享、专用或集群)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所描述功能性的其它合适部件。

本发明的实施例在本文中可依照功能和/或逻辑方框部件和多种处理步骤予以描述。应当认识到，这些方框部件可由构造成执行特定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本发明的一个实施例可采用诸如存储元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查询表等等的各种集成电路部件，这些集成电路部件可在一个或多个微处理器或其它控制设备的控制下执行多种功能。此外，本领域技术人员会意识到的是，本发明的实施例可结合任何数量的系统来实践，且这里描述的系统仅仅是本发明的示例性实施例。

出于简化起见，此处可能并不详细描述与系统的信号处理、数据传输、信令、控制以及其它功能性方面(以及这些系统的各个操作部件)相关联的传统技术。此外，此处包含的各个附图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例功能关系和/或物理耦合。应当注意到的是，在本发明的各实施例中可提供很多替代或附加功能关系或物理连接。

图1示出根据示例性实施例的自行车10。在各个实施例中，自行车10可以是具有各种车轮构造的人工驱动自行车、具有动力辅助的人工驱动自行车或者发动机/电动机驱动的自行车。自行车10构造成通常在前进方向21上操作。反方向23指向为与前进方向21相反。自行车10构造有前进操作锁定件，以使得其适合于在允许随机点使用的共享或租赁车队中的使用。在多个实施例中，自行车10还构造有反向操作锁定件。通常，自行车10包括车架12，该车架可包括顶管20，该顶管连接于座管22。座椅组件25与座管22相连接。转向管28可从顶管20延伸。下管38可在座管22和转向管28之间延伸。转向管28操作地连接于前叉34，该前叉经由前车轴组件48附连于前车轮32。手把30附连于前叉34并且用于控制前车轮32的方向。手把30和前叉34在转向管28处连接于车架12。控制杆件36可设置在手把30上，并且构造和设置成与诸如制动器(未示出)的一个或多个受控装置连通。后下叉40和后上叉42从座管22向后延伸，并且在后车轴组件46上支承后车轮44。

自行车10包括推进系统16。在多个实施例中，推进系统16包括曲柄组件14，该曲柄组件包括曲柄轴18，该曲柄轴可与一对踏板组件50、52相连接。链条54操作地连接在推进系统16和后车轮44的轮毂56之间。在多个实施例中，推进系统16包括由电动机60驱动的驱动单元58。驱动单元58可为曲柄组件14提供推进辅助。在一些实施例中，驱动单元58可以是用于推进自行车10的唯一动力源。自行车10包括唯一标识符62，该唯一标识符可呈诸如矩阵条形码的条形码63的形式。在其它实施例中，唯一标识符62是序列号、电子芯片或能人工地和/或电子地读取的其它机制。唯一标识符62使得能够识别各个自行车10，从而可将其区别于其它自行车。

在图1的实施例中，自行车10包括控制器68。通常，控制器68接收来自各个源的信息，处理该信息，并且基于此提供控制指令，以影响诸如车辆推进系统16和其它系统(包括，自行车锁定系统64)的操作的结果。附加地参照图2，在所示出的实施例中，控制器68包括处理器70、存储器装置72并且与存储装置74耦合。控制器68可接收来自自行车10的各个传感器67的信号，以供给用于控制一个或多个系统的信息。处理器70执行控制器68的计算和控制功能，并且可包括任何类型的处理器或多个处理器、诸如微处理器的信号集成电路或协配地工作以实现处理单元的功能的任何合适数量的集成电路装置和/或电路板。在操作期间，处理器70执行可容纳在存储装置74内的一个或多个程序76，且由此控制控制器68通常在执行这里描述的处理器时的一般操作，上述处理器例如是下文结合图9进一步描述的处理器200。

存储器装置72可以是任何类型的合适存储器。例如，存储器装置72可包括例如在只读存储器(rom)、随机访问存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性和非易失性存储器。kam是持久或非易失性存储器，其可用于在处理器70断电的同时存储各种操作变量。存储器装置72可使用诸如rpom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦除prom)、闪速存储器或能够存储数据的任何其它电、磁性、光学或组合存储器装置之类的各种已知存储器装置的任何一个来实施，上述数据中的一些表示由控制器68使用的可执行指令。在某些示例中，存储器装置72位于计算机芯片上和/或与处理器70共同位于同一计算机芯片上。

在所示出的实施例中，存储装置74连同其它信息一起存储上文参照的程序76。存储装置74存储用于自动地控制自行车10的系统的数据。存储装置74可以是任何合适类型的存储设备，包括诸如硬盘驱动器、闪存系统、软盘驱动器和光盘驱动器的直接访问存储装置。在一个示例性实施例中，存储装置74包括存储器装置72从中接收程序76的源，这些程序执行本发明的一个或多个过程的一个或多个实施例，例如下文结合图9进一步描述的过程200的步骤(及其任何子过程)。在另一示例性实施例中个，程序76可直接地存储在存储器装置72中和/或另外由该存储器装置访问。程序76表示由电子控制器68用来处理信息和控制自行车10(包括自行车锁定系统64)的可执行指令。这些指令可包括一个或多个单独的程序，每个程序均包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。这些指令在由处理器70接收时支持对例如来自传感器的信号的接收和处理，执行逻辑、计算、方法和/或算法来用于自动地控制自行车10的部件和系统。处理器70可基于逻辑、计算、方法和/或算法产生例如用于驱动单元58和/或自行车锁定系统64的控制信号。

控制器68与通信系统78耦合，用于发送和接收信号。用户的个人电子设备(ped)86用于例如经由互联网、利用管理自行车10的使用的为了共享/租赁服务而创建的应用程序(app)87来与远程服务器84通信。在当前的实施例中，通信系统78包括通信模块79。通信模块79使用短距离无线传输协议而实现自行车锁定系统64和ped86之间的连接。在多个实施例中，通信模块79在不实用ped86的情形下实现自行车锁定系统64和互联网之间的连接，并且可使用低功率2g蜂窝、低功率广域网络或其它可用的通信协议来操作。通信模块79直接地或通过ped86来实现自行车锁定系统64和远程服务器84之间信息的连通。在示例性实施例中，控制器68与前进锁定致动器80和反向锁定致动器82耦合。控制器68实施自行车锁定系统64的锁定和解锁，这可响应于从远程服务器84接收的指令，例如下文相对于图9进一步描述的是。

自行车锁定系统64包括电源88，该电源可包括电池、电容器或其它源。虽然自行车锁定系统64的部件示作是同一系统的一部分，但应意识到的是，在某些实施例中，这些特征件可包括多个系统。此外，在各个实施例中，自行车锁定系统64可包括各个其它自行车装置和系统的所有或一部分，和/或可与其相耦合，这些自行车装置和系统尤其是例如自行车10的推进系统16和/或一个或多个其它系统。

自行车10的锁定和解锁可在诸如后车轴组件46、曲柄轴18或前车轴组件48的各个旋转位置处实施。参照图3和4，更详细地描述使用后车轴组件46来锁定和解锁的示例。后车轮44包括多个轮辐90，这些轮辐在后轮毂56上支承后车轮44。车轴组件46包括车轴轴92，该车轴轴非旋转地固定于自行车10。后轮毂56在箱体96中容纳离合器系统94。离合器系统94包括旋转元件97和固定元件98，该旋转元件随着后车轮44旋转，而该固定元件例如通过车轴轴92固定于自行车10。为了使得后车轮44旋转，旋转元件97相对于固定元件98旋转。将离合器系统94封围在箱体96内增大绕过自行车锁定系统64所需的困难程度，从而使得此类努力不太可行。应理解的是，离合器系统94可类似地用在前车轮32的车轴组件48处。离合器系统94可用在曲柄轴18处，且旋转元件97固定以随着曲柄轴18旋转，而固定元件98非旋转地固定于自行车10。例如下文进一步描述的是，离合器系统94采用单向离合器元件、锁定卡爪或类似装置，以在旋转元件97和固定元件98之间提供双向、自由和锁定状态。

参照图5-8，示例性离合器系统94包括旋转元件97，后车轮44固定于该旋转元件，以使得两者一起旋转。旋转元件97和后车轮44围绕通过车轴92的中心限定的轴线100旋转。轴线100限定轴向方向102，该轴向方向与轴线100平行地延伸。旋转元件97包括多个前进锁定凹穴104和多个反向锁定凹穴106，它们沿轴向方向102面朝向固定元件98打开。固定元件98固定于车轴轴92，该车轴轴固定于自行车10。固定元件98包括前进锁定系统108和反向锁定系统110。前进锁定系统108包括多个撑杆112，这些撑杆能由致动器80移动。每个撑杆112由弹簧114偏置朝向图5所示的位置，其中，撑杆112定位在前进锁定凹穴104中。于是，后车轮44在前进方向上的试图旋转导致撑杆112与止挡件117之间接合，这防止后车轮44的前进旋转。反向锁定系统110包括多个撑杆116，这些撑杆能由致动器82移动。每个撑杆116由弹簧118偏置朝向图5所示的位置，其中，撑杆116从反向锁定凹穴106抽出，且定位在该反向锁定凹穴外部。于是，后车轮44在反方向23上的试图旋转导致撑杆116与止挡件120之间接合，这防止后车轮44的反向旋转。图5示出离合器系统94处于默认模式中，该默认模式在该情形中是锁定-自由的，意指车辆44在前进方向上锁定，而在反方向上自由转动。应理解的是，当离合器系统94用在曲柄轴18处时，该默认模式是自由-锁定的，意指在曲柄组件14的试图前进踩踏的情形下，曲柄轴18自由转动且不会推进自行车10。

致动器80、82构造成将离合器系统94放置在多个状态中，包括图5的默认状态锁定-自由。致动器80、82可采用电磁阀、流体驱动气缸、机械联动件、线性致动器、电动机或其它机构，并且可使用致动器环(未示出)以同时地操作多个撑杆。图5的默认状态提供这样的安全机制，其中，自行车10在前进方向21上的操作是不可能的，且因此，禁止自行车10的未经授权使用。致动器80、82构造成将离合器系统94放置在图6的自由-锁定状态，其中，撑杆116定位在反向锁定凹穴106中，且撑杆112从前进锁定凹穴104中抽出并且定位在该前进锁定凹穴外部。此种状态与自行车10的正常操作状态重合，其中，后车轮44自由地在前进方向21上转动，且在反方向23上锁定，以使得踏板上的力产生阻力。致动器80、82构造成将离合器系统94放置在图7的自由-自由状态中，其中，撑杆116定位在反向锁定凹穴106外部，且撑杆112定位在该前进锁定凹穴104外部。这允许后车轮同时在前进方向21上和反方向23上自由转动。反向自由转动对于期望自行车10进行反向滚动的一些操作方案是优选的。致动器80、82构造成将离合器系统94放置在图8的锁定-锁定状态，其中，撑杆116定位在反向锁定凹穴106中，且撑杆112定位在该前进锁定凹穴104中。这防止后车轮44同时在前进方向21上和反方向23上转动。在自行车10无法在前进方向21或反方向23上滚动时，此种模式增加安全性。

在一示例性实施例中，图9示出用于自行车10的自行车锁定系统64的过程200的流程图。过程200结合自行车10实施，包括根据示例性实施例的自行车锁定系统64及其其它系统、子系统以及部件，包括在图1-8中示出的那些。在各种实施例中，一个或多个指令可体现在控制器68和/或存储装置76中，并且在由处理器70执行时实施自行车锁定系统64的操作。处理器200在步骤202开始，其中，自行车用户定位自行车10以供使用。进行至步骤204，其中，当自行车10首先定位但未使用时，离合器系统94处于图5的自由-锁定状态。在步骤204处，自行车10的用户已注册共享-租赁服务，并且将服务器的app87加载到它们的ped86上。这包括设置以便支付，这可包括使用移动支付系统、信用卡、电子货币或其它支付机制。过程200使用基于时间的支付条款，其中，针对自行车用户占用自行车10的时间来对自行车用户收费。在其它实施例中，也可使用其它支付条款。所接受的支付机制可在每次使用时由服务器84从ped86中提出，或者可随着自行车用户的账户安全地存储在服务器84上。行进至步骤206，自行车用户使用他们的ped86来输入唯一标识符62，并且通过app87来接入服务器84。在当前的实施例中，这需要扫描呈矩阵条形码形式的唯一标识符62，并且将自行车10上的识别信息从ped86发送至服务器84。在步骤208处，通过服务器84来确定自行车10是否被识别，且将自行车用户识别为有效用户。当确定为否且自行车10未被识别或自行车用户并非是有效用户时，该过程返回至步骤206。

当在步骤208处做出正的确定(意指自行车10被识别且自行车用户识别为有效用户)时，该过程行进至步骤210，且通过处理器70，自行车10通电，以从电源88汲取电力。离合器锁定系统64然后切换至图6的前进模式，以由自行车用户操作。通过从控制器68向致动器80、82的信号来执行切换。通过通信系统78来由服务器84来使得处理器70能采取这些动作。通过ped86使用短距离无线传输协议或者替代地通过通信系统78和服务器84之间的低功率2g蜂窝/低功率广域网络链路将授权输送至处理器70。过程200进行至步骤212，其中，处理器70将致动器80、82维持在图6的锁定自由状态中，且计时器122记录自行车10被使用的时间。当自行车用户已完成自行车10的使用时，过程200进行至步骤214，其中，自行车用户通过app87结束使用。在示例性实施例中，自行车用户扫描唯一标识符62的矩阵条形码。处理器70通过向致动器80、82的信号将离合器系统94返回至图5的锁定自由状态，并且将自行车10断电。在步骤216处，服务器84记录来自计时器122的时间，并且向自行车用户的账户收取合适的费用。服务器84通过app87将确收消息发送至ped86，且过程200结束。

因此，当用户确认对自行车10的使用的识别时，自行车锁定系统解锁并且维持解锁，直到用户确认自行车10的使用结束为止。在每种情形中，通过app87实现确认，而在示例性实施例中通过唯一标识符62的扫描来确认。虽然在前文详细描述中已呈现了至少一个示例性实施例，但应意识到的是存在各种各样变型。还应意识到的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例，且并不旨在以任何方式限制本发明的范围、可应用性或构造。而是，前文详细描述会为本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便利指引图。应理解的是，能对元件的功能和结构做出各种修改，而不会偏离在所附权利要求及其法律等同物中阐述的本发明范围。