一种锁止组件、车锁的制作方法

本实用新型属于旋转部件的机械锁止装置，具体涉及一种锁止组件、车锁。

背景技术：

目前，自行车、电动车、摩托车等车锁大多采用的是机械式锁止结构对车轮进行外部锁止。目前市面上的自行车锁各种各样，包括采用手动的钥匙锁或者密码锁等，随着公共自行车租赁的兴起，出现了一种通过电动控制的公共自行车车锁，其同样是采用外部的锁止结构，通过自动控制的电机驱动相应的锁具对车轮进行锁止。

这类的外部锁止结构简单、需要设置大量的外部锁止产品，携带性差、成本高，并且外部的锁止可靠性不强，容易被破坏，安全性能存在较大隐患，而专用的自行车租赁点则对场地的依赖性较大，特别是现在出现的共享单车，这种模式的目的在于能够随时随地进行公共自行车资源的共享和租赁，这种公共自行车就基本上不能够采用定点租赁的方式，必须要采用随车的锁具实现自行车的锁止和解锁。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是：针对现有的自行车、电动车、摩托车等锁止装置存在的上述不足，提供一种锁止组件、车锁。

本实用新型采用如下技术方案实现：

锁止组件，包括旋转输出件、第一锁件、第二锁件和开关件；所述旋转输出件与旋转件连接，实现旋转动力传递，所述旋转输出件的旋转圆周上设有若干锁槽；所述第一锁件通过滑动结构实现直线滑动设置，在所述第一锁件上设有锁块，所述锁块在第一锁件回位弹簧的作用下嵌入锁槽中，所述第二锁件弹性铰接，并在与第一锁件滑动方向交叉的方向上与第一锁件抵接，将第一锁件上的锁块锁止嵌入锁槽中；所述开关件铰接设置，并与锁止控制系统连接，其上具有依次拨动第二锁件和第一锁件的第一解锁结构和第二解锁结构。

进一步的，所述滑动结构为滑槽-限位块或滑块-限位槽结构，其中滑槽或滑块设置在第一锁件上，与固定设置的限位块或限位槽滑动嵌合，所述滑槽-限位块之间或滑块-限位槽之间采用防止转动的周向定位配合。

进一步的，所述第一解锁结构和第二解锁结构包括分别设置在开关件、第二锁件和第一锁件上的解锁块或解锁边，所述解锁块凸出设置，所述解锁边与解锁块接触。

进一步的，所述第一锁件和第二锁件之间通过相互嵌合的锁止角和锁止卡口抵接。

进一步的，所述锁块两侧的接触边和锁槽两侧的接触面之间呈楔面接触，在第二锁件的抵接位置一侧设有与第一锁件滑动接触的连续保持边。

进一步的，所述锁止控制系统包括控制开关件摆动的电机。

进一步的，所述电机与开关件分开设置，所述电机的输出端与作回转运动的控制块连接，所述控制块的回转圆周上的一点通过控制钢丝与开关件的非铰接点位置连接。

本实用新型还公开了一种车锁，包括上述锁止组件，其中，所述旋转输出件与车轮连接的旋转传动件同轴固连，所述第一锁件、第二锁件和开关件安装于同一安装座上。

进一步的，所述旋转传动件为自行车、电动车或摩托车的车轮花鼓。

进一步的，所述锁止组件封装在花鼓壳体内，所述旋转输出件采用环形构件，与花鼓内壁或内端面固定紧固镶嵌，所述锁槽布置在旋转输出件的内壁或外圆面；所述安装座与车轴锁紧固定，其上设有与第一锁件滑动装配的限位块或限位槽，以及设有用于铰接第二锁件及开关件的安装柱，以及用于安装电机的定位结构和限制控制钢丝的限位结构。

进一步的，所述电机与信号接收模块连接，采用有线信号传输或无线信号传输实现电机的自动控制。

进一步的，所述锁止组件的锁止控制系统还包括监测旋转输出件或车轮的转速传感器，所述转速传感器与电机通过通信模块实现信号连接。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型中的两个锁件采用稳定的三角支撑结构对旋转输出件进行锁止，第二锁件在锁止状态下对第一锁件产生的有效约束，实现锁止的可靠性。

本实用新型采用同一个开关件控制整个锁止组件，控制过程更加紧凑有效。

本实用新型通过在第一锁件的锁块和锁槽之间采用楔面装配，同时将第二锁件上设置保持边，从机械机构上避免高速误锁止操作对产品本身结构的破坏以及出现骤停的安全事故隐患，同时在自动控制方法上，设定锁止控制的安全转速，从控制方法上对产品误操作进行有效规避。

本实用新型可将整个锁止组件封装固定在车锁壳体内，容易与旋转连接件结合，产品可覆盖自行车、电动车、摩托车甚至轻量汽车的传动机械上，使用范围广。

本实用新型零件结构简单，可采用冲压成型，成本低。

本实用新型可将锁止组件的电机自动控制与无线网络连接，实现外部自动控制锁止和解锁，有利于在公共交通租赁行业进行推广。

本实用新型也可与自行车、电动车或摩托车自带的发电装置一同集成于花鼓内、与GPS或蓝牙模块等无线通信模块集成、与内变速器集成等多种灵活集成组配方式。以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的锁止组件在车锁中的装配示意图。

图2为实施例中的第一锁件和第二锁件之间的位置关系示意图(省去开关件及其安装结构)。

图3为实施例中的第一锁件结构示意图。

图4为实施例中的第二锁件结构示意图。

图5为实施例中的开关件结构示意图。

图6为实施例中的安装座结构示意图。

图7为实施例中的控制块结构示意图。

图8为实施例中的旋转输出件结构示意图。

图9为实施例中的锁止组件锁止状态示意图。

图10为实施例中的锁止组件解锁状态示意图。

图11为实施例中的锁止组件在高速旋转时的保持状态示意图。

图12为实施例中的锁止组件应用在花鼓中的示意图。

图中标号：

1-旋转输出件，101-锁槽，102-锁槽接触面；

2-第一锁件，201-锁块，202-锁止角，203-第二解锁边，204-滑槽，205-锁块接触边，21-回位弹簧；

3-第二锁件，301-锁止卡口，302-第一解锁块，304-保持边，305-第二锁件铰接孔，31-第二锁件扭簧；

4-开关件，401-第一解锁边，402-第二解锁块，404-开关件铰接孔，405-第一控制钢丝连接孔；

5-安装座，501-车轴安装孔，502-第一锁件限位块，503-第二锁件安装柱，504-开关件安装柱；

6-电机，61-控制块，611-电机轴安装孔，612-第二控制钢丝连接孔，62-控制钢丝；

8-自行车轴；

9-花鼓。

具体实施方式

实施例

参见图1和图12，图示中的一种应用在自行车花鼓内的车锁为本实用新型的优选实施方案，其采用的本实用新型中的锁止组件，对自行车的花鼓9进行锁止和解锁，实现自行车的车锁功能。

具体如图1所示，该锁止组件具体包括旋转输出件1、第一锁件2、第二锁件3、开关件4、安装座5和电机6等部件。

其中旋转输出件1作为旋转运动件和锁止组件之间的锁止对象，与需要锁止的旋转运动件同轴固连，本实施例中的该旋转运动件为自行车的花鼓9，花鼓为自行车车轮的辐条和自行车车轴的旋转连接件，自行车的旋转动力传递至花鼓9，通过花鼓9传递至车轮，实现车轮的旋转。

结合参见图1和图8，旋转输出件1采用一环形回转结构，其圆周与花鼓9的内壁镶嵌固连，可采用花键连接等周向定位结构装配在花鼓9的内壁，与花鼓9一同转动。在旋转输出件1设有若干锁槽101，锁槽101分布在旋转输出件1的旋转圆周上，包括可设置在环形结构的旋转输出件的外圆周、内圆周上，该锁槽101用于与第一锁件2和第二锁件3构成的稳定锁止结构配合，将旋转输出件1连同花鼓一同锁定。

结合参见图2、图3和图4，第一锁件2和第二锁件3均具备回弹作用的弹性摆动功能。其中，第一锁件2通过滑动结构直线滑动装配，并且通过回位弹簧，回位弹簧21能够保持第一锁件2在常态下向旋转输出件的锁槽滑动，并将其上的锁块嵌入锁槽中。第一锁件2安装的滑动结构采用滑槽-限位块结构，即在第一锁块2上设有一直线滑槽204，该直线滑槽204与固定设置的第一锁件限位块502滑动嵌合，第一锁件2在滑动时，通过第一锁件限位块502进行导向。同时，第一锁件限位块502和滑槽204之间采用防止转动的周向定位结构，如图2中所示，第一锁件限位块502为两个沿第一锁件滑动轨迹布置的两个圆柱凸起，通过两个圆柱凸起锁止第一锁件2在滑动过程中的周向转动，在实际应用中，第一锁件限位块204还可采用其他的非圆截面凸起实现。并且，本领域技术人员也可根据实际情况调整第一锁件限位块和滑槽之间的位置关系，采用滑块-限位槽结构，在第一锁件2上设置滑块，对应的将限位槽固定设置。

第二锁件3则直接弹性铰接在铰接点位置，弹性铰接是指的在第一锁件或第二锁件的铰接点位置设置扭簧或者拉簧，通过弹簧的弹力使两个锁件具有弹性回弹力。

具体如图3所示，第一锁件2上设有嵌入锁槽101的锁块201，同时第二锁件3与第一锁件2相互交叉抵接，即第二锁件3在与第一锁件2的滑动方向交叉的方向上和第二锁件3具有一个交叉抵接点，第一锁件2的锁块嵌入锁槽时，第二锁件3在其弹性回弹力的作用下与第一锁件2固定抵接，两个锁件形成一个可靠的三角形结构，第一锁件2和第二锁件3之间通过三角支撑，将第一锁件2上的锁块可靠地嵌入锁槽101中，实现对旋转输出件1的可靠锁止。在第一锁件2和第二锁件3之间通过相互嵌合的结构实现有效抵接，在第一锁件2的抵接位置设有锁止角202，第二锁件3的抵接位置设有锁止卡口301，锁止角202与锁止卡口301在两个锁件抵接时可靠嵌合固定，锁止角和锁止卡口的角度及开口方向应当保证在第一锁件和第二锁件反向摆动时，能够顺利脱离。锁止角和锁止卡口的位置关系可在两个锁件之间调换设置。

第一锁件2和第二锁件3的解锁通过开关件4实现。结合参见图2和图5，开关件4同样为一摆杆构件，其一端铰接设置，在非铰接点位置上设有依次拨动第二锁件3和第一锁件2的第一解锁结构和第二解锁结构，通过首先将第二锁件3反向拨开，解除第二锁件对第一锁件的位置约束，然后再拨动与第一锁件2向远离锁槽的方向滑动，将第一锁件2上的锁块201从旋转输出件1上的锁槽101中脱出，完成解锁。

具体的，本实施例中第一锁件2、第二锁件3和开关件4均为板状杆件，第一锁件2和第二锁件3之间在同一平面内抵接锁止，开关件4则平行于两个锁件的平面布置。在开关件4上分别设有在解锁方向上拨动第二锁件3的第一解锁边401和拨动第一锁件2的第二解锁块402，对应的在第二锁件3上设有与第一解锁边401接触的第一解锁块302，而对应第二解锁块402的第二解锁边203则位于第一锁件2的一侧，并与第一锁件2的滑动方向成一定夹角，便于较方便地拨动第一锁件2滑动。实际应用中，解锁块和解锁边的位置关系可在第二锁件、开关件和第一锁件之间调换设置，两个锁块均凸出板件的表平面设置，对应的解锁边推动解锁块或者解锁块推动解锁边实现锁件的摆动。

在第一锁件2和第二锁件3完成解锁后，开关件4在锁止控制系统的驱动下可对两个锁件的解锁状态进行保持。

如图3和图11所示，本实施例将第一锁件2的锁块201两侧的锁块接触边205和旋转输出件1的锁槽101两侧的锁槽接触面102之间设置成楔面接触，可以将锁块和锁槽的接触位置加工成斜面或斜边，也可以是锁块和锁槽之间的安装角度使两者之间呈楔面接触，在没有第二锁件3约束的情况下，无论旋转输出件1从哪个方向转动，锁槽接触面102均通过该楔面配合将锁块201连同第一锁件2从锁槽中推出，向远离锁槽的方向滑动，而第二锁件3通过三角支撑对第一锁件2形成约束后，则能够可靠地将锁块限定在锁槽内，旋转输出件实现正反两个方向锁止。相应的，在解锁过程中，如第一锁件2的锁块201在未完全嵌入锁槽101中时，第二锁件3在锁止卡口301的一侧设置连续保持边304，在锁块从刚进入锁槽到完全进入锁槽的极限位置过程中，第一锁件2的锁止角202始终与第二锁件3上的连续保持边304滑移接触。上述设置的目的是为了保证本实施例的自行车车轮在高速转动(如在骑行中)误操作，在车轮高速转动的过程中，带动旋转输出件1高速转动，此时控制锁止组件进行锁止操作，第一锁件2的锁块在部分进入旋转输出件1的锁槽101中后，会由转动的锁槽反复将锁块连同第一锁件推出，此时第一锁件2的锁止角202在第二锁件3的连续保持边304上往复滑移，第二锁件3并不会对第一锁件2形成有效的约束，此时锁止组件会发出连续的滴答撞击声(锁槽反复推出锁块)提醒骑行者出现了误锁操作，且会给旋转输出件即车轮带来阻力减速。这样的设置不会造成锁止组件或者花鼓内部结构因高速锁止而损坏，有效避免骑行过程中因误锁出现意外事故。

本实施例中的开关件4单独铰接设置，开关件4与锁止控制系统连接，锁止控制系统可采用手动控制，即通过自行车上的拉线系统实现手动控制，也可采用电动控制，通过电机6来带动开关件4摆动。

电机6可直接与开关件4的摆动轴对接，通过电机正反转带动开关件往复摆动，也可如本实施例中所示，电机6的输出端连接一控制块61，如图7所示，控制块61上设置非圆电机轴安装孔611，与电机6的输出轴连接，驱动控制块61做回转运动，在控制块61的回转圆周上设置第二控制钢丝连接孔612，与控制钢丝62的一端固定连接，在开关件4的非铰接点设置第一控制钢丝连接孔405，与控制钢丝62的另一端固定连接。控制块61转动一定角度，则通过控制钢丝61带动开关件4实现一定角度的摆动，控制电机的正反转，则可控制开关件4的摆动方向。

控制钢丝62应当具有足够的刚性，能够拉动和推动开关件4进行摆动。

电机6可设置信号传输模块，通过有线信号或者无线信号实现对电机的自动控制，也可设置成手机APP控制模式，通过移动通信模块或蓝牙模块与电机实现信号连接，适用于网络公共自行车的自动租赁。关于通过有线信号或无线信号控制电机为常用的电机控制技术，本领域技术人员可根据实际需求进行选择设计，本实施例在此不做赘述。

本实施例中在旋转输出件1的锁槽101、第一锁件2的锁块201以及第二锁件3上设置机械式的防误操作结构，在采用电动控制锁止操作的基础上，本实施例还采取了自动防误操作设置。

具体的，本实施例的锁止控制系统还包括有检测车轮或轮毂转速的转速传感器，转速传感器与电机通过信号连接。具体的，转速传感器可采用霍尔传感器实现转速测定，在旋转输出件1或者其连接的旋转件的旋转圆周固定设置一磁钢，在将霍尔传感器通过传感器安装座朝向磁钢固定设置，旋转输出件1或其连接的旋转件转动一周，则霍尔传感器接受到一次信号，计转动一圈，进而计算出此时的转速，同时在系统内设定一保护转速，当霍尔传感器检测到的转速超过保护转速时，断开电机与外部信号联系的通道，电机不执行任何操作，或保持控制信号，当速度低于保护转速时执行操作命令，当霍尔传感器检测到的转速低于保护转速时，电机可根据外部信号进行相应的锁止动作。这样可从电子和机械两个方面有效防止误操作，提高了锁止结构的可靠性和安全性。

转速传感器还可作为自行车的车速监测模块，通过移动显示模块实时接收显示骑行速度。

如图1和图12所示，本实施例中旋转输出件1与自行车车轮的花鼓9内壁固定连接，第一锁件2、第二锁件3、开关件4、电机6均设置在同一安装座5上，安装座5则与对应花鼓的自行车轴8固定连接，将整个锁止组件封装在自行车的花鼓壳体内。

如图6所示，安装座5可采用冲压的板件，在安装座5的中间设置与车轮轴8周向装配的车轴安装孔501，车轴安装孔501的内侧设有两个凸起，与自行车轴8上设置的两个槽配合，安装座5和车轮轴8之间的轴向定位可通过当挡圈或其他轴上定位元件，实现安装座5与自行车轴8的固定安装。在安装座5的周边分别分布有用于滑动安装第一锁件2的第一锁件限位块502、用于安装第二锁件3的第二锁件安装柱503、用于安装开关件4的开关件安装柱504、以及用于定位安装电机6及其他定位结构，包括电机安装座、转速传感器安装座或控制钢丝限位座。

结合图2和图3，第一锁件2上设有滑槽204，滑槽204的宽度与安装座5上的第一锁件限位块502的宽度匹配，并且滑槽204沿两个圆柱凸起组成的第一锁件限位块502做直线滑动，实现第一锁件2靠近锁槽或远离锁槽做直线滑动运动。并且在安装座5上还设有固定回位弹簧21的定位凸起，将回位弹簧21的一端固定在固定座5上，另一端和第一锁件2接触，驱动第一锁件向靠近锁槽的方向压紧，回位弹簧12可采用压缩的筒形弹簧或者扭簧。

结合图2和图4，第二锁件3上设置第二锁件铰接孔305，通过套筒旋转装配于第二锁件安装柱503上，第二锁件3和套筒之间安装第二锁件扭簧31，实现第二锁件3的弹性铰接，第二锁件扭簧31的回弹方向应当保证在锁止状态下，第二锁件3能够通过第二锁件扭簧31的回弹力与第一锁件形成抵接。

结合图2和图5，开关件4上设置开关件铰接孔404，开关件4通过开关件铰接孔404与单独安装在安装座上，通过套筒旋转装配于安装座5的开关件安装柱504上，同时在开关件4的下方设有第一控制钢丝连接孔405，与控制钢丝固定钩接。

以下结合图1、图9-11详细说明本实施例的车锁工作过程。

如图1和图9所示，在车锁的锁止状态下，此时自行车停止，车轮转速为零，旋转输出件1正反两方向均不转动，第一锁件2在回位弹簧21的回弹力作用下将锁块201嵌入旋转输出件1的锁槽101内，同时第二锁件3在第二锁件扭簧31的回弹力作用下与第一锁件2抵接，相互抵接处的锁止角202和锁止卡口301固定嵌合，使第一锁件2和第二锁件3之间形成稳定的三角支撑结构，对旋转输出件1及其连接的车轮花鼓形成锁止，第二锁件3对第一锁件2形成约束，防止第一锁件2的锁块201从锁槽101中脱出。

如图9和图10所示，解锁时，开关件4在锁止控制系统(本实施例的电机和控制钢丝62)驱动下顺时针摆动，开关件4上的第一解锁边401首先与第二锁件3上的第一解锁块302接触，随着开关件4继续摆动，第一解锁边401推动第一解锁块302，使第二锁件3克服自身回弹力逆时针摆动；在摆动到一定角度后，第二锁件3和第一锁件2之间抵接嵌合的锁止卡口301和锁止角202分离，此时开关件4上方设置的第二解锁块402与第一锁件2上方的第二解锁边203接触，随着开关件的继续摆动，第二解锁块402推动第二解锁边203，克服第一锁件2的回位弹簧21的回弹力向下滑动，将第一锁件2的锁块201从锁槽101中脱出，实现解锁。在第一锁件2的锁块201完全从锁槽101中脱出后，开关件可在锁止控制系统的作用下实现第一锁件2和第二锁件3的位置保持。

在将解锁状态解除，将锁止组件重新锁止时，开关件4在锁止控制系统驱动下逆时针回摆，逐渐解除对第二锁件3和第一锁件2的约束，第一锁件2在回位弹簧21的回弹力作用下重新向旋转输出件1上的锁槽101方向靠近，锁块201重新嵌入锁槽101后，第二锁件3同样在第二锁件扭簧31的回弹力作用下回位，重新对第一锁件2抵接，完成锁止，如图9所示。

如图11所示，如在锁止过程中，自行车车轮处于高速转动状态(骑行过程中误操作锁止)，在第一锁件2的锁块201刚开始进入旋转输出件1的锁槽101时，锁槽101两侧的锁槽接触面与锁块201的锁块接触边205为楔面配合，同时第一锁件2的锁止角202与第二锁件3的保持边304接触，此时在旋转输出件高速转动的过程中，第二锁件3来不及对第一锁件2建立有效的约束，锁槽101和锁块201之间的楔面配合会将锁块201连同第一锁件2往复滑动推出锁块进入的锁槽(回位弹簧提供往复作用力)，同时第一锁件2的锁止角202则与第二锁件3的保持边304来回滑动，保证自行车在骑行过程中不能够可靠锁止。在车轮停止转动后，旋转输出件1停止转动，此时第一锁件2上的锁块201可完全嵌入其中一个锁槽101，此时第二锁件3上的锁止卡口301与第一锁件2上的锁止角202嵌合，如图10所示，完成可靠锁止。

本实施例在通过对电机自动控制锁止组件实现锁止和解锁操作时，可采用如下控制方法：

在锁止状态下，第一锁件的锁块完全嵌入旋转输出件的锁槽内，同时第二锁件和第一锁件抵接，将实现车轮的可靠锁止；

解锁时，通过电机转动，控制开关件摆动，所述开关件上的第一解锁结构首先推动第二锁件，解除第二锁件对第一锁件的锁止约束，然后开关件上的第二解锁结构再推动第一锁件，将第一锁件的锁块从锁槽中推出，完成解锁；

在解锁过程中，所述开关件从推动第二锁件到推动第一锁件之间需要设定一个延时，即图9和图10中的第一解锁边401推动第一解锁块302到第二解锁块402推动第二解锁边203不是同时动作，应当在第一解锁边401推动第一解锁块302使得第一锁件和第二锁件之间的锁止角和锁止卡口完全分离后，才设置第二解锁块402推动第二解锁边203，避免在解锁过程中第一锁件和第二锁件之间发生干涉卡死。

解锁状态下，第一锁件的锁块完全脱离旋转输出件的锁槽，同时锁止控制系统对第二锁件和第一锁件保持固定约束；

锁止时，电机反转，控制开关件回摆，开关件在解除对第一锁件的约束同时，解除第二锁件的解锁约束，此时第一锁件在回位弹簧的弹性回弹力作用下回摆，锁块嵌入旋转输出件的锁槽，最后第二锁件重新与第一锁件抵接，完成锁止。

在上述控制流程中，设定一保护转速，在自行车低于该保护转速时，电机可以控制锁止组件进行解锁或锁止，在自行车高于该保护转速时，切断电机接受控制信号，锁止组件处于失效状态。实现从机械机构和自控控制两个方面对误锁止操作进行保护。