一种双层自行车存取装置的制作方法

本实用新型属于城市交通技术领域，具体涉及一种双层自行车存取装置。

背景技术：

随着人民生活水平的提高和城市化的进一步发展，城市交通愈加的拥堵已经日益成为困扰。自行车作为主要的交通方式之一，它不仅方便灵活、机动性高、对道路适应性强，而且人们节能减排的意识有进一步提升，绿色出行成了现代人们所追求的生活方式，随之社会上出现了共享单车的服务。但是不论是在小区、人流密集处、公交站以及地铁站附近，都出现了私有自行车和共享单车的摆放杂乱无章，造成了对空间利用率不高的情况，尤其造成在城市市区等交通拥挤的地方拥堵的情况进一步的加重，并且自行车的安全情况也受到一定程度的威胁。

传统上，自行车的停放方式为平面停放，并排的停放在设置地锁的位置或是由车主自己带锁进行锁住。这种停车方式仍旧占据了十分大的空间，并且占据大面积的人行道，安全情况也同样的令人担忧。如专利号为201710497063.6申请日为2017年6月26日的一种自行车立体停车装置，在原有的停车方式的基础上由机械结构的设计在一层自行车顶部增加二层自行车停放位置，但是此方法对空间的利用率仍不高，并且必要的机械结构使得所占的平面面积进一步的增大，从而造成占地面积的增多，并且安全问题并没有显著的解决。

现阶段，为解决此类问题的如专利号为201710143357.9申请日为2017年3月11号的一种旋转轮式共享自行车集中托管装置，其如同摩天轮式的停车装置,所需要的成本过高，并且其整体所占的空间体积也比较庞大，从而使得对空间的利用率没有显著地提升。

现有自行车停放已经逐渐趋向于自动化、立体化、美观化和智能化。但是现有的技术的缺陷主要在于对空间的利用率没有显著的提高，仍旧占据较大的公共区域，并且不论是对于私有或是公共自行车，安全问题仍旧存在。传统方式仍占有目前社会停车方式的主流，单排放置占据空间，并且共享单车目前在公交站或者地铁口的放置也较为混乱。因此，设计出一种方便存取、节省占地面积、省时省力的新型停车系统有着重大的意义。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种双层自行车存取装置，解决小区、学校等公共场所私人自行车或共享单车乱停乱放的问题，降低自行车被盗的风险。并且提高停放自行车的空间利用率，使得自行车易于停放，并且达到省时省力的目的。

为达到上述目的，本实用新型所述一种双层自行车存取装置，包括自下向上依次设置的底座、下滚筒机构和上滚筒机构；底座上通过联轴器连接有主轴，主轴上自下至上依次套设有下轴套和上轴套，下轴套通过齿轮与主驱动电机连接；

上滚筒机构包括上带槽筒和上轴套，上带槽筒与上轴套固定连接，上带槽筒外侧面设置有若干停车槽，每个停车槽顶部固定有电子锁，上轴套上端与上带槽筒的上顶板固定连接，下端通过反向传动机构与下轴套连接；下滚筒机构包括下带槽筒和下轴套，下带槽筒侧面上设置有若干停车槽和一个提升槽，提升槽向上穿过下带槽筒的上顶板，提升槽中设置有可沿提升槽和上带槽筒上的停车槽上下移动的提升机构，下轴套上端与下带槽筒的上顶板固定连接，下带槽筒除提升槽外每个停车槽上均设置电子锁。

进一步的，提升机构包括底部托件、夹紧提升装置和提升电机，其中，底部托件固定于下带槽筒的下筒底板上，底部托件上固定有导轨柱，导轨柱上下两端分别设置有顶部链轮和底部链轮，顶部链轮与底部链轮外绕设有封闭链条环，底部链轮安装在提升电机的输出轴上；夹紧提升装置用于夹紧自行车，其与封闭链条环固定连接。

进一步的，夹紧提升装置包括提升主体和夹紧电机，升主体内水平设置有第一夹紧轴与第二夹紧轴，提升台固定于提升主体底部外侧，两侧夹板与第一夹紧轴和第二夹紧轴通过直线轴承连接，升主体内侧相对设置有两个夹板，夹紧电机的输出轴与开合机构连接，开合机构与夹板固定连接。

进一步的，夹紧提升装置下端设置有提升台，提升台包括第一步进电机，第一步进电机的输出轴与开合机构连接，开合机构与夹板固定连接。

进一步的，开合机构包括第一连杆、第二连杆和转盘，转盘中部与夹紧电机的输出轴固定，转盘两侧依次铰接有第一连杆和第二连杆，第二连杆末端与夹板固定。

进一步的，上轴套下端通过反向传动机构与下轴套连接，反向传动机构包括两片平行设置的水平锥齿轮和两片垂直锥齿轮，两片垂直锥齿轮相对设置，垂直锥齿轮与上下两片水平锥齿轮啮合，上下两个水平锥齿轮的传动比为1：1。

进一步的，电子锁包括锁架、第二步进电机、两个齿条、弧形胎夹和弧形前叉支撑件，锁架为U形槽结构，锁架内侧相对设置有两个第一锁夹板，第一锁夹板上设置有第二锁夹板，第二锁夹板内侧设置有弧形前叉支撑件，第一锁夹板内侧设置有微动开关，微动开关两侧均设置有滑动轴，滑动轴通过轴套与第一锁夹板连接，滑动轴一端设置有弧形胎夹，第二步进电机的输出轴连接有第三齿轮，第三齿轮两侧分别与两个齿条啮合，两个齿条分别与两个第一锁夹板固定连接。

进一步的，还包括用户操作端，用户操作端与单片机连接，单片机与主驱动电机连接。

进一步的，底座与下滚筒机构之间固定设置有若干承重轮。

进一步的，还包括外壳，外壳一侧设置有开口，开口的高度大于自行车的长度，开口的宽度大于自行车的宽度。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益的技术效果，克服了现有自行车停放装置的弊端，打破了传统平面停车的局限性，提高了空间的利用率，将单位面积的单车停放数增加了50％左右，在学校商场等自行车停放需求大的场所使用，既能使车辆摆放整齐，又能节约大量的土地。

进一步的，提升机构包括底部托件、夹紧提升装置和提升电机，其中，底部托件固定于下带槽筒的下筒底板上，底部托件上固定有导轨柱，导轨柱上下两端分别设置有顶部链轮和底部链轮，顶部链轮与底部链轮外绕设有封闭链条环，底部链轮安装在提升电机的输出轴上；夹紧提升装置用于夹紧自行车，其与封闭链条环固定连接，通过链轮对自行车进行上下移动，移动平稳，安全性高。

进一步的，夹紧提升装置包括提升主体和夹紧电机，升主体内水平设置有第一夹紧轴与第二夹紧轴，提升台固定于提升主体底部外侧，两侧夹板与第一夹紧轴和第二夹紧轴通过直线轴承连接，升主体内侧相对设置有两个夹板，夹紧电机的输出轴与开合机构连接，开合机构与夹板固定连接，通过电机、开合机构以及夹板实现对自行车的夹紧，操作方便，结构简单，便于实现。

进一步的，夹紧提升装置下端设置有提升台，提升台包括连接件和第一步进电机，第一步进电机的输出轴与开合机构连接，通过第一步进电机的转动，带动第一连杆转动，第一连杆带动第二连杆和第三连杆转动，进而使两个夹板的距离发生变化，提升台和夹紧提升装置一上一下通过夹板同步夹紧自行车，提高稳定性。

进一步的，进一步的，开合机构包括第一连杆、第二连杆和转盘，转盘中部与夹紧电机的输出轴固定，转盘两侧依次铰接有第一连杆和第二连杆，第二连杆末端与夹板固定，通过曲柄连杆机构实现夹板的夹紧或松开，承载能力大，可承受冲击力。

进一步的，电子锁包括锁架、第二步进电机、两个齿条、弧形胎夹和弧形前叉支撑件，锁架为U形槽结构，锁架内侧相对设置有两个第一锁夹板，第一锁夹板上设置有第二锁夹板，第二锁夹板内侧设置有弧形前叉支撑件，第一锁夹板内侧设置有微动开关，微动开关两侧均设置有滑动轴，滑动轴通过轴套与第一锁夹板连接，滑动轴一端设置有弧形胎夹，第二步进电机的输出轴连接有第三齿轮，第三齿轮两侧分别与两个齿条啮合，两个齿条分别与两个第一锁夹板固定连接，当自行车前轮压到弧形胎夹时，弧形胎夹向下移动，触动微动开关，使第二步进电机自动打开，带动齿条移动，使两个第一锁夹板夹紧自行车，将自行车锁住，操作方便。

进一步的，还包括用户操作端，用户操作端与单片机连接，单片机与主驱动电机连接，单片机根据用户指令控制下滚筒机构及下滚筒机构的旋转，实现自动控制，操作方便。

进一步的，底座与下滚筒机构之间固定设置有若干承重轮，大大减小了下滚筒机构转动时的摩擦力，节约人力或其他能源。

进一步的，包括外壳，外壳一侧设置有开口，开口的高度大于自行车的长度，开口的宽度大于自行车的宽度，外壳对存放的自行车起保护作用，防止自行车受外界条件的影响而损坏。

附图说明

图1为本实用新型的双层环形智能自行车存取系统整体外观图；

图2为本实用新型的双层环形立体自行车停车系统的结构示意图；

图3为上滚筒机构及其内部结构的示意图；

图4为下滚筒机构及其内部结构的示意图；

图5为下滚筒机构示意图；

图6为提升机构主示图；

图7为提升台结构示意图；

图8为提升台内部结构示意图

图9为电子锁结构示意图；

图10为电子锁左侧锁夹板结构示意图；

附图中：1、上滚筒机构，2、下滚筒机构，3、底座，4、电子锁，5、提升台，6、夹板，7、上轴套，8、第二下轴套，9、垂直锥齿轮，10、水平锥齿轮，11、顶部链轮，12、链条， 13、导轨柱，14、提升主体，15、第一下轴套、16，底部链轮，17、提升电机，18、底部托件， 19、主驱动电机，20、下筒底板，21，承重轮，22、外壳，23、用户操作端，24、夹紧电机， 25、开合机构，26、第一夹紧轴，27、第一夹紧轴，28、连接件，29、第一步进电机，30、第一连杆，31、第二连杆，32、转盘，33、第二步进电机，34、锁架，35、锁盖，36、第一锁夹板，37、第二锁夹板，38、法兰轴承，39、弧形胎夹，40、微动开关，41、轴套，42、弧形前叉支撑件，43、提升槽，44、第二齿轮，46、提升台上板，47、第一齿轮，48、齿条，49、滑动轴，50、定位轴，51、上带槽筒，52、下带槽筒，151，第一下轴套，152、第二下轴套。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1和图2，一种双层自行车存取装置包括圆形的外壳22，外壳22一侧设置有开口，开口的高度大于自行车的长度，开口的宽度大于自行车的宽度，外壳22靠近开口的外壁上设置有用户操作端23，外壳22内自下向上依次设置的底座装置、下滚筒机构2和上滚筒机构1，下滚筒机构2和上滚筒机构1，上端沿其外周均设置有若干用于锁住自行车的电子锁4。

参照图2和图4，底座装置包括圆形的底座3、主轴和承重轮21，主轴为主体框架的固定，主轴上套设有下轴套15和上轴套7，主轴通过联轴器固定于圆形底座3中央；承重轮21以圆形阵列排列固定于底座3上方，承重轮21固定在底座3上，负责为下滚筒机构2提供旋转时的导向作用以及承受停车机构的重量，承重轮21上端面与下筒底板20相接接触；主轴上方安装有锁紧挡圈以及推力球轴承锁紧挡圈，锁紧挡圈上部为推力球轴承，为水平锥齿轮10提供支持力，从而用以承受上滚筒机构1的重力。主轴下部安装有主驱动电机19，主驱动电机19 的输出轴上固定连接有第一齿轮47，下轴套15包括通过法兰固定的第一下轴套151和第二下轴套152，第一齿轮与第一下轴套151外的第二齿轮44啮合，第二齿轮固定套设在第一下轴套151下部的外周，主轴通过滚针轴承与上、下轴套连接，滚针轴承固定于上、下轴套内部。

参照图3，上滚筒机构1包括上带槽筒51和上轴套7，上带槽筒为没有底面的正多边形柱体，上带槽筒设置在下带槽筒上方，两者相互独立，上带槽筒通过上顶板与上轴套7固定连接，上带槽筒上侧面均匀间隔地分布长矩形停车槽，且所有停车槽长度向下延伸至上带槽筒的下端面，即上带槽筒的停车槽为U形槽，。每个停车槽顶部固定有电子锁4，上带槽筒顶部有上顶板，上轴套7上端连接于上顶板下端面的中心，下端与水平锥齿轮10上端面过盈配合。

参照图4，下滚筒机构2包括下带槽筒52、提升机构、电子锁4、第一下轴套151和第二下轴套152，上带槽筒为正多边形柱体，下带槽筒的形状和大小均和上带槽筒相同，下带槽筒的侧面上设置有长矩形停车槽，其中一个侧面设置有提升槽43，提升槽43向上贯穿下带槽筒顶端，便于自行车上下移动，下滚筒机构2除提升槽外其他停车槽内侧两侧均设置有有长U 型导槽，U型导槽用于在自行车提升过程中，对自行车轮起导向作用，并且为自行车提供支持力；下带槽筒底部设置有下筒底板20，下带槽筒顶部有下顶板，第一下轴套151的上端面与下顶板的中央下方固定连接，第二下轴套152连接在下顶板的上端面的中心，下带槽筒除提升槽外每个停车槽上均设置有用于锁住自行车的电子锁4。

下带槽筒上设置有提升机构，提升机构包括底部托件18，导轨柱13和夹紧提升装置。其中，底部托件18固定于下筒底板20上，导轨柱13竖直安装于底部托件18上，导轨柱13顶端设置有顶部链轮11，底部托件18的下部安装有提升电机17，底部链轮16安装在提升电机 17的输出轴上；提升机构可相对导轨柱13竖直方向移动；顶部链轮11与底部链轮16外套设有一条封闭链条环12连接；夹紧提升装置与封闭链条环12固定连接。

参照图5和图6，夹紧提升装置包括提升主体14、夹板6、提升台5、直线轴承及轴、夹紧电机24和开合机构25。

提升主体14内水平安装有第一夹紧轴26与第二夹紧轴27，提升主体14外侧面设置有两个有矩形的安装口；提升台5固定安装于提升主体14底部外侧，用于支撑自行车重力，提升台5内部水平安装第三夹紧轴，提升台5上部设置有矩形的安装口；两侧夹板6穿过提升主体 14和提升台5上设置的安装口与第一夹紧轴26和第二夹紧轴27通过直线轴承连接，两侧夹板6可保持平行状态开合，从而使得两侧夹板6相向移动，用以夹紧固定自行车，保持自行车姿态；夹紧电机24与开合机构25安装于提升主体14内部，夹紧电机24驱动开合机构25控制两侧夹板6的开合，开合机构25包括第一连杆30、第二连杆31和转盘32，转盘32中间的孔与夹紧电机的输出轴固定连接，转盘32两侧均与第一连杆30的一端铰接，第一连杆30的另一端与第二连杆31一端铰接，第二连杆31的另一端与连接件28一端固定连接，连接件28 另一端与夹板6固定。

第一下轴套151、第二下轴套152与上轴套7通过内部设置的滚针轴承套在主轴外，第二下轴套152与上轴套7通过反向传动机构连接。反向传动机构由两片平行设置的水平锥齿轮 10和两片垂直锥齿轮9构成，两片垂直锥齿轮9相对设置，垂直锥齿轮9与上下两片水平锥齿轮10啮合，上下水平锥齿轮10传动比为1：1，上轴套7下端与位于上方的水平锥齿轮10 固定连接，第二下轴套152顶部与位于上方的水平锥齿轮10固定连接。

参照图7和图8，提升台包括提升台上板46、连接件28和第一步进电机29，第一步进电机29的输出轴与开合机构25连接，通过第一步进电机29的转动，带动转盘32转动，转盘 32带动第一连杆30和第二连杆31转动，进而使两个夹板6的距离发生变化。

参照图9和图10，电子锁4包括锁架34、锁盖35、夹板、第二步进电机33、两个齿条 34、弧形胎夹39和弧形前叉支撑件42。锁架34和锁盖35形成U形槽结构，锁架34内侧相对设置有两个第一锁夹板37，第一锁夹板37上设置有第二锁夹板36，第二锁夹板36内侧设置有弧形前叉支撑件42，第一锁夹板37内侧设置有微动开关40，微动开关40两侧均设置有滑动轴49，滑动轴49通过轴套41与第一锁夹板37连接，滑动轴49一端设置有弧形胎夹39，弧形胎夹39与微动开关40位于第一锁夹板37的同一侧，定位轴50穿过两个第一锁夹板3 和锁架34，定位轴50通过直线法兰轴承38与第一锁夹板37连接，直线法兰轴承38为lmh6uu 直线法兰轴承。第二步进电机33的输出轴连接有第三齿轮，第三齿轮两侧分别与两个齿条48 啮合，两个齿条48分别与两个第一锁夹板37固定连接。

电子锁4受单片机控制，检测到自行车进入时通过单片机控制位于电子锁顶部的步进电机 33转动，单片机为STM32单片机，进而通过步进电机33与齿条48啮合，驱动两侧锁夹板36 闭合，在锁夹板36闭合过程中，弧形胎夹39在接触到自行车轮毂后保持静止，同时锁夹板 36继续向中间靠拢，与弧形胎夹39产生相对移动，直至锁夹板中间的微动开关40触碰到弧形胎夹39背面，此行为作为指令驱使步进电机33停止转动，此时锁夹板36移动过程完成；自行车在自身重力作用下后车身斜下移，自行车前叉与位于锁夹板底部的前叉支撑件42接触，获得支持，此时自行车固定过程完成。接收到解锁命令时，提升机构上升至自行车处，受单片机控制夹板6闭合夹紧自行车，同时单片机驱动步进电机33转动，通过齿条48驱动锁夹板 36张开，解锁，松落单车，提升机构将自行车放下。

用户操作端设于该装置停车入口处，用户通过用户操作端23向单片机发出指令，用户操作端23与单片机连接，单片机与第一步进电机29、第二步进电机33、提升电机17、主驱动电机19以及夹紧电机24连接。单片机根据用户指令控制下滚筒机构2及下滚筒机构2的旋转以及电子锁4的开合。指令包括存车指令和取车指令。

本装置的使用过程如下：

进行下层存放时：主驱动电机19驱动筒体旋转使指定车位对准入口，自行车由竖直状态从开口推入，并将自行车放至下筒体的停车槽内，前轮进入电子锁4内，电子锁4上锁，自行车再竖直状态被锁住，完成停放。

进行上层存放时：主驱动电机19驱动筒体旋转使提升槽43对准开口，自行车由竖直状态从入口推入提升台5上的两个夹板6之间，参照图6，开合机构25受夹紧电机24驱动，控制两个夹板6沿着第一夹紧轴26、第二夹紧轴27平行张开或夹紧，自行车推进后，夹板6将夹紧自行车车轮，由提升台5承担自行车重力，主驱动电机19驱动筒体使提升槽43对准上滚筒指定停车槽，而后提升机构通过提升电机17带动导轨柱13上的环形链条12，对自行车进行向上牵拉，至顶端时触发上层顶部的电子锁4，而后电子锁4将自行车锁死，而后提升机构由顶端运动至初始位置，主驱动电机19驱动筒体回到初始位置，完成停放。提升机构的动力由提升电机17提供，由链条12负责传递动力，带动提升机构向上运动，与其配合的是顶部链轮 11与底部链轮16，导轨柱13为提升机构提供上下滑动位置，提升机构由底部托件18提供支持力。

进行上层取出时：由用户操作端23发出指令，将目的车辆旋转至上层入口提升机构正上方轨道上方，提升装置运动至上层锁的位置，打开电子锁4，然后由提升机构将自行车带动至一层竖直位置，而后取下。

其中，上下滚筒的旋转动力由主驱动电机19提供，驱动电机19带动第一下轴套151转动，由于第一下轴套151与下滚筒转动相同，将动力传动至第二下轴套152，由水平锥齿轮10和垂直锥齿轮9带动上轴套7、从而使上滚筒反向旋转。当主驱动电机19转动时，由下筒底板 20结合承重轮21为下滚筒转动提供支持，并且导向下滚筒转动。