Привод засова замка
LOCK BOLT DRIVE

[01] Область техники
[02] Изобретение относится к области строительства, а именно к так называемым английским замкам, содержащим сменный цилиндровый механизм секретности, также известный как личинка английского замка, и характеризует кулачок этого цилиндрового механизма, который получает вращающее усилие от внешнего или внутреннего механизмов секрета цилиндрового механизма и перемещает засов замка, тем самым выполняя функцию привода (driver) засова замка. Предлагаемый кулачок цилиндрового механизма содержит втулку кулачка и зуб кулачка, который имеет возможность движения относительно втулки кулачка. Выполнение зуба кулачка с возможностью перемещения относительно втулки кулачка повышает прочность цилиндрового механизма и увеличивает скорость его работы.
[03] Уровень техники
[04] Наиболее близким аналогом заявленной группы изобретений является цилиндрический замок, раскрытый в публикации US 9.951.544 B2, 24.04.2018. В аналоге описан английский цилиндровый механизм секретности (далее именуемый как цилиндровый механизм), в котором имеется кулачок cam, содержащий втулку кулачка и выступающий наружу зуб кулачка, который в аналоге назван рукой - arm, служащий приводом засова замка, управляемый ключом кодовый барабан barrel (далее именуемый как механизм секрета), который может приводит во вращение кулачок с одной стороны замка, и рукоятка hand turn, которая приводит во вращение кулачок с другой стороны замка.
[05]Цилиндровый механизм может находится в двух состояниях - активированном - когда в цилиндровый механизм вставлен подходящий ключ, секрет которого совпадает с механизмом секрета цилиндрового механизма, что позволяет передавать вращение ключа на кулачок, и неактивированном, в котором ключ либо отсутствует либо секрет ключа не подходит к механизму секрета - в этом случае вращение кулачка невозможно.
[06] Зуб кулачка и втулка кулачка аналога являются единой, неделимой деталью, имеющей общее название кулачок, и из уровня техники неизвестно техническое решение, предлагающее разделение зуба кулачка и втулки кулачка на несколько различных деталей.
[07] Кулачок аналога имеет два положения, в одном из которых кулачок имеет возможность вращения от механизма секрета, а в другом положении кулачок имеет возможность вращения только от рукоятки, что позволяет заблокировать цилиндровый механизм изнутри помещения без применения дополнительных кнопок.
[08] Однако аналог имеет недостатки, так как для перемещения засова замка на один шаг необходим полный оборот кулачка, и для этого в корпусе цилиндрового механизма имеется выемка, которая снижает прочность цилиндрового механизма.
[09] Ещё одним недостатком аналога является необходимость совершать два оборота ключа для перемещения засова замка на два шага, при этом более только треть оборота кулачка принимает участие в перемещении засова замка. Эта производительная часть оборота кулачка, приводящая к перемещению засова замка на один шаг, далее называется рабочей фазой оборота кулачка или рабочей фазой.
[010] Большая половина каждого оборота кулачка не участвует в процессе перемещения засова замка, поскольку в это время зуб кулачка проходит сквозь выемку в корпусе цилиндрового механизма. В это время зуб кулачка не взаимодействует с засовом замка. Эта непроизводительная часть оборота кулачка, не приводящая к перемещению засова замка, далее называется нерабочей фазой оборота кулачка или нерабочей фазой.
[011] Раскрытие сущности изобретения
[012] Основной технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение выемки в корпусе цилиндрового механизма, что позволяет повысить прочность корпуса цилиндрового механизма и выполнить две рабочие фазы (переместить засов замка на два шага) за один оборот кулачка.
[013] Технический результат изобретения заключается в повышении прочности замка за счёт исключения выемки в корпусе цилиндрового механизма и повышении скорости работы замка за счёт выполнения двух шагов перемещения засова замка за один оборот кулачка.
[014] Указанный технический результат повышения прочности корпуса цилиндрового механизма достигается за счёт того, что привод засова замка содержит втулку кулачка и как минимум один зуб кулачка, который выполнен с возможностью движения относительно втулки кулачка, и при нерабочей фазе оборота кулачка этот зуб убран во втулку кулачка, поэтому выемку в корпусе замка можно не изготавливать, и большее сечение замка без выемки существенно затруднит его силовое вскрытие.
[015] Указанный технический результат повышения скорости работы замка достигается за счёт того, что привод засова замка содержит втулку кулачка и как минимум один входящий в зацепление с засовом зуб кулачка, который выполнен с возможностью движения относительно втулки кулачка, и может выступать за пределы втулки кулачка с различных сторон втулки кулачка, перемещая засов замка на более чем один шаг за один оборот втулки кулачка.
[016] Согласно частным вариантам реализации конструкции замка:
[017]- Зуб кулачка расположен в пазе, выполненном во втулке кулачка, и может выполнять движение в радиальном или близком к нему направлении по отношению к оси вращения втулки кулачка, выступая за пределы втулки кулачка в одних положениях и не выступая за пределы втулки кулачка при других положениях;
[018]- Зуб кулачка расположен на штифте, расположенном во втулке кулачка, и может выполнять вращательное движение относительно этого штифта, выступая за пределы втулки кулачка при одних углах поворота зуба кулачка относительно штифта и не выступая за пределы втулки кулачка при других углах поворота;
[019]- Зуб кулачка расположен на штифте, расположенном во втулке кулачка, штифт выполнен с возможность движения относительно втулки кулачка, зуб кулачка, двигаясь вместе со штифтом, может выполнять вращательное движение относительно этого штифта, выступая за пределы втулки кулачка в одних положениях и не выступая за пределы втулки кулачка при других положениях;
[020]- Зуб кулачка выступает за пределы втулки кулачка при активированном замке и не выступает за пределы втулки кулачка при неактивированном замке;
[021]- Зуб кулачка выступает за пределы втулки кулачка с обоих сторон кулачка и при каждой половине оборота втулки кулачка то одна, то другая сторона зуба кулачка перемещает засов замка;
[022]- Зубья кулачка расположены в радиальных пазах втулки кулачка и выходят наружу по действием кривошипного механизма;
[023]- Зуб кулачка может выходить за пределы втулки кулачка только при активированном состоянии замка, когда к механизму секрета замка доставлен подходящий секрет ключа.
[024]- Втулка кулачка имеет неподвижный зуб, в котором имеется паз, в котором помещён подвижный зуб, выступающий за пределы втулки кулачка с другой стороны втулки кулачка, в этом частном случае сохранится возможность установки такого цилиндрового механизма в существующие замка, и будет достигнут технический результат повышения скорости работы замка, но не будет достигнут технический результат повышения прочности корпуса цилиндрового механизма.
[025]- Втулка кулачка имеет один подвижный зуб кулачка, выдвигающийся за пределы втулки кулачка только в одну сторону, в этом частном случае сохранится возможность установки такого цилиндрового механизма в существующие замка, и будет достигнут технический результат повышения прочности корпуса цилиндрового механизма, но не будет достигнут технический результат повышения скорости работы замка. 4
[026] Краткое описание чертежей
[027] Изобретение поясняется чертежами, где:
[028] На фигуре 1 показан известный из уровня техники цилиндровый механизм (21), содержащий втулку кулачка (1), зуб кулачка (17) и выемку (21), и расположенный над корпусом цилиндрового механизма (2) засов замка (20), с которым взаимодействует зуб кулачка (17);
[029] На фигуре 2 показан разрез втулки кулачка (1) с зубом кулачка (17);
[030] На фигуре 3 показана втулки кулачка (1) с торца зуба кулачка (17);
[031] На фигуре 4 показана втулка кулачка (1) в плоскости зуба кулачка (17);
[032] На фигуре 5 показаны все детали предлагаемого кулачка в аксонометрии;
[033] На фигуре 6 схематично показана втулка кулачка (1) с зубом кулачка (17) находящемся в убранном положении внутри втулки кулачка (1);
[034] На фигуре 7 показана втулка кулачка (1) с зубом кулачка (17), выпущенным из втулки кулачка (1) влево;
[035] На фигуре 8 показана втулка кулачка (1) с зубом кулачка (17), выпущенным из втулки кулачка (1) вправо.
[036] На фигуре 9 показаны зубчатые рамы (3) и (4) с шестернями (11) и (12), в среднем положении, удерживающие зуб кулачка (17) внутри втулки кулачка (1).
[037] На фигуре 10 показаны зубчатые рамы (3) и (4) с шестернями (11) и (12) в левом крайнем положении, в котором зуб кулачка (17) удерживается выдвинутым из втулки кулачка (1) влево.
[038] На фигуре 11 показаны зубчатые рамы (3) и (4) с шестернями (11) и (12) в крайнем правом положении, в котором зуб кулачка (17) удерживается выдвинутым из втулки кулачка (1) вправо.
[039] На фигуре 12 показан предпочтительный вариант изобретения, в котором зуб кулачка (17) имеет отверстие, в котором расположена ось вращения зуба (22), а сама ось вращения зуба (22) закреплена в цапфе толкателя оси (23), перемещающегося в осевом направлении в отверстии (24), кулачек (17) под действием пружины (25) давит на толкатель оси (23) и на толкатель зуба (26), перемещающийся в осевом направлении в отверстии (27), эти толкатели (23) и (26) при вращении втулки кулачка (1) перемещаются по траектории, заданной концентрическими профильными кольцами толкателя зуба (28) и толкателя оси (29), которые закреплены к торцам шайбы цилиндрового механизма (30). Перемещая шайбу (30) механизмом секретности цилиндрового механизма в осевом направлении, вдоль оси вращения втулки кулачка (1), можно разрешать или запрещать выпуск и уборку зуба 5 кулачка (17) из втулки кулачка (1) при вращении этой втулки кулачка (1) и тем самым приводить цилиндровый механизм в активированное или неактивированное положение.
[040] На фигуре 13 показаны последовательные фазы I. II. III и VI уборки зуба кулачка (17) внутрь втулки кулачка (1). Зуб кулачка (17) убирается внутрь втулки кулачка (1) и выдвигается наружу из втулки кулачка (1) под действием толкателя оси (23), толкателя зуба (26) и пружины (25). Толкатель оси (23) двигаясь синхронно с толкателем зуба (26) смещает ось (22) от центра цилиндрового механизма, фиксатор зуба (31) выходит из ловителя (32), толкатель оси (23) останавливается, толкатель зуба (26) продолжает движение от центра цилиндрового механизма, зуб кулачка (17) под действием пружины (25) начинает поворачиваться вокруг оси (22), толкатель оси (23) возобновляет движение от центра цилиндрового механизма, толкатель зуба (26) опережает толкатель оси (26) и в результате зуб кулачка убирается вовнутрь втулки кулачка (1). Выдвижение зуба кулачка (17) производится в обратном порядке. Траектории перемещения и скорости движения толкателя оси (23) и толкателя зуба (26) определяются профильными кольцами (28) и (29), и оптимизированы для минимизации пространства, требуемого для выдвижения зуба кулачка (17).
[041] На фигуре 14 показаны зуб кулачка (17) с фиксатором (31), ось вращения зуба (22) толкатель оси (23) и толкатель зуба (26).
[042] Элементы конструкции предлагаемого кулачка обозначены на фигурах следующими позициями:
1 – Втулка кулачка
2 – Корпус цилиндрового механизма,
3 – Зубчатая рама левая,
4 – Зубчатая рама правая,
5 – Штифт передний,
6 – Штифт задний,
7 – Толкатель передний,
8 – Толкатель задний
9 – Вал передний,
10 – Вал задний
11 – Шестерня передняя,
12 – Шестерня задняя
13 – Втулка передняя левая
14 – Втулка передняя правая,
15 – Втулка задняя левая,
16 – Втулка задняя правая,
17 – Зуб кулачка,
18 – Крышка передняя,
19 – Крышка задняя,
20 – Засов замка,
21 – Выемка цилиндрового механизма,
22 – Ось вращения зуба,
23 – Толкатель оси,
24 – Отверстие толкателя оси,
25 - Пружина,
26 - Толкатель зуба,
27-Отверстие толкателя зуба
28-Профильное кольцо толкателя зуба
29-Профильное кольцо толкателя оси
30-Шайба цилиндрового механизма
31-Фиксатор
32-Ловитель
[043] Осуществление изобретения
[044] Кулачок цилиндрового механизма согласно заявленного изобретения включает втулку кулачка (1) и по меньшей мере один зуб кулачка (17), выполненный с возможностью движения относительно втулки кулачка.
[045] Возможно такое осуществление заявленного изобретения, при котором при вращении втулки кулачка (1) при установке подходящего ключа в цилиндровый механизм зуб кулачка (17) выдвигается за пределы втулки кулачка (1) и при этом приобретает возможность перемещения засова замка (20), а при извлечении подходящего ключа зуб кулачка (17) убирается во втулку кулачка (1), и теряет возможность перемещения засова замка (20).
[046] Возможно такое осуществление заявленного изобретения, при котором зуб кулачка (17) при некоторой одной части нерабочей фазы вращения втулки кулачка (1), когда зуб кулачка должен проходить через выемку (21), убирают во внутрь втулки кулачка (1), при этом можно не изготавливать выемку (21) в корпусе цилиндрового механизма (2). При этом зуб кулачка (17) в некоторой другой части нерабочей фазы оборота втулки кулачка (1), в которой она находится при отсутствии подходящего ключа, будет выдвинут 7 из втулки кулачка (1), чтобы исключить извлечение цилиндрового механизма без применения подходящего ключа.
[047] Возможно такое осуществление заявленного изобретения, при котором во втулке кулачка (1) размещают несколько зубьев кулачка (17), которые выдвигаются из втулки кулачка (1) попеременно, во время прохождения этим зубом кулачка (17) рабочей фазы оборота втулки кулачка (1), и которые убирают вовнутрь втулки кулачка (1) во время прохождения этим зубом кулачка (1) нерабочей фазы оборота втулки кулачка (1).
[048] Возможно такое осуществление заявленного изобретения, при котором один из зубов кулачка (1) в неактивированном положении цилиндрового механизма оставляют в выдвинутым из втулки кулачка (1) для предотвращения извлечения цилиндрового механизма из замка без использования подходящего ключа.
[049] Согласно одному из вариантов заявленного изобретения кулачок цилиндрового механизма, показанный на фиг.2, содержит полую втулку кулачка (1), расположенную в корпусе цилиндрового механизма (2), вращение которой производят при открытии или закрытии замка, внутри этой втулки кулачка (1) выполнена с возможностью движения зубчатая рама, содержащая левую (3) и правую (4) зубчатую пластину, которые соединены между собой штифтами (4) и (5), к которым присоединены толкатели (7) и (8), сквозь пазы в зубчатых пластинах (3) и (4) проходят валы (9) и (10), на которых вращаются шестерни (11) и (12), концы этих валов (9) и (10) входят в отверстия втулок (13), (14), (15), (16), установленных в отверстиях втулки кулачка (1), подвижный зуб кулачка (17) расположен между шестернями (11) и (12) и выполнен с возможностью движения, выходя через пазы во втулке кулачка (1) с различных сторон втулки кулачка (1). (см. фиг.2 - фиг.11).
[050] Зуб кулачка (17) отвечает за основную функцию замка (перемещение засова замка (20)) и при вращении втулки кулачка (1) в одно из направлений зуб кулачка (17) в рабочей фазе оборота втулки кулачка (1) перемещает засов замка (20). преобразовывает вращательное движение втулки кулачка (1) в поступательное движение засова замка (20).
[051] При дальнейшем вращении втулки кулачка (1) в том же направлении зуб кулачка (17) в нерабочей фазе вращения проходит через выемку (21) в корпусе цилиндрового механизма (2), чтобы подойти к засову замка (20) с нужной стороны для перемещения засова замка (20) на следующий шаг.
[052] Эта выемка (21) в корпусе цилиндрового механизма (2) ослабляет конструкцию цилиндрового механизма (2). В одном из вариантов заявленного изобретения возможно отказаться от изготовления этой выемки, для чего при вращении втулки кулачка (1) в нерабочей фазе вращения необходимо, перемещая толкатели (7) и (8), передвигать зубчатую раму с зубчатыми пластинами (3) и (4) которые вращают шестерни (11) и (12), перемещая тем самым зуб кулачка (17) внутрь втулки кулачка (1).
[053] В одном из вариантов реализации изобретения длина подвижного зуба (17) равна или меньше диаметра втулки кулачка (1), при этом в неактивированном положении цилиндрового механизма толкатели (7) и (8) находятся в среднем положении, при котором подвижный зуб кулачка (17) находится внутри втулки кулачка (1) и вращение этой втулки кулачка (1) не приводит к перемещению засова замка (20).
[054] Толкатели (7) и (8) при вращении втулки кулачка (1) перемещаются поступательно по необходимому закону, например взаимодействуя с профильными кольцами или с косой шайбой (не показаны), профиль которого был изменен, или перекос которой был выполнен при активации цилиндрового механизма. Возможно также и другое исполнение механизма перемещения толкателей (7) и (8), включая известные из уровня техники электронные, электромагнитные, электрические, гидравлические, пневматические, механические, в том числе винтовые, кулачковые, рычажные и иные тому подобные механизмы или их комбинации.
[055] Закон перемещения толкателей (7) и (8) в активированном состоянии цилиндрового механизма может отличаться от закона перемещения толкателей (7) и (8) в неактивированном состоянии цилиндрового механизма, изменение этого закона может производить механизм секрета цилиндрового механизма.
[056] Зуб кулачка (17) перемещается при вращении шестерней (11) и (12), которые взаимодействуют с зубчатыми рейками на боковых сторонах зуба кулачка (17).
[057] В заявленном изобретении функции управления выдвижения и уборки зуба кулачка (17) в зависимости от угла поворота втулки кулачка (1) могут быть осуществлены известными из уровня техники способами, например, но не ограничиваясь этим, кривошипно-шатунным механизмом, винтовым приводом, кулачками с профилированной поверхностью, системой тяг, толкателей и рычагов, гидроцилиндрами, пневмоцилиндрами, магнитными и электромагнитными муфтами, электронными устройствами, соленоидами, электромоторами, и любой их комбинацией.
[058] Устройства работают следующим образом.
[059] В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 2 - фиг.11, изменение угла поворота втулки кулачка (1) приводит к перемещению толкателей (7) и (8), которое производят известным из уровня техники способом. Перемещение толкателей (7) и (8) приводит во вращение шестерни (11) и (12), расположенные на валах (9) и (10), вращающихся во втулках (13), (14), (15) и (16), прикреплённых к втулке кулачка (1). Вращение шестерней (11) и (12) через зубчатые рейки на боковых поверхностях зуба кулачка (17) приводит зуб кулачка (17) в движение и зуб кулачка (17) через пазы во втулке кулачка (1) выходит за пределы втулки кулачка (1) или убирается вовнутрь втулки кулачка (1).
[060] В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 12 - фиг.14, изменение угла поворота втулки кулачка (1) приводит к перемещению толкателей оси (23), самих осей (22) зуба кулачка, вращающихся вокруг осей (22) зубов кулачка (17) и толкателей зуба (26). Зубья кулачка (1) под действием пружины (25) прижимают толкатели (23) и (26) к профильным кольцам (28) и (29), расположенным на торцах шайб (30). Вторая шайба (30) и профильные кольца (28) и (29) на фиг. 12 не показаны. Профильные кольца (28) и (29) своей поверхностью задают закон перемещения толкателей оси (23) и толкателей зуба (26). В выдвинутом положении зуба кулачка (17) фиксатор (31) входит в ловитель (32) и вместе с осью (22) удерживает зуб кулачка (17).
[061] При вращении втулки кулачка (1) один из зубов кулачка (1), который будет перемещать засов замка (20), выдвигают из корпуса втулки кулачка (1), а остальные зубья кулачка (1) убирают во втулку кулачка (1). При этом толкатель оси (23) и толкатель зуба (26), которые будут выдвигать зуб кулачка (17) из убранного положения в выдвинутое положение, движутся в разных направлениях, толкатель оси (23) и ось зуба (22) смещаются от центра цилиндрового механизма, а толкатель зуба 26 смещается к центру, затем ось (22) и толкатель оси (23) останавливаются.
[062] Толкатель зуба (26) продолжает движение к центру до полного выхода зуба кулачка (17) через пазы втулки кулачка (1) за пределы втулки кулачка (1). Затем под действием профильных колец (28) и (29) толкатель зуба (26) и толкатель оси (23) вместе с осью (22) и расположенным на этой оси (22) зубом кулачка (17) движутся к центру цилиндрового механизма и при этом поступательном движении фиксатор зуба 31 попадает в ловитель 32.
[063] В это же время зубья кулачка (17) которые при этом угле поворота втулки кулачка (1) не участвует в перемещении засова замка (20) на следующий шаг, убирают вовнутрь втулки кулачка (1), для чего с ним производят указанные выше действия в обратном порядке.
[064] Несколько вариантов исполнения расположенного во втулке кулачка (1) механизма перемещения, которым перемещают зуб кулачка (17), как изображено, например, на фигуре 2 или на фигуре 12, приведены только для примера и для доказательства возможности осуществления заявленного изобретения. При осуществлении заявленного изобретения возможно применение иных известных из уровня техники механизмов перемещения зуба кулачка (17), как механических, так и электрических, 10 электромагнитных, гидравлических, пневматических и тепловых механизмов, функцией которых является перемещение одной детали цилиндрового механизма (зуба кулачка (17)) в зависимости от положения других деталей и узлов цилиндрового механизма (например, от угла поворота втулки кулачка (1), от установки подходящего или неподходящего ключа, положения блокиратора открытия двери, срабатывания исполнительного механизма системы контроля доступа и состояния других тому подобных деталей и узлов). Предлагаемое неизвестное ранее разделение кулачка на втулку кулачка (1) и зуб кулачка (17), выполненный с возможностью движения, и добавление в кулачок нового механизма перемещения не является очевидным и имеет изобретательский уровень.